JP3539218B2 - Operation control device for combustion type heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼式ヒータの作動制御装置に関し、詳しくは内燃機関の暖機促進を図るため内燃機関の機関冷却水を加熱する燃焼式ヒータの作動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関は、その燃焼安定,フリクション低減による燃費向上を図るため、特に寒冷時における暖機促進が必要である。
【0003】
そこで、内燃機関本体とは別に燃焼式ヒータを設け、この燃焼式ヒータの出す燃焼熱の利用によって暖機促進を図る技術が知られている。また、一般に燃焼式ヒータは、機関暖機の向上のためばかりでなく、車輌室内の暖房用にもその燃焼熱を利用する。
【0004】
このような技術として、例えば実開昭60−121152号公報記載の燃焼式ヒータを挙げられる。この公報記載の技術では、機関冷却水の温度がある固定した所定温度になると、機関暖機は十分と判断して燃焼式ヒータを停止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この技術では、燃焼式ヒータの作動停止の判断基準を機関冷却水の前記固定した所定温度においているため、機関冷却水温度が前記所定温度になると外気温の高低に拘わらず、燃焼式ヒータはその作動を停止する。しかし、外気温が低く、したがって燃焼式ヒータの燃焼熱を利用して車輌室内の暖房をまだ効かせておきたい場合でも、前記所定温度の設定のしかたによっては燃焼式ヒータが作動しなくなり、燃焼式ヒータの出す燃焼熱を車輌室内の暖房として有効利用できなくなる虞れがある。
【0006】
一方、外気温が高ければ機関冷却水の温度もそれに連れて高くなる。このため、車室内暖房機を使わない常温時等にあっては、機関冷却水を暖めて暖機に供する燃焼式ヒータの作動時間は比較的短くて済むが、その場合でも燃焼式ヒータの作動停止の判断基準を前記機関冷却水の所定温度においてあるので、前記所定温度の設定値が高いと機関冷却水の温度がその所定温度になるまでは、燃焼式ヒータが作動する。しかし、このときすでに内燃機関が暖まり、機関冷却水の温度がエンジンフリクションが小さくなる温度にまでなっていたとすると、それにも拘わらず燃焼式ヒータを作動することは無駄な燃焼を燃焼式ヒータが続けることになる。
【0007】
本発明は、上記実情に鑑みて発明されたものであって、外気温が低い場合の車輌室内の暖房を確実に行うとともに、燃焼式ヒータの燃焼の無駄をなくすことができる燃焼式ヒータの作動制御装置を提供することを技術的課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の燃焼式ヒータの作動制御装置は、以下の構成とした。
【0009】
(1)機関冷却水を機関暖機を行うためと車室用ヒータの熱源とするために加熱し、この加熱により前記機関冷却水の温度が所定値よりも高くなると作動を停止する燃焼式ヒータの作動制御装置において、燃焼式ヒータの作動停止基準においた前記機関冷却水に係る所定値を外気温に基づいて切替え、外気温が特定温度よりも高いときの前記機関冷却水に係る所定値は、外気温が前記特定温度以下のときのそれよりも小さくすることを特徴とする。
【0010】
ここで、▲1▼「特定温度」とは、例えばドライバや同乗者が車室用ヒータを効かせなくても寒いと感じない程度の外気温のことであるが、必ずしも燃焼式ヒータの作動を要しないということではなく、燃焼式ヒータを作動するかどうかの判定は、外気温に基づいて切り替える機関冷却水温度に係る所定値を基準とする。但し、外気温が特定温度以上にある場合は、外気温が比較的高い場合であるから、このときに燃焼式ヒータを効かせると、機関冷却水はその温度がエンジンフリクションを小さくできる温度にまで達する時間は短い。
【0011】
▲2▼「燃焼式ヒータの作動停止基準においた機関冷却水に係る所定値を外気温に基づいて切替え」とは、機関冷却水の温度に係る所定値の切替えは外気温に対比して連続的であってもいいが、外気温が前記特定温度よりも高いかどうかで所定値を決めるのが好適である。例えば外気温が特定温度よりも高い場合とそうでない場合の機関冷却水に係る所定値をそれぞれT1およびT2とするという具合である。但し、所定値T1は、機関冷却水がその温度になればエンジンフリクションを小さくするに十分な温度とし、T2は機関冷却水が持つ燃焼熱を熱源として車室用ヒータが機能するに十分な温度ということにする。
【0012】
本項(1)では、燃焼式ヒータの作動停止基準においた機関冷却水の温度に係る所定値を外気温に基づいて切り替えるようになっており、外気温が特定温度よりも高いときの機関冷却水の温度に係る所定値を外気温が特定温度以下のときのそれよりも小さくすることを特徴とする。
【0013】
つまり、外気温が特定温度よりも高いときの燃焼式ヒータの作動停止は、外気温が特定温度以下のときの燃焼式ヒータの作動停止よりも機関冷却水の温度が低い状態で行われる。この結果、外気温が高いときは、燃焼式ヒータは比較的早くその作動を停止する。しかも燃焼式ヒータの作動停止の判断基準となる前記機関冷却水に係る所定値を、機関冷却水がその温度になれば、エンジンフリクションを小さくするに十分な温度にしておけば、外気温の高低に拘わらず機関暖機を確保しつつ燃焼式ヒータの燃焼に無駄をなくすことができる。よって、燃焼式ヒータ付き内燃機関の燃費向上が可能である。
【0014】
また、外気温に合わせて機関冷却水に係る前記所定値が変わるので、燃焼式ヒータの燃焼熱を利用して車輌室内の暖房をまだ効かせておきたい場合でも、燃焼式ヒータが作動しなくなるというようなこともなくなるので、寒ければ寒いなりにまた温度がそれよりも高くなれば高いなりに燃焼式ヒータの出力調整ができるようになる。よって、これまでの技術のように車室用ヒータが効かなくなってしまうようなこともない。
【0015】
(2)前記(1)において、前記外気温が前記特定温度よりも高いかどうかを判定する外気温判定手段と、この外気温判定手段による判定結果に基づいて、前記機関冷却水に係る所定値を切替える冷却水所定値切替え手段と、前記機関冷却水の温度TWがこの冷却水所定値切替え手段によって切り替えた所定値TT以下かどうかに基づいて前記燃焼式ヒータの作動制御を実行する燃焼式ヒータの作動制御実行手段と、を有するようにすることもできる。
【0016】
「外気温判定手段」,「冷却水所定値切替え手段」および「燃焼式ヒータの作動制御実行手段」は、内燃機関の全体を制御するコンピュータすなわちECU(エンジン・コントロール・ユニット)、詳しくはその中枢部であるCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)のことである。
【0017】
本項(2)では、外気温判定手段,冷却水所定値切替え手段および燃焼式ヒータの作動制御実行手段を有するので、前記(1)で述べた効果を具現化できる。
【0018】
(3)前記(1)または(2)において、燃焼式ヒータは、燃焼用の空気を燃焼室に供給する空気供給路と、前記燃焼室で生じる燃焼ガスを前記燃焼室から排出する燃焼ガス排出路とを備え、前記空気供給路および前記燃焼ガス排出路を介して前記燃焼式ヒータを内燃機関の吸気通路に設置し、この吸気通路のうち、前記燃焼式ヒータ設置箇所は、前記吸気通路上に設ける過給機よりも上流にあることを特徴としてもよい。
【0019】
本項(3)では、燃焼式ヒータが過給機よりも上流にあるので、燃焼式ヒータの空気供給路も燃焼ガス排出路も共に過給機よりも上流に位置する。したがって、過給機の作動に伴い、吸気通路のうち過給機設置個所よりも下流部分での吸気圧が上昇しても、その上昇分の圧力が、過給機よりも上流の、吸気通路と空気供給路との接続箇所および吸気通路と燃焼ガス排出路との接続箇所に影響することはない。したがって燃焼式ヒータに逆流は生じない。
また、吸気通路のうち、前記空気供給路との接続箇所および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間には、過給機が存在しない。よって、吸気通路とそれぞれ接続している空気供給路および燃焼ガス排出路の間で過大な圧力が生じない。このため、空気供給路および燃焼ガス排出路を介して吸気通路とつながっている燃焼式ヒータ本体内での空気速度が過大となることはない。よって、燃焼式ヒータへの点火ができない程に強い通風が燃焼室本体内に生じないので、燃焼式ヒータの点火を確実に行える。
【0020】
(4)前記(3)において、燃焼ガス排出路は、前記燃焼式ヒータから出る燃焼ガスを冷却する冷却装置を有するようにしてもよい。ここで、冷却装置としては例えば排気ガスクーラが好適である。
【0021】
