DE69821590T2

DE69821590T2 - Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät

Info

Publication number: DE69821590T2
Application number: DE69821590T
Authority: DE
Inventors: Makoto Toyota-shi Aichi-ken Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: US20030015159A1; EP1394378A2; DE69835627D1; US20020005189A1; EP1394379A3; EP1394377A2; DE69835708D1; DE69821590D1; JPH11229978A; DE69835708T2; EP1394377A3; US6571779B2; JP3658970B2; EP0921288B1; EP1394379B1; EP1394378B1; US6321730B1; US6470863B2; EP1394378A3; EP1394379A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verbundene Technik
Es wird verlangt, dass das Aufwärmen einer Brennkraftmaschine in einer kalten Periode beschleunigt wird, und es ist vorteilhaft, eine Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, zu verstärken.
Vor diesem Hintergrund veröffentlicht beispielsweise die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. (Japanese Patent Application Laid-Open Publication No.) 62-75069 eine Technologie der Erhöhung einer Temperatur des sogenannten Brennkraftmaschinenkühlwassers, das in einem Brennkraftmaschinenblock enthalten ist, durch die Nutzung von Verbrennungswärme, die von einem Verbrennungsgerät abgegeben wird, das in einem Einlasssystem separat von einem Brennkraftmaschinenblock vorgesehen ist und dadurch das Aufwärmen desselben beschleunigt und die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung verbessert.
Einerseits kann ein derartiger Effekt erwartet werden, allerdings kann andererseits in der Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät eine ernsthafte Befürchtung einer thermischen Schädigung einer Einlasssystemstruktur aufgrund eines übermäßigen Anstiegs einer Einlasssystemtemperatur aufgrund eines Einflusses von Verbrennungswärme, die vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, auftreten.
Gemäß dem bekannten Stand der Technik mit der Referenz DE-A-44 11 959 wird die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches, das zur Brennkraftmaschine strömt, um diese zu beheizen, durch einen Temperatursensor erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die unter diesen Umständen erdacht wurde, besteht darin, eine Technologie bereitzustellen, um eine thermische Schädigung einer Einlasssystemstruktur aufgrund von Verbrennungswärme, die von einem Verbrennungsgerät abgegeben wird, in einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät zu verhindern. Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Eigenschaften gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei Frischluft zu einem Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch wird, das zum Brennkraftmaschinenblock strömt, indem das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts mit der Frischluft vermischt wird, die in eine Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine eintritt, eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches erhalten wird und ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis dieser Temperatur gesteuert wird.
Der Ausdruck „wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist" kann hierbei einen Zeitraum beinhalten, in dem die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, oder nach dem Starten der Brennkraftmaschine in einer kalten Periode oder in einer extrem kalten Periode, und wenn ein Heizwert von der Brennkraftmaschine selbst klein ist, weil beispielsweise eine verbrannte Kraftstoffmenge klein ist, sowie wenn ein Wärmeaufnahmewert von Kühlwasser dadurch klein ist. Dann setzt die Bezeichnung kalte Periode voraus, dass eine Außenlufttemperatur ungefähr –10°C bis 15°C beträgt, und die Bezeichnung extrem kalte Periode setzt voraus, dass die Außenlufttemperatur weniger als ungefähr –10°C beträgt.
Die „Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" können Brennkraftmaschinenkühlwasser und die Brennkraftmaschine selbst sein, in der das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts mit der Einlassluft vermischt wird.
In der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät wird das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist, in der Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine vermischt, wobei Frischluft, die bis dahin durch die Einlassluftdurchführung geströmt ist, zu einem Hochtemperatur-Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch wird, das die Verbrennungswärme des Verbrennungsgases aufnimmt.
Dann wird, bevor das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch in den Brennkraftmaschinenblock eintritt, eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches erhalten und ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis der dergestalt erhaltenen Temperatur genau auf einen Wert, der durch diese Temperatur indiziert wird, gesteuert. Aus diesem Grund kann, vorzugsweise wenn diese Steuerung durchgeführt wird, ein übermäßiger Anstieg der Einlasssystemtemperatur aufgrund der Verbrennungswärme beschränkt werden, während das Aufwärmen beschleunigt und die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung durch die Nutzung der Verbrennungswärme des Verbrennungsgeräts verbessert wird. Aus diesem Grund ist es möglich, die thermische Schädigung der Einlasssystemstruktur zu verhindern.
Die hier genannte „Steuerung des Verbrennungszustands des Verbrennungsgeräts" besteht aus der Steuerung von Faktoren, wie beispielsweise einer Kraft und einer Größe und dergleichen von Flammen im Verbrennungsgerät, um das Ansteigen und das Absinken der Temperatur des Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, zu bestimmen.
Die als Beispiel genannten „Faktoren" können beispielsweise Mengen der Luft und des Kraftstoffs sein, die zur Verbrennung dem Verbrennungsgerät zugeführt werden und dergleichen. Insbesondere im Fall eines Verbrennungsgeräts, das so strukturiert ist, dass eine Temperatur des Brennkraftmaschinenkühlwassers durch interne Zirkulation des Brennkraftmaschinenkühlwassers erhöht wird, kann als „Faktor" beispielsweise eine Strömungsrate und dergleichen des Brennkraftmaschinenkühlwassers beispielhaft dargestellt werden. Durch die Steuerung dieser Faktoren gewinnen, wenn die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts zunimmt, die Flammen eine Kraft, wodurch ihre Größe vergrößert wird, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur der Flammen ansteigt. Dann steigt die Temperatur des Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, ebenfalls an. Dementsprechend steigt die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches ebenfalls an.
Andererseits verlieren, wenn die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts abnimmt, die Flammen die Kraft, wodurch ihre Größe verringert wird, und die Temperatur der Flammen sinkt ebenfalls, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, sinkt. Dementsprechend sinkt die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches ebenfalls.
Darüber hinaus wird das Aufwärmen durch die Nutzung des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts, das annähernd keinen Rauch abgibt, in anderen Worten keinen Kohlenstoff enthält, beschleunigt, und aus diesem Grund kann erwartet werden, dass die Lebensdauer stärker als durch eine Abgasrückführung (EGR) nach dem bekannten Stand der Technik und dergleichen verbessert wird.
Dann wird, da die Verbrennungsgasauslassdurchführung des Verbrennungsgeräts mit der Einlassluftdurchführung kommuniziert, das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts erneut in der Brennkraftmaschine verbrannt. Dementsprechend kann das Verbrennungsgas beim Erreichen des Abgassystems der Brennkraftmaschine durch einen Abgasreinigungskatalysator gereinigt werden, der normalerweise in diesem Abgassystem vorgesehen ist.
Darüber hinaus sind die Öffnungen der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung und der Luftversorgungsdurchführung des Verbrennungsgeräts nicht direkt der atmosphärischen Luft ausgesetzt, und dadurch kann ein geräuschmindernder Effekt erwartet werden.
Entsprechend einem Vergleichsbeispiel kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät weiterhin ein Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Erkennungselement umfassen, um eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches zu erhalten, indem diese Temperatur tatsächlich gemessen wird.
Als „Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Erkennungselement" kann beispielhaft ein Temperatursensor genannt sein.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät weiterhin ein Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Berechnungselement umfassen, um eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches zu erhalten, indem eine Temperatur der Frischluft und eine Temperatur des Verbrennungsgases berechnet werden. Als Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Berechnungselement wird vorzugsweise beispielsweise ein zweidimensionales Kennfeld verwendet, das aus einer Temperatur der Frischluft vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas und einer Abgastemperatur des Verbrennungsgases besteht.
Das „zweidimensionale Kennfeld" ist dergestalt strukturiert, dass beispielsweise die Ordinatenachse die Abgastemperatur des Verbrennungsgases anzeigt, während die Abszissenachse die Temperatur der Frischluft vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas anzeigt und ein Schnittpunkt zwischen diesen eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches anzeigt. Darüber hinaus ist es, um die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erhalten, vorteilhaft, dass eine Vielzahl von zweidimensionalen Kennfeldern entsprechend der Drehzahl wie beispielsweise 1000 U/min, 2000 U/min... vorbereitet ist. Ein Nurlesespeicher, der in ein elektronisches Brennkraftmaschinensteuergerät integriert ist, wird vorher mit den vorstehend genannten zweidimensionalen Kennfeldern geladen.
Im Fall eines Verbrennungsgeräts, das so strukturiert ist, dass eine Temperatur des Brennkraftmaschinenkühlwassers durch interne Zirkulation des Brennkraftmaschinenkühlwassers erhöht wird, kann entsprechend eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung in einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät die Berechnung durch das Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Berechnungselement bei der Durchführung einer Berechnung die Drehzahl der Brennkraftmaschine enthalten. In diesem Fall wird der Nurlesespeicher vorher mit einer spezifischen mathematischen Formel statt der zweidimensionalen Kennfelder als Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch-Berechnungselement geladen.
Beispielsweise kann die nachstehende Gleichung als „spezifische mathematische Formel" vorteilhaft sein. Tm = {(1 – α)T1 + kαT2}/(1 – α + kα)wobei Tm: berechnete Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches,
T1: Temperatur der Frischluft vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas,
T2: Abgastemperatur des Verbrennungsgases,
Ne: Drehzahl
α: Frischluftmenge für die Verbrennung des Verbrennungsgeräts (Berechnung der Menge über die mathematische Formel: α = α0/Ne, wobei α0 die Kompensationskonstante bei differierender Drehzahl Ne ist und vorzugsweise beispielsweise 0,2 beträgt), und
k: Kompensationskonstante (Wenn die Frischluft α für die Verbrennung bei Betrieb des Verbrennungsgeräts zugeführt wird, wird ein Verbrennungsgas α' mit einer Masse über der Frischluftmenge α vom Verbrennungsgerät mit dem Verbrennen des Kraftstoffs zur Verbrennung im Verbrennungsgerät abgegeben. Die Konstante k ist ein numerischer Wert, der unter Berücksichtigung des Vorhandenseins dieses Verbrennungsgas α' bestimmt wird.)
Dabei ist zu beachten, dass ein Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Berechnungselement aus einer Kombination der zweidimensionalen Kennfelder mit der mathematischen Formel zusammengesetzt sein kann.
Darüber hinaus ist die berechnete Temperatur Tm des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches der Wert, bei dem die Drehzahl (Einlassluftmenge) berücksichtigt wird, und kann deshalb als sehr genau dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zum betreffenden Zeitpunkt entsprechend bezeichnet werden.
Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis einer Temperatur von Frischluft selbst gesteuert wird, die in eine Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine eintritt.
Die hierbei verwendeten Ausdrücke für den Zeitraum „wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist" und „die Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" entsprechen denen, die bereits für den ersten Aspekt der Erfindung erklärt wurden.
In diesem Fall kann eine Einlasslufttemperatur optimal gesteuert werden, weil die Temperatur der Frischluft selbst berücksichtigt wird, das heißt, die Temperatur der Einlassluft vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas.
Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis einer Temperatur des Verbrennungsgases selbst gesteuert wird, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird. Die hierbei verwendeten Ausdrücke für den Zeitraum „wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist" und „die Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" entsprechen denen, die bereits für den ersten Aspekt der Erfindung erklärt wurden.
In diesem Fall kann, da die Temperatur des Verbrennungsgases selbst berücksichtigt wird, die Einlasslufttemperatur optimal gesteuert werden.
Entsprechend einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts verringert wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches, das durch die Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine strömt, oder die Temperatur der Frischluft selbst oder die Temperatur des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts selbst über einem vorbestimmten Wert liegt.
Der hierbei genannte „vorbestimmte Wert" ist eine Temperatur, die ausreicht, um die Einlasssystemstruktur thermisch zu schädigen.
In diesem Fall wird, wenn die Temperatur als ausreichend erachtet wird, um die thermische Schädigung der Einlasssystemstruktur zu verursachen, die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts abgesenkt, wenn die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches oder die Temperatur der Frischluft selbst oder die Temperatur des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts hoch ist, und es ist dadurch möglich, eine Einschränkung der Lebensdauer des Einlasssystems zu begrenzen.
Entsprechend einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist. Das Verbrennungsgerät umfasst eine Luftdurchführung zum Zuführen der Luft, die für die Verbrennung des Verbrennungsgerätes genutzt wird, über eine Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine und eine Verbrennungsgasauslassdurchführung zum Abgeben des Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, in die Einlassluftdurchführung. Ein Luftströmungsmesser ist in einem Bereich in Strömungsrichtung vor einem Verbindungspunkt zwischen der Verbrennungsgasauslassdurchführung und der Einlassluftdurchführung in der Einlassluftdurchführung vorgesehen.
Die hierbei verwendeten Ausdrücke für den Zeitraum „wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist" und „die Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" entsprechen denen, die bereits für den ersten Aspekt der Erfindung erklärt wurden.
Das Verbrennungsgerät ist im Nebenstrom an die Einlassluftdurchführung durch die Luftversorgungsdurchführung und die Verbrennungsgasauslassdurchführung angeschlossen.
Darüber hinaus kann der Luftströmungsmesser als Luftwiderstandsstruktur definiert werden, die eine Strömung von Luft, die durch die Einlassluftdurchführung strömt, behindert, wodurch ein Druck der Luft, die aus dem Luftströmungsmesser heraus strömt, kleiner ist als ein Druck der Luft, die in den Luftströmungsmesser eintritt. Das bedeutet genauer, dass der Luftströmungsmesser eine Differenz im Luftdruck zwischen seinem Einlass und seinem Auslass aufweist.
Dann wird in dieser Hinsicht, da der Luftströmungsmesser im Bereich in Strömungsrichtung vor einem Verbindungspunkt zwischen der Verbrennungsgasauslassdurchführung und der Einlassluftdurchführung vorgesehen ist, das Hochtemperaturabgas des Verbrennungsgeräts nicht in den Luftströmungsmesser eingesaugt. Dadurch kann die thermische Schädigung des Luftströmungsmessers verhindert werden.
Entsprechend einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Luftströmungsmesser auch zwischen einem Verbindungspunkt der Einlassluftdurchführung zur Luftversorgungsdurchführung und einem Verbindungspunkt der Einlassluftdurchführung zur Verbrennungsgasauslassdurchführung vorgesehen sein.
