Двигатель внутреннего сгорания, имеющий огневой подогреватель

 

Описан двигатель внутреннего сгорания, имеющий огневой подогреватель, вводящий газообразные продукты сгорания в систему впуска, в котором предотвращается получение обогащенной смеси воздуха и топлива и уменьшается образование окислов азота и макрочастиц, даже когда двигатель внутреннего сгорания скомбинирован с устройством рециркуляции выхлопного газа. Двигатель внутреннего сгорания имеет огневой подогреватель, размещенный в системе впуска для ускорения подогрева двигателя внутреннего сгорания и повышения производительности отопителя салона автомобиля путем направления газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем, в трубу для основного потока воздуха и подогрева охлаждающей жидкости теплом от сгорания, содержащимся в газообразных продуктах сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит устройство рециркуляции выхлопного газа и средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа, направляемого в рециркуляцию устройством рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых в трубу для основного потока. Устройство рециркуляции выхлопного газа выключается при работе огневого подогревателя. Изобретение обеспечивает ускоренный подогрев двигателя и высокую производительность отопителя. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, имеющему огневой подогреватель.

Описание предшествующего уровня техники В холодное время года желательно, чтобы прогрев двигателя внутреннего сгорания был ускорен, и желательно получить высокую производительность отопителя салона автомобиля, оснащенного двигателем внутреннего сгорания.

Для достижения этой цели в Японской заявке на патент N 62-75069 описан способ ускорения прогрева двигателя и повышения производительности отопителя салона автомобиля путем снабжения системы впуска огневым подогревателем, выполненным отдельно от корпуса двигателя внутреннего сгорания и подающим в систему впуска газообразные продукты сгорания, испускаемые огневым подогревателем (они далее называются "газообразные продукты сгорания", если не вводится другое специальное определение), повышающие температуру охлаждающей жидкости двигателя, содержащейся в корпусе двигателя внутреннего сгорания, за счет использования тепла огневого подогревателя и, таким образом, достигается указанная выше цель.

С другой стороны, как хорошо известно, устройство рециркуляции выхлопного газа (РВГ) в первую очередь предназначено для уменьшения образования окислов азота и во вторую очередь - для повышения производительности отопителя салона автомобиля, также как и для ускорения прогрева двигателя. Буквы "РВГ" являются аббревиатурой, означающей "рециркуляцию выхлопного газа", и термин "рециркуляция выхлопного газа" буквально означает, что часть выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания возвращается в систему впуска из выхлопной системы и вновь вводится в цилиндры. Таким образом, устройство РВГ включает, по меньшей мере, канал рециркуляции выхлопного газа, который является трубой для параллельного соединения выпускного канала и впускного канала двигателя внутреннего сгорания с его цилиндрами для рециркуляции выхлопного газа между выпускным каналом и впускным каналом путем протекания части выхлопного газа назад во впускной канал из выпускного канала, и клапан регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа, расположенный в канале рециркуляции выхлопного газа, для регулирования количества выхлопного газа, возвращаемого во впускной канал.

Когда устройство РВГ скомбинировано с двигателем внутреннего сгорания, имеющим огневой подогреватель, который подает газообразные продукты сгорания в систему впуска, система впуска снабжается как газообразными продуктами сгорания из огневого подогревателя, так и частью (рециркулирующий выхлопной газ) выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания, которая отводится устройством рециркуляции выхлопного газа. Как газообразные продукты сгорания, так и рециркулирующий выхлопной газ являются уже однажды отработавшими выхлопными газами. Соответственно, повторное использование такого выхлопного газа предполагает, что количество свежего воздуха в объеме воздуха, впускаемого в двигатель внутреннего сгорания, уменьшается, при этом увеличивается количество двуокиси углерода. Вследствие этого существует возможность того, что соотношение воздуха и топлива в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания станет достаточно богатым для образования дыма.

Кроме того, концентрация двуокиси углерода, содержащейся в газообразных продуктах горения огневого подогревателя, отличается от концентрации двуокиси углерода, содержащейся в рециркулирующем выхлопном газе в устройстве рециркуляции выхлопного газа. Отсюда, если смешанный впускаемый воздух, состоящий из смеси этих газов, каждый из которых имеет разную концентрацию двуокиси углерода, и свежего воздуха, используемого в качестве воздуха, впускаемого во впускной канал, используется без каких-либо регулировок в качестве воздуха, впускаемого в двигатель внутреннего сгорания, то при сгорании в двигателе внутреннего сгорания может возникать неблагоприятный эффект. В этом случае трудно добиться уменьшения количества как окислов азота, так и мельчайших порошков, которые являются так называемыми веществами в виде макрочастиц (далее называемое "уменьшение количества МЧ"), содержащимися в дыме.

Таким образом, желательно создать устройство, которое способно легко уменьшить количество окислов азота и дымов и особенно макрочастиц.

Краткое описание изобретения Главной задачей настоящего изобретения, которое было сделано с учетом этих обстоятельств, является создание двигателя внутреннего сгорания, имеющего огневой подогреватель и способного легко предотвращать достижение обогащенного соотношения воздуха и топлива и уменьшить количество окислов азота и дыма, в особенности, МЧ (макрочастиц) даже когда устройство рециркуляции выхлопных газов скомбинировано с двигателем внутреннего сгорания, имеющим огневой подогреватель типа, вводящего газообразные продукты сгорания в систему впуска.

Для достижения указанной выше задачи, согласно первому аспекту настоящего изобретения, обеспечивается создание двигателя внутреннего сгорания, имеющего расположенный в системе впуска огневой подогреватель для ускорения прогрева двигателя внутреннего сгорания и улучшения производительности отопителя салона автомобиля, установленного в транспортном средстве, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, путем подачи газообразных продуктов сгорания, исходящих из огневого подогревателя, во впускной канал и подогрева соответствующих элементов двигателя теплом от сгорания, содержащимся в газообразных продуктах сгорания. Двигатель внутреннего сгорания имеет канал рециркуляции выхлопного газа для параллельного соединения впускного канала и выпускного канала с цилиндрами двигателя внутреннего сгорания и содержит устройство рециркуляции выхлопного газа для рециркуляции выхлопного газа между выпускным каналом и впускным каналом путем возвращения выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания во впускной канал из выпускного канала по каналу рециркуляции выхлопного газа и средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования количества выхлопного газа, направляемого в рециркуляцию устройством рециркуляции выхлопного газа, в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых во впускной канал.

Здесь "соответствующими элементами двигателя" являются, например, охлаждающая жидкость двигателя и сам по себе двигатель внутреннего сгорания, в который вводятся газообразные продукты сгорания из огневого подогревателя в качестве впускаемого воздуха.

"Устройство рециркуляции выхлопного газа" включает, по меньшей мере, канал рециркуляции выхлопного газа и клапан регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования количества выхлопного газа, возвращаемого во впускной канал из выпускного канала через канал рециркуляции выхлопного газа.

Определение "регулирование количества выхлопного газа, направляемого в рециркуляцию устройством рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых во впускной канал", означает "регулирование количества рециркулирующего выхлопного газа таким образом, что количество смешанного газа, состоящего из смеси рециркулирующего выхлопного газа и газообразных продуктов сгорания из огневого подогревателя становится определенным заданным необходимым количеством".

Следует отметить, что далее рециркулирующий выхлопной газ обозначен как РВГ, если не дано другого определения. Кроме того, количество смешанного газа, состоящего из РВГ и газообразных продуктов сгорания, названо количеством смешанного газа. Кроме того, "определенное заданное необходимое количество" относительно количества смешанного газа названо заданным значением количества смешанного газа. Это заданное значение количества смешанного газа не определено однозначно и имеет допуск в определенных пределах.