本項(4)では、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスが冷却装置によって冷やされるので、当該燃焼ガスが吸気通路に入っても吸気系構造物に熱害を及ぼすことがない。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に基いて説明する。
〈第1の実施の形態〉
図1〜図3に基づいて本発明の第1の実施の形態を示す。
(エンジン1)
内燃機関としてのエンジン1は水冷式であって、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体3と、エンジン本体3の図示しない複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置5と、混合気が燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気装置7と、エンジン1を搭載する車両の室内を暖める車室用ヒータ9とを有する。
(吸気装置5)
吸気装置5は、気筒内に新鮮な空気を取り入れるエアクリーナ13を始端とし、エンジン本体3の図示しない吸気ポートを終端とする。そして、その間に、過給機であるターボチャージャ15のコンプレッサ15a,インタークーラ19,およびインタークーラ19を経由して来た混合気を前記各気筒に振り分けるインテークマニホールド21を備えている。
【0023】
そして、吸気装置5の構成部材同士の間は、吸気管23に属する次に述べる複数の連結管で連結してある。
(吸気管23)
複数の連結管からなる吸気管23は、コンプレッサ15aを境に、エアクリーナ13から吸気装置5に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連結管27とそうでない上流側連結管25とに大別できる。
(上流側連結管25)
上流側連結管25は、エアクリーナ13とコンプレッサ15aとを結ぶ、図1において左右方向に延びる棒状連結管である。
(外気温センサ32)
上流側連結管25のうちエアクリーナ13の下流側近傍箇所には外気温センサ32を取付けてある。ただし、外気温センサ32はエアクリーナ13の上流に設けてもよい。エアクリーナ13から本流管29に入って来る外気は、エンジン1および燃焼式ヒータ17に対する新気であって、その温度Toを外気温センサ32で検出する。外気温センサ32は、ECU46と電気的に接続してあり、外気温センサ32の検出値Toは電気信号としてECU46の図示しないRAM(ランダムアクセスメモリ)に一時的に記憶され、必要に応じて呼び出される。
(下流側連結管27)
下流側連結管27は、コンプレッサ15aとインテークマニホールド21とを結ぶ図1において上下方向に延びるL字形をした本流管29と、本流管29に対してバイパス状に接続してある支流管としてのヒータ用枝管31とからなる。
(ヒータ用枝管31)
ヒータ用枝管31は、その途中に燃焼式ヒータ17を含み、この燃焼式ヒータ17の上流側端と本流管29とを結びかつ燃焼式ヒータ17に空気を供給する空気供給路33と、燃焼式ヒータ17の下流側端と本流管29とを結びかつ燃焼式ヒータ17の燃焼ガスを本流管29に排出する燃焼ガス排出路35とからなる。また、空気供給路33と燃焼ガス排出路35と本流管29との各接続箇所C1,C2は、接続箇所C1の方が接続箇所C2よりも本流管29の上流側に位置する。(空気供給路33)
燃焼式ヒータ17の上流側端と本流管29とを結ぶ空気供給路33には、燃焼式ヒータ17寄りに弁装置44を設けてある。
(弁装置44)
弁装置44は、図2に示すように、空気供給路33を開閉する弁体44aと、この弁体44aを開閉駆動する駆動モータ44bと、駆動モータ44bと弁体44aとの間に設置した開閉機構部44cとからなり、駆動モータ44bは、エンジン1の全体を制御するコンピュータ、すなわちECU46(図1参照)の図示しないCPUによってその作動を制御する。また、弁装置44は、エンジン1の駆動を積極的に停止するために、後述の吸気絞り弁70により本流管29を絞る場合にも作動して弁体44aを閉じる。
(燃焼ガス排出路35)
燃焼式ヒータ17の下流側端と本流管29とを結ぶ燃焼ガス排出路35には、燃焼式ヒータ17寄りに冷却装置としての排気ガスクーラ84を取付けてある。
(排気ガスクーラ84)
排気ガスクーラ84は、燃焼式ヒータ17から出る燃焼ガスを冷却する。
(接続箇所C1およびC2周りの部品)
また、接続箇所C1とコンプレッサ15aとの間にはインタークーラ19を設置してあり、本流管29のうち接続箇所C1と接続箇所C2との間には、吸気絞り弁70を設けてある。
(インタークーラ19)
インタークーラ19は、エンジン1の暖機促進や始動性向上用に吸気を暖める燃焼式ヒータ17やコンプレッサ15aによって受熱した、コンプレッサ15aの設置個所よりも下流側の空気を冷却する。
(吸気絞り弁70)
吸気絞り弁70は、ECU46のCPUによってその作動を制御する。また、吸気絞り弁70は、エンジン1が所定の停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときに本流管29を絞るが、エンジン1の始動後に開くこともできる。ここで、「エンジン1が所定の停止状態にあるとき」とは、エンジン1が作動を開始する前の停止状態のことであり、詳しくは、エンジン1がまだクランキング状態にもないが、ドライバが電気系統のスイッチを作動させ、燃焼式ヒータの駆動が可能な状態にあるときをいう。なお、「エンジン1が所定の停止状態にあるとき」を以下特に限定しない限り、単に「エンジン1が停止状態にある」という。
【0024】
そして、吸気絞り弁70で、エンジン1の出力制御を行ったりすることもできる。また、エンジン1の作動中に吸気絞り弁70の絞り制御を行うことで、エンジン1を積極的に停止したりするのにも用いる。
【0025】
本流管29を通る吸気は、接続箇所C1でヒータ用枝管31に分岐する吸気と、分岐せずに本流管29をそのまま下流に向かう吸気とに分かれる。そして、ヒータ用枝管31に分岐して入る吸気は、弁装置44を有する空気供給路33−燃焼式ヒータ17−排気ガスクーラ84を備えた燃焼ガス排出路35を経由して、接続箇所C2で本流管29に戻り、分岐しなかった吸気と合流する。この結果、エンジン本体3に入る吸気の温度を高める。
(排気装置7)
排気装置7は、エンジン本体3の図示しない排気ポートを始端として、そこから、終端のマフラ41までの間に、エキゾーストマニホールド37,ターボチャージャ15のタービン15bおよびエンジン1の排気ガスを浄化する触媒コンバータ39を排気管42上に備えている。
(EGR装置88)
エンジン本体3には、排気ガスの一部を吸気系に戻す排気再循環装置としてのEGR装置88を設けてある。EGR装置88は、排気管42のエキゾーストマニホールド37と吸気管23のインテークマニホールド21とをエンジン本体3の図示しないシリンダに対してバイパス状に接続するEGR通路90を備えている。また、EGR通路90には、ここを通る流通ガス量を制御するEGR弁92を備えている。EGR弁92は、ECU46のCPUと電気的に接続してあり、EGR装置88が本来の排気再循環装置としての機能を発揮する、エンジン1の暖機が十分になったときに基本的に開くが、エンジン1が停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときにも開く切替え制御可能な弁である。また、EGR弁92は、これを負圧制御する例えばデューティVSV等の図示しない圧力制御弁と連結してある。この圧力制御弁は、EGR弁92の全開時間と全閉時間の比率、換言すればEGR弁92の開き率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が前記CPUから入力されると、そのパルス信号に従ってEGR弁92を駆動する。
【0026】
前記のようにEGR装置88が、エンジン1が停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときに開くと、EGR通路90を介して、燃焼式ヒータ17が出す燃焼ガスを吸気管23から排気管42に送る。
【0027】
なお、EGR通路90の説明を言い換えると次のようにもいえる。すなわち、EGR通路90は、吸気管23の本流管29のうち燃焼式ヒータ17の設置箇所よりも下流箇所および排気管42のうち触媒コンバータ39の設置個所よりも上流箇所を前記シリンダに対してバイパス状に接続する通路である。
(燃焼式ヒータ17)