In diesem Fall ist es allerdings hinsichtlich des Typs des Luftströmungsmessers erforderlich, dass beispielsweise ein Heißdraht- oder ein Film-Luftströmungsmesser mit einer kleineren Druckdifferenz zwischen der Einlass- und der Auslassseite verwendet wird. Mit dieser Erfindungsidee passiert es, selbst wenn der Luftströmungsmesser als die Luftwiderstandsstruktur zwischen dem Verbindungspunkt der Einlassluftdurchführung zur Luftversorgungsdurchführung und dem Verbindungspunkt der Einlassluftdurchführung zur Verbrennungsgasauslassdurchführung vorgesehen ist, aufgrund des Vorhandenseins des Luftströmungsmessers zu keiner Zeit, dass eine Zündung schwer zu erreichen ist, weil eine Luftströmungsgeschwindigkeit im Inneren des Verbrennungsgeräts nicht ansteigt.
Entsprechend einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Luftströmungsmesser auch in einem Bereich der Einlassluftdurchführung in Strömungsrichtung vor dem Verbindungspunkt zwischen der Luftversorgungsdurchführung und der Einlassluftdurchführung vorgesehen sein.
In diesem Fall kann hinsichtlich des Typs des Luftströmungsmessers ein Luftströmungsmesser mit einer Druckdifferenz zwischen der Einlass- und der Auslassseite verwendet werden. Der Grund dafür liegt darin, dass, da kein Luftströmungsmesser entlang der Einlassluftdurchführung zwischen dem Verbindungspunkt der Luftversorgungsdurchführung zur Einlassluftdurchführung und dem Verbindungspunkt der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung zur Einlassluftdurchführung vorgesehen ist, im Hinblick darauf, dass das Verbrennungsgerät im Nebenstrom an die Einlassluftdurchführung angeschlossen ist, annähernd keine Druckdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt, der als Einlass für den Nebenstrom dient, der Luftversorgungsdurchführung zur Einlassluftdurchführung und dem Verbindungspunkt, der als Auslass für den Nebenstrom dient, der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung zur Einlassluftdurchführung, auftritt und deshalb die Luftströmungsgeschwindigkeit im Inneren des Verbrennungsgeräts niedriger wird, das zwischen der Luftversorgungsdurchführung und der Verbrennungsgasauslassdurchführung, die den Nebenstrom bilden, platziert ist und auch in Kommunikation mit dem Nebenstrom einen Teil desselben bilden. Dementsprechend wird zu jeder Zeit eine gut konditionierte Zündung des Verbrennungsgeräts erreicht.
Entsprechend einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei die Einlassluftdurchführung mit einem Verdichter zur Druckbeaufschlagung der Einlassluft durch Zwangszuführung der Einlassluft in den Brennkraftmaschinenblock versehen ist und ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis eines Drucks der Einlassluft in der Einlassluftdurchführung beim Betrieb des Verdichters gesteuert wird.
Die hierbei verwendeten Ausdrücke für den Zeitraum „wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist" und „die Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" entsprechen denen, die bereits für den ersten Aspekt der Erfindung erklärt wurden.
Als „Verdichter" können ein Verdichter, dessen Antriebsquelle eine Drehkraft einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ist, und ein Turbolader beispielhaft dargestellt werden, der eine Abgasturbine verwendet und dessen Antriebsquelle eine Drehkraft derselben ist.
Entsprechend einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts vermindert werden, wenn der Einlassluftdruck gleich einem oder höher als ein festgelegter Wert ist. Der hierbei genannte „festgelegte Wert" ist ein Wert eines Einlassluftdrucks, der in der Lage ist, keine Belastung auf einen Ladeluftkühler auszuüben, der normalerweise mit dem Verdichter gekoppelt ist, sowie einen bestimmten festen Einlassluftdruckwert darstellt, der festgelegt ist, um einen unmäßigen Anstieg der Einlasslufttemperatur aufgrund eines Anstiegs des Einlassluftdrucks zu verhindern.
Mit dieser Erfindungsidee wird, selbst wenn die Temperatur der Einlassluft mit zunehmendem Einlassluftdruck ansteigt, die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts entsprechend reduziert, und dadurch kann eine vorteilhafte Einlasslufttemperatur erreicht werden. Dadurch ist es möglich, die Belastung des Ladeluftkühlers zu vermindern.
Entsprechend einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts vermindert werden, wenn die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches und der Einlassluftdruck jeweils gleich oder höher als festgelegte Werte sind. In diesem Fall kann ebenfalls die Belastung des Ladeluftkühlers vermindert werden. Dabei ist zu beachten, dass der hierin genannte festgelegte Wert der gleiche wie der vorbestimmte Wert im siebten Aspekt der Erfindung im Falle der Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches und der vorstehend genannte festgelegte Wert im Fall des Einlassluftdrucks ist.
Entsprechend einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät umfassen, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist, und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in die Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine eingeleitet wird und eine Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts verringert wird, wenn die Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand mit einer kleinen Einlassluftmenge ist.
Die hierbei verwendeten Ausdrücke für „die Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine" entsprechen denen, die für den ersten Aspekt der Erfindung erklärt wurden.
Die „kleine Einlassluftmenge" bezeichnet einen Fall, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine klein ist, und einen Fall, in dem eine Öffnung einer Drosselklappe klein ist, die jeweils im nachstehenden fünfzehnten beziehungsweise sechzehnten Aspekt der Erfindung erklärt sind.
Wenn das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in die Einlassluftdurchführung eintritt, wird die Frischluft zum Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch zur Brennkraftmaschine. Das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch ist ein Gasgemisch aus dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas mit der kalten Außen-Frischluft. Dadurch steigt, wenn die Menge des Verbrennungsgases, das im Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch enthalten ist, pro Kapazitätseinheit gleich bleibt und eine Frischluftmenge klein ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches an. Im Gegensatz dazu sinkt, wenn die Frischluftmenge groß ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches ab.
In der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät wird, wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand mit der kleinen Menge Luft, die in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, das heißt mit der kleinen Frischluftmenge, ist, die Verbrennungsgasmenge im Verbrennungsgerät verringert, und demzufolge die Temperatur des Verbrennungsgas- Einlassluftgemisches gesenkt. Dementsprechend ist es möglich, das Einwirken der thermischen Schädigung auf die Einlasssystemstruktur zu verhindern, indem das Verhältnis des Verbrennungsgases zur Frischluft gut gesteuert wird.
Entsprechend einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Drehzahl unter einen vorbestimmten Wert gesetzt werden, wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt.
Der hierbei verwendete Ausdruck „wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt" ist der gleiche Ausdruck wie der im vierzehnten Aspekt der Erfindung erklärte.
Der „vorbestimmte Wert der Drehzahl" ist eine spezifizierte Drehzahl, die etwas höher als eine andere spezifizierte Drehzahl gesetzt ist. Die zuerst genannte spezifizierte Drehzahl wird nachstehend als eine Ziel-Drehzahl bezeichnet. Die zuletzt genannte wird nachstehend als eine Grenz-Drehzahl bezeichnet. Die Grenz-Drehzahl ist eine Drehzahl zur Sicherstellung einer Einlassluftmenge, welche die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur hoch genug macht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine mit dieser Grenz-Drehzahl betrieben wird, und wenn das Verbrennungsgerät mit dem Betrieb der Brennkraftmaschine weiter betrieben wird.
Der Grund dafür, dass die Ziel-Drehzahl höher als die Grenz-Drehzahl gesetzt wird, besteht darin, dass eine bestimmte Toleranz für die Drehzahl zugelassen wird, da ein Problem mit dem Einwirken der thermischen Schädigung auf die Struktur des Einlasssystems auftreten könnte, wenn die Drehzahl die Ziel-Drehzahl erreicht.
Entsprechend einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Öffnung einer Drosselklappe unter einen vorbestimmten Wert gesetzt werden, wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt.
Der hierbei verwendete Ausdruck „wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt" ist der gleiche Ausdruck wie der im vierzehnten Aspekt der Erfindung erklärte.
Der hierbei genannte „vorbestimmte Wert der Drosselklappenöffnung" ist ein numerischer Wert zur Bezeichnung einer Ziel-Drosselklappenöffnung, der etwas höher als eine Grenz-Drosselklappenöffnung gesetzt ist. Die Grenz-Drosselklappenöffnung ist eine Drosselklappenöffnung zur Sicherstellung einer Einlassluftmenge, welche die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur hoch genug macht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine mit dieser Grenz-Drosselklappenöffnung betrieben wird, wenn die Drosselklappe geöffnet wird, und wenn das Verbrennungsgerät in diesem betriebenen Zustand weiter betrieben wird.
Der Grund dafür, dass die Ziel-Drosselklappenöffnung höher als die Grenz-Drosselklappenöffnung gesetzt wird, besteht darin, dass eine bestimmte Toleranz für die Drosselklappenöffnung zugelassen wird, da ein Problem mit dem Einwirken der thermischen Schädigung auf die Struktur des Einlasssystems auftreten könnte, wenn die Drosselklappenöffnung die Ziel-Drosselklappenöffnung erreicht.
Entsprechend einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verbrennungsgerät angehalten werden, wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt.
Der hierbei verwendete Ausdruck „wenn der vorbestimmte Betriebszustand vorliegt" ist der gleiche Ausdruck wie der im vierzehnten Aspekt der Erfindung erklärte.
Die Aussage „das Verbrennungsgerät wird angehalten" kann beispielsweise ein Stoppen einer Kraftstoffpumpe beinhalten, die Kraftstoffe Verbrennungszylindern zuführt, in denen Flammen erzeugt werden, die als eine Verbrennungsquelle des Verbrennungsgeräts dienen, und ein Stoppen eines Gebläse oder eine Kombination aus diesen beiden.
In der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät stoppt das Verbrennungsgerät, wenn es im vorbestimmten Betriebszustand ist, das heißt, wenn die Menge der durch die Brennkraftmaschine ins Innere eingesaugten Luft klein ist. Dann wird, wenn das Verbrennungsgerät mit einem Stoppen der Kraftstoffpumpe stoppt, die Kraftstoffversorgung unterbrochen, woraus folgt, dass die Flammen nur noch durch den verbliebenen Rest-Kraftstoff im Verbrennungsgerät erzeugt werden. Normalerweise ist die verbliebene Restmenge gering und deshalb wird das Andauern der Flammen innerhalb kurzer Zeit beendet. Dadurch wird ein Heizwert des Verbrennungsgeräts merklich reduziert. Im Ergebnis kann die thermische Schädigung der Einlasssystemstruktur verhindert werden, wenn die Brennkraftmaschinen-Einlassmenge klein ist.
Darüber hinaus ist es unmöglich, wenn das Verbrennungsgerät mit dem Anhalten des Gebläses stoppt, selbst wenn die Flammen aus dem Verbrennungsgerät austreten, die durch die Flammen erhitzte Luft in Richtung des Inneren der Brennkraftmaschine zu leiten, die vom Verbrennungsgerät entfernt vorgesehen ist, da das Gebläse angehalten worden ist, woraus folgt, dass das Verbrennungsgerät im Wesentlichen nicht arbeitet.
Darüber hinaus folgt im Fall des Kombinationstyps, bei dem das Verbrennungsgerät mit dem Anhalten der Kraftstoffpumpe und dem Anhalten des Gebläses stoppt, dass das Verbrennungsgerät nicht vollständig arbeitet.
Entsprechend einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ein Verbrennungsgerät und Elemente mit Bezug zur Brennkraftmaschine umfassen, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases, das vom Verbrennungsgerät ausgestoßen wird, während einer Verbrennung zur Beschleunigung eines Aufwärmens der Brennkraftmaschine und zur Verstärkung einer Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs beheizt werden, das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, wobei das Verbrennungsgerät nicht nur während des Betriebs, sondern auch während eines Halts der Brennkraftmaschine arbeitet, ein Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in einen Block der Brennkraftmaschine während des Betriebs der Brennkraftmaschine geleitet wird und das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in ein Abgassystem der Brennkraftmaschine während des Halts der Brennkraftmaschine geleitet wird.
Hierbei impliziert der Ausdruck „Betrieb der Brennkraftmaschine" einen Zustand, in dem sich ein Kolben innerhalb des Zylinders hin und her bewegt, und der Ausdruck „Halt der Brennkraftmaschine" einen Zustand, in dem sich der Kolben innerhalb des Zylinders nicht hin und her bewegt und angehalten bleibt. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verbrennungsgerät so erdacht, dass es einzeln unabhängig arbeitet, wenn ein besonderer Betriebsschalter zum Betreiben des Verbrennungsgeräts eingeschaltet wird, auch wenn die Brennkraftmaschine im angehaltenen Zustand ist.
In der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in den Block der Brennkraftmaschine geleitet und dadurch in den Zylindern der Brennkraftmaschine erneut verbrannt, während es zugeführt wird, um das Aufwärmen zu beschleunigen. Da das erneut verbrannte Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts annähernd keinen Rauch abgibt, in anderen Worten keinen Kohlenstoff enthält, kann erwartet werden, dass die Lebensdauer der Brennkraftmaschine verbessert wird.
Darüber hinaus wird, wenn das Verbrennungsgerät während des Halts der Brennkraftmaschine betrieben wird, das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, in das Abgassystem der Brennkraftmaschine geleitet und von diesem in die atmosphärische Luft abgegeben, was als ausreichend zufriedenstellende Maßnahme gegen das Abgas des Verbrennungsgeräts angesehen werden kann. Dementsprechend wird es, da die Behandlung des Abgases des Verbrennungsgeräts auch während des Halts der Brennkraftmaschine ausreichend ist, niemals passieren, dass das Verbrennungsgerät aufgrund einer unzureichenden Behandlung des Abgases des Verbrennungsgeräts stoppt, und das Verbrennungsgerät kann unabhängig betrieben werden. Die Verbrennungswärme des Verbrennungsgeräts wird normalerweise auch zum Erwärmen der Luft genutzt, die aus der Fahrzeuginnenraumheizung ausgeblasen wird. Aus diesem Grund kann, wenn das Verbrennungsgerät in Betrieb genommen wird, bevor in das Fahrzeug eingestiegen wird, die Fahrzeuginnenraumheizung bereits vorher eingeschaltet werden, so dass der Innenraum des Fahrzeugs auch in einer kalten Periode warm und komfortabel ist. Dabei ist zu beachten, dass ein Prozess des vorherigen Einschaltens und Aufwärmens des Verbrennungsgeräts als Vorheizen des Verbrennungsgeräts bezeichnet werden kann.
