JP4265121B2 - Internal combustion engine having a combustion heater - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに搭載される内燃機関に関し、特に、内燃機関と独立した燃焼室を具備した燃焼式ヒータが併設された内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車などに搭載される内燃機関では、機関冷間時における室内用暖房装置の性能向上や内燃機関の暖機促進などを目的として、燃焼式ヒータが併設される技術が提案されている。
【0003】
上記したような燃焼式ヒータが併設された内燃機関としては、例えば、特開平11−229978号公報に記載されたような「燃焼式ヒータを有する内燃機関」が知られている。
【0004】
上記した公報には、内燃機関と独立した燃焼室を有する燃焼式ヒータと、内燃機関の吸気通路におけるエアフロメータより下流の部位から燃焼式ヒータへ燃焼用空気を導入する空気供給路と、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関の吸気通路へ導く燃焼ガス排出路とを備えた燃焼式ヒータを有する内燃機関が開示されている。
【0005】
このように構成された燃焼式ヒータを有する内燃機関では、内燃機関の冷間時などに燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の吸気通路へ供給することにより、吸気や混合気の温度を高め、以て暖機の促進や燃焼の安定化等を図ることが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の技術のように内燃機関の吸気通路におけるエアフロメータより下流の部位から燃焼式ヒータへ燃焼用空気を導入する場合には、エアフロメータを通過した空気の一部が燃焼式ヒータに供給されるため、内燃機関に吸入される空気量はエアフロメータの検出量より少なくなる。
【0007】
ここで、マス・フロー方式の内燃機関ではエアフロメータの検出量をパラメータとして燃料噴射量やEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)ガス量等が制御されるため、上記したようにエアフロメータの検出量と内燃機関に実際に吸入される空気量との間に誤差が生じると、燃料噴射量やEGRガス量を精度良く制御することが困難となる。
【0008】
例えば、内燃機関に吸入される空気量がエアフロメータの検出量より少なくなった場合に、エアフロメータの検出量に基づいて燃料噴射量が決定されると、混合気の空燃比が不要に低くなり、機関出力の変動や排気エミッションの悪化などが誘発される虞がある。
【0009】
また、内燃機関に吸入される空気量がエアフロメータの検出量より少なくなった場合に、エアフロメータの検出量に基づいてEGRガス量がフィードバック制御されると、内燃機関の燃焼室において空気量に対するEGRガス量の割合が不要に高くなり、機関出力の低下や運転状態の悪化などが誘発される虞がある。
【0011】
本発明は、上記したような種々の事情に鑑みてなされたものであり、燃焼式ヒータを有する内燃機関、特に内燃機関の吸気の一部を燃焼用空気として燃焼式ヒータへ導入するよう構成された内燃機関において、燃焼式ヒータで消費される空気量を検出可能な技術を提供し、以て内燃機関の制御精度を向上させることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関は、
内燃機関と独立した燃焼室を具備する燃焼式ヒータと、
前記内燃機関の吸気通路に配置され、前記吸気通路を流れる空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量検出手段より下流の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用の空気を導く空気導入手段と、
前記燃焼式ヒータで消費される空気量を算出する空気消費量算出手段と、
前記空気消費量算出手段が算出した空気消費量に基づいて前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、
前記吸気量補正手段によって補正された吸入空気量に従って前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【0013】
この燃焼式ヒータを有する内燃機関は、内燃機関と独立した燃焼室を具備する燃焼式ヒータと、内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出手段と、その吸入空気量検出手段より下流の吸気通路から燃焼式ヒータへ燃焼用の空気を導く空気導入手段とを備えた内燃機関において、燃焼式ヒータによって消費される空気量に基づいて吸入空気量検出手段の検出量を補正し、補正後の吸入空気量に従って内燃機関の運転状態を制御することを最大の特徴としている。
【0014】
かかる燃焼式ヒータを有する内燃機関では、燃焼式ヒータが作動状態にあるときは、吸入空気量検出手段を通過した空気の一部が燃焼式ヒータにより消費される。
【0015】
その際、空気消費量算出手段は、燃焼式ヒータが消費した空気量を算出する。吸入空気量補正手段は、空気消費量算出手段によって算出された空気消費量に基づいて吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量を補正する。機関制御手段は、吸入空気量補正手段によって補正された後の吸入空気量をパラメータとして内燃機関の運転状態を制御する。
【0016】
この場合、内燃機関は、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量から燃焼式ヒータの空気消費量を差し引いた空気量、すなわち当該内燃機関に実際に吸入された空気量に基づいて制御されることになる。
【0017】
この結果、内燃機関の運転状態は、該内燃機関に実際に吸入された空気量に応じた運転状態となる。
【0018】
本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関において、空気消費量算出手段は、燃焼式ヒータで消費される燃料量をパラメータとして空気消費量を算出するようにしてもよい。
【0019】
この場合、燃焼式ヒータで消費される燃料量をパラメータとすることにより、その燃料量の燃焼に供される空気量を特定することが可能となる。
【0020】
尚、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関において、機関制御手段としては、内燃機関の燃料噴射量を制御する手段や、内燃機関の排気の一部を該内燃機関の燃焼室に再循環させる排気再循環機構による排気の再循環量を制御する手段などを例示することができる。
【0021】
例えば、機関制御手段が内燃機関の燃料噴射量を制御する手段である場合には、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量から燃焼式ヒータの空気消費量を差し引いた吸入空気量、すなわち内燃機関に実際に吸入された空気量をパラメータとして燃料噴射量が制御されることになる。この場合、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比が不要に低下することがない。
【0022】
また、機関制御手段が排気再循環機構による排気の再循環量を制御する手段である場合においても、内燃機関に実際に吸入された空気量をパラメータとして排気の再循環量が制御されることになる。この場合、内燃機関の燃焼室において空気量に対するEGRガス量の割合が過剰に高くなることがない。
【0023】
次に、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関は、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関の吸気通路へ導く燃焼ガス導入通路と、内燃機関の排気の一部を該内燃機関の燃焼室に再循環させる排気再循環機構と、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスに含まれる不活性ガス成分量を算出する不活性ガス成分量算出手段と、不活性ガス成分量算出手段が算出した不活性ガス成分量に基づいて排気再循環機構による排気の再循環量を補正する排気再循環量補正手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【0024】
すなわち、本発明に係わる燃焼式ヒータを有する内燃機関は、内燃機関の排気の一部を該内燃機関の燃焼室に再循環させる排気再循環機構(EGR機構)と、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関の吸気通路へ導く燃焼ガス導入通路とを更に備える場合において、燃焼式ヒータの燃焼ガス中に含まれる不活性ガス成分量に基づいて排気の再循環量を補正するようにしてもよい。
【0025】
かかる燃焼式ヒータを有する内燃機関では、燃焼式ヒータが作動状態にあるときは、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスが内燃機関の吸気通路へ供給され、次いで吸気通路を流れる空気とともに内燃機関の燃焼室へ吸入されることになる。
【0026】
ここで、燃焼式ヒータの燃焼ガスには内燃機関の排気と同様に不活性ガス成分が含まれているため、前記の燃焼ガスが内燃機関の燃焼室へ供給されると、排気再循環機構によって排気が再循環される場合と同様に、内燃機関における燃焼温度の低下と窒素酸化物(NOx)の発生量抑制等が促されることになる。すなわち、燃焼式ヒータの燃焼ガスは、排気再循環機構によって再循環される排気と同様の機能を有することになる。
【0027】
従って、燃焼式ヒータが作動されているときに、排気再循環機構が作動されると、内燃機関の燃焼室に供給される不活性ガス成分の量が過剰に増加し、機関出力の低下や排気エミッションの悪化などが誘発される場合がある。
【0028】
これに対し、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関では、不活性ガス成分量算出手段が燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスに含まれる不活性ガス成分量を算出するとともに、排気再循環量補正手段が不活性ガス成分量算出手段により算出された不活性ガス成分量に基づいて排気再循環機構による排気の再循環量を補正する。
【0029】
この場合、排気再循環機構によって再循環される排気の量は、燃焼式ヒータから内燃機関の燃焼室へ供給される不活性ガス成分の量を考慮した量となり、その結果、内燃機関の燃焼室に供給される不活性ガス成分の量が過剰に増加することがなくなる。
【0030】
尚、排気の再循環量を補正する方法としては、燃焼式ヒータの非作動時に排気再循環機構が再循環させるべき排気量から不活性ガス成分量算出手段が算出した不活性ガス成分量に相当する排気量を減算する方法を例示することができる。
【0031】
また、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関において、排気再循環機構としては、内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気を導く排気再循環通路と、その排気再循環通路を流れる排気の流量を調節する流量調整弁とを備えた排気再循環機構を例示することができる。この場合、排気再循環量補正手段は、不活性ガス成分量算出手段が算出した不活性ガス成分量に基づいて流量調整弁の開度を補正するようにしてもよい。
【0032】
また、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関において、不活性ガス成分としては、二酸化炭素を例示することができる。この場合、不活性ガス成分量算出手段は、燃焼式ヒータで消費される燃料量をパラメータとして燃焼式ヒータから排出される二酸化炭素の量を算出するようにしてもよい。
【0033】
尚、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関が、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関の吸気通路へ導く燃焼ガス導入通路に加え、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関の排気通路へ燃焼ガス導入通路と、これら2つの燃焼ガス導入通路の何れか一方を択一的に導通させる通路切換手段とを備えている場合は、排気の再循環を行う必要がないときは燃焼式ヒータの燃焼ガスが内燃機関の排気通路へ導かれるように通路切換手段が動作するようにしてもよい。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【0035】
<第1の実施の形態>
先ず、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第1の実施の形態について図1〜図4に基づいて説明する。
【0036】
図1は、燃焼式ヒータを有する内燃機関の一実施態様を示す図である。
図1に示す内燃機関1は、4つの気筒1aを備えた水冷式の筒内噴射型ディーゼルエンジンである。この内燃機関1には、図示しないクランクシャフトが所定角度回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ30と、図示しないウォータージャケットを流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ31が取り付けられている。
【0037】
前記内燃機関1の各気筒1aには、その噴孔が燃焼室に臨むよう燃料噴射弁1bが取り付けられている。各燃料噴射弁1bは、図示しない燃料ポンプから供給される燃料を所定の圧力となるまで蓄える蓄圧室(コモンレール室)1cと連通している。
【0038】
このような燃料噴射系では、燃料ポンプから吐出された燃料が蓄圧室1cにて所定圧力に達するまで蓄圧される。蓄圧室1cにて所定圧力まで蓄圧された燃料は、各気筒1aの燃料噴射弁1bに印加され、各燃料噴射弁1bが開弁した際に各気筒1aの燃焼室へ噴射される。
【0039】
次に、前記内燃機関1には、吸気枝管2が接続され、その吸気枝管2の各枝管が各気筒1aの燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。前記吸気枝管2は、吸気管3に接続され、吸気管3は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス4に接続されている。
【0040】
前記吸気管3における前記エアクリーナボックス4の直下流の部位には、該吸気管3内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフロメータ29が取り付けられている。このエアフロメータ29は、本発明に係る吸入空気量検出手段に相当するものである。
【0041】
前記吸気管3における前記エアフロメータ29より下流の部位には、遠心過給機(ターボチャージャ)5のコンプレッサハウジング5aが設けられている。コンプレッサハウジング5a内には、図示しないコンプレッサホイールが回転自在に支持されている。このコンプレッサホイールの回転軸は、後述するタービンハウジング5b内に回転自在に支持されたタービンホイールの回転軸と連結され、コンプレッサホイールとタービンホイールとが一体で回転するようになっている。
【0042】
続いて、前記コンプレッサハウジング5a下流の吸気管3には前記コンプレッサハウジング5aにて圧縮された際に高温となった吸気を冷却するインタークーラ6が設けられている。前記インタークーラ6下流の吸気管3には、吸気管3内の吸気流量を調節する吸気絞り弁7が設けられ、この吸気絞り弁7には、該吸気絞り弁7を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ8が取り付けられている。
【0043】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス4に流入した空気がエアフィルタにて埃や塵を除去された後、吸気管3を経てコンプレッサハウジング5aに導かれ、コンプレッサハウジング5a内で圧縮される。コンプレッサハウジング5a内で圧縮されて高温となった空気は、インタークーラ6にて冷却される。インタークーラ6で冷却された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁7によって流量を調節された後、吸気枝管2を経て各気筒1aの燃焼室に分配され、燃料噴射弁1bから噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【0044】
また、内燃機関1には、排気枝管9が接続され、この排気枝管9の各枝管が各気筒1aの燃焼室と図示しない排気ポートを介して連通している。前記排気枝管9は、遠心過給器5のタービンハウジング5bを介して排気管10に接続され、排気管10は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【0045】
前記タービンハウジング5bには、前述したコンプレッサホイールと連結されたタービンホイールが回転自在に内装されており、そのタービンホイールが排気の熱エネルギを利用して回転するようになっている。
【0046】
前記排気管10の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒11が配置されている。この排気浄化触媒11は、該排気浄化触媒11の床温が所定の温度以上であるときに活性して排気中の有害ガス成分を浄化可能となる触媒である。
【0047】