燃焼式ヒータ17はエンジン1が所定の停止状態にあるときだけでなくエンジン1が所定の運転状態にあるときにおいても駆動するように作動制御される。「エンジン1が所定の運転状態あるとき」とは、−10℃〜15℃位の温度である寒冷時や−10℃以下の温度である極寒冷時における、エンジン1の運転中あるいはエンジン1を始動させた後やエンジン1自身の発熱量が少ないとき(例えば燃料消費が少ないとき)およびエンジン1自身の発熱量が少ないことにより冷却水の受熱量が少ないとき、さらには15℃よりも高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときであり、このような条件下にエンジン1があるときが「燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるとき」でもある。燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときと判断するのはECU46のCPUであり、燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときとCPUが判断した場合には、燃焼式ヒータ17が作動してそこから燃焼ガスが出る。
【0028】
また、エンジン1の所定の停止状態で燃焼式ヒータ17が作動する条件のことを便宜上「エンジン停止中で燃焼式ヒータのプレヒート条件が成立した」ということにする。なお、燃焼式ヒータ17のプレヒート条件が成立して、燃焼式ヒータ17が作動することを燃焼式ヒータのプレヒート実行という。但し、燃焼式ヒータ17のプレヒート条件が成立したからといって、燃焼式ヒータ17が即座に燃焼を開始するわけではなく、図3に示す、エンジン1の停止状態における後述の燃焼式ヒータ17の作動開始制御が為されて初めて燃焼式ヒータ17は作動する。
【0029】
次に燃焼式ヒータ17の構造を概略示す。
【0030】
燃焼式ヒータ17は、エンジン1が所定の運転状態にある時に作動して機関冷却水の温度を上げるためのものであり、よって機関冷却水が入っている前記ウォータジャケットとつながっている。それ故、燃焼式ヒータ17は、その内部に機関冷却水が通る冷却水通路17aを備えている。この冷却水通路17aは、熱源である燃焼室17dを流通する燃焼ガスによって暖められる。
(燃焼室17d)
燃焼室17dは、そこに燃焼筒17bが配置され、また燃焼筒17bを円筒状をした隔壁17cで覆ってなる。隔壁17cで燃焼筒17bを覆うことで、燃焼室17dを燃焼室本体43のケース体43a内に画するとともに、ケース体43aの内面と隔壁17cの外面との間に前記冷却水通路17aを形成する。
【0031】
燃焼室17dはヒータ内空気通路としても機能しており、このため燃焼室17dは、燃焼式ヒータ17の空気供給路33および燃焼ガス排出路35とそれぞれ空気供給口17d1および排気排出口17d2でつながっている。そして、既述のように吸気が本流管29から分岐してヒータ用枝管31を通ると、図2に実線矢印で示すように、空気供給路33−燃焼室17d−燃焼ガス排出路35を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が本流管29に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体43から排出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として前記冷却水通路17aを流れる冷却水を暖める。よって、燃焼室17dは熱交換通路ともいえる。
(燃焼筒17b)
燃焼筒17bには、燃料供給路としての燃料供給管17eによって燃焼燃料を供給するようになっており、ここから燃焼室17dに燃焼燃料を供給すると、この燃料は燃焼室本体43内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点火し、気化燃料が燃焼する。
(冷却水通路17a)
一方、冷却水通路17aは、冷却水導入口17a1と冷却水排出口17a2とを有し、冷却水導入口17a1は、図1からわかるように、エンジン本体3の図示しないウォータジャケットの冷却水排出口と水管路W1を介して連結している。
【0032】
また、冷却水排出口17a2は、車室用ヒータ9と水管路W2を介して連結している。そして、車室用ヒータ9は、水管路W3を介してエンジン本体3の前記ウォータジャケットの冷却水導入口と連結している。
【0033】
したがって、ウォータジャケットの冷却水は、水管路W1を介して燃焼式ヒータ17に至るとそこで暖められ、その後、燃焼式ヒータ17から水管路W2を介して車室用ヒータ9に至り、車室用ヒータ9の熱媒体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によって温度が下がった冷却水は水管路W3を介してウォータジャケットに戻る。このように、水管路W1〜水管路W3を介して冷却水がエンジン本体3と、燃焼式ヒータ17と、車室用ヒータ9との間を循環する。
【0034】
なお、水管路W1のウォータジャケットとの接続箇所には、ECU46と電気的に接続してある水温センサ40を取付けてある。水温センサ40は、ウォータジャケットに含まれる機関冷却水の温度TWを検出し、その検出結果をECU46に電気信号として送る。水温センサ40から送られた電気信号は、ECU46のRAMに一時的に記憶され、必要に応じて呼び出される。また、RAMは、燃焼式ヒータ17の作動停止基準となる機関冷却水に係る所定値TTを記憶する。所定値TTは、外気温Toに基づいて切り替わる値であり、外気温センサ32によって測定した外気温Toが特定温度Tを意味する常温よりも高いときの値は、外気温Toが常温以下のときの値よりも小さく設定する。具体的には、外気温センサ32によって測定した外気温Toが特定温度Tを意味する常温よりも高いときの値をT1とすればT1は例えば60℃であり、外気温センサ32によって測定した外気温Toが常温以下のときのをT2とすればT2は例えば85℃である。そして、この所定値TTを水温センサ40が検出したウォータジャケットに含まれる機関冷却水の温度TWと比較し、機関冷却水の温度TWが所定値TTよりも高くなると作動を停止するように燃焼式ヒータ17の作動制御を行うようにしてある。この制御については燃焼式ヒータの作動制御実行ルーチンの説明で詳細に述べる。
(燃焼式ヒータ17の他の構成部品)
なお、燃焼室本体43は、この他に送風ファン45を備え燃焼式ヒータ17を好適に作動し、燃焼室17dに火炎Fができる。
(その他)
また、前記空気供給路33および燃焼ガス排出路35は、吸気管23に属する本流管29の支流管であるが、燃焼式ヒータ17にのみ適用されるものであることから考えて、これらの管を燃焼式ヒータ17の構成要素としてとらえられる。
【0035】
次に図3を用いて燃焼式ヒータ17の作動制御実行ルーチンについて述べる。このルーチンはエンジン1を始動時における機関暖機を行うための燃焼式ヒータ17を作動するためのものであり、以下に述べるS101〜S106の各ステップからなる。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートは、ECU46のROMに記憶してある。そして、各フローチャートの各ステップにおける処理は、すべてECU46のCPUによるものである。
【0036】
なお、記号Sを用い、例えばステップ101であればS101と省略して示す。
【0037】
まずS101で外気温センサ32により検出した外気温が特定温度である常温Tよりも高いかどうかを判定する。S101で肯定判定すればS102に進み、否定判定すればS103に進む。このようにS101では、外気温Toが常温Tよりも高いかどうかを判定するのでこれを外気温判定手段ということができる。
【0038】
S102では、燃焼式ヒータ17の作動停止基準となる機関冷却水に係る所定値TTをT1(60℃)にする。
【0039】
S103では燃焼式ヒータ17の作動停止基準となる機関冷却水に係る所定値TTをT2(85℃)にする。
【0040】
これらS102とS103とは、外気温判定手段であるS101の判定結果に基づいて、機関冷却水に係る所定値TTを切り替えるので、冷却水所定値切替え手段ということができる。
【0041】
S104では、水温センサ40が検出したウォータジャケットに含まれる機関冷却水の温度TWがS102とS103に係る所定値TT以下か、換言すれば機関冷却水の温度TWが所定値TTよりも高いかどうかを判定する。肯定判定すればS105に進みそこで燃焼式ヒータ17をON制御し、否定判定すればS106に進んでそこで燃焼式ヒータ17をOFF制御する。
【0042】
S104〜S106は、機関冷却水の温度TWがこの冷却水所定値切替え手段であるS102およびS103によって切替えた所定値TT以下かどうかに基づいて燃焼式ヒータ17の作動制御を実行するので、S104〜S106を燃焼式ヒータの作動制御実行手段ということができる。
【0043】
また、前記外気温判定手段,冷却水所定値切替え手段および燃焼式ヒータの作動制御実行手段は、燃焼式ヒータの作動制御実行ルーチンを構成するステップからなるものであって、これら全てのステップの処理は、すべてECU46のCPUによるものであるから、外気温判定手段,冷却水所定値切替え手段および燃焼式ヒータの作動制御実行手段はCPUのことであり、CPUを含むECU46のことであるともいえる。また、この燃焼式ヒータの作動制御実行ルーチンによって、燃焼式ヒータ17の作動制御がされるので、このルーチンをROMに含むECU46を燃焼式ヒータ17の作動制御装置ということができる。
