专利名称：具有蓄热装置的内燃机,供热系统的控制及内燃机的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆装载用的内燃机，其设有临时储存热量并将其输出至热媒体流动的循环通路的蓄热装置，特别涉及控制从所述蓄热装置向循环通路供热的控制装置及控制方法。
背景技术：
一般来说，对于在汽车等车辆中装载的内燃机，在燃烧室周围的温度未达到所需温度的状态(冷态)下的机器运转会产生供给燃烧室的燃料不能充分雾化等不良情况，从而导致排放及油耗性能恶化。
但实际上，除了内燃机临时停止后再次发动的情况外，每次开始运转内燃机时，从内燃机起动到暖机结束这一段时间不得不在冷状态下运转。
针对这个问题，已知这样一种蓄热装置，其具有将内燃机运转时产生的热储存在规定蓄热容器中，再输出至冷态内燃机的功能。
例如特开平6-185359号公报中所记载的内燃机的蓄热装置，在发动机停止工作后也能以保温状态贮存由该发动机放热而变热的冷却水的一部分，并在下次发动机发动时释放到冷却系统(该内燃机的冷却通路)，从而使得发动机得到提前升温。
但是，通常，发动机起动时即使使热水在发动机的冷却通路中循环，但是发动机在起动的瞬间并不一定能达到合适的温度而完成暖机工作，因此不能使发动机在充分预热的状态下起动。即，不能够完全控制向发动机供热的时刻与向该发动机供热后状态的关系，以使该发动机处于适当的工作状态。
而且，不仅限于具备蓄热装置的内燃机，在其它为了确保良好的工作状态而需要进行一定程度的暖机、换句话说需要供热的被供热体上都存在同样的问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供被供热体的控制装置，其能够根据被供热体的工作状态对从蓄热装置向被供热体的供热进行最适当的控制。另外，本发明的目的在于提供作为这种被供热体而设有功能良好的蓄热装置的内燃机。
为了达到上述目的，本发明的第1方面是一种内燃机，所述内燃机设有使热媒体循环的循环通路、存储热量的蓄热装置以及将该蓄热装置存储的热量通过上述热媒体供应到上述循环通路的供热装置，根据与内燃机起动相关的特定定时因素来设定，在内燃机起动之前，通过上述供热装置开始向上述循环通路供热。
这里的时间因素是指与时刻、时间相关的所有参数，例如，特定动作的开始时刻、结束时刻及期间，或特定事件的发生开始时刻、结束时刻及期间。
为了提高内燃机运转初期的排气特性及燃料经济性，最理想的是在上述蓄热装置向该内燃机的供热开始后，经过规定的时间再起动内燃机。并且，使内燃机起动的时刻与对该内燃机进行必要充分供热的结束时刻(供热结束时刻)一致。
通过以上述供热开始时刻为基准，在供热结束后进行内燃机起动，可使内燃机起动时刻与供热结束时刻一致。但是，如果希望在任意时刻起动内燃机，则难以从该内燃机的起动时刻追溯决定上述供热开始时刻。
采用这种构造，通过以内燃机起动之前必然发生的特定事件为基准开始供热，在任意时刻进行内燃机起动的情况下，能够从该内燃机的起动时刻追溯适宜的时间设定供热开始时刻。
上述定时因素例如可以采用以下的时刻。
①开始解除防盗装置的工作时②打开装载了内燃机的车辆的上下车用车门时③探测到司机在驾驶座落座时④探测到设置在车辆驾驶座上的安全带被系上时⑤探测到车辆的刹车操作时⑥探测到装载了内燃机的车辆的离合器操作时⑦探测到车辆的上下车用门锁解除时可将①-⑦的时刻作为上述定时因素，以上动作在内燃机起动之前发生的必然性及时间再现性均很高，通过根据这些动作的发生时刻来决定供热开始时刻，将合适的供热开始时刻确切地设定在大致每次内燃机的起动时。
另外，本发明的第2方面是一种被供热体的控制装置，所述被供热体的控制装置是在所定条件成立的基础上而对被供热体进行供热。该条件根据与上述被供热体起动相关的特定状态来决定，同时，根据与该被供热体起动相关的特定状态控制向该被供热体的供热时间。
此处，上述被供热体也指进行某些动作并成为供热对象的任何部件。该被供热体自身的状态将受到供热程度的影响。采用上述结构，例如通过以与被供热体的起动相关联的必然发生的特定事件为基准开始供热，在任意时候进行该被供热体起动的情况下，均可设定从该被供热体的起动时刻倒推适当时间的供热开始时刻。
另外，上述被供热体也可以是原动机。
被供热体如果是原动机，则对于因热的输入输出而易于改变其起动时工作状态的原动机而言，可以准确控制其起动时的工作状态。
本发明的第3方面是一种内燃机，所述内燃机设有使热媒体循环的循环系和将上述蓄热装置贮存的热量通过上述循环系循环的热媒体供给至该机器的供热装置，在该机器起动之前，通过上述供热装置对该机进行多次供热。
此处，热媒体除了气体、液体之类的流体外，也可以是光、电流之类的包含潜在热(能量)但是实际上不具备实体的媒体。另外，使这样的热媒体循环的循环系，可以是例如内燃机冷却通道这样的流体循环通道，也可以是电流通过的电路。另外，也可以是传达辐射热的空间。
另外，进行多次供热是指单位时间对所供热量重复进行连续或间断的增减(变动)的形式。即，是指进行相对大量与少量热量的交互供给的方式，也指供给规定的热量后，暂时中止供热，然后再次供给规定量的热量的方式。