Смешанным газом является газ, включающий повторно используемые газообразные продукты сгорания из огневого подогревателя и РВГ, и содержит сравнительно большое количество двуокиси углерода. Даже в случае с газом, таким образом, содержащим сравнительно большое количество двуокиси углерода, смешанный газ получен смешиванием его со свежим воздухом в состоянии, когда количество смешанного газа достигает заданного значения количества смешанного газа, и если этот смешанный газ используется в качестве воздуха, впускаемого в двигатель внутреннего сгорания, сгорание в двигателе внутреннего сгорания происходит удовлетворительно. Дополнительно можно ожидать, что прогрев двигателя внутреннего сгорания ускорится с увеличением количества тепла, получаемого охлаждающей жидкостью, и, кроме того, что производительность отопителя салона автомобиля, оснащенного двигателем внутреннего сгорания, будет увеличена. Это было подтверждено испытаниями, проведенными автором настоящего изобретения. Отсюда, заданное значение количества смешанного газа определено как "количество смешанного газа, с которым сгорание в двигателе внутреннего сгорания происходит удовлетворительно, подогрев двигателя ускоряется, и может ожидаться повышение производительности отопителя салона автомобиля, даже когда смешанный газ смешивается с воздухом, впускаемым в двигатель внутреннего сгорания, и если его смешиваемое количество является заданным количеством". Заданное значение количества смешанного газа хранится в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) компьютера, то есть в ЭУУ (электронном устройстве управления). Заданное значение количества смешанного газа, хранящееся в ПЗУ, при возникновении необходимости считывается ЦПУ (центральным процессорным устройством), служащим центральным блоком ЭУУ.

Следует отметить, что количество смешанного газа приводится к заданному значению количества смешанного газа путем пригодного регулирования количества РВГ и установки опережения моментов впрыска топлива.

Если увеличивается степень, в которой смешанный газ, состоящий из смеси РВГ и газообразных продуктов сгорания, содержится в воздухе, впускаемом в двигатель внутреннего сгорания, то соответственно понижается степень содержания кислорода в воздухе, впускаемом в двигатель внутреннего сгорания, при этом возрастает степень содержания инертного газа, такого как двуокись углерода и тому подобное, содержащегося в смешанном газе. В результате сгорание становится пассивным, и максимальная температура в момент сгорания снижается, посредством чего ограничивается образование окислов азота.

Если количество смешанного газа отклоняется от заданного значения количества смешанного газа и превышает его, может возникнуть вероятность ухудшения сгорания в двигателе внутреннего сгорания до такой степени, что может образовываться дым. Однако, как описано выше, значение заданного количества смешанного газа имеет допуск в определенных пределах, и если количество смешанного газа лежит в этих пределах допуска, сгорание может оставаться удовлетворительным с небольшой вероятностью образования дыма, и количество дыма, если он образуется, чрезвычайно мало. Кроме того, если количество смешанного газа отклоняется от заданного значения количества смешанного газа и меньше его, количество тепла, получаемого охлаждающей жидкостью, невелико. В результате, трудно ускорить прогрев двигателя внутреннего сгорания и повысить производительность отопителя салона автомобиля.

Приведенный здесь термин "смешанный газ" для удобства также использован относительно газа, не содержащего РВГ, то есть относительно газа, содержащего в качестве примеси только газообразные продукты сгорания. Причиной является то, что двуокись углерода, содержащаяся в газообразных продуктах сгорания, и двуокись углерода, содержащаяся в РВГ, отличаются друг от друга их количествами и концентрациями, однако, если степень, в которой двуокись углерода после смешивания этих газов входит в состав количества смешанного газа, может соответствовать абсолютному значению количества двуокиси углерода, входящему в заданное значение количества смешанного газа, такое количество смешанного газа может быть достаточным для использования в качестве заданного значения количества смешанного газа.

"Средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа" содержит клапан регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа устройства РВГ, узел привода клапана, для приведения в действие этого клапана для регулирования, и клапан регулирования давления для приведения в действие узла привода клапана. Например, соленоид с мембраной может служить примером узла привода клапана, и выпускной дроссельный клапан ВПК (вакуумный переключающий клапан) может служить примером клапана регулирования давления. Клапан регулирования давления может управляться центральным процессорным устройством.

В двигателе внутреннего сгорания, имеющем огневой подогреватель, соответствующий настоящему изобретению, средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа регулирует количество РВГ в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых в систему впуска.

Соответственно, обеспечивается получение количества смешанного газа, равного заданному значению количества смешанного газа, как описано выше, и сгорание производится удовлетворительно, без образования дыма. Кроме того, следует не только просто привести количество смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа, но также регулировать количество РВГ для максимально возможного увеличения доли газообразных продуктов сгорания относительно РВГ в заданном смешанном газе, посредством чего обеспечивается получение следующих рабочих эффектов.

В целом, сгорание в огневом подогревателе происходит под давлением, которое ниже давления в процессе сгорания в цилиндрах корпуса двигателя, и смешивание топлива с воздухом происходит легче. Отсюда, в огневом подогревателе сгорание может происходить при максимальном приближении к теоретическому соотношению воздуха и топлива. Таким образом, газообразные продукты сгорания огневого подогревателя имеют большую концентрацию двуокиси углерода, чем выхлопной газ двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, как хорошо известно, двуокись углерода дает эффект сдерживания образования дыма. Согласно настоящему изобретению, таким образом, легко сдерживать образование дыма, даже если двигатель внутреннего сгорания работает с большой нагрузкой, также как и с низкой нагрузкой, если пропорция газообразных продуктов сгорания, содержащихся в заданном значении количества смешанного газа, велика. Кроме того, если образование дыма сдерживается, это может привести к уменьшению содержащихся в нем МЧ.

Газообразные продукты сгорания огневого подогревателя являются газом, не содержащим углерод. Отсюда, копоть не накапливается внутри двигателя внутреннего сгорания, и не возникает проблем, таких как возникновение ненормальных трений и тому подобного в двигателе внутреннего сгорания, характерных для случаев накопления копоти.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, соответствующем первому аспекту, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предопределенном рабочем состоянии, если количество смешанного газа, состоящего из смеси, образованной во впускном канале из газообразных продуктов сгорания, введенных во впускной канал, и выхлопного газа, возвращенного во впускной канал, не приближается к необходимому количеству смешанного газа, количество смешанного газа может приводиться к необходимому количеству смешанного газа путем увеличения или уменьшения количества выхлопного газа, возвращенного во впускной канал.

Здесь, "время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предопределенном рабочем состоянии", означает, что двигатель внутреннего сгорания работает в холодное время года и в крайне холодное время, или после запуска двигателя внутреннего сгорания, или когда экзотермический параметр самого двигателя внутреннего сгорания мал (например, когда мало потребление топлива), и когда тепло, получаемое охлаждающей жидкостью двигателя, из-за этого невелико. Таким образом, холодное время года - это время, когда температура наружного воздуха составляет приблизительно от -10^oC до 15^oC, а крайне холодное время года - это время, когда температура наружного воздуха ниже приблизительно -10^oC.

Фраза "необходимое количество смешанного газа" означает заданное значение количества смешанного газа, как описано в связи с первым аспектом настоящего изобретения.

"Если количество смешанного газа не приближается к необходимому количеству смешанного газа" означает, что количество смешанного газа не равно заданному значению количества смешанного газа. В этом случае количество смешанного газа приводится к заданному значению количества смешанного газа путем увеличения или уменьшения количества РВГ, вводимого во впускной канал, посредством чего достигаются эффекты, описанные в связи с первым аспектом настоящего изобретения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, двигатель внутреннего сгорания, соответствующий второму аспекту, может также содержать средство для определения количества свежего воздуха для определения количества свежего воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания для сгорания, и средство для вычисления количества смешанного газа для вычисления количества смешанного газа на основе количества свежего воздуха, определенного средством для определения количества свежего воздуха. Следует отметить, что количество свежего воздуха далее будет называться количеством свежего воздуха, если не будет введено другое определение.

Здесь, анемометр может служить примером "средства для определения количества свежего воздуха". Количество свежего воздуха, определенное средством для определения количества свежего воздуха, временно хранится в ОП (оперативной памяти) ЭУУ. ЦПУ считывает, при возникновении необходимости, значение количества свежего воздуха, хранящегося в ОП.