上記したような排気浄化触媒11としては、酸化触媒、選択還元型リーンNOX触媒、吸蔵還元型リーンNOX触媒、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(DPF)、ディーゼル・パティキュレート・NOx・リダクション(DPNR)触媒等を例示することができる。
【0048】
前記排気管10において排気浄化触媒11の直上流の部位には、該排気管10を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ38が設けられている。
【0049】
このように構成された排気系では、各気筒1aの燃焼室で燃焼された混合気(既燃ガス)が排気ポートを介して排気枝管9へ排出され、次いで排気枝管9から遠心過給器5のタービンハウジング5b内に流入する。タービンハウジング5b内に流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング5aのコンプレッサホイールへ伝達される。
【0050】
前記タービンハウジング5bから排出された排気は、排気管10を介して排気浄化触媒11に流入する。その際、排気浄化触媒11の床温が温度浄化ウィンド内にあれば、排気浄化触媒11において排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排気浄化触媒11にて有害ガス成分を除去又は浄化された排気は、マフラーを介して大気中に放出される。
【0051】
また、前記した排気枝管9と吸気枝管2とは、排気枝管9内を流れる排気の一部を吸気枝管2へ還流させるEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)通路12を介して連通されている。このEGR通路12の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記EGR通路12内を流れる排気(以下、EGRガスと称する)の流量を変更するEGR弁13と、該EGR通路12内を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ120が設けられている。
【0052】
このように構成された排気再循環機構では、EGR弁13が開弁されると、EGR通路12が導通状態となり、排気枝管9内を流れる排気の一部がEGRガスとしてEGR通路12へ流入する。EGR通路12に流入したEGRガスは、EGRクーラ120を経て吸気枝管2へ導かれる。
【0053】
その際、EGRクーラ120では、EGR通路12内を流れるEGRガスと所定の冷媒との間で熱交換が行われ、EGRガスが冷却されることになる。
【0054】
EGR通路12を介して排気枝管9から吸気枝管2へ還流されたEGRガスは、吸気枝管2の上流から流れてきた空気と混ざり合いつつ各気筒の燃焼室へ導かれ、燃料噴射弁1bから噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【0055】
ここで、EGRガスには、水(H2O)や二酸化炭素(CO2)などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、EGRガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物(NOx)の発生量が抑制される。
【0056】
更に、EGRクーラ120においてEGRガスが冷却されると、EGRガス自体の温度が低下するとともにEGRガスの体積が縮小されるため、EGRガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される空気の量(空気の体積)が不要に減少することもない。
【0057】
次に、内燃機関1には、燃焼式ヒータ14が併設されている。燃焼式ヒータ14は、図2に示すように、外筒140と、外筒140に内装される中間筒141と、中間筒141に内装される燃焼筒142とを備えている。
【0058】
前記外筒140と前記中間筒141との間には、内燃機関1の冷却水を流すためのヒータ内冷却水路200が形成されている。前記外筒140には、前記ヒータ内冷却水路200内に冷却水を取り入れるための冷却水導入ポート143と、前記ヒータ内冷却水路200内の冷却水を排出するための冷却水排出ポート144とが形成されている。
【0059】
前記冷却水導入ポート143には、冷却水導入管22が接続され、前記冷却水排出ポート144には、冷却水排出管23が接続されている。冷却水導入管22と冷却水排出管23は、図1に示すように、内燃機関1の図示しないウォータジャケットと接続されている。冷却水導入管22の途中には、電動式のウォータポンプ24が設けられ、内燃機関1のウォータジャケット内を流れる冷却水が冷却水導入ポート143へ強制的に送り込まれるようになっている。一方、冷却水排出管23の途中には、室内用暖房装置のヒータコア25が配置され、該冷却水排出管23を流れる冷却水の持つ熱が暖房用空気へ伝達されるようになっている。
【0060】
前記した燃焼筒142には、内燃機関1用の燃料ポンプから吐出された燃料の一部を該燃焼筒142へ導く燃料導入管27が接続されている。更に、燃焼筒142は、図示はしていないが、前記燃料導入管27によって供給された燃料を気化するための気化グロープラグと、前記気化グロープラグによって気化された燃料に着火するための点火グロープラグとを具備している。尚、気化グロープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグで兼用されるようにしてもよい。
【0061】
前記外筒140には、前記燃焼筒142へ燃焼用の空気を送り込むための送風ファン149と、この送風ファン149を回転駆動するモータ150とを内装したハウジング148が取り付けられている。
【0062】
前記ハウジング148には、該ハウジング148内に燃焼用空気を取り込むための吸気ポート151が形成されている。前記吸気ポート151には、図1に示すように、吸気導入通路15が接続され、この吸気導入通路15は、吸気管3におけるエアフロメータ29とコンプレッサハウジング5aとの間の部位に接続されている。
【0063】
前記中間筒141と燃焼筒142との間には、前記燃焼筒142で発生した燃焼ガスを流すための燃焼ガス通路201が形成されている。前記中間筒141の適当な部位には、前記燃焼ガス通路201と前記外筒140の外部とを連通する燃焼ガス排出ポート145が形成されている。
【0064】
前記燃焼ガス排出ポート145には、図1に示すように、燃焼ガス排出通路17が接続され、この燃焼ガス排出通路17は、排気管10におけるタービンハウジング5bと排気浄化触媒11との間の部位に接続されている。
【0065】
また、前記燃焼ガス排出通路17の途中には、吸気側排出通路36が接続され、その吸気側排出通路36は、前述した吸気枝管2に接続されている。ここで、燃焼ガス排出通路17における吸気側排出通路36との接続部位より燃焼式ヒータ14側の部位を第1の燃焼ガス排出通路17aと称し、前記吸気側排出通路36との接続部位より排気管10側の部位を第2の燃焼ガス排出通路17bと称するものとする。
【0066】
前記した第1の燃焼ガス排出通路17aと第2の燃焼ガス排出通路17bと吸気側排出通路36との接続部位には、三方切換弁37が設けられている。この三方切換弁37は、第2の燃焼ガス排出通路17bと吸気側排出通路36との何れか一方を択一的に遮断することにより、第1の燃焼ガス排出通路17aと吸気側排出通路36の導通又は第1の燃焼ガス排出通路17aと第2の燃焼ガス排出通路17bの導通を選択的に成立させるよう構成されている。前記三方切換弁37は、ステップモータなどからなるアクチュエータによって駆動されるようになっている。
【0067】
このように構成された燃焼式ヒータ14では、モータ150が送風ファン149を作動させて吸気管3内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ14の燃焼筒142へ供給し、燃料ポンプが図示しない燃料タンク内の燃料を吸い上げて燃焼式ヒータ14の燃焼筒142へ供給し、更にウォータポンプ24が作動して内燃機関1のウォータジャケット内の冷却水を燃焼式ヒータ14の冷却水導入ポート143へ圧送する。次いで、燃焼筒142のグロープラグが通電されて、前記送風ファン149によって供給された吸気と前記燃料ポンプによって供給された燃料との混合気が燃焼筒145内で燃焼される。
【0068】
前記燃焼筒145内で燃焼された燃焼ガスは、送風ファン149によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒145内から燃焼ガス通路201へ押し出され、次いで燃焼ガス通路201から燃焼ガス排出ポート145へ排出される。
【0069】
燃焼ガス排出ポート145へ排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出通路17へ流入し、三方切換弁37を介して吸気枝管2又は排気管10へ導かれる。
【0070】
一方、ウォータポンプ24によって燃焼式ヒータ14の冷却水導入ポート143へ圧送された冷却水は、前記冷却水導入ポート143からヒータ内冷却水路200へ導かれ、ヒータ内冷却水路200を通った後に冷却水排出ポート144へ排出される。
【0071】
その際、燃焼ガス通路201を流れる燃焼ガスの熱が中間筒144の壁面を介してヒータ内冷却水路200内を流れる冷却水に伝達され、冷却水の温度が上昇する。
【0072】
このようにして昇温された冷却水は、冷却水排出ポート144から冷却水排出管23へ排出され、ヒータコア25を経て内燃機関1のウォータジャケット内へ戻され、ウォータジャケット内を循環する。ヒータコア25では、冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気に伝達され、暖房用空気を昇温させる。
【0073】
ここで図1に戻り、上記したように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)28が併設されている。このECU28は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
【0074】
ECU28には、前述したエアフローメータ29、クランクポジションセンサ30、水温センサ31、及び空燃比センサ38に加え、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ33、イグニッションスイッチ34、スタータスイッチ35等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がECU28に入力されるようになっている。
【0075】
また、ECU28には、燃料噴射弁1b、吸気絞り用アクチュエータ8、EGR弁13、燃焼式ヒータ14、電動ウォーターポンプ24、三方切換弁37等が電気配線を介して接続され、ECU28が上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして、燃料噴射弁1b、吸気絞り用アクチュエータ8、EGR弁13、燃焼式ヒータ14、電動ウォーターポンプ24、及び三方切換弁37を制御することが可能となっている。
【0076】
ここで、ECU28は、図3に示すように、双方向性バス280によって相互に接続された、CPU281と、ROM282と、RAM283と、バックアップRAM284と、入力ポート286と、出力ポート287とを備えるとともに、前記入力ポート286に接続されたA/Dコンバータ(A/D)285を備えている。
【0077】
前記入力ポート286は、クランクポジションセンサ30、イグニッションスイッチ34、スタータスイッチ35等のように、デジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をCPU281やRAM283へ送信する。
【0078】
前記入力ポート286は、エアフロメータ29、水温センサ31、アクセルポジションセンサ33、空燃比センサ38等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサのA/D285を介して入力し、それらの出力信号をCPU281やRAM283へ送信する。
【0079】
前記出力ポート287は、燃料噴射弁1b、吸気絞り用アクチュエータ8、EGR弁13、燃焼式ヒータ14、三方切換弁37、電動ウォーターポンプ24等と電気配線を介して接続され、CPU281から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁1b、吸気絞り用アクチュエータ8、EGR弁13、燃焼式ヒータ14、三方切換弁37、あるいは電動ウォーターポンプ24へ送信する。
【0080】
前記ROM282は、燃料噴射弁1bを制御するための燃料噴射弁制御ルーチン、吸気絞り弁7を制御するための吸気絞り制御ルーチン、EGR弁13を制御するためのEGR制御ルーチン、燃焼式ヒータ14と三方切換弁37と電動ウォーターポンプ24を一括制御するヒータ制御ルーチン等の各種アプリケーションプログラムに加え、燃焼式ヒータ14作動時におけるエアフロメータ29の出力信号値(吸入空気量)を補正するための吸入空気量補正制御ルーチンを記憶している。
【0081】
前記ROM282は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、内燃機関1の運転状態と基本燃料噴射量(基本燃料噴射時間)との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関1の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と吸気絞り弁7の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関1の運転状態と目標EGRガス量との関係を示すEGRガス量制御マップ、目標EGRガス量とEGR弁13の目標開度との関係を示すEGR弁開度制御マップ、内燃機関1の運転状態と燃焼式ヒータ14の運転状態との関係を示すヒータ制御マップ等である。
【0082】
前記RAM283は、各センサからの出力信号やCPU281の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ30がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数である。これらのデータは、クランクポジションセンサ30がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【0083】
前記バックアップRAM284は、内燃機関1の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【0084】
前記CPU281は、前記ROM282に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、EGR制御、燃焼式ヒータ制御に加え、本発明の要旨となる吸入空気量補正制御を実行する。
【0085】
ここで、内燃機関1のようなディーゼルエンジンの燃料噴射制御では、CPU281は、クランクポジションセンサ30がパルス信号を出力する時間的間隔に基づき機関回転数を算出するとともに、アクセルポジションセンサ33の出力信号(アクセル開度)を入力する。
【0086】
CPU281は、機関回転数とアクセル開度とをパラメータとしてROM282の燃料噴射量制御マップにアクセスし、機関回転数とアクセル開度に応じた基本噴射量:Qbaseを算出する。
【0087】
続いて、CPU281は、エアフロメータ29の出力信号(吸入空気量)をパラメータとして前記の基本噴射量:Qbaseを補正することで、最終の燃料噴射量を決定する。これは、内燃機関1の各気筒1aに供給される空気量(酸素量)に対し、燃料噴射弁1bから各気筒1a内へ噴射される燃料量が過剰に多くなると、酸素不足による燃料の不完全燃焼が発生し、その結果、各気筒1aから黒煙が排出されることになるからである。
【0088】
基本噴射量:Qbaseの補正方法としては、例えば、各気筒1aの吸入空気量に対して黒煙の発生を抑制し得る範囲内で最大の燃料噴射量(最大噴射量:Qfull)を算出し、その最大噴射量:Qfullと基本噴射量:Qbaseとのうち少ない方を最終の燃料噴射量とする方法を例示することができる。
【0089】
このように最大噴射量:Qfullによる燃料噴射量の制限が行われることで、黒煙の発生を許容範囲内に抑制することが可能となる。
【0090】
ところで、本実施の形態における内燃機関1では、吸気管3におけるエアフロメータ29より下流の部位に燃焼式ヒータ14の吸気導入通路15が接続されているため、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるときは、エアフロメータ29下流の吸気管3から燃焼式ヒータ14へ燃焼用の空気が供給されることになる。つまり、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるときは、エアフロメータ29を通過した吸気の一部が燃焼式ヒータ14によって消費されることになる。
【0091】
エアフロメータ29を通過した吸気の一部が燃焼式ヒータ14によって消費されると、内燃機関1に実際に吸入される空気量(以下、実吸入空気量と称する)は、エアフロメータ29が検出した吸入空気量より少なくなる。
【0092】
このような状況下で、エアフロメータ29の出力信号をパラメータとして最大噴射量:Qfullが算出されると、その最大噴射量:Qfullが内燃機関1の実吸入空気量に対して過剰な量となる。この過剰な最大噴射量:Qfullにより基本噴射量:Qbasegが補正されると、最終の燃料噴射量が黒煙の発生を抑制し得る範囲より多くなり、排気エミッションの悪化を招く場合がある。
【0093】
また、内燃機関1のEGR制御では、CPU281は、機関回転数とアクセル開度とをパラメータとしてROM282のEGRガス量制御マップへアクセスし、前記機関回転数と前記アクセル開度に対応した目標EGRガス量を算出する。続いて、CPU281は、ROM282のEGR弁開度制御マップへアクセスし、前記目標EGRガス量に対応した目標EGR弁開度を算出する。