上述本发明的第3方面根据供热装置的间断动作状态进行供热。因此，与连续排出(消耗)通过蓄热装置贮存的热量相比，可以更长时间的持续使用通过蓄热装置贮存的有限热量。即，在例如由于某种原因造成该机器起动时刻延期等以及起动时刻不确定的情况下，可防止在该机器起动之前通过蓄热装置贮存的热量全部耗尽的情况。即，可以抑制该机器温度暂时上升之后又下降的情况发生。
因此，在任意时刻起动该机器的情况下，在该机器起动时，热供给均处于确实结束的状态。
另外，只要在通过上述供热装置进行的多次供热中，至少在该机起动时已经进行了一次供热即可，这样，即使在该机器起动初期仍继续供热，从而可以更好地提高该机器起动时的排气特性及燃料经济性能。
本发明的第4方面是一种供热系统的控制装置，所述供热系统的控制装置在该被供热体开始工作之前，通过上述供热系统能够对上述被供热体进行多次供热。
采用该结构，例如可以根据供热系统的间断工作方式对被供热体进行供热。因此，与连续排出(消耗)供热系统贮存热量相比，即使供热系统贮存的热量有限，这种方式也可以长时间的持续使用。
因此，在任意时刻起动该被供热体的情况下，在起动时，热供给均处于确实结束的状态。
因此，关于该被供热体起动时的供热，可可靠使用确保最佳工作状态所要求的理想供热时间及供热量。
另外，在上述由供热系统进行的多次供热中，可以在该被供热体开始动作时至少进行了一次供热，当采用这种结构，即使在被供热体起动初期仍继续供热，从而可以进一步适当地保证与该被供热体起动相关的工作状态。
另外，上述被供热体也可以是原动机，对于通过热的输入输出而易于改变其起动时工作状态的原动机而言，能够准确控制起动时的工作状态。
另外，上述原动机也可以是内燃机，其希望通过热量输入输出而易于改变其起动时工作状态，特别是通过其工作状态影响燃烧状态、并特别希望为了稳定其燃烧状态所实施的热供给在起动之前已结束完成，因此，可以准确地控制起动时的燃烧状态。
本发明的形式并不局限于上述车辆用的内燃机以及被供热体的控制装置。本发明的其它形式例如可以是内燃机或者被供热体的控制方法。
图1为显示了本发明一种实施例的装载了车载发动机系统的车辆局部的示意图。
图2所示为与该实施例相关的以电子控制装置为中心的发动机系统电路结构的框图。
图3所示为与该实施例相关的车载发动机系统的示意图。
图4为显示在与该实施例相关的发动机中，其燃烧室周边剖面构造的局部放大示意图。
图5为概括地显示与该实施例相关的发动机系统的模式6A、图6B、图6C为显示试验性改变蓄热器的电动泵的工作状态的结果，汽缸盖的温度变化的时序图。
图7是表示与该实施例相关的预热控制顺序的流程图。
图8是表示与第1种实施例相关的预热控制顺序的流程图。
图9是将从驾驶室侧车门的开启到发动机起动为止的一连串动作的时刻显示在时间轴上的时序图。
图10是表示另一实施例的预热控制程序的一部分的流程图。
图11是表示与第2种实施例相关的预热控制程序的流程图。
图12是从点火开关钥匙插入方向所见的开关筒的平面图。
图13是表示另一实施例中预热控制的一部分的流程图。
图14是表示另一实施例中预热控制的一部分的流程图。
图15是表示另一实施例中预热控制的一部分的流程图。
图16是表示另一实施例中预热控制的一部分的流程图。
图17是另一实施例中从点火开关钥匙插入方向所见的开关筒的平面图。
图18是概括显示另一实施例中发动机系统的模式图。
图19是概括显示另一实施例中发动机系统的模式图。
图20是显示另一实施例中预热控制程序的一部分的流程图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明中设有蓄热装置的车辆装载用内燃机适用于车载用发动机系统的一种实施例进行说明。
图1所示为装载有本实施例的车载发动机系统(内燃机)的车辆局部的示意图。
将车载发动机系统(以下，称为发动机系统)100作为驱动系统装载的车辆1是驾驶时不需要操作离合器的所谓自动变速式轿车。如图1所示，在占据车辆1内部空间一部分的驾驶席1a处，以驾驶座椅2为中心，在其周围设在车门(驾驶席一侧)3、系脱安全带(图中省略)的内扣4、用于使设置在发动机系统100中的发动机主体(图中省略)起动的开关筒5、调整该发动机主体动力输出的油门踏板6、使车1制动的制动踏板7、切换变速器(图中省略)功能的变速杆8、除了在屏幕上显示道路情况等图像信息外还可通过触摸操作进行输入操作的显示装置9、探测驾驶员声音的麦克风9a等。设置在驾驶席1a中的上述各部件2-9以及9a等分别直接或通过探测该部件动作的仪器(传感器类)与电子控制装置(ECU)30进行电气连接。
图2所示为以ECU30为中心的发动机系统100的简要电路构成。如图2所示，在ECU30的外部输入电路36电气连接有开关筒5、落座传感器2a、车门开关传感器3a、门锁传感器3b、安全带传感器4a、制动传感器7a、档位传感器8a、麦克风(声音)传感器9a以及水温传感器25等将有关车辆1的各部件或驾驶员的信息以电子信号输出的各种仪器。
开关筒5具有根据插入其中的点火开关钥匙5A的操作切换与发动机10起动相关的各部件的工作状况的点火开关的功能。即，除了对主继电器进行“开(ON)、关(OFF)”操作，以使显示装置9(参照图1)以及照明灯(图中省略)、音响(图中省略)或显示灯之类的外围周设备的主电源和ECU30时发动机10实施运转控制的功能，还通过ECU30向起动发动机10的起动马达26、点火器19、燃料喷射阀18等输出指令信号。