Для "средства для вычисления количества смешанного газа", например, как показано на фиг. 5, предпочтителен график отношения количества свежего воздуха к количеству смешанного газа, демонстрирующий предпочтительное соотношение между количеством свежего воздуха и количеством смешанного газа. График соотношения количества свежего воздуха и смешанного газа хранится в виде карты в постоянном запоминающем устройстве электронного устройства управления, и центральное процессорное устройство считывает эту карту в соответствии с необходимостью. Центральное процессорное устройство вычисляет количество смешанного газа исходя из значения количества свежего воздуха, хранящегося в запоминающем устройстве, на основе графика.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, соответствующем третьему аспекту, огневой подогреватель включает канал подачи воздуха для подачи воздуха, используемого для сгорания в огневом подогревателе, через впускной канал двигателя внутреннего сгорания и канал введения газообразных продуктов сгорания для введения газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем, во впускной канал. Средство для определения количества свежего воздуха расположено во впускном канале в части, расположенной между точкой соединения для соединения канала подачи воздуха с впускным каналом и точкой соединения для соединения канала введения газообразных продуктов горения с впускным каналом, и место расположения средства для определения количества свежего воздуха находится раньше (по ходу подачи воздуха) соединительной части для соединения канала рециркуляции выхлопного газа с впускным каналом.

Огневой подогреватель соединен с впускным каналом параллельно каналом подачи воздуха и каналом введения газообразных продуктов сгорания. В таком случае, анемометр, если он применяется в качестве средства для определения количества свежего воздуха, расположен во впускном канале в части, расположенной между точкой соединения для соединения канала подачи воздуха с впускным каналом и точкой соединения для соединения канала введения газообразных продуктов сгорания с впускным каналом. Таким образом, воздух, поступающий от, например, непоказанного воздушного фильтра, обычно расположенного со стороны начала системы впуска, разделяется сначала на воздух, отклоняющийся в точке соединения для соединения канала подачи воздуха с впускным каналом к воздуху, входящему в канал подачи воздуха, и на воздух, протекающий в направлении точки соединения для соединения канала введения газообразных продуктов сгорания с впускным каналом, по впускному каналу через анемометр без отклонения. Соответственно, только тот воздух, который не отклоняется, протекает через анемометр. В таком случае, если воздух, протекающий через анемометр, нигде не отклоняется пока не достигнет цилиндров двигателя внутреннего сгорания, количество воздуха, протекающего через анемометр, становится количеством свежего воздуха, целиком предназначенным для сгорания в двигателе внутреннего сгорания. В этом случае, поскольку доля свежего воздуха, отклоняющегося в канал подачи воздуха, мала, получаем точное количество свежего воздуха, целиком предназначенное для сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Следовательно, это удобство для регулирования сгорания в двигателе внутреннего сгорания.

Кроме того, канал введения газообразных продуктов сгорания огневого подогревателя сообщается с впускным каналом таким образом, что газообразные продукты сгорания из огневого подогревателя повторно сгорают в двигателе внутреннего сгорания и могут быть, при появлении в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания, очищены катализатором выхлопного газа, обычно применяемым в этой выхлопной системе.

Кроме того, поскольку канал подачи воздуха и канал введения газообразных продуктов сгорания огневого подогревателя не открыты непосредственно в атмосферный воздух, можно ожидать эффекта уменьшения шумов.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, соответствующем второму аспекту, средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа может включать средство для вычисления необходимого количества газа для вычисления необходимого количества смешанного газа в соответствии с рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания и может увеличивать или уменьшать количество выхлопного газа, возвращаемого средством для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа во впускной канал таким образом, что количество смешанного газа становится необходимым количеством смешанного газа, вычисленным средством для вычисления необходимого количества газа.

Здесь, "средством для вычисления необходимого количества газа" является центральное процессорное устройство, и более конкретно, блок-схема (программа) для определения необходимого количества смешанного газа, которая хранится в постоянном запоминающем устройстве электронного устройства управления.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, соответствующем первому аспекту, желательно, чтобы устройство рециркуляции выхлопного газа выключалось, когда работает огневой подогреватель.

Остановка устройства рециркуляции выхлопного газа означает, что рециркулирующий выхлопной газ не выводится во впускной канал. Отсюда, заданное количество смешанного газа регулируется путем использования только газообразных продуктов сгорания. В этом случае достаточно, таким образом, регулировать только количество газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем, и, следовательно, это устраняет необходимость регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа и установки опережения момента впрыска топлива для регулирования количества смешанного газа до уровня заданного значения количества смешанного газа. Таким образом, приведение количества смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа облегчается. Соответственно, легко понизить образование окислов азота и дыма. Кроме того, уменьшение образования дыма также облегчает уменьшение образования макрочастиц.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, в двигателе внутреннего сгорания, соответствующем шестому аспекту, предпочтительно, чтобы рабочее состояние огневого подогревателя отображалось датчиком температуры газообразных продуктов сгорания.

Отображение рабочего состояния огневого подогревателя датчиком температуры газообразных продуктов сгорания позволяет легко регулировать силу пламени в огневом подогревателе, что, в свою очередь, позволяет легко регулировать температуру газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем. Количество испускаемых газообразных продуктов сгорания возрастает при повышении температуры газообразных продуктов сгорания. Однако даже когда количество испускаемых газообразных продуктов сгорания велико, количество смешанного газа может регулироваться до получения заданного значения количества смешанного газа путем регулирования только количества газообразных продуктов сгорания таким образом, что приведение к заданному значению количества смешанного газа облегчается.

Эти и другие задачи и преимущества, которые далее станут очевидными, присущи деталям конструкции и работе, которые более полно описаны и заявлены далее, при этом будут сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, формирующие часть описания, на которых одинаковыми номерами обозначены одинаковые элементы.

Краткое описание чертежей Другие задачи и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает схему, демонстрирующую двигатель внутреннего сгорания, имеющий огневой подогреватель, в первом варианте воплощения настоящего изобретения; фиг. 2 изображает увеличенный вид в сечении, демонстрирующий охладитель газообразных продуктов сгорания; фиг. 3 изображает схематический вид в сечении, демонстрирующий огневой подогреватель; фиг. 4 изображает блок-схему, демонстрирующую рабочую процедуру регулировки для приведения количества смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа в первом варианте воплощения настоящего изобретения; фиг. 5 изображает график, демонстрирующий соотношение количества свежего воздуха и количества смешанного газа; и фиг. 6 изображает блок-схему, демонстрирующую рабочую процедуру регулировки для приведения количества смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа во втором варианте воплощения настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Варианты воплощения настоящего изобретения будут далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.

Первый вариант
Первый вариант воплощения настоящего изобретения будет описан со ссылками на фиг. 1-5.

"Общее описание устройства"
Двигатель 1 является двигателем внутреннего сгорания жидкостного охлаждения и содержит корпус 3 двигателя, включающий не показанную жидкостную рубашку, в которой циркулирует охлаждающая жидкость двигателя, средство 5 впуска воздуха для снабжения не показанного множества цилиндров корпуса 3 двигателя воздухом, необходимым для сгорания, выхлопное устройство 7 для выпуска в атмосферный воздух выхлопного газа, производимого после того, как смесь из воздуха и топлива сгорела в цилиндрах, отопитель 9 салона автомобиля для обогрева внутреннего пространства салона не показанного автомобиля, оснащенного двигателем 1, и устройство 88 рециркуляции выхлопного газа.

Устройство 5 впуска воздуха конструктивно начинается очистителем 13 воздуха в виде фильтра и заканчивается не показанным впускным отверстием корпуса 3 двигателя. На участке между воздушным фильтром 13 и впускным отверстием расположено устройство 5 впуска воздуха, снабженное компрессором 15a турбокомпрессора 15, огневым подогревателем 17, промежуточным охладителем 19 и впускным коллектором 21. Эти конструкции, 4 составляющие устройство 5 впуска воздуха, в целом названы конструкцией системы впуска.

Конструкция системы впуска принадлежит к впускной трубе 23, служащей впускным каналом, который имеет множество соединительных труб.