Dann wird, wenn das Verbrennungsgerät in einem Vorheizzustand ist, das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, in das Abgassystem geleitet, und aus diesem Grund kann hinsichtlich dieser Einleitung ein Element vorbereitet werden, um zu verhindern, dass das Verbrennungsgas durch das Einlasssystem der Brennkraftmaschine strömt, und ein Element, um die Temperatur des Verbrennungsgases ausreichend zu senken, so dass das Einlasssystem, auch wenn das Einlasssystem durchströmt wird, keine thermische Schädigung durch das Verbrennungsgas erleidet. Als Element zum Senken der Temperatur des Verbrennungsgases kann beispielsweise ein Abgaskühler beispielhaft dargestellt werden. Es ist vorteilhaft, dass der Abgaskühler beispielsweise in der Verbrennungsgasauslassdurchführung vorgesehen wird, durch die das Verbrennungsgerät an das Einlasssystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Entsprechend einem neuzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, dass das Verbrennungsgas in das Abgassystem durch das Öffnen einer Abgasrückführungsdurchführung abgegeben wird, die ein Abgasrückführsystem bildet.
Das hierbei beschriebene „Abgasrückführsystem" ist ein System zum Rückführen eines Teils des Abgases in das Einlasssystem und zum erneuten Einleiten des Abgases in die Zylinder. Die „Abgasrückführungsdurchführung" ist eine Hauptkomponente des Abgasrückführsystems und ist eine Durchführung zum Rückführen des Abgases von der Abgasluftdurchführung der Brennkraftmaschine zur Einlassluftdurchführung derselben, die im Nebenstrom an die Zylinder der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Darüber hinaus hat die Abgasrückführungsdurchführung ein Abgasrückführungsventil zur Steuerung einer Strömungsrate des rückgeführten Abgases.
In der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät kann im Fall eines Fahrzeugs, das mit dem Abgasrückführsystem ausgerüstet ist, das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts in das Abgassystem durch Nutzung der Abgasrückführungsdurchführung abgegeben werden, und es ist aus diesem Grund möglich, die Kosten zu reduzieren, sowie die ausreichenden Maßnahmen gegen das Abgas des Verbrennungsgeräts auch beim Halt der Brennkraftmaschine vorzusehen.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile, die nachstehend deutlich werden, beruhen auf den Details der Konstruktion und des Betriebs, die nachstehend umfassender beschrieben und beansprucht werden, wobei auf die beigefügten Abbildungen verwiesen wird, die einen Teil hiervon darstellen und in denen gleiche Positionsnummern durchgängig gleiche Teile bezeichnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Diskussion in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen deutlich, für die gilt:
1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
2 ist eine Schnittdarstellung, die das Verbrennungsgerät schematisch darstellt;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der ersten Ausführung in 1 zeigt;
4 ist Diagramm, das ein Kennfeld für die Vorhersage einer Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur darstellt;
5 ist eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät entsprechend einem Vergleichsbeispiel;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine im Vergleichsbeispiel in 5 zeigt;
7 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
8 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
9 ist eine schematische Darstellung einer fünften Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der fünften Ausführung in 9 zeigt;
11 ist eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der sechsten Ausführung in 11 zeigt;
13 ist eine schematische Darstellung einer siebten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der siebten Ausführung in 13 zeigt;
15 ist eine schematische Darstellung einer achten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät;
16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der achten Ausführung in 15 zeigt;
17 ist eine schematische Darstellung einer neunten Ausführung der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät; und
18 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betriebssteuerungsroutine in der neunten Ausführung in 17 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nachstehend werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführung
Eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Verweis auf die 1 bis 4 beschrieben.
Eine Brennkraftmaschine 1, die als wassergekühlte Brennkraftmaschine klassifiziert ist, beinhaltet einen Brennkraftmaschinenblock 3 mit einem nicht abgebildeten Wassermantel, durch den Kühlwasser umgewälzt wird, und eine Lufteinlassvorrichtung 5, um einer Vielzahl von Zylindern (nicht abgebildet) des Brennkraftmaschinenblocks 3 Luft, die für die Verbrennung benötigt wird, zuzuführen, eine Abgasvorrichtung 7 zum Ausstoßen eines Abgases in die atmosphärische Luft, nachdem ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylindern verbrannt worden ist, und eine Fahrzeuginnenraumheizung 9 zum Erwärmen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs, das mit der Brennkraftmaschine 1 ausgerüstet ist.
Die Lufteinlassvorrichtung 5 beginnt mit einem Luftfilter 13, der zum Einlassen von Frischluft in die Zylinder dient. Darüber hinaus sind ein Kompressor 15a eines Turboladers 15, ein Verbrennungsgerät 17, ein Ladeluftkühler 19 und ein Einlasskrümmer 21 als Einlasssystemstrukturen zwischen dem Luftfilter 13 und einem nicht abgebildeten Einlassanschluss des Brennkraftmaschinenblocks 3 vorgesehen, der als Abschluss der Lufteinlassvorrichtung 5 definiert ist.
Diese Einlasssystemstrukturen gehören zu einem Einlassrohr, das eine Vielzahl von Verbindungsrohren enthält.
Das Einlassrohr 23 ist im Wesentlichen durch den Kompressor 15a in zwei Hälften unterteilt, einem in Strömungsrichtung vorderen Verbindungsrohr 25 und einem in Strömungsrichtung hinteren Verbindungsrohr 27. In das in Strömungsrichtung hintere Verbindungsrohr 27 wird die in die Lufteinlassvorrichtung 5 einströmende Außenluft unter Druck vom Kompressor 15a eingeleitet. Dadurch wird das Rohr 27 druckbeaufschlagt. Und ein in Strömungsrichtung vorderes Verbindungsrohr 25 wird nicht druckbeaufschlagt.
Wie in 1 dargestellt, ist das in Strömungsrichtung vordere Verbindungsrohr 25 aus einem Hauptrohr 29, das eine gerade stabförmige Gestalt durch den Kompressor 15a hindurch vom Luftfilter 13 aufweist, und einem Heizabzweigrohr 31 aufgebaut, das als Nebenkanal dient, das im Nebenstrom an das Hauptrohr 29 angeschlossen ist.
Ein Außenlufttemperatursensor 32 ist in einem Bereich, welcher der in Strömungsrichtung hinteren Seite des Luftfilters 13 benachbart ist, des Hauptrohrs 29 vorgesehen. Außenluft a1, die in das Hauptrohr 29 vom Luftfilter 13 strömt, ist Frischluft, im Gegensatz zum Abgas der Brennkraftmaschine 1, und eine Temperatur derselben wird durch den Außenlufttemperatursensor 32 erkannt.
Das Heizabzweigrohr 31 umschließt das Verbrennungsgerät 17 in seiner Mitte und verbindet das Hauptrohr 29 mit einem in Strömungsrichtung vorderen Bereich des Verbrennungsgeräts 17 in Richtung der Luftströmung. Das Heizabzweigrohr 31 beinhaltet eine Luftversorgungsdurchführung 33 zum Zuführen von Luft, das heißt der Frischluft, zum Verbrennungsgerät 17 über das Hauptrohr 29. Das Heizabzweigrohr 31 beinhaltet darüber hinaus eine Verbrennungsgasauslassdurchführung 35, durch die der in Strömungsrichtung hintere Bereich des Verbrennungsgeräts 17 in Luftströmungsrichtung mit dem Hauptrohr 29 verbunden ist, um das verbrannte Gas (Abgas), das aus dem Verbrennungsgerät 17 kommt, in das Hauptrohr 29 abzugeben. Dabei ist zu beachten, dass die Luft in Hinblick auf das Heizabzweigrohr 31 nicht nur die Frischluft a1, sondern auch ein Verbrennungsgas a2 umfasst, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird. Das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts ist ein Gas, das annähernd keinen Rauch abgibt, in anderen Worten ein Gas, das keinen Kohlenstoff enthält. Dadurch bereitet das vorstehend genannte Verbrennungsgas keine Probleme, wenn es als Einlassluft der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Ein Verbrennungsgastemperatursensor 36 ist an einem Bereich näher am Verbrennungsgerät 17 der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35 angebracht. Der Temperatursensor 36 erkennt eine Temperatur des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts 17, bevor es in das Hauptrohr 29 aus dem Verbrennungsgerät 17 eintritt.
Verbindungspunkte c1, c2 befinden sich an der Verbindung von der Luftversorgungsdurchführung 33 zum Hauptrohr 29 beziehungsweise von der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35 zum Hauptrohr 29, wobei der Verbindungspunkt c1 in Strömungsrichtung weiter vorn im Hauptrohr 29 platziert ist als der Verbindungspunkt c2.
Dadurch wird die a1 vom Luftfilter 13 in die Luft a1, die zuerst in das Heizabzweigrohr 31 am Verbindungspunkt c1 abgezeigt wird, und Luft a1' aufgeteilt, die nicht abgezweigt wird, sondern gerade durch das Hauptrohr 29 zum Verbindungspunkt c2 strömt. Luft a2, die in ein Verbrennungsgas von der abgezweigten Luft a1 nach der Verbrennung im Verbrennungsgerät 17 verwandelt wurde, und die Frischluft a1', die am Verbindungspunkt c1 nicht abgezweigt worden ist, strömen am Verbindungspunkt c2 zusammen und werden zum Verbrennungsgas-Luftgemisch a3.
Die Luft a1, die am Verbindungspunkt c1 abzweigt, strömt durch dergleichen wie die Luftversorgungsdurchführung 33 -> das Verbrennungsgerät 17 -> die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35, und kehrt, nachdem sie zur Luft a2 geworden ist, zum Hauptrohr 29 vom Verbindungspunkt c2 zurück. Die Luft a2, die zum Hauptrohr 29 zurückgeströmt ist, ist das Verbrennungsgas, das verbrannt worden ist und die Wärme im Verbrennungsgerät 17 aufgenommen hat, und wird deshalb, wenn es mit der nicht abgezweigten Luft a1' am Verbindungspunkt c2 zusammenströmt, zum Verbrennungsgas-Luftgemisch a3. Dann wird im Ergebnis dieses Verbrennungsgas-Luftgemisch a3 zur Hochtemperatur-Einlassluft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eintritt. Ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 wird über die Vorhersage einer Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 gesteuert. Dieses Steuerungsverfahren wird nachstehend erörtert.
Weiterhin verbindet, wie in 1 dargestellt, das in Strömungsrichtung hintere Verbindungsrohr 27 den Kompressor 15a mit dem Einlasskrümmer 21 und hat eine im Wesentlichen L-förmige Gestalt, sofern das Rohr 27 wie in 1 dargestellt gemeint ist.
Darüber hinaus ist der Ladeluftkühler 19 in einem Bereich näher am Einlasskrümmer 21 vorgesehen.
Andererseits entspringt die Abgasvorrichtung 7 aus einem nicht abgebildeten Abgasanschluss des Brennkraftmaschinenblocks 3 und endet mit einem Schalldämpfer 41, wobei in dessen Verlauf ein Abgaskrümmer 37, eine Turbine 15b des Turboladers 15 und ein Abgasreinigungskatalysator 39 entlang einem Abgasrohr 42 vorgesehen sind. Diese bekannten Komponenten stehen in keinem direkten Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, weshalb ihre Erklärung hierin weggelassen ist. Die Luft, die durch die Abgasvorrichtung 7 strömt, wird mit einem Referenzsymbol a4 als Abgas der Brennkraftmaschine 1 bezeichnet.
Als Nächstes stellt 2 schematisch eine Struktur des Verbrennungsgeräts 17 dar.
Das Verbrennungsgerät 17 ist mit dem Wassermantel des Brennkraftmaschinenblocks 3 verbunden und enthält im Inneren eine Kühlwasserdurchführung 17a, durch die das Kühlwasser vom Wassermantel strömt. Das Kühlwasser (angedeutet durch eine unterbrochene Pfeillinie), das über die Kühlwasserdurchführung 17a strömt, fließt um eine Brennkammer 17d herum, die als Verbrennungseinheit definiert im Inneren des Verbrennungsgeräts 17 geformt ist, wobei das Kühlwasser währenddessen die Wärme von der Brennkammer 17d annimmt und dadurch erwärmt wird. Dieser Vorgang wird schrittweise detaillierter erklärt.
Die Brennkammer 17d ist aus einem Verbrennungszylinder 17b, der als Verbrennungsquelle dient, von der die Flamme abgegeben wird, und einer zylindrischen Trennwand 17c aufgebaut, die den Verbrennungszylinder 17b abdeckt und dadurch eine Verbreitung der Flamme nach außen verhindert. Der Verbrennungszylinder 17b ist durch die Trennwand 17c abgedeckt, wobei die Brennkammer 17d als das Innere der Trennwand 17c definiert ist. Darüber hinaus ist diese Trennwand 17c ebenfalls mit einer Außenwand 43a des Verbrennungsgeräts 17 bedeckt, und zwischen diesen ist ein Abstand vorgesehen. In diesem Abstand ist die Kühlwasserdurchführung 17a zwischen einer Innenfläche der Außenwand 43a und einer Außenfläche der Trennwand 17c geformt.
Darüber hinaus hat die Brennkammer 17d einen Luftversorgungsanschluss 17d1 und einen Abgasausstoßanschluss 17d2, die direkt an die Luftversorgungsdurchführung 33 beziehungsweise an die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 angeschlossen sind. Die Luft a1, die von der Luftversorgungsdurchführung 33 kommt, tritt in die Brennkammer 17d über den Luftversorgungsanschluss 17d1 ein und erreicht nach dem Durchströmen den Abgasausstoßanschluss 17d2. Daran anschließend strömt, wie vorstehend beschrieben, die Luft a1 als Luft a2 in das Hauptrohr 29 über die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 ein. Damit ist die Brennkammer 17d als eine Luftdurchführung ausgeführt, durch welche die Luft a1, die in die Luft a2 durch ihre Verbrennung im Verbrennungsgerät 17 umgewandelt wird, hindurchströmt.
Dann ist die Luft a2, die in das Hauptrohr 29 über die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 nach der Verbrennung im Verbrennungsgerät 17 zurückkehrt, das sogenannte Abgas, das vom Verbrennungsgerät 17 abgegeben wird, und nimmt deshalb die Wärme auf. Dann wird die Luft a2, welche die Wärme trägt, vom Verbrennungsgerät 17 ausgegeben, wobei die Wärme der Luft a2 währenddessen über die Trennwand 17c an das Kühlwasser abgegeben wird, das im Inneren der Kühlwasserdurchführung 17a fließt, und, wie vorstehend erklärt, das Kühlwasser aufheizt. Dadurch dient die Brennkammer 17d auch als Wärmeaustauschdurchführung.