另外，开关筒5与点火开关钥匙5A共同构成众所周知的防盗装置。即，点火开关钥匙5A中内置有记录了特定码的通讯芯片5B，当点火开关钥匙5A插入开关筒5时，开关筒5读取通讯芯片5B中记录的特定码并传送到ECU30。ECU30将自身预先储存的注册码与由开关筒5传送的上述特定码对照，只有在两者一致的情况下才允许发动机10起动。即，如果不使用内置有记录了正规码的通讯芯片的点火开关钥匙5A，则不能起动发动机10。通过ECU30对上述特定码与注册码进行对照称为防盗装置解除动作。
车门开关传感器3a及门锁传感器3b安装在驾驶席侧的车门3(参照图1)上。车门开关传感器3a识别驾驶席侧的车门3的开关状态，输出对应识别情况的信号。另外，门锁传感器3b识别驾驶席侧的车门3是否上锁，并输出对应识别情况的信号。内置于驾驶座椅2(参照图1)的落座传感器2a识别驾驶员是否落座，并输出对应该识别情况的信号。安装在内扣4中的安全带传感器4a识别安全带(图中省略)与内扣4的扣合状态，并输出对应识别情况的信号。安装在制动踏板7中的制动传感器7a输出对应踏板7踏下量的信号。安装在变速杆8中的档位传感器8a输出对应驾驶员选择的变速杆8位置(档位)的信号。
另外，在ECU30的外部输出电路37中电气连接有燃料喷射阀18、点火器19、电动式水泵(电动泵)EP、电动式送风扇(电扇)22a、23a、起动马达26等控制车辆1(发动机系统100)运转状态的部件以及车1室内(例如显示装置9附近)安装的照明灯28、喇叭29等。
另外，如上所述，可在屏幕上显示出的道路情况等图像信息外，还可通过触摸进行输入操作的显示器9与外部输入电路36以及外部输出电路37都进行电气连接。
ECU30的内部设有中央处理器(CPU)31、只读存储器(ROM)32、随机存取存储器(RAM)33、备份RAM34以及计时器35等，这些部件与外部输入电路36以及外部输出电路37通过总线38进行连接组成逻辑运算电路。此处，ROM32预先储存了控制燃料喷射量、点火时间、冷却系20内冷却水状况等发动机系统100中发动机10运转状况等各种程序。RAM83暂存CPU52的运算结果。备份RAM34是即使在发动机10运转停止后也能保留数据的不易失存性存储器。计时器35进行计时工作。外部输入电路36包含缓冲存储器、脉冲电路、硬性过滤器以及A/D变换器等。外部输出电路包含驱动电路等。
这种结构的ECU30根据通过外部输入电路36从上述各种传感器2a、3a、3b、4a、7a、8a、9a以及开关筒5或显示器9等读取的信号，对发动机系统100的发动机10起动、燃料喷射、点火以及冷却水状况等进行各种控制。
图3表示了本实施例的发动机系统100的简略结构。
如图3所示，发动机系统100大致由发动机主体(发动机)10、冷却系20以及电子控制装置(ECI)30构成。
发动机10的外围以气缸体10a为下段、以汽缸盖10b为上段、两个部分10a、10b以互相闭合的状态形成。发动机10内部形成有4个燃烧室(图中省略)，连通各燃烧室与外部的进排气口(图中省略)。发动机10通过使经进气口供给的混合气(外部空气与燃料的混合气体)爆炸、燃烧，而获得其输出轴(图中省略)上的旋转驱动力。
冷却系20由在发动机10内包围各燃烧室即进排气口外围的循环通路(水冷套)A、使冷却水在发动机10与蓄热器21之间循环的循环通路B、使冷却水在发动机10与散热器22之间循环的循环通路C、使冷却水在发动机10与供暖发热芯体23之间循环的循环通路D构成。另外，循环通路A的一部分作为各循环通路B、C、D的一部分共享。循环通路A可以大致区分为在气缸体10a内形成的循环通路A1、在汽缸盖10b内形成的循环通路A2、连接循环通路A1和A2的旁路通路A3。
即，冷却系20是由多个冷却水循环通路组合构成的复合系统。在所述冷却系20内循环的冷却水作为热媒体通过在与发动机10之间进行热交换，由此进行该发动机10各部件的冷却或升温。另外，蓄热容器21与循环通路B构成了本实施例所涉及的供热系统。
构成冷却系20的上述各循环通路A、B、C、D中，设有控制和探测冷却水的状态及温度的各种部件。
电动式水泵(电动泵)EP根据ECU30的指令信号工作，使循环通路B内的冷却水沿箭头方向流动。
电动泵EP的下游设有蓄热器21。蓄热器21具有在与外部隔热的状态下贮存一定量冷却水的功能。即，如图3中简略内部构造所示，蓄热器21具有设有外罩21a及容纳在该外罩21a内的冷却水容纳部21b这样的双重结构。外罩21a与冷却水容纳部21b之间的间隙保持大致真空状态，以使冷却水容纳部21b的内部空间与外部保持在隔热状态。冷却水容纳部21b内装有将由循环通路B(泵侧通路B1)送来的冷却水导入上述容器21b的导入管21c和将上述容器21b中的冷却水排出到循环通路B(发动机侧通路B2)的排水管21d。通过排水管21d排出到发动机侧通路B2的冷却水被导入发动机10的汽缸盖10b中，并在该汽缸盖10b内优先流过在各气筒的进气口附近形成的路径。
另外，泵侧通路B1及发动机侧通路B2的通道中分别设有止回阀21e、21f，只允许冷却水通过蓄热器21从泵侧通路B1向发动机侧通路B2流动，从而限制了反向流动。