【0094】
CPU281は、前記目標EGR弁開度に対応した駆動電力をEGR弁13に印加するとともに、エアフロメータ29の出力信号(吸入空気量)をパラメータとしてEGR弁13の開度をフィードバック制御する。
【0095】
EGR弁開度フィードバック制御では、例えば、CPU281は、アクセル開度や機関回転数等をパラメータとして内燃機関1の目標吸入空気量を決定する。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入空気量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアクセル開度と機関回転数とから目標吸入空気量が算出されるようにしてもよい。
【0096】
上記した手順により目標吸入空気量が決定されると、CPU281は、エアフローメータ11が検出した吸入空気量と目標吸入空気量とを比較する。
【0097】
エアフロメータ29によって検出された吸入空気量が目標吸入空気量より少ない場合は、CPU281は、EGR弁13を所定量閉弁させる。この場合、EGR通路12から吸気枝管2へ流入するEGRガス量が減少し、それに応じて内燃機関1の各気筒1a内へ吸入されるEGRガス量が減少することになる。その結果、内燃機関1の気筒2内に吸入される空気の量は、EGRガスが減少した分だけ増加する。
【0098】
一方、エアフロメータ29によって検出された吸入空気量が目標吸入空気量より多い場合は、CPU281は、EGR弁13を所定量開弁させる。この場合、EGR通路12から吸気枝管2へ流入するEGRガス量が増加し、それに応じて内燃機関1の各気筒1a内に吸入されるEGRガス量が増加する。この結果、内燃機関1の気筒2内に吸入される空気の量は、EGRガスが増加した分だけ減少することになる。
【0099】
ところで、本実施の形態における内燃機関1では、前述したように、吸気管3におけるエアフロメータ29より下流の部位に吸気導入通路15が接続されているため、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるときは、内燃機関1の実吸入空気量がエアフロメータ29によって検出された吸入空気量より少なくなる。
【0100】
このような状況下で、エアフロメータ29の出力信号をパラメータとしてEGR弁開度フィードバック制御が実行されると、EGR弁13の開度は、エアフロメータ29によって検出された吸入空気量に対応した開度となるが、実吸入空気量に対しては過剰な開度となる。このようにEGR弁13の開度が実吸入空気量に対して過剰な開度になると、内燃機関1の各気筒1aに供給される空気量に対し、各気筒1aに供給されるEGRガス量の割合が高くなるため、燃料の不完全燃焼が誘発され、排気エミッションの悪化や機関出力の低下が誘発される場合がある。
【0101】
そこで、本実施の形態に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関では、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるときは、エアフロメータ29によって検出された吸入空気量を、燃焼式ヒータ14が消費する空気量(以下、ヒータ消費空気量と称する)に基づいて補正する、吸入空気量補正制御を行うようにした。
【0102】
以下、本実施の形態における吸入空気量補正制御について述べる。
CPU281は、吸入空気量補正制御を実行するにあたり、図4に示すような吸入空気量補正制御ルーチンを実行する。この吸入空気量補正制御ルーチンは、予めROM282に記憶されているルーチンであり、CPU281によって所定時間毎(例えば、クランクポジションセンサ30がパルス信号を出力する度)に繰り返し実行されるルーチンである。
【0103】
吸入空気量補正制御ルーチンにおいて、CPU281は、先ず、S401において、エアフロメータ29の出力信号値(吸入空気量):Gaを入力する。
【0104】
S402では、CPU281は、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるか否かを判別する。
【0105】
前記S402において燃焼式ヒータ14が非作動状態にあると判定された場合は、CPU281は、エアフロメータ29を通過した空気の全てが内燃機関1に供給されるとみなし、S407へ進む。
【0106】
S407では、CPU281は、前記S401で入力された吸入空気量:Gaを実吸入空気量としてRAM283に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0107】
一方、前記S402において燃焼式ヒータ14が作動状態にあると判定された場合は、CPU281は、エアフロメータ29を通過した空気の一部が燃焼式ヒータ14により消費されるため、エアフロメータ29により検出された吸入空気量を補正する必要があるとみなし、S403へ進む。
【0108】
S403では、CPU281は、別途の燃焼式ヒータ制御ルーチンにより算出された燃料供給量を読み込む。ここでいう燃料供給量とは、燃料ポンプから燃焼式ヒータ14へ供給される燃料の量を示すものとする。
【0109】
S404では、CPU281は、燃焼式ヒータ14にて燃焼可能な混合気の空燃比(例えば、理論空燃比:14)と前記S403で読み込まれた燃料供給量とに基づき、燃焼式ヒータ14で消費される空気量(ヒータ消費空気量):Hairを算出する。具体的には、前記の空燃比と燃料供給量とを積算してヒータ消費空気量:Hairを算出する。
【0110】
S405では、CPU281は、前記S401で入力された吸入空気量:Gaから前記S404で算出されたヒータ消費空気量:Hairを減算して実吸入空気量(=Ga−Hair)を算出する。
【0111】
S406では、CPU281は、前記S405で算出された実吸入空気量をRAM283に記憶させ、本ルーチンの実行を終了する。
【0112】
この場合、CPU281は、燃料噴射制御及びEGR弁開度フィードバック制御において、上記の吸入空気量補正制御ルーチンにより算出された実吸入空気量をパラメータとして、最大噴射量:Qfullの算出とEGR弁開度の制御とを行うことになる。
【0113】
その結果、最大噴射量:Qfull及びEGR弁開度は、内燃機関1に実際に吸入空気量される空気量に適した値になるため、黒煙の発生や不完全燃焼が防止され、排気エミッションの悪化や機関出力の低下等が防止されることになる。
【0114】
従って、本実施の形態に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関によれば、エアフロメータ29を通過した空気の一部を燃焼式ヒータ14の燃焼用空気として利用する場合に、内燃機関1に実際に吸入される空気量に基づいて該内燃機関1の運転状態を制御することが可能となり、以て内燃機関1の制御精度を高めることが可能となる。
【0115】
尚、本実施の形態では、EGRガスの量を調整する手段としてEGR弁を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、吸気絞り弁7であってもよい。これは、EGR通路12を流れるEGRガスの流量は排気枝管9内と吸気枝管2内との圧力差に応じて変化するため、吸気絞り弁7の開度を変更することにより、吸気枝管2内の圧力が変化するとともに吸気枝管2内と排気枝管9内の圧力差が変化し、以てEGR通路12内を流れるEGRガスの流量が変化するからである。
【0116】
また、本実施の形態では、本発明に係る内燃機関として圧縮着火式のディーゼルエンジンを例に挙げたが、点火式のガソリンエンジンであっても構わないことは勿論である。
【0117】
<第2の実施の形態>
次に、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第2の実施の形態について図5〜図8に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【0118】
前述した第1の実施の形態では、燃料噴射制御やEGR弁開度フィードバック制御のパラメータとして用いられるエアフロメータ29の出力信号を、燃焼式ヒータ14にて消費される空気量に基づいて補正する例について述べたが、本実施の形態では、燃焼式ヒータ14からの燃焼ガスに含まれる不活性ガス成分量に基づいてEGRガス量を制御する例について述べる。
【0119】
本実施の形態における燃焼式ヒータ14は、内燃機関1と共通の燃料を使用しているため、燃焼式ヒータ14から排出される燃焼ガスには内燃機関1の排気と同様に、二酸化炭素(CO2)や水(H20)等の不活性ガス成分が含まれることになる。また、実施の形態に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関は、燃焼式ヒータ14から排出される燃焼ガスを吸気枝管2と排気管10との何れか一方に択一的に供給するよう構成されている。これらの点に着目すると、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ供給された場合には、前記の燃焼ガスがEGRガスと同様の機能を有することになる。
【0120】
従って、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ供給されている状況下でEGR制御が実行されると、内燃機関1の各気筒1aに供給される不活性ガス成分の量が過剰に多くなり、不完全燃焼による黒煙の発生や機関出力の低下などが誘発される虞がある。
【0121】
例えば、燃焼式ヒータ14が非作動状態にある状況下でEGR制御が実行される場合には、EGR通路12及びEGR弁13(以下、EGR機構と総称する)によるEGRガスのみが内燃機関1の各気筒1aへ供給されるため、機関回転数とアクセル開度に基づいて目標EGR弁開度が決定され、且つ、その目標EGR弁開度を基準にしてEGR弁13の開度がフィードバック制御されると、内燃機関1へ実際に供給されるEGRガスの量は、図5に示すように、所望の目標EGRガス量に略収束する。
【0122】
これに対し、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ供給されている状況下でEGR制御が実行される場合には、EGR機構によるEGRガスに加え、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスがEGRガスとして内燃機関1の各気筒1aへ供給されることになるため、燃焼式ヒータ14が非作動状態にあるときと同様の方法によりEGR機構が制御されると、内燃機関1へ実質的に供給されるEGRガスの量は、図6に示すように、所望の目標EGRガス量より多くなってしまう。
【0123】
そこで、本実施の形態に係るEGR制御では、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ供給されている状況下でEGR制御が実行される場合には、燃焼式ヒータ14から排出される不活性ガス成分の量を算出し、その不活性ガス成分の量を考慮してEGR機構によるEGRガス量を制御するようにした。
【0124】
具体的には、CPU281は、燃焼式ヒータ14の消費燃料量と燃焼式ヒータ14にて燃焼可能な混合気の空燃比(例えば、理論空燃比=14)とに基づいて燃焼式ヒータ14の燃焼ガスに含まれる不活性ガス成分量:Hexを算出するとともに、機関回転数とアクセル開度とEGRガス量制御マップとに基づいて目標EGRガス量:Etargetを算出する。
【0125】
尚、燃焼式ヒータ14の消費燃料量と燃焼式ヒータ14で燃焼可能な混合気の空燃比と不活性ガス成分量:Hexとの関係は、予め実験的に求められてマップ化されているようにしてもよい。
【0126】
続いて、CPU281は、前記不活性ガス成分量:Hexに基づいて前記目標EGRガス量:Etargetを補正する。具体的には、CPU281は、前記目標EGRガス量:Etargetから前記不活性ガス成分量:Hexを減算して新たな目標EGRガス量:Eegrを算出し、その新たな目標EGRガス量:EegrをEGR機構用の目標EGRガス量として設定する。以下では、目標EGRガス量:Etargetを目標EGRガス量最終値:Etargetと称し、目標EGRガス量:EegrをEGR機構用目標EGRガス量:Eegrと称するものとする。
【0127】
このようにしてEGR機構用目標EGRガス量:Eegrが決定されると、CPU281は、前記EGR機構用目標EGRガス量:EegrをパラメータとしてROM282のEGR弁開度制御マップへアクセスし、前記EGR機構用目標EGRガス量:Eegrに対応した目標EGR弁開度を算出し、その目標EGR弁開度に従ってEGR弁13を制御する。
【0128】
一方、EGR弁開度フィードバック制御では、CPU281は、目標EGRガス量最終値:Etargetに基づいて目標吸入空気量を決定し、内燃機関1に実際に吸入される空気量が前記目標吸入空気量と一致するようにEGR弁13の開度をフィードバック制御する。その際、内燃機関1に実際に吸入される空気量としては、前述した第1の実施の形態で述べた実吸入空気量を用いるものとする。
【0129】
上記したようにEGR弁13の開度が制御されると、EGR機構により内燃機関1へ供給されるEGRガス量がEGR機構用目標EGRガス量:Eegrに収束するとともに、燃焼式ヒータ14から内燃機関1へ供給される不活性ガス成分の量が前記の不活性ガス成分量:Hexとなるため、内燃機関1に実際に供給されるEGRガスの量は、前記EGR機構用目標EGRガス量:Eegrと前記不活性ガス成分量:Hexとを加算した量、つまり目標EGRガス量最終値:Etargetに収束するようになる(図7参照)。
【0130】
以下、本実施の形態に係るEGR制御について図8に沿って説明する。
図8は、EGR制御ルーチンを示すフローチャート図であり、このEGR制御ルーチンは、CPU281によって所定時間毎(例えば、クランクポジションセンサ30がパルス信号を出力する度)に繰り返し実行されるルーチンである。
【0131】
EGR制御ルーチンにおいて、CPU281は、先ず、S801において、EGR制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このEGR制御実行条件としては、例えば、水温センサ31の出力信号(冷却水温度)が所定温度以上にある、内燃機関1が始動時から所定時間以上連続して運転されている、アクセルポジションセンサ33の出力信号(アクセル開度)の変化量が正値である等の条件を例示することができる。
【0132】
上記したようなEGR制御実行条件が成立していないと判定された場合は、CPU281は、EGR弁13を全閉状態に保持すべく制御して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【0133】
尚、上記したEGR制御実行条件が成立しない状況下で燃焼式ヒータ14を作動させる場合には、吸気側排出通路36を遮断し且つ第1の燃焼ガス排出通路17aと第2の燃焼ガス排出通路17bを導通させるべく三方切換弁37を制御し、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ流れないようにすることが好ましい。
【0134】
これは、EGR制御実行条件が成立していない状況下で燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが吸気枝管2へ供給されると、前記の燃焼ガス中に含まれる不活性ガス成分が内燃機関1の各気筒1aへ供給されることになるため、不完全燃焼による機関出力の低下や黒煙の発生などを招く虞があるからである。
【0135】
前記のS801においてEGR制御実行条件が成立していると判定された場合は、CPU281は、S802へ進み、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるか否かを判別する。
【0136】
前記S802において燃焼式ヒータ14が非作動状態にあると判定された場合は、CPU281は、S814へ進み、前述した図5の説明で述べたような通常のEGR制御を実行する。
【0137】
また、前記S802において燃焼式ヒータ14が作動状態にあると判定された場合は、CPU281は、S803へ進み、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の吸気枝管2へ供給されているか否か、すなわち三方切換弁37が第2の燃焼ガス排出通路17bを遮断し且つ第1の燃焼ガス排出通路17aと吸気側排出通路36を導通させている否かを判別する。
【0138】
前記S803において燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の吸気枝管2へ供給されていると判定された場合は、CPU281は、S804へ進み、別途の燃焼式ヒータ制御ルーチンにより算出された燃料供給量を読み込む。
【0139】
S805では、CPU281は、燃焼式ヒータ14にて燃焼可能な混合気の空燃比(例えば、理論空燃比:14)と前記S804で読み込まれた燃料供給量とに基づき、燃焼式ヒータ14から排出される不活性ガス成分量:Hexを算出する。
【0140】
S806では、CPU281は、RAM283からアクセルポジションセンサ33の出力信号(アクセル開度)と機関回転数を読み出すとともに、ROM282のEGRガス量制御マップへアクセスし、前記の機関回転数とアクセル開度に対応した目標EGRガス量(目標EGRガス量最終値:Etarget)を算出する。
【0141】
S807では、CPU281は、前記S806で算出された目標EGRガス量最終値:Etargetから前記S805で算出された不活性ガス成分量:Hexを減算して、EGR機構用目標EGRガス量:Eegr(=Etarget−Hex)を算出する。
【0142】