Dabei ist zu beachten, dass der Verbrennungszylinder 17b ein Kraftstoffversorgungsrohr 17e umfasst, das an eine nicht abgebildete Kraftstoffpumpe angeschlossen ist. Ein Kraftstoff zur Verbrennung wird, nachdem er mit einem Pumpdruck durch die Kraftstoffpumpe beaufschlagt worden ist, dem Verbrennungszylinder 17b von dem Kraftstoffversorgungsrohr 17e zugeführt. Der zugeführte Kraftstoff zur Verbrennung wird im Inneren des Verbrennungsgeräts 17 verdampft, wodurch er zu einem verdampften Kraftstoff wird. Der verdampfte Kraftstoff wird durch eine nicht abgebildete Zündquelle gezündet.
Dabei ist zu beachten, dass die Luftversorgungsdurchführung 33 und die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 nur für das Verbrennungsgerät 17 genutzt werden und deshalb als Elemente eingestuft werden können, die zum Verbrennungsgerät 17 gehören.
Als Nächstes wird eine Zirkulation des Kühlwassers erklärt.
Die Kühlwasserdurchführung 17a hat einen Kühlwassereinlassanschluss 17a1, der an den Wassermantel angeschlossen ist, und einen Kühlwasserabgabeanschluss 17a2, der an die Fahrzeuginnenraumheizung 9 angeschlossen ist.
Ein Wasserkanal W1 ist zwischen dem Kühlwassereinlassanschluss 17a1 und dem Brennkraftmaschinenblock 3 vorgesehen, und ein Wasserkanal W2 ist zwischen dem Kühlwasserabgabeanschluss 17a2 und der Fahrzeuginnenraumheizung 9 angeschlossen.
Das Verbrennungsgerät 17 ist durch diese Wasserkanäle W1, W2 an den Wassermantel des Brennkraftmaschinenblocks 3 und an die Fahrzeuginnenraumheizung 9 angeschlossen. Darüber hinaus ist die Fahrzeuginnenraumheizung 9 auch über einen Wasserkanal W3 an den Brennkraftmaschinenblock 3 angeschlossen.
Dementsprechend fließt das Kühlwasser im Wassermantel des Brennkraftmaschinenblocks 3 als Strömungssequenz (1) in das Verbrennungsgerät 17 vom Kühlwassereinlassanschluss 17a1 über den Wasserkanal W1, so dass das Kühlwasser im Verbrennungsgerät 17 erwärmt wird. Das erwärmte Wasser fließt als Strömungssequenz (2) in die Fahrzeuginnenraumheizung 9 vom Kühlwasserabgabeanschluss 17a2 des Verbrennungsgeräts 17 über den Wasserkanal W2. Dann kehrt das Wasser als Strömungssequenz (3) in den Wassermantel über den Wasserkanal W3 zurück, nachdem das Wasser dem Wärmeaustausch in der Fahrzeuginnenraumheizung 9 unterworfen wurde, wodurch seine Temperatur abgesunken ist.
Auf diese Art und Weise zirkuliert das Kühlwasser zwischen dem Brennkraftmaschinenblock 3, dem Verbrennungsgerät 17 und der Fahrzeuginnenraumheizung 9 über die Wasserkanäle W1, W2, W3.
Darüber hinaus beinhaltet der Brennkammerkörper zusätzlich zu den vorstehend genannten Komponenten ein Gebläse und eine Zentralprozessoreinheit 47 zur Steuerung des Verbrennungsgeräts 17, die von einem elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuergerät 46 getrennt ist. Die Zentralprozessoreinheit 47 kann allerdings auch nicht vorgesehen sein.
Das elektronische Steuergerät 46 ist über die Zentralprozessoreinheit 47 an den Außenlufttemperatursensor 32, den Verbrennungsgastemperatursensor 36, einen Drehzahlsensor 59, das Gebläse 45 und die Kraftstoffpumpe elektrisch angeschlossen. Dabei ist zu beachten, dass das elektronische Steuergerät 46, wenn die Zentralprozessoreinheit 47 nicht vorgesehen ist, elektrisch direkt an den Verbrennungsgastemperatursensor 36, den Drehzahlsensor 59, das Gebläse 45 und die Kraftstoffpumpe angeschlossen ist. Dann arbeitet die Zentralprozessoreinheit 47 des Verbrennungsgeräts 17 auf der Basis von Parametern, die von den Sensoren 32, 36, 59 stammen, wodurch sie einen Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 steuert. Das bedeutet in anderen Worten, dass eine Kraft, eine Größe und eine Temperatur der Flamme des Verbrennungsgeräts 17 gesteuert werden und mit dieser Steuerung eine Temperatur des Abgases (des Verbrennungsgases) des Verbrennungsgeräts 17 gesteuert wird. Darüber hinaus wird, wenn die Zentralprozessoreinheit 47 nicht vorgesehen ist, der Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 direkt durch die nicht abgebildete Zentralprozessoreinheit des elektronischen Steuergeräts 46 gesteuert.
Die Temperaturen, die vom Außenlufttemperatursensor 32 und vom Verbrennungsgastemperatursensor 36 erkannt werden, werden als eine Frischlufttemperatur beziehungsweise eine Verbrennungsgerät-Abgastemperatur vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas angesehen und mit T1 beziehungsweise T2 bezeichnet. Ein Arbeitsspeicher des elektronischen Steuergeräts 46 wird zeitweilig mit der Frischlufttemperatur T1 und der Verbrennungsgerät-Abgastemperatur T2 vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas geladen, und diese Temperaturen werden, wie vorstehend erklärt, angemessen in die Zentralprozessoreinheit 47 eingegeben, wenn diese eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches vorsagt. Darüber hinaus werden, wenn die Zentralprozessoreinheit 47 nicht vorgesehen ist, diese Temperaturen in eine nicht abgebildete Zentralprozessoreinheit im Inneren des elektronischen Steuergeräts 46 eingegeben.
Dann wird ein nicht abgebildeter Nurlesespeicher des elektronischen Steuergeräts 46 mit einem Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Vorhersagekennfeld M, wie in 4 dargestellt, geladen. Das Kennfeld M ist vorbereitet, um eine Temperatur der Einlassluft nach dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas vorherzusagen, und wird auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der Frischlufttemperatur T1 und der Verbrennungsgerät-Abgastemperatur T2 nach dem Messen einer Vielzahl von Temperaturen der Einlassluft nach dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass die Temperatur der Einlassluft nach dem Vermischen mit der Verbrennungsgas nachstehend als Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur bezeichnet wird, wenn nicht anders angegeben.
Als Nächstes wird eine Verfahren zum Vorhersagen der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur erklärt.
Das Kennfeld M ist ein „Verbrennungsgerät-Abgastemperatur-Einlasslufttemperatur-Diagramm", bei dem die Ordinatenachse die Verbrennungsgerät-Abgastemperatur T2 und die Abszissenachse die Einlasslufttemperatur T1 anzeigt. Schnittpunkte Tm1, Tm2, ... einer Vielzahl von Temperaturen T2, T1, die in diesem Diagramm beispielhaft angegeben sind, stellen vorhergesagte Temperaturen der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur dar. Dabei ist zu beachten, dass, da die Vielzahl von Schnittpunkten Tm1, Tm2, ... vorhanden ist, diese Schnittpunkte allgemein als Tm bezeichnet werden. Das Kennfeld M impliziert, dass die Schnittpunkte Tm proportional zu T2 oder/und T1 sind.
Hierbei hat sich, selbst wenn T2 bei einer gegebenen Drehzahl den gleichen Wert wie T2 bei einer anderen Drehzahl annimmt, und auch wenn T1 bei einer gegebenen Drehzahl den gleichen Wert wie T1 bei der anderen Drehzahl annimmt, in den von den Erfindern durchgeführten Tests ergeben, dass die vorhergesagte Temperatur Tm unterschiedlich wird, wenn die Drehzahl Ne unterschiedlich ist. Dementsprechend sind, um die vorhergesagte Temperatur Tm, die an die Drehzahl Ne angepasst ist, zu erhalten, eine Vielzahl von Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Kennfeldern M vorbereitet, die der jeweiligen Drehzahl, wie beispielsweise 1000 U/min, 2000 U/min und so weiter, entsprechen.
Auf diese Art und Weise wird die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur durch die Verwendung der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Kennfelder M vorhergesagt, weshalb das elektronische Steuergerät 46, das den Nurlesespeicher hat, der mit den Kennfeldern M geladen ist, als Misch-Einlasslufttemperatur-Vorhersageeinheit bezeichnet wird.
Darüber hinaus wird die vorhergesagte Temperatur Tm auch durch Verwendung einer mathematischen Formel anstelle der Kennfelder M erhalten.
Die folgende Gleichung (1) wird hierbei als die mathematische Formel bezeichnet. Tm = {(1 – α)T1 + kαT2}/(1 – α + kα) (1)
Entsprechend der Gleichung (1) sind die Frischlufttemperatur T1 vor dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas, die Verbrennungsgerät-Abgastemperatur T2 und die Drehzahl Ne Variablen, und die vorhergesagte Temperatur Tm des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches wird auf der Basis dieser Variablen erhalten.
In der vorstehenden Gleichung (1) ist dabei α allerdings die Frischluftmenge, die vom Hauptrohr 29 in die Luftversorgungsdurchführung 33 abgezweigt und die zur Verbrennung durch das Verbrennungsgerät 17 zugeführt wird, und ist in der Form α = α0/Ne gegeben, wobei α0 die Kompensationskonstante ist, wenn die Drehzahl differiert und vorzugsweise auf einen numerischen Wert in der Größenordnung von 0,2 auf empirischer Grundlage gesetzt wird.
In der Gleichung (1) ist k die Kompensationskonstante, die unter Berücksichtigung des Vorhandenseins eines Verbrennungsgases α' aufgrund der Tatsache bestimmt wird, dass, wenn die Frischluftmenge α zur Verbrennung bei einem Betrieb des Verbrennungsgeräts 17 zugeführt wird, das Verbrennungsgas α' mit einer Masse, die größer als α aufgrund einer Verbrennung des Verbrennungskraftstoffs ist, aus dem Verbrennungsgerät 17 ausgegeben wird.
Wenn die vorhergesagte Temperatur Tm durch Verwendung der Gleichung (1) erhalten wird, wird der Nurlesespeicher mit der Gleichung (1) geladen, welche die Kennfelder M ersetzt.
Damit kann das elektronische Steuergerät 46 als eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur-Berechnungseinheit bezeichnet werden, welche die mathematische Formel zur Berechnung der vorhergesagten Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches enthält. Dabei ist zu beachten, dass ein Konzept der Berechnung den Fall umfassen soll, dass die Kennfelder verwendet werden, und den Fall, dass die mathematische Formel verwendet wird.
Bis hierher wurde die Brennkraftmaschine 1 mit dem Verbrennungsgerät entsprechend der ersten Ausführung beschrieben.
Als Nächstes wird eine Betriebssteuerungsroutine einer Abgassteuervorrichtung A1 der Brennkraftmaschine unter Verweis auf 3 erklärt.
Diese Steuerungsroutine ist ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten 101–105, die nachstehend beschrieben werden. Darüber hinaus werden alle Operationen in den nachstehenden Prozeduren durch das elektronische Steuergerät 46 ausgeführt. Dabei ist zu beachten, dass die Schritte beispielsweise als S101 im Fall des Schritts 101 abgekürzt werden.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine über. In S101 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebszustand ist oder nicht, der für die Betätigung des Verbrennungsgeräts 17 erforderlich ist. Dabei ist zu beachten, dass die Betätigung des Verbrennungsgeräts 17 das Einschalten des Verbrennungsgeräts 17 impliziert.
Die Zeit, wenn die Brennkraftmaschine 1 in dem Betriebszustand ist, der für das Einschalten des Verbrennungsgeräts 17 erforderlich ist, kann einen Zeitraum beinhalten, in dem die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, oder nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 in einer kalten Periode oder in einer extrem kalten Periode, und wenn ein Heizwert vom Brennkraftmaschinenblock 3 selbst klein ist (wenn beispielsweise eine verbrannte Kraftstoffmenge klein ist), sowie wenn ein Wärmeaufnahmewert des Kühlwassers dadurch klein ist. Dabei setzt die Bezeichnung kalte Periode voraus, dass die Außenlufttemperatur ungefähr –10°C bis 15°C beträgt, und die Bezeichnung extrem kalte Periode setzt voraus, dass die Außenlufttemperatur weniger als ungefähr –10°C beträgt.
Wenn die Bestimmung in S101 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung zum nächsten Schritt S102 weiter. Wenn die Bestimmung negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet. Die negative Beurteilung kann beispielsweise ein Fall sein, in dem keine Notwendigkeit für das Beschleunigen des Aufwärmens der Brennkraftmaschine durch den Betrieb des Verbrennungsgeräts 17 oder für das Aufwärmen des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs, das mit der Brennkraftmaschine 1 ausgerüstet ist, durch den Betrieb der Fahrzeuginnenraumheizung 9 besteht, weil die Außenlufttemperatur hoch ist.
In S102 wird die vorhergesagte Temperatur Tm entsprechend der Drehzahl Ne aus den Kennfeldern M, die schematisch in 4 dargestellt sind, oder aus der Gleichung (1) erhalten.
Nachdem die vorhergesagte Temperatur Tm in S102 erhalten wurde, geht die Verarbeitung weiter zu S103.
In S103 wird bestimmt, ob die vorhergesagte Temperatur Tm über einem vorbestimmten Wert liegt oder nicht. Der hierbei gegebene vorbestimmte Wert ist eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur, die ausreicht, um eine thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems hervorzurufen.
Wenn Tm ≥ dem vorbestimmten Wert ist, wird die Bestimmung positiv beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S104. Falls nicht, wird die Bestimmung negativ beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S105.
In S104 wird, da es ein Problem darstellen muss, wenn die vorhergesagte Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur hoch genug ist, um die thermische Schädigung der Einlasssystemstruktur zu verursachen, die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 nach unten auf einen Zielwert „1" reduziert. Der Zielwert „1" ist als ein spezifischer festgelegter Wert definiert, so dass die vorstehend genannte Temperatur eine derartige Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur wird, dass keine thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems auftritt, indem beispielsweise ein Druck der Kraftstoffpumpe relativ zum Kraftstoffversorgungsrohr 17e zur Versorgung des Verbrennungsgeräts 17 mit dem Kraftstoff zur Verbrennung reduziert wird oder die Drehzahl des Gebläses 45 unter der Steuerung der Zentralprozessoreinheit 47 oder unter der Steuerung des elektronischen Steuergeräts 46 reduziert wird, wenn die Zentralprozessoreinheit 47 nicht vorgesehen ist, um die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 zu reduzieren.