机械式水泵(机械泵)MP，使用了从发动机10输出轴传送的驱动力，在发动机10运转时，通过外部通路P1将冷却水泵入到气缸区10a内。伴随着发动机10的运转，机械泵MP开始工作，使得循环通路C及循环通路D中的冷却水各自按箭头方向流动。
装在循环通路C中的散热器22将加热的冷却水向外部散热。电风扇22a由根据ECU30的指令信号驱动，从而提高了散热器22中冷却水的散热效率。另外，循环通路C的通道中，在散热器22的下游装有恒温器24。恒温器24是感应温度高低而开关的控制阀，当恒温器24附近的循环通路C内的冷却水温度超过规定温度(比如80℃)时，阀门打开允许冷却水流动，当低于规定温度时，阀门关闭限制冷却水流动。
即，发动机10运转时(机械泵MP工作时)，若冷却水温度超过80℃，则允许循环通路C中的冷却水流动，通过散热器22的作用进行冷却水(发动机10)的强制冷却。对于发动机10来说，其温度(与冷却系20中冷却水温度大体相同)超过80℃或者接近80℃的状态称为热态，低于80℃的状态称为冷态。
循环通路D中设置的供暖发热芯体23，利用在发动机10中加热的冷却水的热量，根据需要对车室内(图中未示出)进行供暖。根据ECU指令信号驱动的电风扇23a在促进流过供暖发热芯23的冷却水放热的同时，使冷却水放热所产生的暖气通过空气通路(图中省略)送到车室内。
对于在各循环通路B、C、D循环的冷却水、设置在从发动机10朝外部的共用流路途中的水温传感器25将对应该流路中的冷却水温度(冷却水温)THW的探测信号输出到ECU30。
下面，对发动机10内形成的各燃烧室周边的构造，以冷却水通路为中心进行详细说明。
图4为示意图侧视图，其局部放大表示了作为发动机10内部结构一部分的燃烧室周边的剖面结构。
如图4所示，燃烧室11位于气缸体10a与汽缸盖10b交界处，形成于在气筒12中随着发动机10输出轴的旋转而上下运动的活塞13的上部。燃烧室11内的空间，通过进气阀14及排气阀15分别与进气口16及排气口17连通，发动机运转时，通过进气口16吸入混合气，通过排气口17将废气排出。安装在进气口16上的燃料喷射阀18，根据ECU30发出的指令信号喷射供给燃料。通过燃料喷射阀18喷射供给的燃料在进气口16内雾化，与新气形成混合气并不断进入燃烧室11。之后，根据ECU30的指令信号驱动的点火器19在适当时刻对火花塞19a通电，以使进入燃烧室11中的混合气燃烧。
在气缸体10a中，形成包围在气筒12外围的冷却水通路(相当于图3所示的循环通路A1的一部分)Pc。另外，在汽缸盖10b内，在进气口16及排气口17的附近，形成有各自的进气口侧冷却水通路Pa(相当于图3所示的循环通路A2的一部分)以及排气口侧冷却水通路Pb(同样，相当于图3所示的循环通路A2)。在包含这些冷却水通路Pa、Pb、Pc(循环通路A1、A2)的冷却系20内循环的冷却水的状态，如前所述，基本上可以通过机械泵MP、电动泵EP以及恒温器24的动作进行控制。
下面，对涉及本实施例的发动机系统100通过ECU30的指令信号等控制冷却水状态的冷却系控制进行简要说明。另外，由所述发动机系统100进行的冷却系控制，根据其执行时刻及执行条件的不同，大致可分为“发动机起动后冷态时的控制”、“起动后热态时的控制”以及“发动机起动前的控制(预热控制)”。
图5A、5B、5C为概括显示发动机系统100的模式图，其说明了发动机系统100(参照图3)的冷却系20中循环的冷却水的流动随发动机10的运转状态、温度分布而变化的状态。另外，在图5A、5B、5C中，冷却水产生流动的通路(包括通路中设置的各种部件)用实线表示，冷却水几乎或完全不流动的通路(包括通路中设置的各种部件)用点划线表示。
首先，图5A、5B都表示发动机10处于运转状态，电动泵EP处于停止状态时的发动机系统100。但是，图5A表示冷却系20内恒温器24附近的冷却水温在80℃以下的状态，图5B表示冷却系20内恒温器24附近的冷却水温在80℃以上的状态。
如图5A及5B所示，电动泵EP处于停止状态时，在汽缸盖10b内除了构成循环通路A、循环通路C、循环通路D一部分的循环通路A2以外，沿循环通路B的冷却水几乎停止流动。
此时，若冷却系20内的恒温器24附近的冷却水温在80℃以下，则该恒温器(控制阀)24关闭，以限制冷却水从该控制阀24向散热器22流动。这样，在发动机系统100内，只有循环通路A及循环通路D中的冷却水由于机械泵MP的作用而流动(图5A)。
另外，在冷却系20内的恒温器24附近的冷却水温在80℃以上时，该恒温器(控制阀)24打开，以允许冷却水从该控制阀24向散热器22流动。这样，在发动机系统100内，循环通路A、C、D内的冷却水由于机械泵MP的作用而流动(图5B)。
在本实施例的发动机10运转时，冷却系20基本上保持图5A或图5B所示的状态。另外，在各图所示的冷却系20的状态可具体由“发动机起动后冷态时的控制”(图5A)、“起动后热态时的控制”(图5C)来实现。
图5C表示发动机10处于停止状态、电动泵EP处于运转状态时的发动机系统100。
如图5C所示，当电动泵EP运转时，冷却水沿着循环通路B流动。这时，因为发动机10处于停止状态，与其输出轴联动的机械泵MP也停止，循环通路A1、旁路通路A3、循环通路C以及循环通路D内的冷却水几乎不流动。即，图5C所示的冷却系20的状态相当于发动机即将起动时的状态，由上述“预热控制”具体实现。