S808では、CPU281は、前記S807で算出されたEGR機構用目標EGRガス量:EegrをパラメータとしてROM282のEGR弁開度制御マップへアクセスし、前記EGR機構用目標EGRガス量:Eegrに対応した目標EGR弁開度を算出する。そして、CPU281は、前記目標EGR弁開度に従ってEGR弁13を制御する。
【0143】
続いて、CPU281は、S809〜S811においてEGR弁13のフィードバック制御を実行する。
【0144】
具体的には、CPU281は、先ずS809において、前記S806で算出された目標EGRガス量最終値:Etargetに対応した目標吸入空気量を算出する。
【0145】
S810では、CPU281は、内燃機関1に実際に吸入される空気量(実吸入空気量)を算出する。実吸入空気量の算出方法は、前述した第1の実施の形態と同様に、エアフロメータ29の出力信号:Gaからヒータ消費空気量:Hairを減算して実吸入空気量(=Ga−Hair)を算出する方法を例示することができる。
【0146】
S811では、CPU281は、前記S810で算出された実吸入空気量(=Ga−Hair)が前記S809で算出された目標吸入空気量と一致するようにEGR弁13の開度を制御する。
【0147】
具体的には、CPU281は、前記実吸入空気量と前記目標吸入空気量とを比較し、前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量より多い場合にはEGRガス量を所定量増加させるべくEGR弁13の開度を開弁方向へ補正し、前記実吸入空気量が前記目標吸入空気量より少ない場合にはEGRガス量を所定量減少させるべくEGR弁13の開度を閉弁側へ補正する。
【0148】
この場合、EGR機構の目標EGRガス量(EGR機構用目標EGRガス量:Eegr)は、燃焼式ヒータ14から内燃機関1へ供給される不活性ガス成分量:Hexを目標EGRガス量最終値:Etargetから減算して得られた量(=Etarget−Hex)とされるため、内燃機関1に実際に供給されるEGRガスの総量は、EGR機構用目標EGRガス量:Eegrと不活性ガス成分量:Hexとを加算した量、つまり目標EGRガス量最終値:Etargetに収束するようになる。
【0149】
また、前記のS803において燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の吸気枝管2へ供給されていないと判定された場合、つまり燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の排気管10へ供給されている場合には、CPU281は、S812へ進み、前述のS806と同様の手順で目標EGRガス量最終値:Etargetを算出する。
【0150】
続いて、CPU281は、S813において、前記S812で算出された目標EGRガス量最終値:EtargetをパラメータとしてROM282のEGR弁開度制御マップへアクセスし、前記目標EGRガス量最終値:Etargetに対応した目標EGR弁開度を算出する。そして、CPU281は、前記目標EGR弁開度に従ってEGR弁13を制御する。
【0151】
前記S813の処理を実行し終えたCPU281は、S809以降のフィードバック制御を実行する。
【0152】
この場合、EGR機構によって内燃機関1へ供給されるEGRガス量が目標EGRガス量最終値:Etargetに収束するようになるが、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1へ供給されないため、内燃機関1に実際に供給されるEGRガス量は目標EGRガス量最終値:Etargetに収束する。
【0153】
以上述べたようにCPU281がEGR制御ルーチンを実行すると、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の吸気枝管2へ供給される状況下でEGR制御を実行する必要が生じた場合には、EGR機構の目標EGRガス量(EGR機構用目標EGRガス量:Eegr)は、燃焼式ヒータ14から内燃機関1へ供給される不活性ガス成分量:Hexを目標EGRガス量最終値:Etargetから減算して得られた量(=Etarget−Hex)とされるため、内燃機関1に実際に供給されるEGRガスの総量は、EGR機構用目標EGRガス量:Eegrと不活性ガス成分量:Hexとを加算した量、つまり目標EGRガス量最終値:Etargetに収束するようになる。
【0154】
この結果、燃焼式ヒータ14の燃焼ガスが内燃機関1の吸気枝管2へ供給される場合であっても、内燃機関1に実際に供給される不活性ガス成分の量を所望の量とすることが可能となり、以て機関出力の低下や排気エミッションの悪化などを防止することが可能となる。
【0155】
【発明の効果】
本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関によれば、内燃機関の吸気の一部を燃焼用空気として燃焼式ヒータへ導入するよう構成された内燃機関において、燃焼式ヒータで消費される空気量を検出することが可能となるため、内燃機関に実際に吸入される空気量を把握することが可能となる。
【0156】
この結果、吸入空気量をパラメータとする内燃機関の制御精度を向上させることが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態における燃焼式ヒータを有する内燃機関の概略構成を示す図
【図2】 燃焼式ヒータの内部構成を示す図
【図3】 ECUの内部構成を示すブロック図
【図4】 吸入空気量補正制御ルーチンを示すフローチャート図
【図5】 EGR制御におけるEGR弁の開度と内燃機関に導入されれるEGRガス量との関係を示す図(1)
【図6】 EGR制御におけるEGR弁の開度と内燃機関に導入されれるEGRガス量との関係を示す図(2)
【図7】 EGR制御におけるEGR弁の開度と内燃機関に導入されれるEGRガス量との関係を示す図(3)
【図8】 EGR制御ルーチンを示すフローチャート図
【符号の説明】
1・・・内燃機関
2・・・吸気枝管
3・・・吸気管
10・・排気管
11・・排気浄化触媒
12・・EGR通路
13・・EGR弁
14・・燃焼式ヒータ
15・・吸気導入通路
17・・燃焼ガス排出通路
28・・ECU
29・・エアフロメータ
36・・吸気側排出通路
37・・三方切換弁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, and more particularly, to an internal combustion engine provided with a combustion heater provided with a combustion chamber independent of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in an internal combustion engine mounted in an automobile or the like, a technique has been proposed in which a combustion heater is additionally provided for the purpose of improving the performance of a room heating device when the engine is cold or promoting warm-up of the internal combustion engine.
[0003]
As an internal combustion engine provided with a combustion heater as described above, for example, an “internal combustion engine having a combustion heater” as described in JP-A-11-229978 is known.
[0004]
In the above publication, a combustion heater having a combustion chamber independent of the internal combustion engine, an air supply path for introducing combustion air from a portion downstream of the air flow meter in the intake passage of the internal combustion engine to the combustion heater, and a combustion type An internal combustion engine having a combustion heater provided with a combustion gas discharge path for guiding combustion gas discharged from the heater to an intake passage of the internal combustion engine is disclosed.
[0005]
In the internal combustion engine having the combustion type heater configured as described above, by supplying the combustion gas of the combustion type heater to the intake passage of the internal combustion engine when the internal combustion engine is cold, the temperature of the intake air or the air-fuel mixture is increased, Accordingly, it is possible to promote warm-up and stabilize combustion.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the combustion air is introduced into the combustion heater from the portion downstream of the air flow meter in the intake passage of the internal combustion engine as in the conventional technique described above, a part of the air that has passed through the air flow meter is the combustion heater. Therefore, the amount of air taken into the internal combustion engine becomes smaller than the detected amount of the air flow meter.
[0007]
Here, in the mass flow type internal combustion engine, the fuel injection amount and the EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas amount are controlled using the detection amount of the air flow meter as a parameter, so that the detection of the air flow meter is performed as described above. If an error occurs between the amount and the amount of air actually taken into the internal combustion engine, it becomes difficult to accurately control the fuel injection amount and the EGR gas amount.
[0008]
For example, when the amount of air sucked into the internal combustion engine is smaller than the detected amount of the air flow meter, if the fuel injection amount is determined based on the detected amount of the air flow meter, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes unnecessarily low. There is a risk of inducing engine output fluctuations and exhaust emission deterioration.
[0009]
Further, when the amount of air sucked into the internal combustion engine becomes smaller than the detection amount of the air flow meter, if the EGR gas amount is feedback controlled based on the detection amount of the air flow meter, the amount of air in the combustion chamber of the internal combustion engine There is a possibility that the ratio of the amount of EGR gas becomes unnecessarily high, leading to a decrease in engine output and a deterioration in operating conditions.
[0011]
  The present invention has been made in view of the various circumstances as described above, and is configured to introduce an internal combustion engine having a combustion heater, particularly a part of the intake air of the internal combustion engine into the combustion heater as combustion air. Internal combustion machineSekiThe air consumed by the combustion heaterAmountAn object of the present invention is to provide a detectable technique, thereby improving the control accuracy of an internal combustion engine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the aforementioned problems.
That is, an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention is:
A combustion heater having a combustion chamber independent of the internal combustion engine;
An intake air amount detecting means disposed in the intake passage of the internal combustion engine for detecting the amount of air flowing through the intake passage;
Air introduction means for introducing combustion air from the intake passage downstream of the intake air amount detection means to the combustion heater;
Air consumption calculation means for calculating the amount of air consumed by the combustion heater;
An intake air amount correcting means for correcting the intake air amount detected by the intake air amount detecting means based on the air consumption calculated by the air consumption calculating means;
Engine control means for controlling the operating state of the internal combustion engine according to the intake air amount corrected by the intake air amount correction means;
It is characterized by having.