Der Zielwert „1" ist ein Ausgangswert des Verbrennungsgeräts 17, der ausreicht, um keine thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems aufgrund der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur im Falle eines Betriebs zu verursachen, wenn die Außenlufttemperatur hoch genug ist, damit der Fahrer und die weiteren Insassen es für nötig halten, das Verbrennungsgerät 17 zu betreiben, das heißt 15°C in kalten Perioden, wenn die Außenluft diese Temperatur als Luft für die Verbrennung im Verbrennungsgerät 17 hat.
In S105 ist die vorhergesagte Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur nicht ausreichend, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen, weshalb der Ausgangswert des Verbrennungsgeräts 17 bis auf einen Zielwert „2" über dem Zielwert „1" erhöht wird, so dass das Aufwärmen der Brennkraftmaschine 1 beschleunigt wird und eine Temperatur der heißen Luft, die aus der Fahrzeuginnenraumheizung 9 ausströmt, so schnell wie möglich erhöht wird.
Als Nächstes werden die Funktion und der Effekt der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung erklärt.
In der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät wird in der kalten Periode oder in der extrem kalten Periode das Verbrennungsgerät 17 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 oder nach dem Auslösen der Brennkraftmaschine 1 betrieben, und wenn ein Heizwert vom Brennkraftmaschinenblock 3 selbst klein ist (wenn beispielsweise eine verbrannte Kraftstoffmenge klein ist), sowie wenn ein Wärmeaufnahmewert des Kühlwassers dadurch klein ist. Das Verbrennungsgas a2, das vom deshalb betriebenen Verbrennungsgerät 17 abgegeben wird, wird in das Hauptrohr 29 der Einlassdurchführung 23 der Brennkraftmaschine 1 eingemischt, wodurch das Hochtemperatur-Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3, das die Verbrennungswärme des Verbrennungsgases aufnimmt, durch das Hauptrohr 29 strömt.
Dann wird, bevor das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 in den Brennkraftmaschinenblock 3 eintritt, die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur Tm vorhergesagt und der Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 auf der Basis der vorhergesagten Temperatur Tm, genauer gesagt eines Werts, der durch die Temperatur Tm indiziert wird, gesteuert. Dadurch ist es, wenn diese Steuerung vorteilhaft durchgeführt wird, möglich, einen übermäßigen Anstieg der Einlasssystemtemperatur aufgrund der Verbrennungswärme zu verhindern, während das Aufwärmen beschleunigt und die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung 9 durch die Nutzung der Verbrennungswärme des Verbrennungsgeräts 17 verbessert wird. Aus diesem Grund ist es möglich, die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verhindern. Darüber hinaus wird die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur Tm durch die Berechnung unter Berücksichtigung der Drehzahl (Einlassluftmenge) erhalten und kann aus diesem Grund genau dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 zum betreffenden Zeitpunkt entsprechen.
Darüber hinaus wird das Aufwärmen durch die Nutzung des Verbrennungsgases a2 des Verbrennungsgeräts 17, das annähernd keinen Rauch erzeugt, in anderen Worten keinen Kohlenstoff enthält, beschleunigt, so dass erwartet werden kann, dass die Lebensdauer der Brennkraftmaschine 1 ebenfalls verbessert wird.
Darüber hinaus wird, da die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 des Verbrennungsgeräts 17 mit dem Hauptrohr 29 kommuniziert, das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17, wenn es das Abgasrohr 42 erreicht, nachdem es in der Brennkraftmaschine 1 verbrannt worden ist, durch den Abgaskatalysator 39 gereinigt, der normalerweise im Abgasrohr 42 vorgesehen ist, und deshalb besteht keine Notwendigkeit, eine besondere Ausrüstung zur Reinigung des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts 17 vorzusehen.
Darüber hinaus sind die Öffnungen der Luftversorgungsdurchführung 33 und der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35 des Verbrennungsgeräts 17 nicht direkt der atmosphärischen Luft ausgesetzt, weshalb ein geräuschmindernder Effekt erwartet werden kann.
Als Nächstes wird ein Vergleichsbeispiel unter Verweis auf die 5 und 6 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät nach dem Vergleichsbeispiel wird mit dem Referenzsymbol A2 bezeichnet.
Ein Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine A2 mit dem Verbrennungsgerät und der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung besteht darin, dass eine Einlasslufttemperatur nach dem Vermischen mit dem Verbrennungsgas nicht vorhergesagt, sondern tatsächlich gemessen wird, und der Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis dieses gemessenen Werts gesteuert wird. Durch diesen Unterschied ist die Konstruktion leicht unterschiedlich. Deshalb konzentriert sich die Erklärung nur auf den abweichenden Punkt, und die gleichen Komponenten sind mit den gleichen Referenzsymbolen unter Auslassung der Erklärung bezeichnet.
Die Brennkraftmaschine A2 mit dem Verbrennungsgerät umfasst weder den Außenlufttemperatursensor 32 noch den Verbrennungsgastemperatursensor 36 der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung, sondern stattdessen einen Mischgas-Einlasslufttemperaturerkennungssensor 60 zur Erkennung einer Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur, der in einem eigenen Bereich in Strömungsrichtung dicht hinter dem Verbindungspunkt c2 zwischen der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 und dem Hauptrohr 29 vorgesehen ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass ein Wert der Einspritzmenge des Kraftstoffs, der in die Zylinder des Brennkraftmaschinenblocks 3 eingespritzt wird, als Information in das elektronische Steuergerät 46 eingegeben wird. Hierbei wird die Kraftstoffeinspritzmenge als Ersatzparameter für die Einlassluftmenge in der ersten Ausführung genutzt. Darüber hinaus ist die Einlassluftmenge ein Wert, der durch die Drehzahl und eine Fahrpedalöffnung bestimmt wird.
Als Nächstes wird eine Betriebssteuerungsroutine einer Abgassteuervorrichtung A2 der Brennkraftmaschine unter Verweis auf 6 erklärt. Diese Steuerungsroutine ist ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten 201–205, die nachstehend beschrieben werden.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine über. In S201 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebszustand ist oder nicht, der für die Betätigung des Verbrennungsgeräts 17 erforderlich ist.
Die Beschreibung der Frage, ob die Brennkraftmaschine 1 in dem Betriebszustand ist, der für das Einschalten des Verbrennungsgeräts 17 erforderlich ist, oder nicht, ist die gleiche wie bei der ersten Ausführung. Dabei ist zu beachten, dass dies bei nachstehend erörterten anderen Ausführungen ebenfalls gleich ist.
Wenn die Bestimmung in S201 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung zum nächsten Schritt S202 weiter. Wenn die Bestimmung negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet. Die negative Beurteilung kann beispielsweise ein Fall sein, in dem keine Notwendigkeit für das Beschleunigen des Aufwärmens der Brennkraftmaschine durch den Betrieb des Verbrennungsgeräts 17 oder für das Aufwärmen des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs, das mit der Brennkraftmaschine 1 ausgerüstet ist, durch den Betrieb der Fahrzeuginnenraumheizung 9 besteht, weil die Außenlufttemperatur hoch ist.
In S202 wird eine Misch-Einlasslufttemperatur Tm' der Frischluft mit dem Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17 auf der Basis einer tatsächlichen Messung durch Verwendung des Mischgas-Einlasslufttemperaturerkennungssensors 60 erhalten. Diese Mischgas-Einlasslufttemperatur Tm' wird in den Arbeitsspeicher des elektronischen Steuergeräts 46 eingegeben.
Nach dem Erhalten der Mischgas-Einlasslufttemperatur Tm' in S202 geht die Verarbeitung weiter zu S203.
In S203 wird bestimmt, ob die Mischgas-Einlasslufttemperatur Tm' über einem vorbestimmten Wert liegt oder nicht. Der hierbei gegebene vorbestimmte Wert ist eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur, die ausreicht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems hervorzurufen.
Wenn Tm' ≥ dem vorbestimmten Wert ist, wird die Bestimmung positiv beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S204. Falls nicht, wird die Bestimmung negativ beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S205.
Die Schritte S204 und S205 entsprechen den Schritten S104 und S105 in der ersten Ausführung und werden deshalb nicht erklärt.
Die Brennkraftmaschine A2 mit dem Verbrennungsgerät nach dem Vergleichsbeispiel zeigt folgende Funktion und folgenden Effekt während der Verbesserung der Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung und der Beschleunigung des Aufwärmens durch Nutzung des Verbrennungsgeräts des Verbrennungsgeräts 17 wie im Fall der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung.
Genauer gesagt wird bei der Brennkraftmaschine A2 mit dem Verbrennungsgerät die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur Tm' nach dem Vermischen des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts 17 mit der Frischluft tatsächlich gemessen, und der Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 wird auf der Basis dieses gemessenen Werts gesteuert. Aus diesem Grund ist es möglich, einen übermäßigen Anstieg der Einlasssystemtemperatur genauer als mit der vorhergesagten Temperatur Tm bei der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung zu verhindern. Dementsprechend wird die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems effektiver verhindert. Dabei ist zu beachten, dass, wenn die Genauigkeit der vorhergesagten Temperatur Tm in der ersten Ausführung verbessert wird, natürlich dementsprechend der übermäßige Anstieg der Einlasssystemtemperatur ohne Minderwertigkeit verhindert werden kann.
Dritte Ausführung
Eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf 7 beschrieben.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der dritten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A3 bezeichnet. Ein Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät und den Brennkraftmaschinen A1, A2, die das Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung beziehungsweise nach dem Vergleichsbeispiel haben, besteht nur darin, dass ein Luftströmungsmesser 70 in einem Bereich des Hauptrohrs 29 zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2 der Luftversorgungsdurchführung 33 und der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 zum Hauptrohr 29 vorgesehen ist, in anderen Worten in einem Bereich in Strömungsrichtung vor dem Verbindungspunkt c2 der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35 zum Hauptrohr 29. Damit kann diese Konstruktion auf beide Brennkraftmaschinen A1 und A2 mit den Verbrennungsgeräten in der ersten Ausführung beziehungsweise nach dem Vergleichsbeispiel angewandt werden. Hierbei wird die Erklärung des entscheidenden Punkts allerdings auf das Notwendige beschränkt, um die Beschreibung zu vereinfachen. Die Komponenten, die gleich den Komponenten bei den Brennkraftmaschinen A1 und A2 mit den Verbrennungsgeräten sind, sind mit den gleichen Referenzsymbolen unter Auslassung der Erklärung bezeichnet. Darüber hinaus sind die Abbildungen ebenfalls auf das für die Erklärung erforderliche Mindestmaß beschränkt.
Hierbei ist das Verbrennungsgerät 17, wie vorstehend beschrieben, im Nebenstrom an das Hauptrohr 29 über die Luftversorgungsdurchführung 33 und die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 angeschlossen.
Der Luftströmungsmesser kann im Wesentlichen als Luftwiderstandsstruktur definiert werden, welche die Strömung von Luft, die durch die Einlassluftdurchführung strömt, behindert, wodurch ein Druck der Luft, die aus dem Luftströmungsmesser heraus strömt, kleiner ist als ein Druck der Luft, die in den Luftströmungsmesser eintritt. Das bedeutet genauer, dass der Luftströmungsmesser eine Differenz im Luftdruck zwischen seinem Einlass und seinem Auslass erzeugt.
Der Luftströmungsmesser 70 als Einlasswiderstandsstruktur mit der Luftdruckdifferenz, die zwischen seinem Einlass und seinem Auslass erzeugt wird, ist in einem Bereich entlang dem Hauptstrom bezüglich des Verbrennungsgeräts 17 vorgesehen, das im Nebenstrom an das Hauptrohr 29 angeschlossen ist, genauer gesagt in einem Bereich 29m des Hauptrohrs 29 zwischen dem Verbindungspunkt c1 der Luftversorgungsdurchführung 33 zum Hauptrohr 29 und dem Verbindungspunkt c2 der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35 zum Hauptrohr 29. In diesem Fall kann eine große Druckdifferenz zwischen den Verbindungspunkten C1 und C2 entstehen, das heißt zwischen dem Einlass der Luftversorgungsdurchführung 33 und dem Auslass der Verbrennungsgas-Auslassdurchführung 35, wodurch eine Luftströmungsgeschwindigkeit in der Brennkammer 17d des Verbrennungsgeräts 17, die zwischen der Luftversorgungsdurchführung 33 und der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 angeordnet ist, übermäßig wird, mit dem Ergebnis, dass eine Zündungscharakteristik verschlechtert werden kann.
In Anbetracht dieser Tatsache ist der Luftströmungsmesser, der in der dritten Ausführung verwendet wird, beispielsweise als ein Heißdraht- oder ein Film-Luftströmungsmesser konstruiert, der eine kleinere Druckdifferenz zwischen der Einlass- und der Auslassseite verursacht.
Die Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät in der dritten Ausführung zeigt folgende Funktion und folgenden Effekt zusätzlich zu den gleichen Funktionen und Effekten wie die Brennkraftmaschinen A1, A2 mit den Verbrennungsgeräten.
In der Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät ist der Luftströmungsmesser 70, wie vorstehend erklärt, vom Heißdraht- oder Film-Luftströmungsmessertyp mit der kleineren Druckdifferenz zwischen der Einlass- und der Auslassseite. Aus diesem Grund wird es, auch wenn der Luftströmungsmesser 70 als Luftwiderstandsstruktur im Bereich des Hauptrohrs 29 zwischen den Verbindungspunkten C1 und C2 der Luftversorgungsdurchführung 33 und der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 zum Hauptrohr 29 vorgesehen ist, niemals passieren, dass die Luftströmungsgeschwindigkeit im Verbrennungsgerät 17 aufgrund dieser Konstruktion ansteigt, und aus diesem Grund wird die Zündung nicht schwer zu erreichen sein. Darüber hinaus kann, da nur die Frischluftmenge der Brennkraftmaschine ausschließlich der Luftmenge für die Verbrennung im Verbrennungsgerät 17 gemessen werden kann, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Brennkammer 17d der Brennkraftmaschine 1 genau eingestellt werden, und es ist möglich, die Steuerbarkeit der Brennkraftmaschine 1 zu verbessern und die Emissionen zu reduzieren.