此处，对上述“预热控制”的内容及执行程序进行更详细的说明。
图6A、图6B、图6C为时间图，其显示了关于前面图2-图5所示的发动机系统100，作为实验性改变发动机10起动时电动泵EP的运转状态的结果，汽缸盖10b温度变化的不同状态。这里，时刻t1为发动机10起动时刻。用虚线表示的温度变化曲线(下称变化曲线)α表示该机起动时电动泵EP不运转情况下的温度变化，用点划线表示的变化曲线β表示在该机起动的同时电动泵EP开始运转情况下的温度变化。而用实线表示的变化曲线γ则表示在由该机起动的规定时间(本实施例中为5秒)之前，电动泵EP开始运转情况下的温度变化。在各变化曲线α、β、γ中，假设上次发动机10运转即将结束时(发动机停止时)是处于热态为前提的。即，假设蓄热器中贮存了温度足够高的水。
如图6所示，在变化曲线α中，发动机起动后(时刻t1之后)，通过伴随着发动机运转的发动机10自身的发热作用，汽缸盖10b的温度逐渐上升。根据外界气温等环境条件，从时刻t1经过十几秒至几十秒之后的时刻t3，汽缸盖10b的温度(与冷却水温度大体相同)达到80℃时，在该温度附近恒温器24进行反复开关阀门的操作，以使冷却水温(汽缸盖10b的温度)大约保持在恒温(80℃)。
在变化曲线β中，在发动机10起动的同时，向汽缸盖10b供给以大约80℃以上温度状态贮存在蓄热器21中的冷却水(热水)。这种情况下，发动机10起动后(时刻t1之后)，经过10秒钟左右后的时刻t2，汽缸盖10b的温度(与冷却水温度大体相同)达到大约80℃，之后，冷却水温(汽缸盖10b的温度)大约保持在恒温(80℃)。
在变化曲线γ中，在发动机10起动之前，向汽缸盖10b供给蓄热器21中的热水。这时，汽缸盖10b的温度在电动泵EP开始工作后5-10秒钟左右到达与蓄热器21中的冷却水相同的温度(60-80℃)，这已经得到发明人的证实。在图6的变化曲线γ中，设定为在电动泵EP在时刻t0开始运转后，经过10秒钟(时刻t1)再起动发动机10。
这样，汽缸盖10b的温度确实达到80℃后，发动机10开始起动。顺便说一下，随着发动机10的起动，(比循环通路B中的冷却水温低)低温的冷却水从冷却系20中除了循环通路B以外的通路流入汽缸盖10b中。这样，在时刻t1之后，虽汽缸盖10b的温度暂时稍微下降，但通过蓄热器21继续供应热水及发动机运转自身的产热，温度再次上升，并通过恒温器的调节保持在80℃左右。
在本实施例的发动机系统100中，由燃料喷射阀18喷射到发动机10的燃料在进气口16内雾化，与新气形成混合气进入到燃烧室11，该混合气供燃烧的情况已在图4中进行了说明。
为此，为了使喷射供给的燃料在进气口16内迅速雾化，从适当保持该雾化后的状态的观点来看，最好使发动机10、特别是汽缸盖10b内形成的进气口16内壁的温度超过设定温度(60℃，最好是80℃左右)。若进气口16内壁的温度过低，则燃料容易粘附在内壁上，难以高效率雾化(气化)燃料，且难以使燃料雾化(气化)后的燃料保持在这种状态。这些与燃料雾化相关的缺点，难以实现燃烧效率及空油比的最佳化，可能造成排气特性及燃料经济性能降低。
发动机10处于冷态时，若在不从外部进行任何供热的条件下继续发动机起动运转，汽缸盖10b(进气口16)的温度达到足够高则需要比较长的时间(时刻t1-t3)，正如图6A的变化曲线α所示。另外，如图6A的变化曲线β所示，即使在发动机起动的同时或之后立即从蓄热器21供给热水，尽可能缩短发动机起动后的预热时间，在预热过程中(时刻t1-t2)的排气特性和燃料经济性能仍难免低下。
为此，如图6A的变化曲线γ所示，对发动机系统100进行控制(预热控制)，以使在发动机10起动之前将冷却水从蓄热器21供给到汽缸盖10b，在发动机10起动之前完成预热工作(发动机10从冷态转为热态)。
但是，通过来自蓄热器21的热水供给使发动机10从冷态转换为热态需要数秒钟。如果驾驶员意图起动发动机10的时刻早于结束所述转换的时刻，那么在转换为热态之前起动发动机10，燃料则不能充分雾化。
另外，如果驾驶员意图起动发动机10的时刻滞后于所述转换结束时刻，则会使蓄热器21中贮存的热水无谓的消耗掉。
为此，在本实施例的发动机系统100中，作为该发动机10起动之前必然发生的动作，该动作时刻将每回大致相同的特定动作探测作为预热的触发信号。将探测到该动作(触发信号)的时刻作为定时因素，根据该定时因素决定预热开始时刻。
图7显示了本实施例的预热控制的基本程序。即，在发动机10起动之前从蓄热器向该发动机供热(预热)按以下基本程序进行。
首先，在步骤S1中，ECU30判断发动机10起动之前是否发生特定的动作(触发信号)。该触发信号对于发动机10起动之前有一定必然性的事情，不管是因驾驶员的行为而引起的人为事件还是非人为事件均可。
其次，在步骤S2中，对与预热的实施相关的条件进行设定(或者确认)。
与预热实施相关的条件例如可以是从预热开始到预热结束的时间，也可以是判断预热结束的判断标准，例如发动机的温度上升量、从蓄热容器向发动机供给的热水供给量等。而且，也可以将上述条件根据当前环境(例如发动机的温度、外界气温)进行运算、参照图形得出。另外，也可以是预热实施期间的条件(例如从蓄热容器向发动机供给热水的流量)等。