[0013]
The internal combustion engine having the combustion heater includes a combustion heater having a combustion chamber independent of the internal combustion engine, intake air amount detection means disposed in the intake passage of the internal combustion engine, and downstream of the intake air amount detection means. In an internal combustion engine having an air introduction means for introducing combustion air from the intake passage to the combustion heater, the detected amount of the intake air quantity detection means is corrected based on the amount of air consumed by the combustion heater, and after correction The greatest feature is that the operating state of the internal combustion engine is controlled in accordance with the amount of intake air.
[0014]
In an internal combustion engine having such a combustion heater, when the combustion heater is in an operating state, part of the air that has passed through the intake air amount detection means is consumed by the combustion heater.
[0015]
At that time, the air consumption calculation means calculates the amount of air consumed by the combustion heater. The intake air amount correcting means corrects the intake air amount detected by the intake air amount detecting means based on the air consumption calculated by the air consumption calculating means. The engine control means controls the operating state of the internal combustion engine using the intake air amount corrected by the intake air amount correction means as a parameter.
[0016]
In this case, the internal combustion engine is controlled based on the amount of air obtained by subtracting the air consumption amount of the combustion heater from the amount of intake air detected by the intake air amount detection means, that is, the amount of air actually sucked into the internal combustion engine. It will be.
[0017]
As a result, the operating state of the internal combustion engine becomes an operating state corresponding to the amount of air actually sucked into the internal combustion engine.
[0018]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, the air consumption calculation means may calculate the air consumption with the amount of fuel consumed by the combustion heater as a parameter.
[0019]
In this case, by using the amount of fuel consumed by the combustion heater as a parameter, it is possible to specify the amount of air to be used for combustion of that amount of fuel.
[0020]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, as the engine control means, a means for controlling the fuel injection amount of the internal combustion engine or a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is recirculated to the combustion chamber of the internal combustion engine. A means for controlling the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation mechanism to be performed can be exemplified.
[0021]
For example, when the engine control means is a means for controlling the fuel injection amount of the internal combustion engine, the intake air amount obtained by subtracting the air consumption amount of the combustion heater from the intake air amount detected by the intake air amount detection means, that is, the internal combustion engine The fuel injection amount is controlled using the amount of air actually sucked into the engine as a parameter. In this case, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the internal combustion engine does not unnecessarily decrease.
[0022]
Further, even when the engine control means is a means for controlling the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation mechanism, the exhaust gas recirculation amount is controlled using the air amount actually taken into the internal combustion engine as a parameter. Become. In this case, the ratio of the EGR gas amount to the air amount in the combustion chamber of the internal combustion engine does not become excessively high.
[0023]
  next,BookAn internal combustion engine having a combustion heater according to the inventionA combustion gas introduction passage for guiding the combustion gas discharged from the combustion heater to the intake passage of the internal combustion engine, an exhaust gas recirculation mechanism for recirculating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the combustion chamber of the internal combustion engine, and a combustion type An inert gas component amount calculating means for calculating an inert gas component amount contained in the combustion gas discharged from the heater, and an exhaust gas recirculation mechanism based on the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculating means. And an exhaust gas recirculation amount correction means for correcting the exhaust gas recirculation amount.You may make it.
[0024]
  That is, the fuel according to the present invention.An internal combustion engine having a firing heater is, InsideAn exhaust gas recirculation mechanism (EGR mechanism) that recirculates part of the exhaust gas of the combustion engine to the combustion chamber of the internal combustion engine; and a combustion gas introduction passage that guides the combustion gas discharged from the combustion heater to the intake passage of the internal combustion engineWhen further comprisingThe exhaust gas recirculation amount is corrected based on the amount of inert gas components contained in the combustion gas of the combustion heater.You may make it do.
[0025]
In an internal combustion engine having such a combustion heater, when the combustion heater is in an operating state, the combustion gas discharged from the combustion heater is supplied to the intake passage of the internal combustion engine, and then the air flowing through the intake passage and the internal combustion engine It will be sucked into the combustion chamber.
[0026]
Here, since the combustion gas of the combustion heater contains an inert gas component as in the exhaust of the internal combustion engine, when the combustion gas is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, the exhaust gas recirculation mechanism As in the case where the exhaust gas is recirculated, the combustion temperature in the internal combustion engine is reduced and the generation amount of nitrogen oxides (NOx) is suppressed. That is, the combustion gas of the combustion heater has the same function as the exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation mechanism.
[0027]
Therefore, if the exhaust gas recirculation mechanism is activated while the combustion heater is activated, the amount of the inert gas component supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine will increase excessively, resulting in a decrease in engine output and exhaust gas. Deterioration of emissions may be triggered.
[0028]
On the other hand, in the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, the inert gas component amount calculating means calculates the amount of the inert gas component contained in the combustion gas discharged from the combustion heater and recirculates the exhaust gas. The amount correcting unit corrects the exhaust gas recirculation amount based on the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculating unit.
[0029]
In this case, the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation mechanism takes into account the amount of inert gas components supplied from the combustion heater to the combustion chamber of the internal combustion engine, and as a result, the combustion chamber of the internal combustion engine. The amount of the inert gas component supplied to the gas does not increase excessively.
[0030]
The method for correcting the exhaust gas recirculation amount corresponds to the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculation means from the exhaust amount to be recirculated by the exhaust gas recirculation mechanism when the combustion heater is not operated. A method of subtracting the exhaust amount to be performed can be exemplified.
[0031]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, the exhaust gas recirculation mechanism includes an exhaust gas recirculation passage that guides exhaust gas from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage, and a flow rate of exhaust gas that flows through the exhaust gas recirculation passage An exhaust gas recirculation mechanism having a flow rate adjusting valve for adjusting the air flow rate can be exemplified. In this case, the exhaust gas recirculation amount correcting means may correct the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculating means.
[0032]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, carbon dioxide can be exemplified as the inert gas component. In this case, the inert gas component amount calculation means may calculate the amount of carbon dioxide discharged from the combustion heater using the amount of fuel consumed by the combustion heater as a parameter.
[0033]
The internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention adds the combustion gas discharged from the combustion heater to the combustion gas introduction passage for introducing the combustion gas to the intake passage of the internal combustion engine, and the combustion gas discharged from the combustion heater is When it is not necessary to recirculate the exhaust gas when it is provided with a combustion gas introduction passage to the exhaust passage of the engine and passage switching means for selectively connecting one of these two combustion gas introduction passages The passage switching means may operate so that the combustion gas of the combustion heater is guided to the exhaust passage of the internal combustion engine.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
<First Embodiment>
First, a first embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater.
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled in-cylinder injection type diesel engine having four cylinders 1a. The internal combustion engine 1 includes a crank position sensor 30 that outputs a pulse signal each time a crankshaft (not shown) rotates by a predetermined angle, and a water temperature sensor 31 that outputs an electrical signal corresponding to the temperature of cooling water flowing through a water jacket (not shown). Is attached.
[0037]
A fuel injection valve 1b is attached to each cylinder 1a of the internal combustion engine 1 so that its injection hole faces the combustion chamber. Each fuel injection valve 1b communicates with a pressure accumulation chamber (common rail chamber) 1c that stores fuel supplied from a fuel pump (not shown) until a predetermined pressure is reached.
[0038]
In such a fuel injection system, the fuel discharged from the fuel pump is accumulated until reaching a predetermined pressure in the pressure accumulating chamber 1c. The fuel accumulated to a predetermined pressure in the pressure accumulating chamber 1c is applied to the fuel injection valve 1b of each cylinder 1a, and is injected into the combustion chamber of each cylinder 1a when the fuel injection valve 1b is opened.
[0039]
Next, an intake branch pipe 2 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 2 communicates with a combustion chamber of each cylinder 1a via an intake port (not shown). The intake branch pipe 2 is connected to an intake pipe 3, and the intake pipe 3 is connected to an air cleaner box 4 in which an air filter is housed.
[0040]
An air flow meter 29 that outputs an electrical signal corresponding to the mass of the intake air flowing through the intake pipe 3 is attached to a portion of the intake pipe 3 immediately downstream of the air cleaner box 4. This air flow meter 29 corresponds to the intake air amount detecting means according to the present invention.
[0041]
A compressor housing 5 a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 5 is provided in a portion of the intake pipe 3 downstream from the air flow meter 29. A compressor wheel (not shown) is rotatably supported in the compressor housing 5a. The rotation shaft of the compressor wheel is connected to the rotation shaft of a turbine wheel rotatably supported in a turbine housing 5b described later, so that the compressor wheel and the turbine wheel rotate together.
[0042]
Subsequently, the intake pipe 3 downstream of the compressor housing 5a is provided with an intercooler 6 that cools the intake air that has become hot when compressed by the compressor housing 5a. The intake pipe 3 downstream of the intercooler 6 is provided with an intake throttle valve 7 for adjusting the intake flow rate in the intake pipe 3, and the intake throttle valve 7 is for intake throttle that drives the intake throttle valve 7 to open and close. An actuator 8 is attached.
[0043]
In the intake system configured as described above, the air flowing into the air cleaner box 4 is removed by dust and dust with an air filter, and then guided to the compressor housing 5a through the intake pipe 3 and compressed in the compressor housing 5a. The The air which has been compressed in the compressor housing 5 a and becomes high temperature is cooled by the intercooler 6. The intake air cooled by the intercooler 6 is adjusted in flow rate by an intake throttle valve 7 as necessary, and then distributed to the combustion chamber of each cylinder 1a through the intake branch pipe 2 and injected from the fuel injection valve 1b. It is burned using fuel as an ignition source.
[0044]
Further, an exhaust branch pipe 9 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 9 communicates with a combustion chamber of each cylinder 1a through an exhaust port (not shown). The exhaust branch pipe 9 is connected to an exhaust pipe 10 via a turbine housing 5b of the centrifugal supercharger 5, and the exhaust pipe 10 is connected downstream to a muffler (not shown).
[0045]
In the turbine housing 5b, a turbine wheel connected to the above-described compressor wheel is rotatably mounted, and the turbine wheel is rotated by utilizing the heat energy of the exhaust.
[0046]
An exhaust purification catalyst 11 that purifies harmful gas components in the exhaust is disposed in the middle of the exhaust pipe 10. The exhaust purification catalyst 11 is a catalyst that is activated when the bed temperature of the exhaust purification catalyst 11 is equal to or higher than a predetermined temperature, and can purify harmful gas components in the exhaust.
[0047]
As the exhaust purification catalyst 11 as described above, an oxidation catalyst, a selective reduction type lean NOXCatalyst, storage reduction type lean NOXExamples include a catalyst, a diesel particulate filter (DPF), a diesel particulate NOx reduction (DPNR) catalyst, and the like.
[0048]
An air-fuel ratio sensor 38 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10 is provided in a portion immediately upstream of the exhaust purification catalyst 11 in the exhaust pipe 10.
[0049]
In the exhaust system configured in this way, the air-fuel mixture (burned gas) combusted in the combustion chamber of each cylinder 1a is discharged to the exhaust branch pipe 9 through the exhaust port, and then centrifugally supercharged from the exhaust branch pipe 9 It flows into the turbine housing 5b of the vessel 5. The exhaust gas that has flowed into the turbine housing 5b rotates the turbine wheel using the thermal energy of the exhaust gas. At that time, the rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel of the compressor housing 5a described above.
[0050]
The exhaust discharged from the turbine housing 5b flows into the exhaust purification catalyst 11 through the exhaust pipe 10. At this time, if the floor temperature of the exhaust purification catalyst 11 is within the temperature purification window, the exhaust purification catalyst 11 removes or purifies the harmful gas components in the exhaust. Exhaust gas from which harmful gas components have been removed or purified by the exhaust purification catalyst 11 is released into the atmosphere via the muffler.
[0051]
The exhaust branch pipe 9 and the intake branch pipe 2 are connected via an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 12 for returning a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 9 to the intake branch pipe 2. It is communicated. In the middle of the EGR passage 12, an EGR valve 13 configured by an electromagnetic valve or the like for changing the flow rate of exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) flowing in the EGR passage 12 according to the magnitude of applied power, An EGR cooler 120 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 12 is provided.
[0052]
In the exhaust gas recirculation mechanism configured as described above, when the EGR valve 13 is opened, the EGR passage 12 becomes conductive, and a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 9 flows into the EGR passage 12 as EGR gas. To do. The EGR gas flowing into the EGR passage 12 is guided to the intake branch pipe 2 through the EGR cooler 120.
[0053]
At that time, in the EGR cooler 120, heat exchange is performed between the EGR gas flowing in the EGR passage 12 and a predetermined refrigerant, thereby cooling the EGR gas.