Впускная труба 23 приблизительно разделяется в районе компрессора 15a, как пограничного элемента, на дальнюю (по ходу подачи воздуха) соединительную трубу 27, которая находится под давлением, поскольку наружный воздух, поступающий в устройство 5 впуска воздуха, принудительно нагнетается в нее компрессором 15a, и ближнюю (по ходу подачи воздуха) соединительную трубу 25, которая не подвержена воздействию давления.

Как показано на фиг. 1, ближняя соединительная труба 25 выполнена как прямая труба 29 для основного потока, простирающаяся непосредственно от воздушного фильтра 13 к компрессору 15a, и обводная труба 31 для подогревателя в качестве вспомогательной трубы соединена с трубой 29 для основного потока.

Обводная труба 31 для подогревателя принимает, по существу, U-образную конфигурацию в целом и заключает в себя огневой подогреватель 17, расположенный в середине этой трубы 31. Кроме того, обводная труба 31 для подогревателя имеет канал 33 подачи воздуха, расположенный перед огневым подогревателем 17 (по направлению подачи воздуха) в обводной трубе 31 для подогревателя, и подобно этому, канал 35 введения газообразных продуктов сгорания расположен после подогревателя 17.

Канал 33 подачи воздуха соединяет ближнюю (по ходу подачи воздуха) часть 18a огневого подогревателя 17 с трубой 29 для основного потока и снабжает огневой подогреватель 17 свежим воздухом из трубы 29 для основного потока. Канал 35 введения газообразных продуктов сгорания соединяет дальнюю (по ходу подачи воздуха) часть 18b огневого подогревателя 17 с трубой 29 для основного потока и вводит газообразные продукты сгорания, испускаемые огневым подогревателем 17, в трубу 29 для основного потока. Следовательно, воздух, относящийся к обводной трубе 31 для подогревателя, может включать как свежий воздух, так и газообразные продукты сгорания из огневого подогревателя 17.

Кроме того, канал 35 введения газообразных продуктов сгорания передает тепло (тепло сгорания), содержащееся в газообразных продуктах a2 сгорания, поскольку через него проходят газообразные продукты сгорания. Затем охладитель 84 выхлопного газа, служащий охлаждающим средством, встроен в канал 35 введения газообразных продуктов сгорания в его часть, расположенную вблизи огневого подогревателя 17. Охладитель 84 выхлопного газа имеет, как показано на фиг. 2, спиральный канал 85 для охлаждающей жидкости. Цилиндрический корпус 86, закрытый на его обоих концах и имеющий диаметр, который немного больше, чем диаметр канала 35 введения газообразных продуктов сгорания, установлен на наружную часть канала 35 введения газообразных продуктов сгорания, и множество ребер 35a, 35a,... по спирали прикреплены к наружной поверхности стенки канала 35 введения газообразных продуктов сгорания, таким образом, формируя спиральный канал 85 для охлаждения жидкости.

Кроме того, трубопроводы W4, W5 для охлаждающей жидкости присоединены к обоим концам 84a, 84b охладителя 84 выхлопного газа. Кроме того, как становится понятно при рассмотрении фиг. 1, трубопровод W4 для охлаждающей жидкости присоединен к корпусу 3 двигателя и сообщается с жидкостной рубашкой. Кроме того, трубопровод W5 для охлаждающей жидкости также присоединен к корпусу 3 двигателя и сообщается с жидкостной рубашкой. Трубопровод W1 для охлаждающей жидкости является трубопроводом, которым огневой подогреватель 17 соединен с корпусом 3 двигателя и по которому охлаждающая жидкость двигателя протекает из жидкостной рубашки в направлении огневого подогревателя 17.

Охладитель 84 выхлопного таза, таким образом, имеет такую конструкцию и, следовательно, охлаждающая жидкость двигателя из жидкостной рубашки циркулирует между охладителем 84 выхлопного газа и жидкостной рубашкой по трубопроводам W4, W5 для охлаждающей жидкости и поступает в охладитель 84 выхлопного газа, причем охлаждающая жидкость двигателя течет, будучи направляемой по спиральному каналу 85 для охлаждающей жидкости вокруг наружной стенки канала 35 введения газообразных продуктов сгорания. В результате, охладитель 84 выхлопного газа приводится в действие. Кроме того, в этот момент, если газообразные продукты сгорания протекают внутри канала 35 введения газообразных продуктов сгорания, газообразные продукты сгорания охлаждаются охладителем 84 выхлопного газа и, таким образом, тепло, содержащееся в газообразных продуктах сгорания, уменьшается. Следовательно, газообразные продукты сгорания, поступающие в трубу 29 для основного потока по каналу 35 введения газообразных продуктов сгорания, оказываются низкотемпературным газом.

Кроме того, что касается отдельных точек c1, c2 соединения для соединения канала 33 подачи воздуха с трубой 29 для основного потока и для соединения канала 35 введения газообразных продуктов сгорания с трубой 29 для основного потока, точка c1 соединения расположена раньше по ходу подачи воздуха по трубе 29 для основного потока, чем точка c2 соединения. Таким образом, свежий воздух a1 от воздушного фильтра 13 разделяется сначала на воздух a1, отклоняющийся в точке c1 соединения в обводную трубу 31 для подогревателя, и воздух a1', протекающий в направлении точки c2 соединения по трубе 29 для основного потока через анемометр 70, без отклонения. Затем воздух a2, который превращен из воздуха a1 в газообразные продукты сгорания огневым подогревателем 17, сливается с воздухом a1' в точке c2 соединения и становится воздухом a3, смешанным с газообразными продуктами сгорания. В этом воздухе a3, смешанном с газообразными продуктами сгорания, воздух а1', представляющий собой свежий воздух, который проходит через анемометр 70, содержит газообразные продукты a2 сгорания от огневого подогревателя 17, причем газообразные продукты a2 сгорания от огневого подогревателя 17 являются газом, почти не содержащим дыма, другими словами, не содержащим углерода. Следовательно, даже когда воздух a3 используется в качестве воздуха, впускаемого в двигатель внутреннего сгорания, можно не беспокоиться относительно долговечности двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что анемометр 70 определяет силу потока для определения количества воздуха a1, протекающего через анемометр 70, и передает соответствующий сигнал в электронное устройство 46 управления. Этот сигнал временно хранится в не показанном запоминающем устройстве электронного устройства 46 управления. Затем, при возникновении необходимости, не показанное центральное процессорное устройство электронного устройства управления 46 считает из него значение сигнала.

Теперь вернемся к описанию устройства. Как показано на фиг. 1, дальняя (по ходу подачи воздуха) соединительная труба 27 является трубой для соединения компрессора 15a с впускным коллектором 21 и имеет, по существу, L-образную конфигурацию, как показано на фиг. 1. Кроме того, промежуточный охладитель 19 расположен на дальней (по ходу подачи воздуха) соединительной трубе 27 в части, расположенной вблизи впускного коллектора 21.

С другой стороны, выхлопное устройство 7 конструктивно начинается не показанным выхлопным отверстием корпуса 3 двигателя и заканчивается глушителем 41. От выхлопного отверстия до глушителя 41 выхлопного устройства 7 содержит выпускной коллектор 37, турбину 15b турбокомпрессора 15 и катализатор 39 выхлопного газа, расположенные вдоль выхлопной трубы 42, служащей выхлопным каналом. Эти конструкции, составляющие выхлопное устройство 7, в целом названы конструкцией выхлопной системы. Конструкция выхлопной системы хорошо известна и не относится непосредственно к настоящему изобретению, и ее описание, таким образом, опущено. Следует отметить, что воздух, протекающий через выхлопное устройство 7, обозначен символом a4, как выхлопной газ двигателя 1.

Далее, конструкция огневого подогревателя 17 схематически показана на фиг. 3.

Огневой подогреватель 17 соединен с жидкостной рубашкой корпуса 3 двигателя и включает в себя канал 17a для охлаждающей жидкости, через который протекает охлаждающая жидкость из жидкостной рубашки. Охлаждающая жидкость двигателя (обозначена прерывистой линией на фиг. 2), протекающая по каналу 17a для охлаждающей жидкости, проходит через и вокруг камеры 17d сгорания, сформированной внутри огневого подогревателя 17, в ходе чего охлаждающая жидкость принимает тепло от камеры 17d сгорания и, таким образом, нагревается.