〈第1の実施の形態の作用効果〉
次に、エンジン1が所定の停止状態にあるときに 燃焼式ヒータ17が作動する場合のエアクリーナ13から吸気装置5に入った空気が排気装置7に至るまでの経路について述べる。
▲1▼エアクリーナ13から吸気管23の上流側連結管25に入った空気は、ターボチャージャ15のコンプレッサ15aおよびインタークーラ19を経由して本流管29の吸気絞り弁70に本来向かうものであるが、吸気絞り弁70は前記のように閉じているので、接続箇所C1から空気供給路33に流れる。
▲2▼空気供給路33に入った空気は、弁装置44を経由して、その後、燃焼式ヒータ17の燃焼室本体43に送り込まれる。
▲3▼燃焼室本体43に入った空気は、燃焼室本体43の燃焼室17dにおいて燃料供給管17eから送られる燃焼燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路35に出る。
▲4▼燃焼ガス排出路35に出た燃焼ガスは、排気ガスクーラ84を経由して本流管29の接続箇所C2から本流管29に入る。
▲5▼本流管29に入った燃焼ガスは、エンジン1が停止中で吸気ポートまたは/および排気ポートが閉じているので、エンジン本体3の前記シリンダには入らず、インテークマニホールド21とエキゾーストマニホールド37を結ぶEGR通路90を経由して、排気管42の触媒コンバータ39に至り、そこで触媒コンバータ39を暖める。
【0044】
このように、エンジン1では、本来であれば、排気管42から吸気管23にエンジン1の排気ガスを再循環する役割のEGR通路90とEGR弁92を含むEGR装置88を備え、エンジン1が停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときに、EGR通路90を介して、燃焼式ヒータ17が出す燃焼ガスを吸気管23から排気管42に送るので、エンジン1の吸気ポートまたは/および排気ポートがまだ閉じているエンジン1が停止状態にあっても、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスはEGR通路90を利用して排気管42の触媒コンバータ39に流れる。このため、エンジン1が作動するときには、触媒コンバータ39はこれがすでに十分に有効に機能し得る温度にまで高めることができる。したがって、エンジン1の始動後は、触媒コンバータ39の浄化性能を十分に高めることができる。それに加え、既存のEGR通路を利用するので構造簡単でコストも下げられる。
【0045】
また、エンジン停止中であっても燃焼式ヒータ17の高熱な燃焼ガスがEGR通路90を経由して排気管42の触媒コンバータ39に流れるため、エンジン1が停止状態から作動状態に入ったときには、触媒コンバータ39はこれがすでに十分に有効に機能し得る温度に高まっている。したがって、エンジン1の始動後は、エンジン本体3が出す排気ガスの浄化を極めて有効に処理できる。それに加え、燃焼式ヒータ17の出す燃焼ガスを触媒コンバータ39によってエンジン1の始動前後の両方で浄化できる。
【0046】
さらに、燃焼式ヒータ17が作動して燃焼式ヒータ17から燃焼ガスが出ると、燃焼ガスは燃焼ガス排出路35を経て本流管29に至るが、このときには本流管29は吸気絞り弁70によって絞られているので、吸気絞り弁70が吸気管23の本流管29を遮蔽するようになる。このため、本流管29における燃焼ガス排出路35側から空気供給路33側に向けて燃焼式ヒータ17の燃焼ガスが流れ込まない。そして、このときにEGR通路90のEGR弁92が開いているので、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスはEGR通路90を経由して排気管42に全て流れる。したがって、排気管42に設けた触媒コンバータ39を予め効率良く暖められる。
【0047】
そして、吸気管23のうち本流管29と燃焼ガス排出路35との接続箇所C2から下流にはターボチャージャ15のコンプレッサ15aおよびインタークーラ19を設置していない。よって、燃焼式ヒータ17から出る燃焼ガスが燃焼ガス排出路35との接続箇所C2を経由して本流管29に至った後の燃焼ガスがコンプレッサ15aやインタークーラ19に当たらない。それ故、燃焼ガスの持つ熱が本流管29内で分散しない。したがって、まとまった量の燃焼ガスをEGR通路90を経由させて排気管42に至らしめることが可能であるから排気管42にある触媒コンバータ39を十分に暖められる。
【0048】
次にエンジン1を作動した場合について述べる。
【0049】
エンジン1の作動状態では、吸気絞り弁70は全開であるが、EGR弁92および弁装置44の弁体44aは全開しているときと全閉しているときとがある。
【0050】
そして、大事なことは、この実施の形態では、燃焼式ヒータ17の作動停止基準においた機関冷却水の温度TWに係る所定値TTを外気温Toに基づいて切り替えるようになっており、外気温Toが特定温度である常温よりも高いときの前記所定値TTであるT1(60℃)は、外気温TWが常温以下のときの所定値TTであるT2(85℃)よりも小さいから、外気温Toが常温よりも高いときの燃焼式ヒータ17の作動停止は、外気温Toが特定温度以下のときの燃焼式ヒータ17の作動停止よりも機関冷却水の温度TWが低い状態で行われるということである。この結果、外気温TWが高いときは燃焼式ヒータ17は比較的早くその作動を停止する。しかも燃焼式ヒータ17の作動停止の判断基準となる機関冷却水に係る所定値TT(T1およびT2のいずれも含む)を、機関冷却水がその温度になれば、エンジンフリクションを小さくするに十分な温度にしておけば、外気温の高低に拘わらず機関暖機を確保しつつ燃焼式ヒータ17の燃焼に無駄をなくすことができる。よって、エンジン1の燃費向上が可能である。
また、外気温TWに合わせて機関冷却水に係る所定値TTがT1またはT2に切り替わるので、燃焼式ヒータ17の燃焼熱を利用して車輌室内の暖房をまだ効かせておきたい場合でも、燃焼式ヒータ17が作動しなくなるというようなこともなくなるので、寒ければ寒いなりにまた温度がそれよりも高くなれば高いなりに燃焼式ヒータ17の出力調整ができるようになる。よって、これまでの技術のように車室用ヒータが効かなくなってしまうようなこともない。
【0051】
また、燃焼式ヒータ17が、空気供給路33、燃焼室本体43および燃焼ガス排出路35の順でかつそれらによって吸気通路29に対してバイパス状に接続され、吸気通路29における、空気供給路33との接続箇所C1および燃焼ガス排出路35との接続箇所C2の間にターボチャージャ15のコンプレッサ15aやインタークーラ19を介在していない。すなわち、コンプレッサ15aの設置個所よりも下流に燃焼式ヒータ17を配置してある。よって、燃焼式ヒータ17の燃焼室本体43を中心とした空気供給路33側と燃焼ガス排出路35側とで過大な圧力差が生じない。このため、空気供給路33および燃焼ガス排出路35を介して本流管29とつながっている燃焼室本体43での空気速度が過大とならない。よって、燃焼式ヒータ17への点火ができない程に強い通風が燃焼室本体43内に生じる虞れはないので、燃焼式ヒータ17の点火を確実に行える。
【0052】
さらに、本流管29における空気供給路33との接続箇所C1および燃焼ガス排出路35との接続箇所C2の間の部分にはコンプレッサ15aがないので、当該部分でコンプレッサ15aが作動することがない。このため、接続箇所
C1と接続箇所C2とで接続箇所C2側の圧力のみが高まることもなく、それに比して接続箇所C1側の圧力が低くなることもなく両者の圧力は大きな差がない。したがって、空気供給路33と燃焼ガス排出路35とを介して本流管29とつながっている燃焼式ヒータ17の燃焼室17d内に逆流を生じない。よって、燃焼式ヒータ17の火炎の向きが空気供給路33側を向く逆火現象を生じることもなく、その結果、エンジン1の暖機時には、十分な熱量を燃焼式ヒータ17から得られる。
【0053】
なお、燃焼式ヒータ17の空気供給路33および燃焼ガス排出路35は本流管29に開口しており大気に直接開口していないので、騒音の低減効果も期待できる。
【0054】
さらにまた、エンジン1の作動中において、エンジン1の駆動を積極的に停止するために吸気絞り弁70により本流管29を絞ると、前記弁装置44の項で述べたように、空気供給路33の弁装置44が作動して弁体44aによって空気供給路33を閉じる。よって、ヒータ用枝管31を介して吸気管23を流れる吸気は、その逃げ場が無くなり、また、本流管29は吸気絞り弁70によって前記ように絞られているので、ここを空気が通ることもできない。したがって、吸気管23全体を流れる吸気が完全に遮蔽される。このため、吸気絞り弁70を利用したエンジン1の駆動停止を行える。
【0055】