[0054]
The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 9 to the intake branch pipe 2 through the EGR passage 12 is guided to the combustion chamber of each cylinder while being mixed with the air flowing from the upstream side of the intake branch pipe 2, and the fuel injection valve The fuel injected from 1b is burned using an ignition source.
[0055]
Here, the EGR gas contains water (H2O) and carbon dioxide (CO2) And the like, and an inert gas component having endothermic properties is contained in the mixture, so if EGR gas is contained in the mixture, the combustion temperature of the mixture is lowered. Therefore, the amount of nitrogen oxide (NOx) generated is suppressed.
[0056]
Further, when the EGR gas is cooled in the EGR cooler 120, the temperature of the EGR gas itself is reduced and the volume of the EGR gas is reduced. Therefore, when the EGR gas is supplied into the combustion chamber, the atmospheric temperature in the combustion chamber is reduced. Is not increased unnecessarily, and the amount of air (volume of air) supplied into the combustion chamber is not unnecessarily reduced.
[0057]
Next, the internal combustion engine 1 is provided with a combustion heater 14. As shown in FIG. 2, the combustion heater 14 includes an outer cylinder 140, an intermediate cylinder 141 provided in the outer cylinder 140, and a combustion cylinder 142 provided in the intermediate cylinder 141.
[0058]
Between the outer cylinder 140 and the intermediate cylinder 141, an in-heater cooling water channel 200 for flowing cooling water of the internal combustion engine 1 is formed. The outer cylinder 140 has a cooling water introduction port 143 for taking cooling water into the heater cooling water channel 200 and a cooling water discharge port 144 for discharging cooling water in the heater cooling water channel 200. Is formed.
[0059]
A cooling water introduction pipe 22 is connected to the cooling water introduction port 143, and a cooling water discharge pipe 23 is connected to the cooling water discharge port 144. As shown in FIG. 1, the cooling water introduction pipe 22 and the cooling water discharge pipe 23 are connected to a water jacket (not shown) of the internal combustion engine 1. An electric water pump 24 is provided in the middle of the cooling water introduction pipe 22 so that the cooling water flowing in the water jacket of the internal combustion engine 1 is forcibly sent to the cooling water introduction port 143. On the other hand, in the middle of the cooling water discharge pipe 23, a heater core 25 of the indoor heating device is arranged, and heat of the cooling water flowing through the cooling water discharge pipe 23 is transmitted to the heating air.
[0060]
Connected to the combustion cylinder 142 is a fuel introduction pipe 27 that guides a part of the fuel discharged from the fuel pump for the internal combustion engine 1 to the combustion cylinder 142. Further, although not shown, the combustion cylinder 142 is a vaporization glow plug for vaporizing the fuel supplied by the fuel introduction pipe 27 and an ignition glow for igniting the fuel vaporized by the vaporization glow plug. And a plug. Note that the vaporization glow plug and the ignition glow plug may be combined with a single glow plug.
[0061]
A housing 148 in which a blower fan 149 for sending combustion air to the combustion cylinder 142 and a motor 150 for rotationally driving the blower fan 149 is mounted on the outer cylinder 140.
[0062]
The housing 148 is formed with an intake port 151 for taking combustion air into the housing 148. As shown in FIG. 1, an intake air introduction passage 15 is connected to the intake port 151, and the intake air introduction passage 15 is connected to a portion of the intake pipe 3 between the air flow meter 29 and the compressor housing 5a. .
[0063]
Between the intermediate cylinder 141 and the combustion cylinder 142, a combustion gas passage 201 for flowing the combustion gas generated in the combustion cylinder 142 is formed. A combustion gas discharge port 145 that communicates the combustion gas passage 201 and the outside of the outer cylinder 140 is formed at an appropriate portion of the intermediate cylinder 141.
[0064]
As shown in FIG. 1, a combustion gas discharge passage 17 is connected to the combustion gas discharge port 145, and this combustion gas discharge passage 17 is a portion between the turbine housing 5 b and the exhaust purification catalyst 11 in the exhaust pipe 10. It is connected to the.
[0065]
An intake side exhaust passage 36 is connected to the combustion gas exhaust passage 17 in the middle, and the intake side exhaust passage 36 is connected to the intake branch pipe 2 described above. Here, the portion of the combustion gas discharge passage 17 closer to the combustion heater 14 than the connection portion to the intake side discharge passage 36 is referred to as a first combustion gas discharge passage 17a, and the portion connected to the intake side discharge passage 36 is exhausted. The part on the tube 10 side is referred to as a second combustion gas discharge passage 17b.
[0066]
A three-way switching valve 37 is provided at a connecting portion of the first combustion gas discharge passage 17a, the second combustion gas discharge passage 17b, and the intake side discharge passage 36 described above. The three-way switching valve 37 selectively blocks either one of the second combustion gas discharge passage 17b and the intake side discharge passage 36, so that the first combustion gas discharge passage 17a and the intake side discharge passage 36 are closed. Or conduction between the first combustion gas discharge passage 17a and the second combustion gas discharge passage 17b is selectively established. The three-way switching valve 37 is driven by an actuator such as a step motor.
[0067]
In the combustion type heater 14 configured as described above, the motor 150 operates the blower fan 149 to supply a part of the intake air flowing in the intake pipe 3 to the combustion cylinder 142 of the combustion type heater 14, and the fuel pump is not shown. The fuel in the fuel tank is sucked up and supplied to the combustion cylinder 142 of the combustion heater 14, and the water pump 24 is further operated to supply the cooling water in the water jacket of the internal combustion engine 1 to the cooling water introduction port 143 of the combustion heater 14. Pump. Next, the glow plug of the combustion cylinder 142 is energized, and the mixture of the intake air supplied by the blower fan 149 and the fuel supplied by the fuel pump is combusted in the combustion cylinder 145.
[0068]
The combustion gas burned in the combustion cylinder 145 is pushed out from the combustion cylinder 145 to the combustion gas passage 201 by the pressure of the intake air sent out by the blower fan 149, and then discharged from the combustion gas passage 201 to the combustion gas discharge port 145. The
[0069]
The combustion gas discharged to the combustion gas discharge port 145 flows into the combustion gas discharge passage 17 and is guided to the intake branch pipe 2 or the exhaust pipe 10 via the three-way switching valve 37.
[0070]
On the other hand, the cooling water pumped by the water pump 24 to the cooling water introduction port 143 of the combustion heater 14 is led from the cooling water introduction port 143 to the heater cooling water channel 200 and then cooled after passing through the heater cooling water channel 200. It is discharged to the water discharge port 144.
[0071]
At that time, the heat of the combustion gas flowing through the combustion gas passage 201 is transmitted to the cooling water flowing through the heater cooling water channel 200 through the wall surface of the intermediate cylinder 144, and the temperature of the cooling water rises.
[0072]
The cooling water heated in this way is discharged from the cooling water discharge port 144 to the cooling water discharge pipe 23, returned to the water jacket of the internal combustion engine 1 through the heater core 25, and circulates in the water jacket. In the heater core 25, a part of the heat of the cooling water is transmitted to the heating air to raise the temperature of the heating air.
[0073]
Here, referring back to FIG. 1, the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 28 for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 28 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.
[0074]
In addition to the air flow meter 29, the crank position sensor 30, the water temperature sensor 31, and the air-fuel ratio sensor 38, the ECU 28 outputs an accelerator signal that outputs an electrical signal corresponding to an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown). 33, an ignition switch 34, a starter switch 35, and other various sensors are connected via electrical wiring, and output signals from the various sensors described above are input to the ECU 28.
[0075]
Further, the ECU 28 is connected to the fuel injection valve 1b, the intake throttle actuator 8, the EGR valve 13, the combustion heater 14, the electric water pump 24, the three-way switching valve 37, and the like through the electrical wiring. The fuel injection valve 1b, the intake throttle actuator 8, the EGR valve 13, the combustion heater 14, the electric water pump 24, and the three-way switching valve 37 can be controlled using the output signal value of the sensor as a parameter.
[0076]
Here, as shown in FIG. 3, the ECU 28 includes a CPU 281, a ROM 282, a RAM 283, a backup RAM 284, an input port 286, and an output port 287 that are connected to each other via a bidirectional bus 280. And an A / D converter (A / D) 285 connected to the input port 286.
[0077]
The input port 286 receives output signals of sensors that output digital signal format signals such as the crank position sensor 30, the ignition switch 34, the starter switch 35, and the like, and transmits the output signals to the CPU 281 and the RAM 283. .
[0078]
The input port 286 is input via an A / D 285 of a sensor that outputs a signal in an analog signal format, such as the air flow meter 29, the water temperature sensor 31, the accelerator position sensor 33, the air-fuel ratio sensor 38, and the like. The signal is transmitted to the CPU 281 and the RAM 283.
[0079]
The output port 287 is connected to the fuel injection valve 1b, the intake throttle actuator 8, the EGR valve 13, the combustion heater 14, the three-way switching valve 37, the electric water pump 24, and the like via electric wiring, and is output from the CPU 281. The control signal is transmitted to the fuel injection valve 1b, the intake throttle actuator 8, the EGR valve 13, the combustion heater 14, the three-way switching valve 37, or the electric water pump 24.
[0080]
The ROM 282 includes a fuel injection valve control routine for controlling the fuel injection valve 1b, an intake throttle control routine for controlling the intake throttle valve 7, an EGR control routine for controlling the EGR valve 13, a combustion heater 14 and Intake air for correcting the output signal value (intake air amount) of the air flow meter 29 when the combustion heater 14 is operated, in addition to various application programs such as a heater control routine for collectively controlling the three-way switching valve 37 and the electric water pump 24. An amount correction control routine is stored.
[0081]
The ROM 282 stores various control maps in addition to the application programs described above. The control map is, for example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the basic fuel injection amount (basic fuel injection time), and the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the basic fuel injection timing. The fuel injection timing control map shown, the intake throttle valve opening control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the target opening of the intake throttle valve 7, the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the target EGR gas amount EGR gas amount control map shown, EGR valve opening control map showing the relationship between the target EGR gas amount and the target opening of the EGR valve 13, and the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the operating state of the combustion heater 14 It is a heater control map.
[0082]
The RAM 283 stores output signals from the sensors, calculation results of the CPU 281 and the like. The calculation result is, for example, an engine speed calculated based on a time interval at which the crank position sensor 30 outputs a pulse signal. These data are rewritten to the latest data every time the crank position sensor 30 outputs a pulse signal.
[0083]
The backup RAM 284 is a nonvolatile memory capable of storing data even after the internal combustion engine 1 is stopped.
[0084]
The CPU 281 operates in accordance with an application program stored in the ROM 282 and executes intake air amount correction control that is the gist of the present invention in addition to fuel injection valve control, intake throttle control, EGR control, and combustion heater control. .
[0085]
Here, in the fuel injection control of the diesel engine such as the internal combustion engine 1, the CPU 281 calculates the engine speed based on the time interval at which the crank position sensor 30 outputs the pulse signal, and the output signal of the accelerator position sensor 33. Enter (accelerator opening).
[0086]
The CPU 281 accesses the fuel injection amount control map in the ROM 282 using the engine speed and the accelerator opening as parameters, and calculates a basic injection amount: Qbase corresponding to the engine speed and the accelerator opening.
[0087]
Subsequently, the CPU 281 determines the final fuel injection amount by correcting the basic injection amount: Qbase using the output signal (intake air amount) of the air flow meter 29 as a parameter. This is because if the amount of fuel injected from the fuel injection valve 1b into each cylinder 1a is excessive with respect to the amount of air (oxygen amount) supplied to each cylinder 1a of the internal combustion engine 1, fuel shortage due to lack of oxygen occurs. This is because complete combustion occurs, and as a result, black smoke is discharged from each cylinder 1a.
[0088]
As a correction method for the basic injection amount: Qbase, for example, the maximum fuel injection amount (maximum injection amount: Qfull) within a range in which the generation of black smoke can be suppressed with respect to the intake air amount of each cylinder 1a, A method of setting the smaller one of the maximum injection amount: Qfull and the basic injection amount: Qbase as the final fuel injection amount can be exemplified.
[0089]
Thus, by limiting the fuel injection amount by the maximum injection amount: Qfull, it is possible to suppress the generation of black smoke within an allowable range.
[0090]
By the way, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, since the intake introduction passage 15 of the combustion heater 14 is connected to a portion of the intake pipe 3 downstream of the air flow meter 29, the combustion heater 14 is in an operating state. The combustion air is supplied from the intake pipe 3 downstream of the air flow meter 29 to the combustion heater 14. That is, when the combustion heater 14 is in an operating state, a part of the intake air that has passed through the air flow meter 29 is consumed by the combustion heater 14.
[0091]
When a portion of the intake air that has passed through the air flow meter 29 is consumed by the combustion heater 14, the air flow meter 29 detects the amount of air actually taken into the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as the actual intake air amount). Less than intake air volume.