在步骤S2，如果当前环境处于不必预热的情况，例如冷却水温已经超温时，也可以判断为不进行预热。
之后，在步骤S3，例如根据前面步骤S2设定的条件开始并继续预热。这时，也可以将禁止实施预热时起动发动机作为附加条件，在确实结束预热后发动机10才能起动。这一附加禁止条件的具体实现方法，可以是在预热过程中通知(让其识别)驾驶员不要起动发动机10，也可以实行自动控制以优先于发动机起动实施蓄热容器的热水供给，且禁止同时进行热水供给和发动机起动。另外，也可以采用在预热结束之前不能够起动发动机10的机械构造。
然后，经过规定时间的预热持续(步骤S4)、结束(步骤S5)这样的顺序，发动机10起动(步骤S6)。在步骤S6，可以通知驾驶员预热已结束，由驾驶员手动操作起动发动机10，也可以在预热结束后由ECU30等控制自动起动发动机。
如果按照这一基本程序(控制的形式)进行预热控制，需要选择发动机10起动之前的必然性及动作时刻再现性较高的动作，根据所选择的动作时刻决定供热开始时刻。这样，每次都可以确切设定合适的供热开始时刻，以在发动机10起动时的温度保证高再现性。换句话说，可以实现在发动机10确实转入热态后起动发动机10。这样，便解除了与燃料气化相关的不利因素，使燃料燃烧效率及空燃比处于最佳状态，并提高了排气特性及燃料经济性能。
下面，参照图8，按照上述基本顺序(图7)对本实施例的发动机系统100在发动机10起动之前进行的“预热控制”进行详细说明。
图8流程图，其表示了发动机系统100在发动机10停止中每隔规定时间执行的“预热控制程序”的处理内容。ECU30的ROM32预先储存了与以下程序相关的程序。
图8所示的预热控制程序的处理开始后，ECU30首先在步骤S101判断是否探测到防盗装置的解除动作，如果该判断是肯定的，处理进入到步骤S102。如果该判断是否定的，则退出该程序。
在步骤S102，判断当前发动机状态是否符合预热实施条件。具体的说，就是判断由水温传感器25探测出的冷却水的温度(冷却水温)THW是否低于设定温度(希望设定为60℃左右)。如果该判断是肯定的，则确认发动机10处于冷态，处理进入步骤S103，开始预热。如果该步骤S102的判断是否定的，则退出该程序。
在步骤S103，开始电动泵EP的运转，在开始从蓄热容器21向发动机10供给热水的同时，在显示器9的画面上显示出达到预热结束的时间(剩余时间)。
使电动泵EP持续运转规定的时间(例如5秒钟)，到预热结束为止，在显示器9的画面上依次显示出剩余时间(步骤S104)。
预热结束后，ECU30在停止电动泵EP运转的同时，将预热结束的信息显示在显示器9的画面上(步骤S104)。
最后，在步骤S106中，ECD30驱动起动马达26的同时，开始燃料喷射阀18的工作(向发动机10供给燃料)及通过点火器19对点火火花塞19a通电，从而进行发动机10的自动运转。
顺便说一下，上述“预热控制程序”(图8)中各个步骤的处理相当于前面基本程序(图7)中的某一步。即，步骤101(图8)相当于步骤S1(图7)、步骤102(图8)相当于步骤S2(图7)、步骤103(图8)相当于步骤S3(图7)、步骤104(图8)相当于步骤S4(图7)、步骤105(图8)相当于步骤S5(图7)。
如图9所示的时间图所示，(1)打开驾驶室侧车门3→(2)在驾驶员座椅2落座→(3)将点火开关钥匙5A插入开关筒5→(4)防盗装置解除动作开始→(6)切换到点火开关的“ON”位置→(7)防盗装置的解除动作结束→(8)系上安全带→起动马达26起动这样的一系列动作，对于装载有发动机系100的车辆的驾驶员来说，几乎是起动发动机10之前必然的动作。通过这些动作，从各种动作(1)-(8)的实施时间至起动马达起动为止所经过的时间，与例如驾驶员的性别、身体状况等几乎没有关系，其可特定为一个无个人差异的再现性较高的值，这一点发明者进行了验证。
正如前面图4中变化图γ所示，如果在发动机10起动(起动马达26开始工作)之前5-10秒钟左右开始预热工作，那么该发动机10就可在大致脱离低温状态的状态下起动。
即，如果选择各动作(1)-(8)中的某一个动作的执行时刻作为一个因素(定时因素)，那么根据该定时因素可以求得发动机10起动前最合适的预热开始时刻(例如发动机起动前的5秒钟)。
在上述“预热控制程序”中，选择防盗装置的解除动作作为发动机10起动之前必然发生的事件，根据该选择事件的发生时刻开始预热。防盗装置的解除动作的开始时刻作为发动机10起动之前发生的事件不仅必然性高，而且关于从其开始时刻到发动机10的任意起动时刻的时间长度的再现性也较高。
因此，与防盗装置解除动作的开始时刻同时，或者在根据该时刻而规定时刻开始预热，由此可以圆满完成预热工作。即，即使在任意时候起动发动机10，在发动机10起动时预热也可处于结束状态。
另外，如果防盗装置的解除动作所需时间比预热所需时间短，那么即使防盗装置的解除动作结束，由蓄热器21对发动机10的充分供热也未结束。即使在这种情况下，也可通过上述“预热控制程序”中步骤S104-S106的一系列处理，将到预热结束为止的剩余时间等通知驾驶员，从而能良好地确保发动机起动时驾驶员的舒适感。
或者，也可以使防盗装置的解除动作至少持续到预热结束时或之后，显示出达到防盗装置解除动作结束时的剩余时间，使驾驶员认识到目前正进行防盗装置解除动作。通过这样有意识地给予驾驶员的认识，也可以在使发动机10起动时良好地确保驾驶员的舒适性。