Vierte Ausführung
Eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Verweis auf die 8 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der vierten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A4 bezeichnet. Ein Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine A4 mit dem Verbrennungsgerät in der vierten Ausführung und der Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät in der dritten Ausführung besteht nur in dem Punkt, dass der Luftströmungsmesser 70 in Strömungsrichtung vor dem Verbindungspunkt c1 angeordnet ist. Aus diesem Grund sind andere gleiche Komponenten mit den gleichen Symbolen unter Auslassung der Erklärung bezeichnet.
Die Brennkraftmaschine A4 mit dem Verbrennungsgerät in der vierten Ausführung ist im Vergleich zur Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät in der dritten Ausführung dergestalt konstruiert, dass der Luftströmungsmesser 70, wie vorstehend beschrieben, in Strömungsrichtung vor dem Verbindungspunkt c1 angeordnet ist. Dementsprechend kann der verwendbare Luftströmungsmesser auch von einem Typ sein, bei dem eine Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite auftritt. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die im Inneren des Verbrennungsgeräts 17 strömt, das im Nebenstrom an das Hauptrohr 29 angeschlossen ist, ungeachtet des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 durch den Einfluss der Stelle, an welcher der Luftströmungsmesser 70 angeordnet ist, im Wesentlichen konstant wird und die Zündung des Verbrennungsgeräts 17 dadurch vorteilhafter gemacht werden kann.
Detaillierter beschrieben bedeutet dies, dass der Luftströmungsmesser 70 als Lufteinlasswiderstandsstruktur nicht zwischen dem Verbindungspunkt c1, der als Einlassbereich vom Hauptrohr zum Verbrennungsgerät 17 dient, welches im Nebenstrom an das Hauptrohr 29 über die Luftversorgungsdurchführung 33 und die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 angeschlossen ist, und dem Verbindungspunkt c2 vorgesehen ist, der als Auslassbereich vom Verbrennungsgerät 17 zum Hauptrohr 29 dient. Demzufolge sollte im Wesentlichen der gleiche Druck, der auf die Auslassseite des Luftströmungsmessers 70 wirkt, auch am Verbindungspunkt c1 und am Verbindungspunkt c2 wirken. Dadurch ist die Druckdifferenz zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2, sofern überhaupt vorhanden, vernachlässigbar gering. Dementsprechend ist im Inneren des Verbrennungsgeräts 17, das an den Verbindungspunkt c2 über die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 angeschlossen sowie an den Verbindungspunkt c1 über die Luftversorgungsdurchführung 33 angeschlossen ist, die Strömungsgeschwindigkeit der dadurch hindurchströmenden Luft, das heißt eine Belüftungsgeschwindigkeit, im Wesentlichen konstant ohne größere Änderung. Aus diesem Grund kann die gewünschte Zündung erwartet werden, da keine Schwierigkeiten bei der Zündung des Verbrennungsgeräts 17 bestehen. Dadurch kann auch ein Luftströmungsmesser eines Typs verwendet werden, der die Druckdifferenz zwischen seiner Einlassseite und seiner Auslassseite erzeugt.
Fünfte Ausführung
Eine fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf die 9 und 10 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der fünften Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A5 bezeichnet. Ein Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine A5 mit dem Verbrennungsgerät in der fünften Ausführung und der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung besteht in dem Punkt, dass der Einlasskrümmer 21 mit einem Einlassluftdrucksensor 80 der Konstruktion der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät hinzugefügt wird und ein Einlassluftdruck, der durch den Einlassluftsensor erkannt wird, in das elektronische Steuergerät 46 eingegeben wird, um den Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 vorteilhafter steuerbar zu machen.
In der Brennkraftmaschine A5 mit dem Verbrennungsgerät in der fünften Ausführung sind ebenfalls die Komponenten, die gleich den Komponenten bei der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung sind, mit den gleichen Referenzsymbolen unter Auslassung der Erklärung bezeichnet.
Als Nächstes wird eine Betriebssteuerungsroutine der Brennkraftmaschine A5 unter Verweis auf 10 erklärt. Dabei ist zu beachten, dass diese Steuerungsroutine ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ist und aus den Schritten 501–510 besteht, die nachstehend beschrieben werden. Darüber hinaus besteht ein Unterschied zu der in 3 gezeigten Routine für die Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der Hinzufügung von Schritten, die dafür benötigt werden, dass das elektronische Steuergerät 46 den Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 vorteilhafter auf der Basis eines erkannten Werts des Einlassluftdrucksensors 80 steuern kann, wodurch die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 genauer gesteuert wird.
Die Routine wird nachstehend erklärt.
Die Bestimmungen in S5012 und S502 entsprechen im Wesentlichen denen in S101 und S102 in der ersten Ausführung und werden deshalb nicht erklärt. Die Beschreibung beginnt mit S503.
In S503 erkennt der Einlassluftdrucksensor 80 einen Einlassluftdruck Pa am Einlasskrümmer 21, der in Strömungsrichtung hinter dem Kompressor 15a angeordnet ist.
In S504 wird bestimmt, ob der Einlassluftdruck Pa gleich einem oder größer als ein festgelegter Wert ist oder nicht.
Der hierbei angesprochene festgelegte Wert impliziert einen Einlassluftdruck, der in der Lage ist, die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur soweit anzuheben, dass eine thermische Schädigung der Einlasssystemstruktur verursacht wird. Wenn die Einlassluft durch den Kompressor 15a verdichtet wird, nimmt ein Anstieg der Temperatur der Einlassluft zum Brennkraftmaschinenblock 3 entsprechend zu.
Wenn Pa ≥ der festgelegte Wert ist, wird die Bestimmung positiv beurteilt, und die Verarbeitung geht zu S505 weiter. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Bestimmung negativ beurteilt und die Verarbeitung geht weiter zu S506. Die Verarbeitung geht weiter zu S505, wenn die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebszustand ist, der die Tendenz hat, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches zum Brennkraftmaschinenblock 3 mit einem Anstieg des Einlassluftdrucks Pa zu erhöhen. Darüber hinaus geht die Verarbeitung zu S506, wenn die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebszustand ist, der die Tendenz hat, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches zum Brennkraftmaschinenblock 3 mit einem Absinken des Einlassluftdrucks Pa zu verringern.
Der Einlassluftdruck Pa wird in S504 als hoch beurteilt, weshalb die Verarbeitung weiter zu S505 geht, wobei in diesem Fall die Steuerung zur Reduzierung des Ausgangs des Verbrennungsgeräts 17 durchgeführt wird. Darüber hinaus wird der Einlassluftdruck Pa in S504 als niedrig beurteilt, weshalb die Verarbeitung weiter zu S506 geht, wobei in diesem Fall die Steuerung zum Erreichen eines höheren Ausgangs des Verbrennungsgeräts 17 als bei der Steuerung des Ausgangs des Verbrennungsgeräts 17, die in S505 durchgeführt wird, durchgeführt wird.
In S505 wird bestimmt, ob die vorhergesagte Temperatur Tm gleich einem oder höher als ein vorbestimmter Wert „2" ist oder nicht, der als festgelegter Wert gesetzt ist. Der hierbei gegebene vorbestimmte Wert „2" impliziert eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur, die ausreicht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems hervorzurufen.
Wenn Tm ≥ dem vorbestimmten Wert „2" ist, wird die Bestimmung positiv beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S507. Falls nicht, wird die Bestimmung negativ beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S508.
In S507 wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 auf einen Zielwert „4" heruntergesteuert, der als festgelegter Wert gesetzt ist, und dann wird diese Routine beendet.
In S508 wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 auf einen Zielwert „3" heraufgesteuert, der als festgelegter Wert gesetzt ist, und dann wird diese Routine beendet.
Der Zielwert „4" und der Zielwert „3" stehen zueinander in einem derartigen Verhältnis, dass der Zielwert „3" > der Zielwert „4" ist.
Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn die Bestimmung in S505 positiv beurteilt wird, die vorhergesagte Temperatur Tm viel höher als die aktuelle Temperatur wird, solange die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 nicht verringert wird, und daraus folgt, dass die Temperatur viel höher als der vorbestimmte Wert „2" der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur wird, der ausreicht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen. Darüber hinaus ist es, wenn die Bestimmung in S505 als negativ beurteilt wird, da die aktuelle Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur niedriger als der vorbestimmte Wert „2" ist, der hoch genug ist, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen, auch beim Erhöhen der Leistung des Verbrennungsgeräts 17 vorteilhafter, die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 zu erhöhen, um das Aufwärmen zu beschleunigen und die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung 9 zu verbessern.
Andererseits wird in S506 bestimmt, ob die vorhergesagte Temperatur Tm gleich einem oder höher als ein vorbestimmter Wert „1" ist oder nicht, der vom vorbestimmten Wert „2" gemäß S505 verschieden ist, der als der festgelegte Wert gesetzt worden ist. Der hierbei genannte vorbestimmte Wert „1" folgt dem gleichen Konzept wie der vorbestimmte Wert „2" und impliziert eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur, die ausreicht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen, ist aber so gesetzt, dass er eine höhere Temperatur als der vorbestimmte Wert „2" angibt. Der Grund dafür besteht darin, dass ein Grad der Aufladung und ein Temperaturanstieg im Kompressor klein sind.
Wenn die Bestimmung in S506 negativ beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zu S509. Falls nicht, wird die Bestimmung positiv beurteilt, und die Verarbeitung geht weiter zu S510.
In S509 wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 auf den Zielwert „1" heraufgesteuert, der als festgelegter Wert gesetzt ist, und dann wird diese Routine beendet.
In S510 wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 auf den Zielwert „1" heruntergesteuert, der als festgelegter Wert gesetzt ist, und dann wird diese Routine beendet.
Der Zielwert „1" und der Zielwert „2" stehen zueinander in einem derartigen Verhältnis, dass der Zielwert „1" > der Zielwert „2" ist. Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn die Bestimmung in S506 als negativ beurteilt wird, die vorhergesagte Temperatur Tm niedriger als der vorbestimmte Wert „1", der hoch genug ist, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen, auch beim Erhöhen der Leistung des Verbrennungsgeräts 17 in S509 ist, und es deshalb vorteilhafter ist, die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 zu erhöhen, um die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung 9 zu verbessern und das Aufwärmen zu beschleunigen. Darüber hinaus kann es, wenn die Bestimmung in S506 positiv beurteilt wird, ein Problem darstellen, dass die vorhergesagte Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur so hoch ist, dass sie die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems verursacht. Aus diesem Grund wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 auf den Zielwert „2" heruntergesteuert, der als festgelegter Wert gesetzt ist, damit sich eine Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur ergibt, die nicht die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems verursacht, indem der Druck der Kraftstoffpumpe in Bezug auf das Kraftstoffversorgungsrohr 17e zur Versorgung des Verbrennungsgeräts 17 mit dem Kraftstoff zur Verbrennung reduziert oder die Drehzahl des Gebläses 45 reduziert wird. Wenn die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 nicht in Richtung des Zielwerts „2" reduziert wird, folgt, dass die vorhergesagte Temperatur Tm viel höher als die aktuelle Temperatur wird, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur sogar größer als der vorbestimmte Wert „2" der Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur wird, die ausreicht, die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verursachen.
Darüber hinaus stehen die Zielwerte „1", „2", „3" und „4" zueinander in einem derartigen Verhältnis, dass der Zielwert „1" > der Zielwert „2" > der Zielwert „3" > der Zielwert „4" ist.
Auf diese Art und Weise wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 entsprechend dem Verhältnis Zielwert „1" > Zielwert „2" > Zielwert „3" > Zielwert „4" gesteuert, wobei die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 sowohl entsprechend dem Anstieg/Abfall des Einlassluftdrucks Pa als auch dem Anstieg/Abfall der vorhergesagten Temperatur Tm fein gesteuert werden kann.
Die Brennkraftmaschine A5 mit dem Verbrennungsgerät in der fünften Ausführung zeigt folgende Funktion und folgenden Effekt während der Verbesserung der Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung und der Beschleunigung des Aufwärmens durch Nutzung des Verbrennungsgeräts des Verbrennungsgeräts 17 wie im Fall der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung.
Genauer gesagt wird in der Brennkraftmaschine A5 mit dem Verbrennungsgerät, wenn der Einlassluftdruck Pa gleich dem oder höher als der vorbestimmte Wert ist, die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts 17 verringert.
Wenn der Einlassluftdruck Pa hoch ist, steigt die Temperatur der Einlassluft an, und es ist dadurch erforderlich, dass die Einlasslufttemperatur durch eine dementsprechende Verringerung der Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts 17 vorteilhaft wird.
Das, was dazu unternommen wurde, macht es möglich, die Last für den Ladeluftkühler 19, der mit dem Verdichter 15 gekoppelt ist, zu reduzieren.
Darüber hinaus kann, wenn der Einlassluftdruck Pa über dem festgelegten Wert liegt und wenn die vorhergesagte Temperatur Tm des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches über dem vorbestimmten Wert liegt, die Einlasslufttemperatur vorteilhaft eingestellt werden, indem die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts 17 reduziert wird. Auch in diesem Fall kann die Last für den Ladeluftkühler 19 reduziert werden.
Sechste Ausführung
Eine sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf die 11 und 12 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A6 bezeichnet. Ein Unterschied zwischen der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung und der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung besteht nur in der Betriebssteuerungsroutine.
Aus diesem Grund wird nur die Betriebssteuerungsroutine der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung erklärt. Dabei ist zu beachten, dass die Referenzsymbole, die für die Ausdrücke in der Beschreibung der Betriebssteuerungsroutine in der sechsten Ausführung verwendet werden, die gleichen wie diejenigen der Brennkraftmaschine A1 mit dem Verbrennungsgerät in der ersten Ausführung sind und deshalb auf 1, welche die erste Ausführung zeigt, verwiesen werden kann.
Die Betriebssteuerungsroutine in der sechsten Ausführung wird beschrieben.
Diese Steuerungsroutine ist ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten 601–604, die nachstehend beschrieben werden.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine über. In S601 wird bestimmt, ob das Verbrennungsgerät 17 gerade in Betrieb ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung in S601 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zum nächsten Schritt S602. Wenn die Bestimmung negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet. Die negative Beurteilung kann beispielsweise ein Fall sein, in dem keine Notwendigkeit für das Beschleunigen des Aufwärmens der Brennkraftmaschine durch den Betrieb des Verbrennungsgeräts 17 oder für das Aufwärmen des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs durch den Betrieb der Fahrzeuginnenraumheizung 9 besteht, weil die Außenlufttemperatur hoch ist.