[0092]
Under such circumstances, when the maximum injection amount: Qfull is calculated using the output signal of the air flow meter 29 as a parameter, the maximum injection amount: Qfull is excessive with respect to the actual intake air amount of the internal combustion engine 1. . When the basic injection amount: Qbaseg is corrected by the excessive maximum injection amount: Qfull, the final fuel injection amount becomes larger than the range in which the generation of black smoke can be suppressed, and exhaust emission may be deteriorated.
[0093]
In the EGR control of the internal combustion engine 1, the CPU 281 accesses the EGR gas amount control map in the ROM 282 using the engine speed and the accelerator opening as parameters, and the target EGR gas corresponding to the engine speed and the accelerator opening. Calculate the amount. Subsequently, the CPU 281 accesses the EGR valve opening degree control map in the ROM 282 and calculates a target EGR valve opening degree corresponding to the target EGR gas amount.
[0094]
The CPU 281 applies drive power corresponding to the target EGR valve opening to the EGR valve 13 and feedback-controls the opening of the EGR valve 13 using the output signal (intake air amount) of the air flow meter 29 as a parameter.
[0095]
In the EGR valve opening degree feedback control, for example, the CPU 281 determines the target intake air amount of the internal combustion engine 1 using the accelerator opening degree, the engine speed, and the like as parameters. At that time, the relationship between the accelerator opening, the engine speed, and the target intake air amount may be mapped in advance, and the target intake air amount may be calculated from the map, the accelerator opening, and the engine speed. .
[0096]
When the target intake air amount is determined by the above procedure, the CPU 281 compares the intake air amount detected by the air flow meter 11 with the target intake air amount.
[0097]
When the intake air amount detected by the air flow meter 29 is smaller than the target intake air amount, the CPU 281 closes the EGR valve 13 by a predetermined amount. In this case, the amount of EGR gas flowing into the intake branch pipe 2 from the EGR passage 12 decreases, and the amount of EGR gas sucked into each cylinder 1a of the internal combustion engine 1 decreases accordingly. As a result, the amount of air taken into the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 increases by the amount that the EGR gas has decreased.
[0098]
On the other hand, when the intake air amount detected by the air flow meter 29 is larger than the target intake air amount, the CPU 281 opens the EGR valve 13 by a predetermined amount. In this case, the amount of EGR gas flowing into the intake branch pipe 2 from the EGR passage 12 increases, and the amount of EGR gas sucked into each cylinder 1a of the internal combustion engine 1 increases accordingly. As a result, the amount of air taken into the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 decreases by the amount of EGR gas increased.
[0099]
Incidentally, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, as described above, since the intake air introduction passage 15 is connected to a portion of the intake pipe 3 downstream of the air flow meter 29, the combustion heater 14 is in an operating state. The actual intake air amount of the internal combustion engine 1 becomes smaller than the intake air amount detected by the air flow meter 29.
[0100]
Under such circumstances, when EGR valve opening degree feedback control is executed using the output signal of the air flow meter 29 as a parameter, the opening degree of the EGR valve 13 is opened corresponding to the intake air amount detected by the air flow meter 29. However, the opening is excessive with respect to the actual intake air amount. Thus, when the opening degree of the EGR valve 13 becomes an excessive opening degree with respect to the actual intake air amount, the EGR gas amount supplied to each cylinder 1a with respect to the air amount supplied to each cylinder 1a of the internal combustion engine 1 Therefore, incomplete combustion of the fuel is induced, and exhaust emission deterioration and engine output decrease may be induced.
[0101]
Therefore, in the internal combustion engine having the combustion heater according to the present embodiment, when the combustion heater 14 is in an operating state, the amount of air consumed by the combustion heater 14 is the amount of intake air detected by the air flow meter 29. Intake air amount correction control is performed based on (hereinafter referred to as heater consumption air amount).
[0102]
Hereinafter, intake air amount correction control in the present embodiment will be described.
When executing the intake air amount correction control, the CPU 281 executes an intake air amount correction control routine as shown in FIG. This intake air amount correction control routine is a routine stored in the ROM 282 in advance, and is a routine that is repeatedly executed by the CPU 281 every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 30 outputs a pulse signal).
[0103]
In the intake air amount correction control routine, the CPU 281 first inputs an output signal value (intake air amount): Ga of the air flow meter 29 in S401.
[0104]
In S402, the CPU 281 determines whether or not the combustion heater 14 is in an operating state.
[0105]
If it is determined in S402 that the combustion heater 14 is in an inoperative state, the CPU 281 regards that all of the air that has passed through the air flow meter 29 is supplied to the internal combustion engine 1, and proceeds to S407.
[0106]
In S407, the CPU 281 stores the intake air amount: Ga input in S401 in the RAM 283 as the actual intake air amount, and ends the execution of this routine.
[0107]
On the other hand, if it is determined in S402 that the combustion heater 14 is in an operating state, the CPU 281 detects the air flow meter 29 because a part of the air that has passed through the air flow meter 29 is consumed by the combustion heater 14. Since it is deemed necessary to correct the intake air amount, the process proceeds to S403.
[0108]
In S403, the CPU 281 reads the fuel supply amount calculated by a separate combustion heater control routine. Here, the fuel supply amount indicates the amount of fuel supplied from the fuel pump to the combustion heater 14.
[0109]
In S404, the CPU 281 is consumed by the combustion heater 14 based on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combustible by the combustion heater 14 (for example, the theoretical air-fuel ratio: 14) and the fuel supply amount read in S403. Air amount (heater consumption air amount): Hair is calculated. Specifically, the air consumption ratio: Hair is calculated by integrating the air-fuel ratio and the fuel supply amount.
[0110]
In S405, the CPU 281 calculates an actual intake air amount (= Ga−Hair) by subtracting the heater air consumption amount: Hair calculated in S404 from the intake air amount: Ga input in S401.
[0111]
In S406, the CPU 281 stores the actual intake air amount calculated in S405 in the RAM 283, and ends the execution of this routine.
[0112]
In this case, in the fuel injection control and EGR valve opening feedback control, the CPU 281 uses the actual intake air amount calculated by the intake air amount correction control routine as a parameter, and calculates the maximum injection amount: Qfull and the EGR valve opening. Control.
[0113]
As a result, the maximum injection amount: Qfull and the EGR valve opening are values suitable for the amount of air actually taken into the internal combustion engine 1, so that black smoke and incomplete combustion are prevented, and exhaust emission is prevented. The deterioration of the engine and the decrease in engine output are prevented.
[0114]
Therefore, according to the internal combustion engine having the combustion heater according to the present embodiment, when a part of the air that has passed through the air flow meter 29 is used as combustion air for the combustion heater 14, the internal combustion engine 1 is actually used. It becomes possible to control the operating state of the internal combustion engine 1 based on the amount of air taken in, and thus the control accuracy of the internal combustion engine 1 can be improved.
[0115]
In the present embodiment, the EGR valve is exemplified as means for adjusting the amount of EGR gas. However, the present invention is not limited to this. For example, the intake throttle valve 7 may be used. This is because the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 12 changes in accordance with the pressure difference between the exhaust branch pipe 9 and the intake branch pipe 2, so that by changing the opening of the intake throttle valve 7, This is because as the pressure in the pipe 2 changes, the pressure difference between the intake branch pipe 2 and the exhaust branch pipe 9 changes, thereby changing the flow rate of the EGR gas flowing in the EGR passage 12.
[0116]
In the present embodiment, a compression ignition type diesel engine is used as an example of the internal combustion engine according to the present invention. However, it is needless to say that an ignition type gasoline engine may be used.
[0117]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the above-described first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
[0118]
In the first embodiment described above, the output signal of the air flow meter 29 used as a parameter for fuel injection control or EGR valve opening feedback control is corrected based on the amount of air consumed by the combustion heater 14. In this embodiment, an example in which the amount of EGR gas is controlled based on the amount of inert gas component contained in the combustion gas from the combustion heater 14 will be described.
[0119]
Since the combustion type heater 14 in the present embodiment uses the same fuel as that of the internal combustion engine 1, the combustion gas discharged from the combustion type heater 14 is carbon dioxide (CO2) And water (H2Inert gas components such as 0) are included. Further, the internal combustion engine having the combustion heater according to the embodiment is configured to selectively supply the combustion gas discharged from the combustion heater 14 to either the intake branch pipe 2 or the exhaust pipe 10. ing. Focusing on these points, when the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2, the combustion gas has the same function as the EGR gas.
[0120]
Therefore, if EGR control is executed in a state where the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2, the amount of the inert gas component supplied to each cylinder 1a of the internal combustion engine 1 is excessive. There is a risk that black smoke may be generated due to incomplete combustion or engine output may be reduced.
[0121]
For example, when the EGR control is executed in a state where the combustion heater 14 is in the non-operating state, only the EGR gas from the EGR passage 12 and the EGR valve 13 (hereinafter collectively referred to as an EGR mechanism) is Since it is supplied to each cylinder 1a, the target EGR valve opening is determined based on the engine speed and the accelerator opening, and the opening of the EGR valve 13 is feedback-controlled based on the target EGR valve opening. Then, the amount of EGR gas actually supplied to the internal combustion engine 1 substantially converges to a desired target EGR gas amount as shown in FIG.
[0122]
On the other hand, when the EGR control is performed in a state where the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2, the combustion gas of the combustion heater 14 is added to the EGR gas by the EGR mechanism. Since the EGR gas is supplied to each cylinder 1a of the internal combustion engine 1, when the EGR mechanism is controlled by the same method as when the combustion heater 14 is in the non-operating state, the internal combustion engine 1 is substantially controlled. As shown in FIG. 6, the amount of EGR gas supplied is larger than the desired target EGR gas amount.
[0123]
Therefore, in the EGR control according to the present embodiment, when the EGR control is executed in a state where the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2, the exhaust gas is discharged from the combustion heater 14. The amount of the inert gas component was calculated, and the amount of the EGR gas by the EGR mechanism was controlled in consideration of the amount of the inert gas component.
[0124]
Specifically, the CPU 281 burns the combustion heater 14 based on the amount of fuel consumed by the combustion heater 14 and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combustible by the combustion heater 14 (for example, the theoretical air-fuel ratio = 14). The amount of inert gas component contained in the gas: Hex is calculated, and the target EGR gas amount: Etarget is calculated based on the engine speed, the accelerator opening, and the EGR gas amount control map.
[0125]
The relationship between the amount of fuel consumed by the combustion heater 14, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combustible by the combustion heater 14 and the amount of inert gas component: Hex is experimentally determined in advance and mapped. It may be.
[0126]
Subsequently, the CPU 281 corrects the target EGR gas amount: Etarget based on the inert gas component amount: Hex. Specifically, the CPU 281 calculates a new target EGR gas amount: Eegr by subtracting the inert gas component amount: Hex from the target EGR gas amount: Etarget, and sets the new target EGR gas amount: Eegr. The target EGR gas amount for the EGR mechanism is set. Hereinafter, the target EGR gas amount: Etarget is referred to as a target EGR gas amount final value: Etarget, and the target EGR gas amount: Eegr is referred to as an EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr.
[0127]
When the target EGR gas amount for EGR mechanism: Eegr is determined in this way, the CPU 281 accesses the EGR valve opening control map in the ROM 282 using the target EGR gas amount for EGR mechanism: Eegr as a parameter, and the EGR mechanism. Target EGR gas amount: A target EGR valve opening corresponding to Eegr is calculated, and the EGR valve 13 is controlled according to the target EGR valve opening.
[0128]
On the other hand, in the EGR valve opening feedback control, the CPU 281 determines the target intake air amount based on the target EGR gas amount final value: Etarget, and the air amount actually sucked into the internal combustion engine 1 is the target intake air amount. The opening degree of the EGR valve 13 is feedback controlled so as to match. At this time, the actual intake air amount described in the first embodiment is used as the air amount actually sucked into the internal combustion engine 1.
[0129]
When the opening degree of the EGR valve 13 is controlled as described above, the EGR gas amount supplied to the internal combustion engine 1 by the EGR mechanism converges to the EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr, and the combustion heater 14 Since the amount of the inert gas component supplied to the engine 1 becomes the inert gas component amount: Hex, the amount of EGR gas actually supplied to the internal combustion engine 1 is the target EGR gas amount for the EGR mechanism: An amount obtained by adding Eegr and the inert gas component amount: Hex, that is, a target EGR gas amount final value: Etarget is converged (see FIG. 7).
[0130]
Hereinafter, EGR control according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing an EGR control routine. This EGR control routine is a routine that is repeatedly executed by the CPU 281 every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 30 outputs a pulse signal).