无论怎样，防盗装置解除动作的持续时间，即从其开始时刻到发动机10的任意起动时刻所花费时间长度的再现性足够高。发动机10起动时从将点火开关钥匙插入开关筒5到发动机10起动，时间很短，而且每回所花时间都几乎相同。这样短的时间，驾驶员起动发动机操作时不会感到不便。
如上所述，根据本实施例中发动机系100实施的“预热控制程序”，选择发动机10起动前必然发生的且该时间再现性较高的事件作为定时因素，根据该定时因素控制预热的实施时间，这样，就可以在发动机10确实脱离冷态后、至少在确实高于不适合所供燃料气化的温度范围时才起动发动机。
这样，解除了与发动机起动时的燃料气化(雾化)相关的不利因素，使燃料燃烧效率及空燃比达到最佳，还提高了排气特性及燃料经济性能。
另外，作为本发明的第二个实施例，也可以代替上述防盗装置解除动作的开始，用驾驶室侧车门3打开的动作作为预热的触发信号。
在这种情况下，例如上述“预热控制程序”(图8)中的步骤S201的处理可由图10所示的处理代替。
即，在步骤S101，当变速杆8的位置(档位)处于停车用位置(停车位置)的状态时，ECU30判断是否探测到驾驶席侧车门3的打开动作，该判断如果是肯定的，则进入步骤S202，如果是否定的，则暂时退出该“预热控制程序”的处理。这时，可根据档位传感器8a的输出信号判断变速杆8的位置、根据车门开关传感器3a判断驾驶席侧车门3打开的动作。
另外，也可以用驾驶席侧车门3的开锁动作代替上述作为上述触发信号的驾驶席侧车门3的打开动作，通过上图10的“预热控制程序”起到大体相同的效果。在这种情况下，ECU30可以根据门锁传感器3b的输出信号判断驾驶室侧车门3的锁定是否解除。
此处，如图6B中的温度变化曲线δ所示，从时刻t0开始的由蓄热器21向汽缸盖10b的热水供给，在发动机10不起动而持续供热的情况下，到时刻t1后，汽缸盖10b的温度上升到80℃(蓄热器中贮存的热水温度)左右后，缓缓下降。此时，如果将发动机10进行最佳起动所希望的汽缸盖10b的温度下限值设为L，那么时刻t1’之后，汽缸盖10b的温度将会降到温度L(下限值)以下。换句话说，将会降低对发动机10的预热效果。
这时，即使将蓄热器21中贮存的热水的一部分供给到气缸盖10b，暂时中止供水，那么若经过规定时间后再重新供水，也能保持汽缸盖10b的温度高于下限值L，同时减缓蓄热器中热水的消耗速度。即，如图6c中的温度变化所示，从时刻t0开始热水供给，到时刻t1暂时停止，到时刻tc时再度供给，由此，即使经过了时刻t1’后，汽缸盖10b的温度依然维持在下限值L之上的状态。顺便说一下，在时刻t1’附近起动发动机10时，如温度变化所示，汽缸盖10b的温度不会降至下限值L之下，而是会很快上升到80℃。
在本实施例的发动机系统100中，ECU30控制电动泵EP的工作，以使发动机10起动前后的汽缸盖10b的温度变化体现为图6c中的温度变化ζ。
即，ECU30预先选择发动机10起动之前必然发生的事件，根据该事件发生的时刻开始预热。预热开始后，使电动泵EP工作规定时间后暂停，经过规定时间后重新开始工作，由此，蓄热器21中贮存的热水按规定量间断地排出到循环通路B(发动机侧通路B2)。
接着，参照流程图11说明发动机系统100的预热开始后，将蓄热器中贮存的热水以数次排出到发动机冷却通路的具体控制程序。
图11是表示在发动机系统100停止时执行的“预热控制程序”的处理内容流程图。ECU30的ROM32中预先记录了与以下程序相关的程序。
本程序根据车门开关传感器3a的输出信号识别发动机10起动之前驾驶员必然要做的开关驾驶席侧车门3的动作，判断是否探测到驾驶席侧车门3的打开动作(步骤S201)。例如，在步骤S201中，若ECU30在发动机10在停止状态下探测到驾驶席侧车门3的打开时，则进入到步骤S202。该判断如果是否定的，暂时终止该程序。
在步骤S202，确认当前发动机状态是否符合预热执行条件。具体的说，就是水温传感器25探测的冷却水温度(冷却水温)THW如果低于设定温度(希望设定为60℃左右)，确认发动机10处于冷态，处理进入步骤S203，进行预热。顺便说一下，在当前发动机状态不符合预热执行条件的情况下，即，S202的判断是否定的，那么在本程序(本次的发动机起动)中不进行预热。
在步骤S204，使电动泵EP开始运转，在开始从蓄热器21向发动机10供给热水的同时，通过预热灯28点亮，告知驾驶员正在预热。另外，电动泵EP的运转，在蓄热器21内贮存的热水量的一半持续排至循环通路B(发动机侧通路B2)时暂时停止。顺便说一下，蓄热器21内贮存的热水的一半量排出到发动机侧通路B2，完全可以使汽缸盖10b的温度超过图6B或图6C所说的下限值L。
接着在步骤S204，根据点火开关钥匙5A插入开关筒5的操作识别点火开关的动作。
如图12所示，从点火开关钥匙5A的插入方向看去，开关筒5由设有用于插入钥匙5A的锁孔5b的圆形转子5c和以自身内周围绕圆形转子5c外周的环形锁壳5d组成。锁壳5d形成开关筒5的主体外轮廓，同时被固定在例如驾驶室的操作面板(图中省略)上。转子5c的结构应能在若扭转插入锁孔5b的点火开关钥匙5A时，相对于锁壳5d在一定范围内转动。如图12中的实线所示，点火开关钥匙5A在锁孔5b的纵向端部与锁壳5d上标有“LOCK”的位置SW1一致的状态下，能够插入锁孔5b。