In S602 wird bestimmt, ob die Drehzahl gleich einem oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Dabei ist zu beachten, dass der vorbestimmte Wert die Drehzahl ist, die als die vorstehend erwähnte „Ziel-Drehzahl" spezifiziert ist und etwas höher gesetzt ist als die vorstehend erklärte „Grenz-Drehzahl".
Der Grund dafür, dass die Ziel-Drehzahl höher als die Grenz-Drehzahl gesetzt wird, besteht darin, dass eine bestimmte Toleranz für die Drehzahl zugelassen wird, da ein Problem mit dem Einwirken der thermischen Schädigung auf die Struktur des Einlasssystems auftreten könnte, wenn die Drehzahl die Grenz-Drehzahl erreicht.
Wenn die Bestimmung in S602 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zum nächsten Schritt S603. Wenn die Bestimmung in S602 allerdings negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet, weil, wenn die Drehzahl höher als die Ziel-Drehzahl ist, dies für die sechste Ausführung ausgeschlossen werden kann.
In S603 wird die nicht abgebildete Kraftstoffpumpe des Verbrennungsgeräts 17 angehalten.
Im nächsten Schritt S604 wird das Gebläse 45 des Verbrennungsgeräts 17 angehalten, und anschließend wird diese Routine beendet.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät, wenn die Drehzahl unter der Ziel-Drehzahl liegt, die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts 17 verringert.
In der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung wird, wenn das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17 in das Hauptrohr 29 eintritt, die Frischluft zum Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 zum Brennkraftmaschinenblock 3. Das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 ist das Gasgemisch aus dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas a2 und der kalten frischen Außenluft a1'. Dadurch steigt, wenn die Menge des Verbrennungsgases a2, das im Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 enthalten ist, pro Kapazitätseinheit gleich bleibt und eine Frischluftmenge a1' klein ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 an. Im Gegensatz dazu sinkt, wenn die Frischluftmenge a1' groß ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 ab. Dann besteht in der Brennkraftmaschine A6 mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl unterhalb der Ziel-Drehzahl in einem Niederdrehzahlbereich dreht, in dem die Menge der Luft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, das heißt die Frischluftmenge a1', klein ist, die Erfindungsidee darin, die Menge des Verbrennungsgases a2 des Verbrennungsgeräts 17 zu verringern. Demzufolge nimmt die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 ab. Dementsprechend ist es möglich, das Einwirken der thermischen Schädigung auf die Einlasssystemstruktur zu verhindern, indem das elektronische Steuergerät 46 das Verhältnis des Verbrennungsgases a2 zur Frischluft a1' gut steuert.
Darüber hinaus ist die Menge der Luft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, im Niederdrehzahlbereich klein, während das Verbrennungsgerät 17 zu diesem Zeitpunkt bei einem Anhalten seiner Kraftstoffpumpe und einem Anhalten des Gebläses 45 stoppt. Aus diesem Grund wird die Kraftstoffversorgung zum Verbrennungsgerät 17 unterbrochen, woraus folgt, dass die Flammen im Verbrennungsgerät 17 nur durch den verbliebenen Rest-Kraftstoff im Verbrennungsgerät 17 erzeugt werden. Im Normalfall ist die verbliebene Restmenge klein und dementsprechend wird auch ein Andauern der Flammen nach kurzer Zeit beendet. Dadurch wird ein Heizwert des Verbrennungsgeräts 17 merklich reduziert. Aus diesem Grund kann gesagt werden, dass die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems verhindert werden kann, wenn die Brennkraftmaschinen-Einlassmenge klein ist.
Siebte Ausführung
Eine siebte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf die 13 und 14 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der siebten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A7 bezeichnet. Unterschiede zwischen der Brennkraftmaschine A7 mit dem Verbrennungsgerät in der siebten Ausführung und der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung bestehen darin, dass der Einlasskrümmer 21 mit einer Drosselklappe versehen ist, und ein Fall, dass eine Drosselklappenöffnung klein ist, als ein Fall betrachtet wird, dass die Einlassmenge klein ist, und darin, dass in diesem Zusammenhang die Betriebssteuerungsroutine abweicht. Aus diesem Grund wird die Erklärung nur auf die unterschiedlichen Punkte konzentriert, und die Beschreibung gleicher Komponenten wird ausgelassen.
Eine Drosselklappe 82, die mit einem nicht abgebildeten Fahrpedal verbunden ist, ist, wie in 13 dargestellt, in einem Bereich, der in Strömungsrichtung hinter dem Ladeluftkühler 19 in dem in Strömungsrichtung hinteren Verbindungsrohr 27 liegt, dergestalt vorgesehen, dass sie an einem Einlasskrümmer 21 angebracht ist.
Als Nächstes wird die Betriebssteuerungsroutine in der siebten Ausführung unter Verweis auf 14 erklärt.
Diese Steuerungsroutine ist ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten 701–704, die nachstehend beschrieben werden. Dabei ist zu beachten, dass die Schritte S701, S703 und S704 mit Ausnahme von S702 die gleichen Schritte wie S601, S603 und S604 in der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung sind, weshalb ihre Erklärung weggelassen wird.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine über. Dann geht die Verarbeitung über S701 zu S702, wo bestimmt wird, ob die Öffnung der Drosselklappe 82 unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt oder nicht. Der hierbei genannte vorbestimmte Wert ist ein numerischer Wert zur Bezeichnung einer spezifizierten Drosselklappenöffnung, der etwas niedriger als eine andere spezifizierte Öffnung der Drosselklappe 82 gesetzt ist. Die zuerst genannte spezifizierte Drosselklappenöffnung wird nachstehend als Ziel-Drosselklappenöffnung bezeichnet. Die zuletzt genannte wird nachstehend als eine Grenz-Drosselklappenöffnung bezeichnet. Die Grenz-Drosselklappenöffnung ist eine Drosselklappenöffnung zur Sicherstellung einer Einlassluftmenge, welche die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur hoch genug macht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Öffnung betrieben wird, wenn die Drosselklappe 82 geöffnet wird, und wenn das Verbrennungsgerät 17 in diesem betriebenen Zustand weiter betrieben wird.
Der Grund dafür, dass die Ziel-Drosselklappenöffnung höher als die Grenz-Drosselklappenöffnung gesetzt wird, besteht darin, dass eine bestimmte Toleranz für die Drosselklappenöffnung zugelassen wird, da ein Problem mit dem Einwirken der thermischen Schädigung auf die Struktur des Einlasssystems auftreten könnte, wenn die Drosselklappenöffnung die Grenz-Drosselklappenöffnung erreicht.
Wenn die Bestimmung in S702 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zum nächsten Schritt S673. Wenn die Bestimmung allerdings negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet, weil, wenn die Drosselklappenöffnung größer als die Ziel-Drosselklappenöffnung ist, dies für die Erfindung ausgeschlossen werden kann.
Dadurch wird in der Brennkraftmaschine A7, wenn die Drosselklappe mit einer kleineren Öffnung als der Ziel-Drosselklappenöffnung geöffnet wird, die Menge des Verbrennungsgases des Verbrennungsgeräts 17 verringert.
In der Brennkraftmaschine A7 mit dem Verbrennungsgerät in der siebten Ausführung wird, wenn das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17 in das Hauptrohr 29 eintritt, die Frischluft zum Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 zum Brennkraftmaschinenblock 3. Das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 ist das Gasgemisch aus dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas a2 und der kalten frischen Außenluft a1'. Dadurch steigt, wenn die Menge des Verbrennungsgases a2, das im Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 enthalten ist, pro Kapazitätseinheit gleich bleibt und eine Frischluftmenge a1' klein ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 an. Im Gegensatz dazu sinkt, wenn die Frischluftmenge a1' groß ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 ab. Dann wird in der Brennkraftmaschine A7 mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsgerät, wenn die Drosselklappe mit einer Öffnung kleiner als die Ziel-Drosselklappenöffnung geöffnet wird, bei der die Menge der Luft, das heißt der Frischluft a1', die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, klein ist, die Menge des Verbrennungsgases a2 des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 verringert. Durch diese Erfindungsidee sinkt die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3. Dementsprechend ist es möglich, das Einwirken der thermischen Schädigung auf die Einlasssystemstruktur zu verhindern, indem das elektronische Steuergerät 46 das Verhältnis des Verbrennungsgases a2 zur Frischluft a1' gut steuert.
Darüber hinaus ist, wenn die Öffnung der Drosselklappe gleich der oder kleiner als die Ziel-Drosselklappenöffnung ist, die Menge der Luft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, klein, wobei das Verbrennungsgerät 17 zu diesem Zeitpunkt bei einem Anhalten der Kraftstoffpumpe und einem Anhalten des Gebläses 45 stoppt. Dementsprechend wird die Kraftstoffversorgung zum Verbrennungsgerät 17 unterbrochen, woraus folgt, dass die Flammen im Verbrennungsgerät 17 nur durch den verbliebenen Rest-Kraftstoff im Verbrennungsgerät 17 erzeugt werden. Im Normalfall ist die verbliebene Restmenge klein und dementsprechend wird auch ein Andauern der Flammen nach kurzer Zeit beendet. Dadurch wird ein Heizwert des Verbrennungsgeräts 17 merklich reduziert. Aus diesem Grund kann gesagt werden, dass die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems verhindert werden kann, wenn die Brennkraftmaschinen-Einlassmenge klein ist.
Achte Ausführung
Eine achte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf die 15 und 16 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der achten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A8 bezeichnet. Diese Brennkraftmaschine A8 mit dem Verbrennungsgerät in der achten Ausführung ist im Wesentlichen mit der Brennkraftmaschine A3 mit dem Verbrennungsgerät in der dritten Ausführung identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass in der achten Ausführung die Frischluftmenge, die in den Luftströmungsmesser 70 eintritt, erkannt wird, und die erkannte Frischluftmenge in das elektronische Steuergerät 46 als Ausgangssignal, das vom Luftströmungsmesser 70 erzeugt wird, eingegeben wird, wodurch das elektronische Steuergerät 46 eine optimale Steuerung des Verbrennungsgeräts 17 entsprechend dem Ausgangssignal auf der Basis der Frischluftmenge durchführen kann. Aus diesem Grund wird die Erklärung nur auf die unterschiedlichen Punkte konzentriert, und die Beschreibung gleicher Komponenten wird ausgelassen.
Wie in 15 dargestellt, ist der Luftströmungsmesser 70, der zwischen den Verbindungspunkten c1 und c2 vorgesehen ist, welche die Luftversorgungsdurchführung 33 mit dem Hauptrohr 29 beziehungsweise die Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 mit dem Hauptrohr 29 verbinden, elektrisch an das elektronische Steuergerät 46 angeschlossen. Zusätzlich ist das elektronische Steuergerät 46 elektrisch an das Gebläse 45 und die Kraftstoffpumpe (nicht abgebildet) angeschlossen, und dementsprechend arbeitet die Zentralprozessoreinheit 47 des Verbrennungsgeräts 17 direkt oder indirekt mindestens entsprechend dem Ausgangssignal, das durch den Luftströmungsmesser 70 erzeugt wird, wobei das Gebläse 45 und die Kraftstoffpumpe für den geeigneten Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts 17 arbeiten. In der praktischen Anwendung sind die Ausgangswerte für die Außenlufttemperatur 32, vom Verbrennungsgastemperatursensor 36, vom Drehzahlsensor 59 und dergleichen ebenfalls Faktoren für die Bestimmung des Verbrennungszustands des Verbrennungsgeräts 17. Diese Komponenten sind allerdings der Einfachheit halber in der 15 entfallen. Die achte Ausführung kann so konstruiert werden, dass sie auch die Drosselklappe 82 der siebten Ausführung umfasst.
Als Nächstes wird die Betriebssteuerungsroutine in der achten Ausführung unter Verweis auf 16 erklärt.
Diese Steuerungsroutine ist ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten S801–S804, die nachstehend beschrieben werden. Dabei ist zu beachten, dass die Schritte S801, S803 und S804 die gleichen Schritte wie S601, S603 und S604 in der Brennkraftmaschine A6 mit dem Verbrennungsgerät in der sechsten Ausführung sind, weshalb ihre Erklärung weggelassen wurde.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine über. Dann geht die Verarbeitung über S801 zu S802, wo bestimmt wird, ob die Frischluftmenge, die in den Luftströmungsmesser 70 eintritt, gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Der „vorbestimmte Wert der Frischluftmenge" ist eine spezifizierte Menge von Frischluft, die etwas höher als eine andere spezifizierte Menge von Frischluft gesetzt ist. Die zuerst genannte spezifizierte Frischluftmenge wird nachstehend als eine Ziel-Frischluftmenge bezeichnet. Die zuletzt genannte wird nachstehend als eine Grenz-Frischluftmenge bezeichnet. Die Grenz-Frischluftmenge ist eine Frischluftmenge zur Sicherstellung einer Einlassluftmenge, welche die Verbrennungsgas-Einlassluftgemischtemperatur hoch genug macht, um die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine mit dieser Grenz-Frischluftmenge betrieben wird, und wenn das Verbrennungsgerät in diesem betriebenen Zustand weiter betrieben wird. Wenn die Frischluftmenge abrupt die Grenz-Frischluftmenge erreicht, verursacht sie die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems, und um dies zu verhindern, ist eine bestimmte Toleranz vorgesehen.
Wenn die Bestimmung in S802 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zum nächsten Schritt S803. Wenn die Bestimmung allerdings negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet, weil, wenn die Frischluftmenge größer als die Ziel-Frischluftmenge ist, dies für die achte Ausführung ausgeschlossen werden kann.
Damit wird in der Brennkraftmaschine A8 mit dem Verbrennungsgerät, wenn die Frischluftmenge, die der Brennkraftmaschine 1 durch den Luftströmungsmesser 70 zugeführt wird, gleich der oder kleiner als die Ziel-Frischluftmenge ist, die Verbrennungsgröße des Verbrennungsgeräts 17 verringert.