そして、燃焼式ヒータ17の空気供給路33を流れる空気の量を弁装置44によって調整できる。したがって、少なくとも燃焼式ヒータ17が作動するときには前記調整によって空気供給路33を流れる空気の量を着火可能な程度に十分に減少または0(ゼロ)にすれば、着火ができない程の強い通風が燃焼式ヒータ17の内に生じる虞れがない。従って、空気流通路33内に強風が生じないので、燃焼式ヒータ17の着火を一度で確実に行える。また、着火が確実であるから、白煙の発生防止ができるばかりか未燃炭化水素が生じることに起因する不快な臭いの発生も十分防止できる。
【0056】
また、排気ガスクーラ84を経由して本流管29の接続箇所C2から本流管29に入るので、燃焼ガスが本流管29に入ってもインテークマニホールド21等の吸気系構造物に熱害を及ぼすことがない。
【0057】
なお、スモークのほとんどない、換言すればカーボンを含まない燃焼式ヒータ17の燃焼ガスを利用して暖機促進を図るので、カーボンが気筒内壁面付着するようなこともなく、よって、エンジン1の耐久性向上も期待できる。
〈第2の実施の形態〉
図4および図5を用いて第2の実施の形態を説明する。
【0058】
この第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、▲1▼ヒータ用枝管31を本流管29でつなぐ代わりに上流側連結管25でつなぐようにしたこと,▲2▼燃焼ガス排出路35の途中に本流管29のうち吸気絞り弁70の下流に延びる分岐管95を備えたこと,▲3▼燃焼ガス排出路35のうち分岐管95の分岐点に三方弁97を設けたこと,▲4▼弁装置44がないことだけであるので、他の同一部分には同一符号を付して説明を省略する。また、燃焼式ヒータ17の作動制御実行ルーチンについても同じであるからその説明についても省略する。
【0059】
図4に示すように、ヒータ用枝管31を上流側連結管25でつなぐことで、燃焼式ヒータ17と、空気供給路33と、燃焼ガス排出路35とからなるヒータ用枝管31は、コンプレッサ15aよりも上流に位置するU字形をしたバイパス通路となる。よって、第1の実施の形態で述べた下流側連結管27は第2の実施の形態ではL字形をした本流管29のみとなる。また、ヒータ用枝管31の空気供給路33と燃焼ガス排出路35とが、上流側連結管25と接続する接続箇所をそれぞれ符号C1およびC2で示す。
【0060】
また、燃焼ガス排出路35から分岐する分岐管95は、吸気絞り弁70の下流に延びるので、吸気絞り弁70よりも上流に設置のコンプレッサ15aとインタークーラ19よりも下流に分岐管95の先端が位置するようになる。よって、燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときに燃焼式ヒータ17が作動してその燃焼用燃料を燃やすと、そのときに出る燃焼ガスは、分岐管95を介して吸気管23におけるインタークーラ19の設置個所よりも下流に導かれる。したがって、分岐管95は燃焼式ヒータ17の燃焼ガスをコンプレッサ15aとインタークーラ19よりも下流に導く導入管(導入路)ということができる。
【0061】
一方、三方弁97は、図5に示すような構成になっている。
【0062】
三方弁97は、その一つの口である第1の口97aを燃焼式ヒータ17の排気出口17d2と接続し、残りの二口のうちの一方の第2の口97bを燃焼ガス排出路35と、また他方の第3の口97cを前記分岐管95と接続する。すなわち三方弁97は、燃焼式ヒータ17と、燃焼ガス排出路35と、分岐管95との間に位置する。三方弁97のケース体97aの中にはケース体97aの長手方向に図示しないダイアフラムの作動によって移動する弁体98を設けてある。この弁体98は、弁体98のケース体37a内における移動場所に応じて、前記3口のうちの2口を、すなわち第1の口97aと第2の口97bとを、または第1の口97aと第3の口97cとを連通する。そして、その場合、前記第1の口97aと第2の口97bとが連通しているときは、第3の口97cは閉じ、第1の口97aと第3の口97cとが連通しているときは、第2の口97bが閉じる。
【0063】
詳しくは、エンジン1が停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときには、第1の口97aと第3の口97cとが連通するように弁体98が動く。この場合、燃焼式ヒータ17が燃焼すると、その時に出る燃焼ガスは、分岐管95−本流管29−EGR通路90を経由して、排気管42の触媒コンバータ39に至り、よって触媒コンバータ39はエンジン1の始動前から有効に機能する。
〈第2の実施の形態の作用効果〉
第2の実施の形態にあっては、次のような作用効果を奏する。
【0064】
まず、エンジン1が停止状態にあるときの作用効果について説明する。
【0065】
燃焼式ヒータ17が作動すると、次の経路をたどってエアクリーナ13から吸気装置5に入った空気が排気装置7に至る。
▲1▼エアクリーナ13から吸気管23の上流側連結管25に入った空気は、ターボチャージャ15のコンプレッサ15aおよびインタークーラ19を経由して本流管29の吸気絞り弁70に本来向かうものであるが、吸気絞り弁70は前記のように閉じているので、接続箇所C1で空気供給路33に流れる。
▲2▼空気供給路33に入った空気は、燃焼式ヒータ17の燃焼室本体43に送り込まれる。
▲3▼燃焼室本体43に入った空気は、燃焼室本体43の燃焼室17dにおいて燃料供給管17eから送られる燃焼燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路35のうち分岐管95の分岐点に設けた三方弁97に向かう。
▲4▼三方弁97はこのとき前記フローチャートのS206の状態にあるので、燃焼ガスは、分岐管95を進み、本流管29の吸気絞り弁70よりも下流に入る。
▲5▼本流管29に入った燃焼ガスは、エンジン1が停止中であって吸気ポートまたは/および排気ポートが閉じているので、インテークマニホールド21を経由してEGR通路90に入る。このときEGR弁92は開いているので、EGR通路90を経由してエキゾーストマニホールド37に至り、やがて排気管42に入る。その後排気管42の触媒コンバータ39にまで至り、触媒コンバータ39を暖める。
【0066】
この第2の実施の形態の場合も、第1の実施の形態と同様、EGR通路90を介して、燃焼式ヒータ17が出す燃焼ガスを吸気管23から排気管42に送るので、エンジン1の吸気ポートまたは/および排気ポートがまだ閉じているエンジン1が停止状態にあっても、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスはEGR通路90を経由して排気管42に流れる。このためエンジン1が停止状態のときに燃焼式ヒータ17を作動してそこから燃焼ガスを排出しても燃焼式ヒータ17の燃焼ガスが吸気管23に充満しない。したがって、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスの持つ高熱で吸気系構造物に熱害が及ばない。また、この他にも、第1の実施の形態で述べたと同様、エンジン1の始動前に触媒コンバータ39のプレヒートができるとか、エンジン1の始動後は、エンジン本体3から出る排気ガスの浄化を極めて有効に処理できる等の効果を奏する。
【0067】
エンジン1が所定の停止状態にあって燃焼式ヒータ17を作動する必要のあるときには、分岐管95によって燃焼式ヒータ17の燃焼ガスを吸気管23のうちコンプレッサ15a設置箇所およびインタークーラ19設置個所よりも下流に導くので、燃焼式ヒータ17が作動して燃焼ガスが出ると、燃焼ガスは、分岐管95によって、吸気管23におけるコンプレッサ15a設置箇所または/およびインタークーラ19設置個所よりも下流に導びかれる。よって、コンプレッサ15aおよびインタークーラ19を燃焼ガスが回避してそれらには当たらないので、燃焼ガスの持つ熱が吸気通路内で分散しない。よって、まとまった量の燃焼ガスをEGR通路90を経由させて排気管42に至らしめ、そこにある触媒コンバータ39を十分に暖めることができる。
【0068】
また、分岐管95によって、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスを吸気管23のうちのコンプレッサ15aおよびインタークーラ19設置個所よりも下流に導くので、燃焼ガス排出路35における燃焼ガスの流れが実質的に遮られると同じになって燃焼ガス排出路35の上流側連結管25との接続箇所C2からは上流側連結管25に燃焼ガスが流れ出ないと同じになる。したがって、吸気管23において、燃焼ガス排出路35との接続箇所C2から同じく空気供給路33との接続箇所C1側に向けて燃焼式ヒータ17の燃焼ガスが流れ込まない。すなわち逆流が生じない。そして、この場合でもEGR通路90のEGR弁92は開いているので、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスはEGR通路90を経由して排気管42に全て流れる。このため、排気管42に設けた触媒コンバータ39を予め効率良く暖められる。 次にエンジン1を作動した場合について述べる。