Камера 17d сгорания состоит из цилиндра 17b сгорания, являющегося источником горения, из которого исходит пламя, и цилиндрической разделительной стенки 17c для закрывания цилиндра 17b сгорания для предотвращения выхода пламени наружу. Цилиндр 17b сгорания закрыт разделительной стенкой 17c, благодаря чему камера 17d сгорания образована внутри разделительной стенки 17c. Кроме того, разделительная стенка 17c также закрыта наружной стенкой 43a огневого подогревателя 17 с разнесением между разделительной стенкой 17c и наружной стенкой 43a. При таком разнесении образуется канал 17a для охлаждающей жидкости между внутренней поверхностью наружной стенки 43a и наружной поверхностью разделительной стенки 17c.

Кроме того, камера 17d сгорания имеет отверстие 17dl подачи воздуха и отверстие 17d2 выпуска газообразных продуктов сгорания, которые, соответственно, соединены непосредственно с каналом 33 подачи воздуха и каналом 35 введения газообразных продуктов сгорания. Воздух a1, подающийся из канала 33 подачи воздуха, при входе в камеру 17d сгорания через отверстие 17d1 подачи воздуха, протекает через него и поступает в выпускное отверстие 17d2 для газообразных продуктов сгорания. Далее, как описано выше, воздух a1 протекает по каналу 35 введения газообразных продуктов сгорания в качестве воздуха a2 в трубу 29 для основного потока. Отсюда, камера сгорания 17d принимает форму прохода для воздуха, пропускающего воздух a1, который заменен воздухом a2 вследствие сгорания в огневом подогревателе 17.

Затем воздух a2, введенный в трубу 29 для основного потока по каналу 35 введения газообразных продуктов сгорания после сгорания в огневом подогревателе 17, является, так сказать, выхлопным газом, выпущенным из огневого подогревателя 17 и, следовательно, несет тепло. Далее, воздух a2, несущий тепло, вытекает из огневого подогревателя 17, при этом тепло, содержащееся в воздухе a2, передается через разделительную стенку 17c охлаждающей жидкости двигателя, протекающей по каналу 17а для охлаждающей жидкости, таким образом подогревая охлаждающую жидкость двигателя до необходимой температуры, предопределенной для каждого двигателя. Соответственно, камера сгорания подогревателя 17 служит также каналом теплообмена. Здесь необходимой температурой является температура, достаточная для ускорения прогрева двигателя 1 и повышения производительности отопителя 9 салона автомобиля для повышения температуры в салоне автомобиля, оснащенного двигателем 1, где охлаждающая жидкость двигателя подогревается огневым подогревателем 17 и достигает необходимой температуры.

Следует отметить, что цилиндр 17b сгорания включает трубку 17e подачи топлива, соединенную с не показанным топливным насосом, и топливо для сгорания под давлением от топливного насоса подается от него в цилиндр 17b сгорания. Подаваемое для сгорания топливо испаряется внутри огневого подогревателя 17, таким образом, становясь испаренным топливом. Это испаренное топливо воспламеняется не показанным средством воспламенения.

Канал 33 подачи воздуха и канал 35 введения газообразных продуктов сгорания используются только для огневого подогревателя 17, и, следовательно, они могут рассматриваться как элементы, принадлежащие огневому подогревателю 17.

Далее будет описана циркуляция охлаждающей жидкости двигателя в канал 17a для охлаждающей жидкости.

Канал 17a для охлаждающей жидкости имеет выпускное отверстие 17a1 для охлаждающей жидкости, соединенное с жидкостной рубашкой корпуса 3 двигателя, и выпускное отверстие 17a2 для охлаждающей жидкости, соединенное с отопителем 9 салона автомобиля.

Выпускное отверстие 17a1 соединено трубопроводом W1 для охлаждающей жидкости с корпусом 3 двигателя, и выпускное отверстие 17a2 для охлаждающей жидкости соединено трубопроводом W2 для охлаждающей жидкости с отопителем 9 салона автомобиля.

Огневой подогреватель 17 соединен этими трубопроводами W1, W2 как с жидкостной рубашкой корпуса 3 двигателя, так и с отопителем 9 салона автомобиля. Кроме того, отопитель 9 салона автомобиля соединен трубопроводом W3 для охлаждающей жидкости с корпусом 3 двигателя.

Соответственно, охлаждающая жидкость двигателя из жидкостной рубашки корпуса 3 двигателя протекает, как можно понять при рассмотрении фиг. 1, в соответствии со следующей последовательностью: (1) из выпускного отверстия 17a1 для охлаждающей жидкости по трубопроводу W1 для охлаждающей жидкости в огневой подогреватель 17, где она подогревается. А именно, охлаждающая жидкость двигателя принимает тепло; (2) подогретая охлаждающая жидкость двигателя протекает из выпускного отверстия 17a2 для охлаждающей жидкости огневого подогревателя 17 по трубопроводу W2 для охлаждающей жидкости в отопитель салона автомобиля; (3) затем охлаждающая жидкость двигателя после понижения ее температуры за счет теплообмена в отопителе 9 салона автомобиля протекает назад в жидкостную рубашку по трубопроводу W3 для охлаждающей жидкости. Даже когда охлаждающая жидкость двигателя поступает в жидкостную рубашку, тепло, все еще остающееся в охлаждающей жидкости двигателя, используется для ускорения прогрева двигателя 1.

Таким образом, охлаждающая жидкость циркулирует между корпусом 3 двигателя, огневым подогревателем 17 и отопителем 9 салона автомобиля по трубопроводам W1, W2, W3. В таком случае, огневой подогреватель 17 подогревает охлаждающую жидкость двигателя своими газообразными продуктами сгорания, таким образом, усиливая производительность отопителя 9 салона автомобиля, а также ускоряя прогрев двигателя 1.

Подводя итог, отметим, что тепло, содержащееся в газообразных продуктах сгорания, испускаемых огневым подогревателем 17, подогревает охлаждающую жидкость двигателя, таким образом ускоряя прогрев корпуса двигателя 1 и повышая производительность отопителя 9 салона автомобиля. То есть, чем больше количество тепла в охлаждающей жидкости двигателя (количество тепла, принимаемое охлаждающей жидкостью), тем выше характеристики прогрева двигателя и характеристики отопления.

Кроме того, охлаждающая жидкость двигателя, протекающая в направлении корпуса 3 двигателя по трубопроводу W3 для охлаждающей жидкости из отопителя 9 салона автомобиля, после потребления ее тепла для прогрева корпуса 3 двигателя протекает в направлении огневого подогревателя 17 по трубопроводу W1 для охлаждающей жидкости из корпуса 3 двигателя. Эта охлаждающая жидкость двигателя имеет значительно меньшее количество тепла, чем охлаждающая жидкость двигателя, подогретая огневым подогревателем 17 и протекающая в направлении отопителя 9 салона автомобиля. Затем, часть этой охлаждающей жидкости двигателя протекает в направлении охладителя выхлопного газа по трубопроводу W5 для охлаждающей жидкости и, как описано выше, подается для охлаждения газообразных продуктов сгорания a2, испускаемых огневым подогревателем 17, после чего протекает назад в корпус 3 двигателя по трубопроводу W4 для охлаждающей жидкости.

Следует отметить, что, как показано на фиг. 3, номером 45 обозначен вентилятор для нагнетания воздуха, расположенный во внутреннем пространстве огневого подогревателя 17.

Далее будет описано устройство 88 рециркуляции выхлопного газа. Устройство 88 рециркуляции выхлопного газа является устройством для отвода части выхлопного газа назад в систему впуска, и возвращенный выхлопной газ используется в качестве части воздуха, впускаемого в двигатель 1.