[0131]
In the EGR control routine, the CPU 281 first determines whether or not an EGR control execution condition is satisfied in S801. As the EGR control execution condition, for example, an accelerator position sensor 33 in which the output signal (cooling water temperature) of the water temperature sensor 31 is equal to or higher than a predetermined temperature, and the internal combustion engine 1 is continuously operated for a predetermined time or more from the start. The condition that the amount of change in the output signal (accelerator opening) is a positive value can be exemplified.
[0132]
When it is determined that the above-described EGR control execution condition is not satisfied, the CPU 281 performs control to hold the EGR valve 13 in the fully closed state, and temporarily ends the execution of this routine.
[0133]
When the combustion heater 14 is operated under the condition where the EGR control execution condition is not satisfied, the intake side exhaust passage 36 is shut off and the first combustion gas exhaust passage 17a and the second combustion gas exhaust passage are provided. It is preferable to control the three-way switching valve 37 so as to make 17 b conductive so that the combustion gas of the combustion heater 14 does not flow to the intake branch pipe 2.
[0134]
This is because, when the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2 under the condition where the EGR control execution condition is not satisfied, the inert gas component contained in the combustion gas is reduced in the internal combustion engine 1. This is because the fuel is supplied to each cylinder 1a, which may cause a decrease in engine output or black smoke due to incomplete combustion.
[0135]
If it is determined in S801 that the EGR control execution condition is satisfied, the CPU 281 proceeds to S802 and determines whether or not the combustion heater 14 is in an operating state.
[0136]
If it is determined in S802 that the combustion heater 14 is in the non-operating state, the CPU 281 proceeds to S814 and executes normal EGR control as described in the explanation of FIG.
[0137]
If it is determined in S802 that the combustion heater 14 is in the operating state, the CPU 281 proceeds to S803, and whether the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2 of the internal combustion engine 1 or not. That is, it is determined whether or not the three-way switching valve 37 blocks the second combustion gas discharge passage 17b and connects the first combustion gas discharge passage 17a and the intake side discharge passage 36 to each other.
[0138]
If it is determined in S803 that the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2 of the internal combustion engine 1, the CPU 281 proceeds to S804 and the fuel calculated by a separate combustion heater control routine is calculated. Read the supply amount.
[0139]
In S805, the CPU 281 discharges from the combustion heater 14 based on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combustible in the combustion heater 14 (for example, the theoretical air-fuel ratio: 14) and the fuel supply amount read in S804. Inert gas component amount: Hex is calculated.
[0140]
In S806, the CPU 281 reads out the output signal (accelerator opening) and the engine speed of the accelerator position sensor 33 from the RAM 283 and accesses the EGR gas amount control map in the ROM 282 to correspond to the engine speed and the accelerator opening. The target EGR gas amount (target EGR gas amount final value: Etarget) is calculated.
[0141]
In S807, the CPU 281 subtracts the inert gas component amount: Hex calculated in S805 from the target EGR gas amount final value: Etarget calculated in S806 to obtain an EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr (= Etarget-Hex) is calculated.
[0142]
In S808, the CPU 281 accesses the EGR valve opening control map in the ROM 282 using the EGR mechanism target EGR gas amount Eegr calculated in S807 as a parameter, and the target corresponding to the EGR mechanism target EGR gas amount Eegr. The EGR valve opening is calculated. Then, the CPU 281 controls the EGR valve 13 according to the target EGR valve opening.
[0143]
Subsequently, the CPU 281 executes feedback control of the EGR valve 13 in S809 to S811.
[0144]
Specifically, first, in step S809, the CPU 281 calculates a target intake air amount corresponding to the target EGR gas amount final value Etarget calculated in step S806.
[0145]
In S810, the CPU 281 calculates the amount of air actually taken into the internal combustion engine 1 (actual intake air amount). As in the first embodiment, the actual intake air amount is calculated by subtracting the heater air consumption amount: Hair from the output signal: Ga of the air flow meter 29 and calculating the actual intake air amount (= Ga−Hair). The method of calculating can be illustrated.
[0146]
In S811, the CPU 281 controls the opening of the EGR valve 13 so that the actual intake air amount (= Ga−Hair) calculated in S810 matches the target intake air amount calculated in S809.
[0147]
Specifically, the CPU 281 compares the actual intake air amount with the target intake air amount, and if the actual intake air amount is greater than the target intake air amount, the EGR gas amount is increased by a predetermined amount. The opening degree of the valve 13 is corrected in the valve opening direction, and when the actual intake air amount is smaller than the target intake air amount, the opening degree of the EGR valve 13 is corrected to the closed side so as to decrease the EGR gas amount by a predetermined amount. To do.
[0148]
In this case, the target EGR gas amount (EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr) of the EGR mechanism is the inert gas component amount: Hex supplied from the combustion heater 14 to the internal combustion engine 1 as the target EGR gas amount final value: Since the amount obtained by subtracting from Etarget (= Etarget−Hex), the total amount of EGR gas actually supplied to the internal combustion engine 1 is the target EGR gas amount for EGR mechanism: Eegr and the amount of inert gas component : The amount obtained by adding Hex, that is, the target EGR gas amount final value: Etarget converges.
[0149]
Further, when it is determined in S 803 that the combustion gas of the combustion heater 14 is not supplied to the intake branch pipe 2 of the internal combustion engine 1, that is, the combustion gas of the combustion heater 14 is sent to the exhaust pipe 10 of the internal combustion engine 1. If it is supplied, the CPU 281 proceeds to S812, and calculates the target EGR gas amount final value: Etarget in the same procedure as in S806 described above.
[0150]
Subsequently, in S813, the CPU 281 accesses the EGR valve opening control map in the ROM 282 using the target EGR gas amount final value Etarget calculated in S812 as a parameter, and corresponds to the target EGR gas amount final value Etarget. A target EGR valve opening is calculated. Then, the CPU 281 controls the EGR valve 13 according to the target EGR valve opening.
[0151]
The CPU 281 that has completed the processing of S813 executes feedback control after S809.
[0152]
In this case, the EGR gas amount supplied to the internal combustion engine 1 by the EGR mechanism converges to the target EGR gas amount final value: Etarget. However, since the combustion gas of the combustion heater 14 is not supplied to the internal combustion engine 1, The amount of EGR gas actually supplied to the engine 1 converges to the target EGR gas amount final value: Etarget.
[0153]
As described above, when the CPU 281 executes the EGR control routine, when it becomes necessary to execute the EGR control in a situation where the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2 of the internal combustion engine 1, The target EGR gas amount of the EGR mechanism (EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr) is obtained by subtracting the inert gas component amount: Hex supplied from the combustion heater 14 to the internal combustion engine 1 from the target EGR gas amount final value: Etarget. Therefore, the total amount of EGR gas actually supplied to the internal combustion engine 1 is EGR mechanism target EGR gas amount: Eegr and inert gas component amount: Hex. To the target EGR gas amount final value: Etarget.
[0154]
As a result, even when the combustion gas of the combustion heater 14 is supplied to the intake branch pipe 2 of the internal combustion engine 1, the amount of the inert gas component actually supplied to the internal combustion engine 1 is set to a desired amount. Therefore, it is possible to prevent a decrease in engine output and exhaust emission.
[0155]
【The invention's effect】
  According to the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention, the internal combustion engine configured to introduce a part of the intake air of the internal combustion engine into the combustion heater as combustion air.SekiThe air consumed by the combustion heaterAmountThe air actually taken into the internal combustion engine because it can be detected.AmountIt becomes possible to grasp.
[0156]
  As a result, it is possible to improve the control accuracy of the internal combustion engine using the intake air amount as a parameter.Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine having a combustion heater according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of a combustion heater
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the ECU
FIG. 4 is a flowchart showing an intake air amount correction control routine.
FIG. 5 is a diagram (1) showing the relationship between the opening degree of the EGR valve and the amount of EGR gas introduced into the internal combustion engine in EGR control.
FIG. 6 is a diagram (2) showing the relationship between the opening degree of the EGR valve and the amount of EGR gas introduced into the internal combustion engine in EGR control.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the opening degree of the EGR valve and the amount of EGR gas introduced into the internal combustion engine in EGR control (3)
FIG. 8 is a flowchart showing an EGR control routine.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
2 ... Intake branch pipe
3 ... Intake pipe
10. Exhaust pipe
11. Exhaust gas purification catalyst
12. EGR passage
13. EGR valve
14. Combustion heater
15. Intake air intake passage
17. Combustion gas discharge passage
28. ・ ECU
29 ・ Air flow meter
36..Intake side exhaust passage
37. Three-way switching valve

Claims (7)

内燃機関と独立した燃焼室を具備する燃焼式ヒータと、
前記内燃機関の吸気通路に配置され、前記吸気通路を流れる空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量検出手段より下流の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用の空気を導く空気導入手段と、
前記燃焼式ヒータで消費される空気量を算出する空気消費量算出手段と、
前記空気消費量算出手段が算出した空気消費量に基づいて前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段と、
前記吸気量補正手段によって補正された吸入空気量に従って前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段と、
を備えることを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。
A combustion heater having a combustion chamber independent of the internal combustion engine;
An intake air amount detecting means disposed in the intake passage of the internal combustion engine for detecting the amount of air flowing through the intake passage;
Air introduction means for introducing combustion air from the intake passage downstream of the intake air amount detection means to the combustion heater;
Air consumption calculation means for calculating the amount of air consumed by the combustion heater;
An intake air amount correcting means for correcting the intake air amount detected by the intake air amount detecting means based on the air consumption calculated by the air consumption calculating means;
Engine control means for controlling the operating state of the internal combustion engine according to the intake air amount corrected by the intake air amount correction means;
An internal combustion engine having a combustion heater.
前記空気消費量算出手段は、前記燃焼式ヒータで消費される燃料量をパラメータとして空気消費量を算出することを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。  2. The internal combustion engine having a combustion heater according to claim 1, wherein the air consumption calculation means calculates the air consumption with the amount of fuel consumed by the combustion heater as a parameter. 前記機関制御手段は、前記吸入空気量補正手段によって補正された吸入空気量をパラメータとして前記内燃機関の燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。  2. The internal combustion engine having a combustion heater according to claim 1, wherein the engine control means controls the fuel injection quantity of the internal combustion engine using the intake air quantity corrected by the intake air quantity correction means as a parameter. . 前記内燃機関の排気の一部を該内燃機関の燃焼室に再循環させる排気再循環機構を更に備え、
前記機関制御手段は、前記吸入空気量補正手段によって補正された吸入空気量に従って前記排気再循環機構による排気の再循環量を制御することを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
An exhaust gas recirculation mechanism for recirculating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to a combustion chamber of the internal combustion engine;
2. The combustion heater according to claim 1, wherein the engine control unit controls a recirculation amount of exhaust gas by the exhaust gas recirculation mechanism in accordance with an intake air amount corrected by the intake air amount correction unit. Internal combustion engine.
記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを前記内燃機関の吸気通路へ導く燃焼ガス導入通路と、
前記内燃機関の排気の一部を該内燃機関の燃焼室に再循環させる排気再循環機構と、
前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスに含まれる不活性ガス成分量を算出する不活性ガス成分量算出手段と、
前記不活性ガス成分量算出手段が算出した不活性ガス成分量に基づいて前記排気再循環機構による排気の再循環量を補正する排気再循環量補正手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
A combustion gas introducing passage for introducing a combustion gas discharged to the intake passage of the internal combustion engine from the previous SL combustion heater,
An exhaust gas recirculation mechanism for recirculating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to a combustion chamber of the internal combustion engine;
An inert gas component amount calculating means for calculating the amount of an inert gas component contained in the combustion gas discharged from the combustion heater;
Exhaust gas recirculation amount correction means for correcting an exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation mechanism based on the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculation means;
An internal combustion engine having a combustion heater according to claim 1 you, characterized in that the obtaining further Bei.
前記排気再循環機構は、前記内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気を導く排気再循環通路と、前記排気再循環通路を流れる排気の流量を調節する流量調整弁とを備え、
前記排気再循環量補正手段は、前記不活性ガス成分量算出手段が算出した不活性ガス成分量に基づいて前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項5に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
The exhaust gas recirculation mechanism includes an exhaust gas recirculation passage that guides exhaust gas from an exhaust passage of the internal combustion engine to an intake passage, and a flow rate adjustment valve that adjusts a flow rate of exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage,
6. The combustion according to claim 5, wherein the exhaust gas recirculation amount correcting means controls the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the inert gas component amount calculated by the inert gas component amount calculating means. Internal combustion engine having a heater.
前記不活性ガス成分は、二酸化炭素であり、
前記不活性ガス成分量算出手段は、前記燃焼式ヒータで消費される燃料量をパラメータとして前記燃焼式ヒータから排出される二酸化炭素の量を算出することを特徴とする請求項6に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
The inert gas component is carbon dioxide;
7. The combustion according to claim 6, wherein the inert gas component amount calculating means calculates the amount of carbon dioxide discharged from the combustion heater using the amount of fuel consumed by the combustion heater as a parameter. Internal combustion engine having a heater.
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