【0069】
エンジン1の暖機がまだ十分でないクランキング中は、EGR弁92を閉じるとともに、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスが分岐管95側に流れるように三方弁97を開く。このようにすることで、燃焼式ヒータ17の高熱な燃焼ガスがエンジン本体3の気筒内に入るため、エンジン1の暖機が進む。
【0070】
また、エンジン1の暖機が十分になった場合は、EGR弁92を開くとともに、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスが燃焼ガス排出路35側に流れるように三方弁97を開く(図5の破線矢印参照)。これはエンジン1の暖機が十分であるからEGR装置88本来の排気再循環を実行するためと、エンジン1の暖機が十分であるのにも拘わらず燃焼式ヒータ17の出す高熱な燃焼ガスをエンジン本体3に直接送る必要がないからである。
【0071】
また、排気再循環通路であるEGR通路90の本来の機能が働くのは、エンジン1の低温始動時ではなくある程度内燃機関の暖機が進んでからである。したがって、EGR弁92が開き、EGR通路90がその本来の機能を果たすのは内燃機関の触媒コンバータ39が十分暖まった後であるので、EGR通路90を触媒コンバータ39の昇温用に利用しても何等問題なく、むしろ既存の装備を利用しているので、極めて好ましい態様といえる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外気温が低い場合の車輌室内の暖房を確実に行うとともに、燃焼式ヒータの燃焼に無駄をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃焼式ヒータの作動制御装置の第1の実施の形態 の概略構成図
【図2】燃焼式ヒータの概略断面図
【図3】第1の実施の形態に係る燃焼式ヒータの作動制御実行ルーチン
【図4】本発明に係る燃焼式ヒータの作動制御装置の第2の実施の形態 の概略構成図
【図5】三方弁である弁装置の概略説明図
【符号の説明】
1…エンジン(内燃機関)
3…エンジン本体
5…吸気装置
7…排気装置
9…車室用ヒータ
13…エアクリーナ
15…ターボチャージャ(過給機)
15a…コンプレッサ
15b…ターボチャージャのタービン
17…燃焼式ヒータ
17a…燃焼式ヒータの冷却水通路
17a1…冷却水導入口
17a2…冷却水排出口
17b…燃焼筒
17c…円筒状隔壁
17d…燃焼室
17d1…空気供給口
17d2…排気排出口
17e…燃料供給管
19…インタークーラ
21…インテークマニホールド
23…吸気管
25…上流側連結管
27…下流側連結管
29…本流管(吸気通路)
31…ヒータ用枝管
32…外気温センサ
33…空気供給路
35…燃焼ガス排出路
37…エキゾーストマニホールド
39…触媒コンバータ
40…水温センサ
41…マフラ
42…排気管
43…燃焼室本体
43a…ケース体
44…弁装置
44a…弁体
44b…駆動モータ
44c…開閉機構部
45…送風ファン
46…ECU(外気温判定手段,冷却水所定値切替え手段,燃焼式ヒータの制御実行手段,燃焼式ヒータの作動制御装置)
70…吸気絞り弁
84…排気ガスクーラ(冷却装置)
88…EGR装置
90…EGR通路
92…EGR弁
95…分岐管
97…三方弁
C1…空気供給路33と本流管29または上流側連結管25との接続箇所
C2…燃焼ガス排出路35と本流管29または上流側連結管25との接続箇所
To…外気温
T…常温(特定温度)
TT…所定温度(燃焼式ヒータの作動停止基準において所定値)
T1…所定温度TTの一つであって、外気温Toが特定温度T以上にあるときの機関冷却水に係る所定値
T2…所定温度TTの一つであって、外気温Toが特定温度Tより低いときの機関冷却水に係る所定値
TW…機関冷却水の温度
W1…水管路
W2…〃
W3…〃[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation control device for a combustion heater, and more particularly to an operation control device for a combustion heater that heats engine cooling water of an internal combustion engine in order to promote warm-up of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, in order to improve fuel efficiency by stabilizing combustion and reducing friction, it is necessary to promote warm-up especially in cold weather.
[0003]
Therefore, there is known a technology in which a combustion heater is provided separately from the internal combustion engine body, and warm-up is promoted by using combustion heat generated by the combustion heater. In general, a combustion heater uses the combustion heat not only for improving engine warm-up, but also for heating a vehicle compartment.
[0004]
As such a technique, for example, there is a combustion heater described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-152152. In the technique described in this publication, when the temperature of the engine cooling water reaches a certain fixed temperature, the engine warm-up is determined to be sufficient and the combustion type heater is stopped.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this technique, since the criterion for stopping the operation of the combustion-type heater is set at the fixed predetermined temperature of the engine cooling water, when the temperature of the engine cooling water reaches the predetermined temperature, the combustion-type heater is controlled regardless of the level of the outside air temperature. Stops its operation. However, even when the outside air temperature is low and the heating of the vehicle interior is desired to be still effective by utilizing the combustion heat of the combustion type heater, the combustion type heater does not operate depending on the setting of the predetermined temperature, and the combustion is stopped. There is a possibility that the combustion heat generated by the type heater cannot be effectively used as heating of the vehicle interior.