Устройство 88 рециркуляции выхлопного газа включает канал 90 рециркуляции выхлопного газа, который соединяет
выпускной коллектор 37 выхлопной системы и впускной коллектор 21 дальней (по ходу подачи воздуха) соединительной трубы 27 системы впуска в обход корпуса 3 двигателя, для рециркуляции выхлопного газа в дальнюю (по ходу подачи воздуха) соединительную трубу 27 из выхлопной трубы 42. Кроме того, канал 90 рециркуляции выхлопного газа снабжен клапаном 92 рециркуляции выхлопного газа, служащим клапаном регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования силы потока рециркулирующего выхлопного газа. Клапан 92 рециркуляции выхлопного газа приводится в действие не показанным средством привода клапана (например, соленоидом с мембраной). Средство привода приводится в действие клапаном регулирования давления (например, вакуумным переключающим клапаном). Клапан регулирования давления сообщается с не показанным вакуумным бачком, посредством чего на него воздействует давление ниже атмосферного. Электронное устройство 46 управления имеет электрическое соединение с не показанными датчиками, такими как датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры газообразных продуктов сгорания и датчик скорости вращения, вентилятором 45 для нагнетания воздуха, топливным насосом, анемометром 70 и клапаном регулирования давления, относящимся к клапану 92 рециркуляции выхлопного газа. Центральное процессорное устройство электронного устройства 46 управления управляет арифметической обработкой параметров, выдаваемых этими датчиками и т.п., и, таким образом, клапан регулирования давления приводится в действие, в результате чего клапан 92 рециркуляции выхлопного газа должным образом открывается и закрывается в соответствии с рабочим состоянием двигателя 1. Таким образом, электронное устройство 46 управления, клапан 92 рециркуляции выхлопного газа, средство привода клапана и клапан регулирования давления совместно называются устройством регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа.

В таком случае, огневой подогреватель 17 и устройство 88 рециркуляции выхлопного газа работают под управлением электронного устройства 46 управления в соответствии с соответствующими параметрами, выдаваемыми датчиками. В этом случае, электронное устройство 46 управления при управлении огневым подогревателем 17 и устройством 88 рециркуляции выхлопного газа регулирует температуру газообразных продуктов a2 сгорания огневого подогревателя 17 путем регулирования состояния горения в огневом подогревателе 17 и регулирует количество рециркулирующего выхлопного газа через устройство 88 рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством вводимых газообразных продуктов сгорания a2 огневого подогревателя 17 в канал 35 введения газообразных продуктов сгорания.

Подробное описание того [как устройство 88 рециркуляции выхлопного газа регулирует количество рециркулирующего выхлопного газа в соответствии с количеством вводимых газообразных продуктов a2 сгорания огневого подогревателя 17 в канал 35 введения газообразных продуктов сгорания] будет приведено ниже. Следует отметить, что рециркулирующий выхлопной газ, протекающий по каналу 90 рециркуляции выхлопного газа, обозначен символом "e".

Взятое выше в скобки предложение означает, что [количество смешанного газа "as" (не показан), состоящего из смеси газообразных продуктов a2 сгорания огневого подогревателя 17 и рециркулирующего выхлопного газа "e", в дальней (по ходу подачи воздуха) соединительной трубе 27 составляет определенное заданное значение, и количество рециркулирующего выхлопного газа "e" регулируется для получения этого необходимого количества]. Следует отметить, что [определенное заданное необходимое количество] обозначено как заданное значение количества смешанного газа. Согласно испытаниям, проведенным автором настоящего изобретения, было подтверждено, что сгорание в двигателе внутреннего сгорания оставалось хорошим, когда количество смешанного газа оставалось на уровне заданного значения количества смешанного газа, и что можно ожидать ускорения прогрева двигателя и повышения производительности отопителя салона автомобиля при увеличении количества тепла, получаемого охлаждающей жидкостью.

Количество смешанного газа "as" соответствует количеству свежего воздуха a1' (названному количеством свежего воздуха), который протекает через анемометр 70, и фиг. 5 демонстрирует график количества свежего воздуха и количества смешанного газа, показывая их соотношение. Количество свежего воздуха a1' обозначено как "количество свежего воздуха". Как показано на фиг. 5, ось ординат обозначает количество свежего воздуха, и ось абсцисс обозначает количество смешанного газа. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) электронного устройства 46 управления хранит в себе график соотношения количества свежего воздуха и количества смешанного газа в форме карты. В этом случае, центральное процессорное устройство считывает карту при возникновении необходимости. На основе этой карты центральное процессорное устройство получает значение количества смешанного газа исходя из значения количества свежего воздуха, хранящегося в запоминающем устройстве, как описано выше. Ознакомившись с фиг. 5, можно понять, что количество смешанного газа уменьшается при увеличении количества свежего воздуха, что, как может быть понятно, показывает обратная пропорция.

Кроме того, символ a3' представляет впускаемый воздух, протекающий в направлении цилиндров двигателя 1 по дальней (по ходу подачи воздуха) соединительной трубе 27, то есть воздух, в котором рециркулирующий выхлопной газ "e" добавлен к воздуху a3. Впускаемый воздух a3' содержит смешанный газ "as" и выражен, как показано на фиг. 1, следующим уравнением (1):
a3' = a3+ "e" = a1' +a2 + "e" = a1' + "as" ...(1)
где a3 = al' +a2
a2 + "e" = "as"
Далее со ссылками на фиг. 4 будет описана рабочая процедура регулировки для приведения количества смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа.

Эта процедура является частью не показанной нормальной блок-схемы управления двигателем 1 и состоит из операций от S101 до S104, которые будут описаны ниже. Блок-схема, содержащая эти операции, хранится в постоянном запоминающем устройстве электронного устройства 46 управления. Кроме того, все операции следующих процедур управляются центральным процессорным устройством.

После запуска двигателя 1, когда процесс переключается на эту процедуру, происходит оценка, находится ли двигатель 1 в рабочем состоянии, в котором требуется приведение в действие огневого подогревателя 17 перед выполнением рабочей процедуры регулировки для приведения количества смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа. Под "временем, когда двигатель 1 находится в этом рабочем состоянии", подразумевается, что двигатель 1 работает в холодное время года или в крайне холодное время или после запуска двигателя 1, и когда количество тепла, испускаемого самим корпусом 3 двигателя, мало (например, когда мало потребление топлива), и когда тепло, получаемое охлаждающей жидкостью, таким образом, мало. В этом случае, под холодным временем года подразумевается время, когда температура наружного воздуха составляет приблизительно от -10^oC до 15^oC, и под крайне холодным временем подразумевается время, когда температура наружного воздуха ниже -10^oC. Следует отметить, что первый вариант воплощения изобретения основан на посылке, что корпус двигателя 1 находится в рабочем состоянии, в котором огневой подогреватель 17 должен быть приведен в действие. Соответственно, операция оценки, находится ли двигатель 1 в указанном выше рабочем состоянии, опущена.

На этапе выполнения операции S101 центральное процессорное устройство определяет на основе сигнала от анемометра 70 значение количества свежего воздуха a1', протекающего в направлении не показанных цилиндров корпуса 3 двигателя. После определения значения количества свежего воздуха a1', центральное процессорное устройство переходит к операции S102.

На этапе выполнения операции S102 центральное процессорное устройство определяет значение количества смешанного газа "as", состоящего из смеси газообразных продуктов сгорания a2 из огневого подогревателя 17 и рециркулирующего выхлопного газа "e" в дальней (по ходу подачи воздуха) соединительной трубе 27. Поскольку количество свежего воздуха a1' уже определено на этапе выполнения операции S101, центральное процессорное устройство определяет местоположение точки пересечения значения a1' на оси ординат и графика, показанного на фиг. 5, при этом значение, отраженное на оси абсцисс и соответствующее этой точке пересечения, отображает количество смешанного газа "as", которое должно быть получено (см. стрелку на фиг. 5). Следовательно, график соотношения количества свежего воздуха и количества смешанного газа может считаться средством для вычисления количества смешанного газа, поскольку количество смешанного газа "as" вычисляется на основе количества свежего воздуха a1'.