In der Brennkraftmaschine A8 mit dem Verbrennungsgerät in der achten Ausführung wird, wenn das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17 in das Hauptrohr 29 eintritt, die Frischluft zum Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 zum Brennkraftmaschinenblock 3. Das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 ist das Gasgemisch aus dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas a2 und der kalten frischen Außenluft a1', die durch den Luftströmungsmesser 70 hindurchströmt, wo die Strömungsrate der frischen Außenluft a1' erkannt wird. Dadurch steigt, wenn die Frischluftmenge a1' klein ist und die Menge des Verbrennungsgases a2, das im Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch a3 enthalten ist, pro Kapazitätseinheit gleich bleibt, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 an. Im Gegensatz dazu sinkt, wenn die Menge der Frischluft a1' groß ist, die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches a3 ab. Dann wird in der Brennkraftmaschine A8 mit dem Verbrennungsgerät der achten Ausführung, wenn die Luft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, namentlich die Frischluftmenge, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 zugeführt wird, gleich der oder kleiner als die Ziel-Frischluftmenge ist, die Menge des Verbrennungsgases a2 des Verbrennungsgeräts 17 verringert, wodurch die Temperatur der mit Gas vermischten Einlassluft a3 abgesenkt wird. Dementsprechend ist es möglich, das Einwirken der thermischen Schädigung auf die Einlasssystemstruktur zu verhindern, indem das elektronische Steuergerät 46 das Verhältnis des Verbrennungsgases a2 zur Frischluft a1' gut steuert. Darüber hinaus ist, wenn die Frischluftmenge gleich der oder kleiner als die Ziel-Frischluftmenge ist, die Menge der Luft, die in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingesaugt wird, klein, wobei das Verbrennungsgerät 17 zu diesem Zeitpunkt bei einem Anhalten der Kraftstoffpumpe und einem Anhalten des Gebläses 45 stoppt. Aus diesem Grund wird die Kraftstoffversorgung zum Verbrennungsgerät 17 unterbrochen, woraus folgt, dass die Flammen im Verbrennungsgerät 17 nur durch den verbliebenen Rest-Kraftstoff im Verbrennungsgerät 17 erzeugt werden. Im Normalfall ist die verbliebene Restmenge klein und dementsprechend wird auch ein Andauern der Flammen nach kurzer Zeit beendet. Dadurch wird ein Heizwert des Verbrennungsgeräts 17 merklich reduziert. Aus diesem Grund kann gesagt werden, dass die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems verhindert werden kann, wenn die Brennkraftmaschinen-Einlassmenge klein ist.
Neunte Ausführung
Eine neunte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Verweis auf die 17 und 18 erörtert.
Die Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät in der neunten Ausführung wird mit dem Referenzsymbol A9 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine A9 mit dem Verbrennungsgerät in der neunten Ausführung ist eine Verbesserung der Brennkraftmaschine A8 mit dem Verbrennungsgerät in der achten Ausführung. Sie unterscheiden sich nur darin, dass in der neunten Ausführung ein Abgaskühler an der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 des Verbrennungsgeräts 17 vorgesehen ist, ein sogenanntes Abgasrückführsystem vorgesehen ist, und dass eine elektrisch angetriebene Kühlwasserpumpe am Wasserkanal W1 angebracht ist. Dadurch sind auch die mit den vorstehenden Komponenten zusammenhängenden Bereiche unterschiedlich. Deshalb werden nur die unterschiedlichen Punkte beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Komponenten wird ausgelassen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt.
Wie in 17 dargestellt, ist ein Abgaskühler 84 in der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 des Verbrennungsgeräts 17 angeordnet, und dieser Abgaskühler 84 arbeitet hauptsächlich, wenn die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist. Der Abgaskühler 84 ist im Inneren mit einer nicht abgebildeten Wasserdurchführung versehen, und beide Enden 84a, 84b dieser Wasserdurchführung sind an den Wassermantel des Brennkraftmaschinenblocks 3 beziehungsweise den Wasserkanal W1 angeschlossen.
Der Abgaskühler 84 ist so erdacht, dass er arbeitet, wenn die Brennkraftmaschine 1 stoppt, weshalb der Wasserkanal W1 mit der elektrisch angetriebenen Kühlwasserpumpe 86 versehen ist, durch die das Kühlwasser für den Abgaskühler 84 auch während des Halts der Brennkraftmaschine 1 umgewälzt werden kann.
Darüber hinaus ist der Brennkraftmaschinenblock 3 mit einem Abgasrückführsystem 88 versehen, um einen Teil des Abgases in das Einlasssystem zurückzuführen und das Abgas erneut in die Zylinder einzuleiten. Das Abgasrückführsystem 88 umfasst eine Abgasrückführungsdurchführung 90, die im Nebenstrom an den Brennkraftmaschinenblock 3 angeschlossen ist, um das Abgas von einem Abgasrohr 92 in das in Strömungsrichtung hintere Verbindungsrohr 27 zurückzuführen. Die Abgasrückführungsdurchführung 90 hat ein Abgasrückführungsventil 92 zur Steuerung einer Strömungsrate des rückgeführten Abgases. Das Abgasrückführungsventil 92 ist elektrisch an das elektronische Steuergerät 46 angeschlossen und öffnet, wenn die Brennkraftmaschine 1 stoppt.
Als Nächstes wird die Betriebssteuerungsroutine in der neunten Ausführung unter Verweis auf 18 erklärt.
Diese Steuerungsroutine ist ebenfalls ein Teil eines normalen Ablaufdiagramms (nicht abgebildet) beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und besteht aus den Schritten 901–903, die nachstehend beschrieben werden.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 geht die Verarbeitung zu dieser Routine und bestimmt zu diesem Zeitpunkt in S901, ob die Brennkraftmaschine 1 jetzt angehalten bleibt oder nicht.
Wenn die Bestimmung in S901 positiv beurteilt wird, geht die Verarbeitung weiter zum nächsten Schritt S902. Wenn die Bestimmung allerdings negativ beurteilt wird, wird diese Routine beendet, weil, wenn die Brennkraftmaschine nicht im angehaltenen Zustand ist, dies für die neunte Ausführung ausgeschlossen werden kann.
In S902 wird die Leistung des Verbrennungsgeräts 17 abgesenkt.
Im nächsten Schritt S903 wird das Abgasrückführungsventil vollkommen geöffnet, und anschließend wird diese Routine beendet.
In der Brennkraftmaschine A9 mit dem Verbrennungsgerät in der neunten Ausführung wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 betrieben wird, das Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts 17 in den Brennkraftmaschinenblock 3 eingeleitet und wird dadurch, während es zugeführt wird, um das Aufwärmen zu beschleunigen, in den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 erneut verbrannt. Das erneut verbrannte Verbrennungsgas gibt annähernd keinen Rauch ab, in anderen Worten enthält keinen Kohlenstoff, wodurch die Lebensdauer der Brennkraftmaschine 1 verbessert werden wird.
Darüber hinaus wird, wenn das Verbrennungsgerät 17 während des Halts der Brennkraftmaschine 1 arbeitet, das Verbrennungsgas, das aus dem Verbrennungsgerät 17 abgegeben wird, in das Abgasrohr 42 eingeleitet und von dort in die atmosphärische Luft abgegeben, was als ausreichend zufriedenstellende Maßnahme gegen das Abgas des Verbrennungsgeräts 17 angesehen werden kann. Dementsprechend wird es, da die Behandlung des Abgases des Verbrennungsgeräts 17 auch während des Halts der Brennkraftmaschine 1 ausreichend ist, niemals passieren, dass das Verbrennungsgerät 17 aufgrund einer unzureichenden Behandlung des Abgases des Verbrennungsgeräts 17 stoppt, und das Verbrennungsgerät 17 kann unabhängig betrieben werden. Die Verbrennungswärme des Verbrennungsgeräts 17 wird ebenfalls zum Aufwärmen der Luft genutzt, die aus der Fahrzeuginnenraumheizung 9 ausgeblasen wird. Aus diesem Grund kann, wenn das Verbrennungsgerät 17 in Betrieb genommen wird, bevor in das Fahrzeug eingestiegen wird, die Fahrzeuginnenraumheizung 17 bereits vorher eingeschaltet werden, so dass der Innenraum des Fahrzeugs auch in einer kalten Periode warm und komfortabel ist. Dabei ist zu beachten, dass ein Prozess des vorherigen Einschaltens und Aufwärmens des Verbrennungsgeräts 17 als Vorheizen des Verbrennungsgeräts 17 bezeichnet werden kann.
Dann wird, wenn das Verbrennungsgerät 17 in einem Vorheizzustand ist, das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät 17 abgegeben wird, in das Abgasrohr 42 über das Abgasrückführsystem eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt erreicht das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät 17 abgegeben wird, zu Anfang das Abgasrückführsystem 88 durch das Einlasssystem. Selbst zu diesem Zeitpunkt wird allerdings, da das Verbrennungsgas aus dem Verbrennungsgerät 17 über den Abgaskühler 84, der in der Verbrennungsgasauslassdurchführung 35 vorgesehen ist, abgekühlt wird, das Einlasssystem überhaupt nicht durch die thermische Schädigung beeinflusst.
Darüber hinaus ist das Abgasrückführsystem 88 bereits ursprünglich vorgesehen, wodurch die Kosten reduziert werden können.
Wie vorstehend erörtert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Verbrennungsgas, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, das betrieben wird, wenn die Brennkraftmaschine im vorbestimmten Betriebszustand ist, in der Einlassluftdurchführung vermischt, wobei die Frischluft, die bis dahin durch die Einlassluftdurchführung geströmt ist, zum Hochtemperatur-Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch wird, das die Verbrennungswärme des Verbrennungsgases aufnimmt. Bevor das Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch in den Brennkraftmaschinenblock eintritt, wird die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches erhalten. Der Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts wird auf der Basis der derart erhaltenen Temperatur gesteuert, wodurch es möglich ist, wenn diese Steuerung vorteilhaft durchgeführt wird, einen übermäßigen Anstieg der Einlasssystemtemperatur aufgrund der Verbrennungswärme zu verhindern, während das Aufwärmen beschleunigt und die Leistung der Fahrzeuginnenraumheizung durch die Nutzung der Verbrennungswärme des Verbrennungsgeräts verbessert wird. Aus diesem Grund ist es möglich, die thermische Schädigung der Struktur des Einlasssystems zu verhindern.
Die vielen Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die detaillierte Spezifikation deutlich, und die beigefügten Ansprüche verfolgen die Absicht, sämtliche dieser Eigenschaften und Vorteile der Erfindung abzudecken, die unter den tatsächlichen Geist und den Umfang der Erfindung fallen. Darüber hinaus ist es, da zahlreiche Modifikationen und Veränderungen jedem mit der Technik Vertrauten möglich sein werden, nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die exakte beschriebene und erklärte Konstruktion und Funktion zu beschränken, und dementsprechend sind alle geeigneten Modifikationen und Entsprechungen als im Umfang der Erfindung enthalten zu begreifen.
Eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgerät ist so aufgebaut, dass eine thermische Schädigung der Struktur eines Einlasssystems aufgrund von Verbrennungswärme, die vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, verhindert wird. Die Brennkraftmaschine umfasst das Verbrennungsgerät, das in kalten Perioden betrieben wird. Kühlwasser wird durch die Wärme von Verbrennungsgas erwärmt, das vom Verbrennungsgerät abgegeben wird, wenn eine Verbrennung erfolgt, wodurch ein Aufwärmen der Brennkraftmaschine beschleunigt und eine Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung eines Fahrzeugs verbessert wird, in das die Brennkraftmaschine montiert ist. In der dergestalt konstruierten Brennkraftmaschine mit dem Verbrennungsgerät wird Frischluft, die in eine Einlassluftdurchführung der Brennkraftmaschine eintritt, mit dem Verbrennungsgas des Verbrennungsgeräts vermischt, wobei die Frischluft zu einem Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch zu einem Brennkraftmaschinenblock wird. Eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches wird erhalten und ein Verbrennungszustand des Verbrennungsgeräts auf der Basis dieser Temperatur gesteuert.

Claims

Eine Brennkraftmaschine (3) mit einem Verbrennungsgerät (17), bestehend aus: einem Verbrennungsgerät, das betrieben wird, wenn diese Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Betriebszustand ist; und Elementen mit Bezug zur Brennkraftmaschine, die durch eine Wärme eines Verbrennungsgases beheizt werden, das durch dieses Verbrennungsgerät (17) während einer Verbrennung abgegeben wird, um das Aufwärmen dieser Brennkraftmaschine zu beschleunigen und eine Leistung einer Fahrzeuginnenraumheizung (9) eines Fahrzeugs zu verstärken, das mit dieser Brennkraftmaschine ausgerüstet ist; dadurch gekennzeichnet, dass Frischluft zu einem Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch wird, das zu diesem Brennkraftmaschinenblock strömt, indem das Verbrennungsgas dieses Verbrennungsgeräts mit der Frischluft, die in eine Einlassluftdurchführung (23) dieser Brennkraftmaschine (3) eintritt, vermischt wird; eine Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches erfasst wird; und ein Verbrennungszustand dieses Verbrennungsgeräts (17) auf der Basis dieser Temperatur gesteuert wird. Weiter bestehend aus: Einer Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch-Temperaturberechnungsvorrichtung (46) zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches durch Berechnung einer Temperatur der Frischluft und einer Temperatur des Verbrennungsgases.
Eine Brennkraftmaschine (3) mit einem Verbrennungsgerät (17) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung durch diese Verbrennungsgas-Einlassluftgemisch-Temperaturberechnungsvorrichtung (46) die Drehzahl dieser Brennkraftmaschine (3) umfasst.
Eine Brennkraftmaschine (3) mit einem Verbrennungsgerät (17) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungszustand dieses Verbrennungsgeräts (17) auf der Basis einer Temperatur der Frischluft selbst gesteuert wird, die in eine Einlassluftdurchführung (23) dieser Brennkraftmaschine (3) eintritt.
Eine Brennkraftmaschine (3) mit einem Verbrennungsgerät (17) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungszustand dieses Verbrennungsgeräts (17) auf der Basis einer Temperatur des Verbrennungsgases selbst gesteuert wird, das von diesem Verbrennungsgerät (17) abgegeben wird.
Eine Brennkraftmaschine (3) mit einem Verbrennungsgerät (17) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbrennungsgröße dieses Verbrennungsgeräts verringert wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsgas-Einlassluftgemisches, das durch die Einlassluftdurchführung (23) dieser Brennkraftmaschine (3) strömt, oder die Temperatur der Frischluft selbst, oder die Temperatur des Verbrennungsgases dieses Verbrennungsgeräts (17) selbst gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.