[0006]
On the other hand, if the outside air temperature is high, the temperature of the engine cooling water increases accordingly. For this reason, when the vehicle interior heater is not used at room temperature, the operation time of the combustion heater for warming the engine cooling water and warming up the engine can be relatively short, but even in this case, the operation of the combustion heater is not required. Since the criterion for stopping is the predetermined temperature of the engine cooling water, if the set value of the predetermined temperature is high, the combustion heater operates until the temperature of the engine cooling water reaches the predetermined temperature. However, at this time, assuming that the internal combustion engine has already warmed up and the temperature of the engine cooling water has reached a temperature at which engine friction is reduced, operating the combustion heater in spite of that, the combustion heater continues wasteful combustion. Will be.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and operates a combustion heater capable of reliably heating a vehicle compartment when the outside air temperature is low and eliminating waste of combustion of the combustion heater. It is a technical object to provide a control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an operation control device for a combustion heater according to the present invention has the following configuration.
[0009]
(1) A combustion-type heater that heats the engine cooling water to warm up the engine and to use it as a heat source for the vehicle interior heater, and stops operation when the temperature of the engine cooling water becomes higher than a predetermined value due to this heating. In the operation control device, the predetermined value related to the engine cooling water based on the operation stop reference of the combustion type heater is switched based on the outside air temperature, and the predetermined value related to the engine cooling water when the outside air temperature is higher than a specific temperature is: , Characterized in that the temperature is lower than that when the outside air temperature is equal to or lower than the specific temperature.
[0010]
Here, (1) "specific temperature" refers to, for example, an outside temperature at which a driver or a passenger does not feel cold even if the heater for the passenger compartment is not activated. Rather, it is not necessary to determine whether to operate the combustion heater based on a predetermined value relating to the engine coolant temperature to be switched based on the outside air temperature. However, when the outside air temperature is higher than the specific temperature, the outside air temperature is relatively high, and if the combustion type heater is activated at this time, the engine cooling water reaches a temperature at which the engine friction can be reduced. The time to reach is short.
[0011]
(2) "Switching the predetermined value related to the engine cooling water based on the combustion heater stop criteria based on the outside air temperature" means that the switching of the predetermined value related to the temperature of the engine cooling water is continuous compared to the outside air temperature. Although it may be appropriate, it is preferable to determine the predetermined value based on whether the outside air temperature is higher than the specific temperature. For example, the predetermined values relating to the engine cooling water when the outside air temperature is higher than a specific temperature and when it is not higher are set to T1 and T2, respectively. However, the predetermined value T1 is a temperature sufficient to reduce engine friction when the engine cooling water reaches that temperature, and T2 is a temperature sufficient for the vehicle interior heater to function using the combustion heat of the engine cooling water as a heat source. I will say that.
[0012]
In this mode (1), the predetermined value relating to the temperature of the engine cooling water based on the operation stop reference of the combustion type heater is switched based on the outside temperature, and the engine cooling when the outside temperature is higher than the specific temperature is performed. It is characterized in that the predetermined value relating to the temperature of water is made smaller than that when the outside air temperature is equal to or lower than a specific temperature.
[0013]
That is, the operation stop of the combustion type heater when the outside air temperature is higher than the specific temperature is performed in a state where the temperature of the engine cooling water is lower than the operation stop of the combustion type heater when the outside air temperature is the specific temperature or lower. As a result, when the outside air temperature is high, the combustion type heater stops its operation relatively quickly. Moreover, if the predetermined value relating to the engine cooling water, which is a criterion for stopping the operation of the combustion type heater, is set to a temperature sufficient to reduce engine friction when the engine cooling water reaches that temperature, the level of the outside air temperature can be increased or decreased. Regardless, the combustion of the combustion type heater can be prevented from being wasted while ensuring warm-up of the engine. Therefore, it is possible to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine with the combustion heater.
[0014]
Further, since the predetermined value relating to the engine cooling water changes in accordance with the outside air temperature, the combustion type heater does not operate even if it is desired to use the combustion heat of the combustion type heater to still heat the vehicle interior. Since such a situation does not occur, the output of the combustion type heater can be adjusted when the temperature is higher when the temperature is higher. Therefore, there is no possibility that the vehicle heater becomes ineffective as in the conventional techniques.
[0015]
(2) In the above (1), an outside air temperature determining means for determining whether or not the outside air temperature is higher than the specific temperature, and a predetermined value related to the engine cooling water based on a determination result by the outside air temperature determining means. And a combustion type heater for controlling the operation of the combustion type heater based on whether the temperature TW of the engine cooling water is equal to or lower than a predetermined value TT switched by the cooling water predetermined value switching unit. Operation control executing means.
[0016]
The "outside air temperature determination means", the "cooling water predetermined value switching means" and the "combustion heater operation control execution means" are a computer for controlling the entire internal combustion engine, that is, an ECU (engine control unit). CPU (Central Processing Unit).
[0017]
In the item (2), the effect described in the above (1) can be embodied since the device includes the outside air temperature determination unit, the cooling water predetermined value switching unit, and the operation control execution unit of the combustion type heater.
[0018]
(3) In the above (1) or (2), the combustion heater includes an air supply path for supplying combustion air to the combustion chamber, and a combustion gas discharge for discharging combustion gas generated in the combustion chamber from the combustion chamber. A combustion path, and the combustion type heater is installed in the intake passage of the internal combustion engine via the air supply path and the combustion gas exhaust path. May be characterized by being located upstream of the supercharger provided in the.
[0019]
In the item (3), since the combustion heater is located upstream of the supercharger, both the air supply passage and the combustion gas discharge passage of the combustion heater are located upstream of the supercharger. Therefore, even if the intake pressure at the portion of the intake passage downstream of the turbocharger installation location rises with the operation of the supercharger, the increased pressure is increased by the intake passage upstream of the supercharger. There is no effect on the connection between the air supply passage and the intake passage and the combustion gas discharge passage. Therefore, no backflow occurs in the combustion heater.
Further, in the intake passage, there is no supercharger between the connection point with the air supply path and the connection point with the combustion gas discharge path. Therefore, no excessive pressure is generated between the air supply passage and the combustion gas discharge passage connected to the intake passage. For this reason, the air velocity in the combustion type heater main body connected to the intake passage via the air supply passage and the combustion gas discharge passage does not become excessive. Therefore, since strong ventilation is not generated in the combustion chamber main body to such an extent that the combustion type heater cannot be ignited, the combustion type heater can be reliably ignited.
[0020]
(4) In the above (3), the combustion gas discharge passage may have a cooling device for cooling the combustion gas emitted from the combustion type heater. Here, as the cooling device, for example, an exhaust gas cooler is suitable.
[0021]
In this mode (4), since the combustion gas emitted from the combustion heater is cooled by the cooling device, even if the combustion gas enters the intake passage, it does not cause heat damage to the intake system structure.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Engine 1)
The
(Suction device 5)
The
[0023]
The components of the
(Intake pipe 23)
The
(Upstream connecting pipe 25)
The upstream connecting
(Outside air temperature sensor 32)
An outside
(Downstream connecting pipe 27)
The downstream connecting
(
The
A
(Valve device 44)
As shown in FIG. 2, the
(Combustion gas discharge path 35)
An exhaust gas cooler 84 as a cooling device is mounted near the
(Exhaust gas cooler 84)
The
(Parts around connection points C1 and C2)
An
(Intercooler 19)
The
(Intake throttle valve 70)
The operation of the
[0024]
Then, the output of the
[0025]
The intake air passing through the
(Exhaust device 7)
The
(EGR device 88)
The
[0026]
As described above, when the
[0027]
In other words, the description of the
(Combustion heater 17)
The operation of the
[0028]
For convenience, the condition under which the
[0029]
Next, the structure of the
[0030]
The
(
The
[0031]
The
(
Combustion fuel is supplied to the
(
On the other hand, the cooling
[0032]
The cooling water discharge port 17a2 is connected to the vehicle
[0033]
Therefore, the cooling water of the water jacket reaches the
[0034]
A
(Other components of the combustion heater 17)
In addition, the combustion chamber
(Other)
The
[0035]
Next, an operation control execution routine of the
[0036]
Note that the symbol S is used, and for example, if it is step 101, it is abbreviated as S101.