Центральное процессорное устройство в ходе выполнения следующей операции S103 оценивает, равно ли количество смешанного газа "as" заданному значению количества смешанного газа. Если в соотношении количество смешанного газа "as" не равно заданному значению количества смешанного газа, центральное процессорное устройство дает отрицательную оценку и переходит к выполнению следующей операции S104. В ходе выполнения операции S104 центральное процессорное устройство управляет клапаном рециркуляции выхлопного газа для установки должной степени его открывания таким образом, что количество смешанного газа "as" достигает заданного значения количества смешанного газа. Если соотношение количества смешанного газа "as" и заданного значения количества смешанного газа оценено как равное, центральное процессорное устройство дает утвердительную оценку и заканчивает выполнение этой процедуры. Для подведения итогов выполнения операций S103 и S104 можно отметить, что [количество смешанного газа "as", если оно не приближается к заданному значению количества смешанного газа, приводится к заданному значению количества смешанного газа путем увеличения или уменьшения количества рециркулирующего выхлопного газа].

Описанные выше вычисления могут выполняться в ходе исполнительных процессов в блок-схеме, состоящей из операций S101-S104. Центральное процессорное устройство выполняет все эти операции, и, таким образом, оно может быть названо средством для вычисления необходимого количества газа.

Далее будут описаны рабочие эффекты двигателя 1 внутреннего сгорания, имеющего огневой подогреватель, соответствующий первому варианту воплощения настоящего изобретения.

"Рабочий эффект в первом варианте воплощения изобретения"
В двигателе 1 внутреннего сгорания, имеющем огневой подогреватель, количество рециркулирующего выхлопного газа "e" регулируется путем регулирования степени открывания клапана 92 устройства 88 рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством газообразных продуктов a2 сгорания, вводимых во впускную систему. В таком случае, количество смешанного газа "as", состоящего из смеси рециркулирующего выхлопного газа "e" и газообразных продуктов a2 сгорания, может, таким образом, приводиться к заданному значению количества смешанного газа. Кроме того, количество рециркулирующего выхлопного газа регулируется таким образом, что количество газообразных продуктов сгорания становится как можно большим в соотношении газообразных продуктов сгорания и рециркулирующего выхлопного газа в заданном смешанном газе, посредством чего может быть получен следующий рабочий эффект.

(I) Сгорание в огневом подогревателе 17 обычно происходит при давлении, которое ниже, чем давление, при котором происходит сгорание в цилиндрах корпуса 3 двигателя, и топливо с воздухом легко смешиваются. В огневом подогревателе 17 сгорание может производиться с максимальным приближением к теоретическому соотношению воздуха и топлива. Следовательно, газообразные продукты сгорания огневого подогревателя 17 имеют меньшие количества углеводородов и окислов азота и большую концентрацию двуокиси углерода, благодаря чему они чище, чем выхлопной газ a4 (или рециркулирующий выхлопной газ "e"). Кроме того, как хорошо известно, двуокись углерода дает эффект сдерживания образования дыма. Таким образом, существует возможность сдерживания образования дыма и предотвращения получения обогащенной смеси воздуха и топлива, даже когда двигатель 1 работает с высокой нагрузкой, не говоря уже о работе с низкой нагрузкой.

(II) Газообразные продукты a2 сгорания огневого подогревателя 17 являются газом, не содержащим углерода. Следовательно, копоть не накапливается внутри корпуса 3 двигателя, и проблемы, такие как возникновение ненормальных трений и тому подобного в двигателе внутреннего сгорания, которые характерны для случаев накопления копоти, могут встречаться редко.

(Ill) Сгорание происходит хорошо при приведении количества смешанного газа "as", состоящего из рециркулирующего выхлопного газа "e" и газообразных продуктов a2 сгорания, к запланированному значению количества рециркулирующего выхлопного газа, и количество окислов азота уменьшается при увеличении количества тепла, получаемого охлаждающей жидкостью. Соответственно, можно ожидать, что прогрев двигателя 1 ускоряется, и производительность отопителя 9 салона автомобиля повышается.

Кроме того, огневой подогреватель 17 подсоединен параллельно к трубе 29 для основного потока каналом 33 подачи воздуха и каналом 35 введения газообразных продуктов сгорания. В этом случае, поскольку анемометр 70 расположен в трубе 29 для основного потока в части, расположенной между точками соединения c1 и c2, воздух от воздушного фильтра 13, который является начальным концом системы впуска, разделяется в точке соединения c1 на воздух a1, отклоняющийся в канал 33 подачи воздуха, и воздух a1', протекающий в направлении точки соединения c2 по трубе 29 для основного потока через анемометр 70 без отклонения. Соответственно, только воздух a1', который не отклоняется, протекает через анемометр 70. Следовательно, отклонений воздуха a1' не происходит в каком бы то ни было месте, пока воздух a1' не достигает цилиндров корпуса 3 двигателя и, отсюда, количество воздуха a1' становится количеством свежего воздуха, целиком предназначенного для сгорания в двигателе 1. Точное количество свежего воздуха, целиком предназначенного для сгорания в двигателе 1, таким образом, определяется анемометром 70. Это, таким образом, полезно для регулирования сгорания в двигателе 1.

Кроме того, канал 35 введения газообразных продуктов сгорания огневого подогревателя 17 сообщается с трубой 29 для основного потока, которая является впускным каналом, таким образом, что газообразные продукты a2 сгорания вновь сгорают в двигателе 1. Эти вновь сгорающие газообразные продукты a2 сгорания могут, при появлении в выхлопной системе двигателя 1, очищаться катализатором 39 выхлопного газа, расположенным в выхлопной системе.

Следовательно, поскольку канал 33 подачи воздуха и канал 35 введения газообразных продуктов сгорания огневого подогревателя 17 не открыты непосредственно в атмосферный воздух, может ожидаться эффект уменьшения шумов.

[Второй вариант воплощения изобретения]
Далее будет описан второй вариант воплощения изобретения со ссылками на рабочую процедуру регулирования, показанную на фиг. 6. Рабочая процедура регулирования, соответствующая первому варианту воплощения изобретения, основана на посылке, заключающейся в том, что двигатель 1 должен находиться в рабочем состоянии, когда огневой подогреватель 17 должен быть приведен в действие. Однако второй вариант воплощения изобретения отличается от первого варианта воплощения изобретения следующими тремя пунктами. (1) Указанная выше посылка не требуется, то есть, второй вариант воплощения изобретения имеет операцию оценки, определяющую, приведен ли в действие огневой подогреватель. (2) Добавлена операция выполнения включения/выключения устройства 88 рециркуляции выхлопного газа в зависимости от того, работает или нет огневой подогреватель 17. (3) Содержание операций S101-S104, соответствующих первому варианту воплощения изобретения, изменено в зависимости от того, находится ли устройство 88 рециркуляции выхлопного газа во включенном или выключенном состоянии.

Эта рабочая процедура регулирования, соответствующая второму варианту воплощения изобретения, будет описана ниже более подробно.

После запуска двигателя 1, когда процесс переключается на выполнение этой процедуры, в ходе выполнения операции S21 происходит оценка, влияет или нет работа огневого подогревателя 17 на сгорание.

Если в ходе выполнения операции S21 дана подтверждающая оценка, устройство переходит к выполнению операции S22, и если дана отрицательная оценка, переходит к выполнению операции S23.

В ходе выполнения операций S22 и S23, соответственно, выполняется выключение и включение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа. После этого, процесс переходит от выполнения либо операции S22, либо операции S23 к выполнению операции S201.

В ходе выполнения операции S201, как и операции S101 в первом варианте воплощения изобретения, количество впускаемого свежего воздуха a1', протекающего в направлении не показанных цилиндров корпуса 3 двигателя, определяется на основе сигнала, полученного от анемометра 70. После определения количества впускаемого свежего воздуха a1', устройство переходит к выполнению операции S202.

В ходе выполнения операции S202, которая, тем не менее, соответствует операции S102 в первом варианте воплощения изобретения, количество рециркулирующего выхлопного газа "e" определяется в зависимости от того, выполнено ли выключение или включение устройства 88 рециркуляции выхлопных газов в соответствии с разностью между утвердительной оценкой и отрицательной оценкой, сделанной в ходе выполнения операции S21. А именно, когда выполнено выключение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа, количество рециркулирующего выхлопного газа "e" равно нулю, и, таким образом, количество смешанного газа "as" определяется на основе только количества газообразных продуктов a2 сгорания огневого подогревателя 17. В противоположность этому, когда выполнено включение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа, количество смешанного газа "as" определяется, как и в ходе выполнения операции S102 в первом варианте воплощения изобретения, исходя из количества газообразных продуктов a2 сгорания и количества рециркулирующего выхлопного газа "e".