[0037]
First, in S101, it is determined whether or not the outside air temperature detected by the outside
[0038]
In S102, the predetermined value TT relating to the engine cooling water as a reference for stopping the operation of the
[0039]
In S103, the predetermined value TT relating to the engine cooling water as a reference for stopping the operation of the
[0040]
Since S102 and S103 switch the predetermined value TT relating to the engine cooling water based on the determination result of the outside air temperature determination unit S101, they can be referred to as cooling water predetermined value switching means.
[0041]
In S104, whether the temperature TW of the engine cooling water contained in the water jacket detected by the
[0042]
In S104 to S106, the operation control of the
[0043]
The outside air temperature determining means, the cooling water predetermined value switching means and the operation control execution means of the combustion type heater comprise steps constituting an operation control execution routine of the combustion type heater. Are all performed by the CPU of the
<Operation and Effect of First Embodiment>
Next, the path from the
{Circle around (1)} The air that has entered the
(2) The air that has entered the
(3) The air entering the combustion chamber
{Circle around (4)} The combustion gas that has exited the combustion
(5) The combustion gas entering the
[0044]
As described above, the
[0045]
Further, even when the
[0046]
Further, when the
[0047]
Further, the
[0048]
Next, a case where the
[0049]
In the operating state of the
[0050]
What is important is that, in this embodiment, the predetermined value TT relating to the temperature TW of the engine cooling water based on the operation stop reference of the
Further, since the predetermined value TT relating to the engine cooling water is switched to T1 or T2 in accordance with the outside air temperature TW, even if it is desired to use the combustion heat of the
[0051]
Further, the
[0052]
Furthermore, since there is no
Only the pressure on the connection point C2 side between C1 and the connection point C2 does not increase, and the pressure on the connection point C1 side does not decrease in comparison with the pressure. Therefore, backflow does not occur in the
[0053]
Since the
[0054]
Further, during the operation of the
[0055]
Then, the amount of air flowing through the
[0056]
Further, since the combustion gas enters the
[0057]
In addition, since the warm-up is promoted by using the combustion gas of the
<Second embodiment>
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0058]
The second embodiment is different from the first embodiment in that (1) the
[0059]
As shown in FIG. 4, by connecting the
[0060]
Further, since the
[0061]
On the other hand, the three-
[0062]
The three-
[0063]
Specifically, when the
<Operation and effect of second embodiment>
In the second embodiment, the following operation and effect can be obtained.
[0064]
First, the operation and effect when the
[0065]
When the
{Circle around (1)} The air that has entered the
(2) The air that has entered the
(3) The air entering the combustion chamber
(4) Since the three-
(5) The combustion gas entering the
[0066]
Also in the case of the second embodiment, the combustion gas emitted by the
[0067]
When the
[0068]
In addition, the
[0069]
While the
[0070]
When the
[0071]
Further, the essential function of the
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably heat the vehicle compartment when the outside air temperature is low, and to eliminate waste in the combustion of the combustion heater.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a combustion heater operation control device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a combustion type heater.
FIG. 3 is an operation control execution routine of the combustion type heater according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a combustion heater operation control device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view of a valve device that is a three-way valve.
[Explanation of symbols]
1. Engine (internal combustion engine)
3. Engine body
5. Intake device
7 Exhaust device
9 ... Heater for vehicle compartment
13 ... Air cleaner
15. Turbocharger (supercharger)
15a ... Compressor
15b: Turbocharger turbine
17. Combustion heater
17a: Cooling water passage of combustion type heater
17a 1 … Cooling water inlet
17a Two … Cooling water outlet
17b ... combustion cylinder
17c ... cylindrical partition
17d ... combustion chamber
17d 1 ... Air supply port
17d Two … Exhaust outlet
17e ... fuel supply pipe
19. Intercooler
21 ... intake manifold
23 ... intake pipe
25 ... upstream connecting pipe
27… Downstream connecting pipe
29… Main pipe (intake passage)
31 ... Branch for heater
32 ... Outside air temperature sensor
33 ... Air supply path
35 ... Combustion gas discharge path
37 ... Exhaust manifold
39 ... catalytic converter
40 ... Water temperature sensor
41 ... Muffler
42 ... exhaust pipe
43… Combustion chamber body
43a ... Case body
44 ... Valve device
44a ... valve body
44b Drive motor
44c: Opening / closing mechanism
45… Blower fan
46 .ECU (outside air temperature determination means, cooling water predetermined value switching means, combustion heater control execution means, combustion heater operation control device)
70 ... intake throttle valve
84 ... Exhaust gas cooler (cooling device)
88 ... EGR device
90 ... EGR passage
92 ... EGR valve
95 ... Branch pipe
97… Three-way valve
C1: Connection point between the
C2: connection point between the combustion
To… Outside temperature
T: room temperature (specific temperature)
TT: Predetermined temperature (predetermined value based on criteria for stopping operation of combustion type heater)
T1 is one of the predetermined temperatures TT and is a predetermined value relating to engine cooling water when the outside air temperature To is equal to or higher than the specific temperature T
T2: one of the predetermined temperatures TT, a predetermined value relating to the engine cooling water when the outside air temperature To is lower than the specific temperature T
TW: temperature of engine cooling water
W1 ... Water pipeline
W2 ... 〃
W3 ... 〃
Claims (4)
燃焼式ヒータの作動停止基準においた前記機関冷却水に係る所定値を外気温に基づいて切替え、
外気温が特定温度よりも高いときの前記機関冷却水に係る所定値は、外気温が前記特定温度以下のときのそれよりも小さくすることを特徴とする燃焼式ヒータの作動制御装置。Operation control of a combustion type heater that heats the engine cooling water to warm up the engine and to use it as a heat source for the vehicle interior heater, and stops the operation when the temperature of the engine cooling water becomes higher than a predetermined value due to this heating. In the device,
Switching a predetermined value relating to the engine cooling water based on the operation stop reference of the combustion type heater based on the outside air temperature,
An operation control device for a combustion-type heater, wherein a predetermined value related to the engine cooling water when the outside air temperature is higher than a specified temperature is smaller than that when the outside air temperature is equal to or lower than the specified temperature.
この外気温判定手段による判定結果に基づいて、前記機関冷却水に係る所定値を切り替える冷却水所定値切替え手段と、
前記機関冷却水の温度がこの冷却水所定値切替え手段によって切替えた所定値以下かどうかに基づいて前記燃焼式ヒータの作動制御を実行する燃焼式ヒータの制御実行手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータの作動制御装置。Outside air temperature determination means for determining whether the outside air temperature is higher than the specific temperature,
Cooling water predetermined value switching means for switching a predetermined value related to the engine cooling water based on a determination result by the outside air temperature determination means;
Control execution means for a combustion-type heater that executes operation control of the combustion-type heater based on whether the temperature of the engine cooling water is equal to or less than a predetermined value switched by the cooling water predetermined value switching means,
The operation control device for a combustion-type heater according to claim 1, further comprising:
前記燃焼室で生じる燃焼ガスを前記燃焼室から排出する燃焼ガス排出路とを備え、
前記空気供給路および前記燃焼ガス排出路を介して前記燃焼式ヒータを内燃機関の吸気通路に設置し、
この吸気通路のうち、前記燃焼式ヒータ設置箇所は、前記吸気通路上に設ける過給機よりも上流にあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。The combustion type heater has an air supply path for supplying combustion air to the combustion chamber,
A combustion gas discharge path for discharging combustion gas generated in the combustion chamber from the combustion chamber,
Installing the combustion heater in the intake passage of the internal combustion engine via the air supply path and the combustion gas discharge path,
The internal combustion engine having a combustion type heater according to claim 1 or 2, wherein, in the intake passage, a location where the combustion type heater is installed is upstream of a supercharger provided on the intake path. .
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