В ходе выполнения следующей операции S203 происходит оценка того, равно или нет количество смешанного газа "as" заданному значению количества смешанного газа. Если в соотношении количества смешанного газа "as" и заданного значения количества смешанного газа нет равенства, делается отрицательная оценка, и устройство переходит к выполнению следующей операции S204. Если в ходе выполнения операции S203 соотношение количества смешанного газа "as" и заданного значения количества смешанного газа определено как равное, дается подтверждающая оценка, и на этом эта процедура подходит к концу.

В ходе выполнения операции S204, также как и операции S104, количество смешанного газа приводится к заданному значению количества смешанного газа. Однако способ регулирования количества смешанного газа "as" отличается в зависимости от того, выполнено ли выключение или включение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа. А именно, для приведения количества смешанного газа "as" к заданному значению количества смешанного газа, должно быть решено, может ли быть получено заданное значение количества смешанного газа только благодаря газообразным продуктам сгорания огневого подогревателя 17, или с использованием также рециркулирующего выхлопного газа "e". Когда выполнено выключение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа, количество смешанного газа "as" регулируется с использованием только газообразных продуктов a2 сгорания. Когда выполнено включение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа, количество смешанного газа "as" регулируется с использованием как газообразных продуктов a2 сгорания, так и рециркулирующего выхлопного газа "e".

"Рабочий эффект во втором варианте воплощения изобретения"
Во втором варианте воплощения изобретения, когда работает огневой подогреватель 17, производится выключение устройства 88 рециркуляции выхлопного газа и, таким образом, прекращается действие устройства 88 рециркуляции выхлопного газа. Остановка действия устройства 88 рециркуляции выхлопного газа предполагает, что рециркулирующий выхлопной газ "e" не вводится во впускную трубу 23. Следовательно, количество смешанного газа "as" приводится к заданному значению количества смешанного газа путем использования только газообразных продуктов a2 сгорания. В этом случае, достаточно только количества выхлопного газа, испускаемого огневым подогревателем 17, для осуществления указанного выше регулирования, и отсюда, необходимость в регулировании количества рециркулирующего выхлопного газа "e" и момента опережения впрыска топлива может исключаться при приведении количества смешанного газа "as" к заданному значению количества смешанного газа. Таким образом, становится значительно легче приводить количество смешанного газа к заданному значению количества смешанного газа. Следовательно, может облегчаться уменьшение образования окислов азота и дыма. Кроме того, когда уменьшается количество дыма, уменьшение количества образующихся микрочастиц может быть облегчено.

Предпочтительно, чтобы рабочее состояние огневого подогревателя 17 отображалось не показанным датчиком температуры газообразных продуктов сгорания. Датчик температуры газообразных продуктов сгорания отображает рабочее состояние огневого подогревателя 17, таким образом делая возможным легкое регулирование силы пламени в огневом подогревателе 17, а именно, температуры газообразных продуктов сгорания, испускаемых из огневого подогревателя 17. Количество образуемых газообразных продуктов a2 сгорания становится большим при повышении температуры газообразных продуктов сгорания. Однако даже при образовании большого количества газообразных продуктов a2 сгорания, количество смешанного газа "as" может приводиться к заданному значению количества смешанного газа путем регулирования только количества газообразных продуктов a2 сгорания, посредством чего облегчается приведение к заданному значению количества смешанного газа.

Как описано выше, двигатель внутреннего сгорания, имеющий огневой подогреватель в соответствии с настоящим изобретением, устроен так, что огневой подогреватель расположен в системе впуска, при этом газообразные продукты сгорания, испускаемые огневым подогревателем, направляются во впускной канал, соответствующие элементы двигателя подогреваются теплом сгорания, содержащимся в газообразных продуктах сгорания, посредством чего ускоряется прогрев двигателя внутреннего сгорания и повышается производительность отопителя салона автомобиля, оснащенного двигателем внутреннего сгорания. Устроенный таким образом двигатель внутреннего сгорания включает устройство рециркуляции выхлопного газа и средство регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования количества выхлопного газа, направляемого в рециркуляцию устройством рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых во впускной канал. Таким образом, можно предотвращать получение обогащенной смеси воздуха и топлива и сдерживать образование дыма, даже когда устройство рециркуляции выхлопного газа скомбинировано с двигателем внутреннего сгорания, имеющим огневой подогреватель, вводящий газообразные продукты сгорания в систему впуска.

Многие признаки и преимущества изобретения очевидны из подробного описания, и, таким образом, прилагаемая формула изобретения охватывает все эти признаки и преимущества изобретения, которые соответствуют сущности и рамкам изобретения. Кроме того, поскольку многие модификации и изменения могут быть легко сделаны специалистом в данной области техники, формула изобретения не ограничивает изобретение конкретной конструкцией и работой, которые проиллюстрированы и описаны и, соответственно, могут применяться все пригодные модификации и аналоги, лежащие в рамках изобретения.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, имеющий огневой подогреватель, расположенный в системе впуска для ускорения подогрева двигателя внутреннего сгорания и повышения производительности отопителя салона автомобиля, установленного в транспортном средстве, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, путем введения газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем, во впускной канал, и подогрева соответствующих элементов двигателя теплом от сгорания, содержащимся в газообразных продуктах сгорания, отличающийся тем, что он содержит: устройство рециркуляции выхлопного газа, включающее канал рециркуляции выхлопного газа для обводного соединения впускного канала и выпускного канала указанного двигателя внутреннего сгорания для рециркуляции выхлопного газа между выпускным каналом и впускным каналом путем возвращения выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания во впускной канал из выпускного канала по каналу рециркуляции выхлопного газа; и средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа для регулирования количества выхлопного газа, направляемого в рециркуляцию, устройством рециркуляции выхлопного газа в соответствии с количеством газообразных продуктов сгорания, вводимых во впускной канал.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что количество смешанного газа приводится к заданному значению количества смешанного газа путем увеличения или уменьшения количества выхлопного газа, возвращенного во впускной канал, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предопределенном рабочем состоянии, если количество смешанного газа, состоящего из смеси, образуемой во впускном канале из газообразных продуктов сгорания, вводимых во впускной канал, и выхлопного газа, возвращенного во впускной канал, не приближено к необходимому количеству смешанного газа.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит: средство для определения количества свежего воздуха для определения количества свежего воздуха, подаваемого для сгорания в двигателе внутреннего сгорания; и средство для вычисления количества смешанного газа для вычисления количества смешанного газа на основе количества свежего воздуха, определенного средством для определения количества свежего воздуха,
4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что огневой подогреватель включает канал подачи воздуха для подачи воздуха, используемого для сгорания в огневом подогревателе, по впускному каналу двигателя внутреннего сгорания, и канал введения газообразных продуктов сгорания для введения газообразных продуктов сгорания, испускаемых огневым подогревателем, во впускной канал, при этом средство для определения количества свежего воздуха расположено во впускном канале в части, расположенной между точкой соединения для соединения канала подачи воздуха с впускным каналом и точкой соединения для соединения канала введения газообразных продуктов сгорания с впускным каналом, и место расположения средства для определения количества свежего воздуха находится раньше (по ходу подачи воздуха), чем часть для соединения канала рециркуляции выхлопного газа с впускным каналом.

5. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что средство для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа включает средство для вычисления заданного количества газа для вычисления заданного количества смешанного газа в соответствии с рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания, и количество выхлопного газа, возвращенного средством для регулирования количества рециркулирующего выхлопного газа во впускной канал, увеличивается или уменьшается таким образом, что количество смешанного газа становится заданным количеством смешанного газа, вычисленным средством для вычисления заданного количества газа.

6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что устройство рециркуляции выхлопного газа выключено, когда работает огневой подогреватель.

7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что рабочее состояние огневого подогревателя определяется датчиком температуры газообразных продуктов сгорания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6