在发动机10起动时，首先，驾驶员(操作员)将点火开关钥匙5A插入锁孔5b，当钥匙从标有“LOCK”的位置SW1转动到标有“ACC”的位置SW2时，照明灯(图中省略)、音响(图中省略)或者导航设备(图中省略)等外围设备的主电源处于“开(ON)”的状态。进而，当该点火开关钥匙5A继续转动到标有“ON”的位置SW3(图12中，用二点划线表示)时，对ECU30来说，驱动实施发动机10的运转控制功能的主继电器处于“开(ON)”的状态。接着，当该点火开关钥匙5A转动到标有“START”的位置SW4时，起动马达26运转以使发动机10的曲轴转动，同时与所述曲轴转动同期进行燃料喷射阀18开始喷射供给燃料且点火器19点燃气化燃料。另外，作为本处理程序中的一个环节，ECU30伴随向处理步骤S103的处理转换的同时，限制(锁定)插入开关筒5的点火开关钥匙5A从位置SW3向位置SW4的转动。
在步骤S204中，当识别到点火开关钥匙5A转动到标有“ON”的位置SW3时，电动泵EP再次运转，将蓄热器21中的剩余热水(半量)排出到发动机侧通路B2(步骤205)。结果，使蓄热器21中贮存的热水全部排出到发动机侧通路B2中。
这样，若蓄热器21中全部热水排完，则ECU30接着在步骤S206中使预热灯28熄灭。
最后，ECU30在步骤S207中，解除点火开关钥匙5A从位置SW3转动到SW4的限制(锁定)。即，车辆1的驾驶员可以将点火开关钥匙5A转动到位置SW以使发动机10起动。
经过步骤S207后，ECU30在本程序中的处理暂时结束。
根据以上所描述的处理程序，ECU30在发动机10起动之前进行预热控制。
在上述“预热控制程序”中，对电动泵EP的运转进行控制，以在汽缸盖10b的温度有一定程度的上升时，暂时停止向该汽缸盖10b的热水供给，经过规定时间后再重新开始供给。顺便说一下，在上述“预热控制程序”的步骤S203电动泵EP暂时停止后，到步骤S205电动泵EP再次运转所经过的时间(本实施例中为5秒钟左右)非常短，在这期间汽缸盖10b的温度不会低于前面图6B或图6C中所说的下限值L。
即，在本实施例中，通过根据上述电动泵EP的间断运转状态实施预热，比起连续排出蓄热器21中全部热水的方式，可以更长时间的持续使用蓄热器21中贮存的有限热水。这样，即使由于某种原因造成发动机10的起动延期，也可以确实抑制暂时上升的汽缸盖10b温度再度下降。
另外，如果对保持在设定温度范围(本实施例中为高于下限值L的温度)的汽缸盖10b再次供给热水，汽缸盖10b可以在短时间内上升到热水的温度(本实施例中为80℃左右)，因此，在任何时刻起动发动机10时，只要在其稍前(本实施例中为点火开关切换到“ON”的时刻)再次供给热水，发动机10起动时就可处于预热确实结束的状态。
因此，在发动机10确实脱离冷态后、至少在确实高于与所供燃料气化不适合的温度范围时起动发动机。
这样，解除了发动机起动时与燃料气化(雾化)有关的不利因素，使燃料燃烧效率及空燃比达到最佳，并提高了排气特性及燃料经济性能。
在取得上述效果时，由于不必增大蓄热器21的容量，因此，在蓄热器21(蓄热装置)相对于车辆1的装载性方面也可发挥其优越性。
在本实施例中，根据驾驶席侧车门3的开闭，开始进行蓄热器21内一半量热水的供给，然后对应点火开关切换到“ON”的时刻开始供给剩余的一半热水。
另外，也适于采用发动机10发动之前脚踏制动踏板7的动作作为预热的触发信号代替上述第1个实施例中防盗装置的解除动作的开始或者上述第2个实施例中驾驶席侧车门3的开门动作。
这时，例如上述“预热控制程序”中图8的步骤S101或图11的步骤S201中的处理可用图13所示的步骤301代替。
即，如图13所示，在步骤S301，当变速杆8的位置(档位)处于停车用位置(停车位置)的状态下，ECU30判断是否探测到脚踏制动踏板7的动作，该判断如果是肯定的，则进入步骤S302，如果是否定的，暂时退出该“预热控制程序”。这时，脚踏制动踏板7的动作可根据制动踏板传感器7a的输出信号判断。
另外，同样，也可以用发动机10发动之前系扣安全带的动作代替防盗装置解除动作的开始或者驾驶席侧车门3的开门动作作为预热的触发信号。
这时，上述“预热控制程序”中图8的步骤S101或图11的步骤S201中的处理可用图14所示的处理代替。
即，在步骤S401，当变速杆8的位置(档位)处于停车用位置(停车位置)的状态下，ECU30判断是否探测到驾驶席侧车门的打开、系扣安全带等一连串的动作，该判断如果是肯定的，则进入步骤S402，如果是否定的，暂时退出该“预热控制程序”。这时，变速杆8的位置可根据档位传感器8a的输出信号、车门3的打开动作可根据车门开关传感器3a的输出信号、系扣安全带的动作可根据内皮带扣4中安装的安全带传感器4a的输出信号分别进行判断。
另外，也可以用发动机10发动之前驾驶员在驾驶座椅上落座的动作代替上述防盗装置解除工作的开始或者代替上述驾驶席侧车门3的开门动作作为预热的触发信号。
这时，上述“预热控制程序”中图8的步骤S101或图11的步骤S201中的处理可用图15所示的处理代替。
即，如图15所示，在步骤S501，当变速杆8的位置(档位)处于停车用位置(停车位置)的状态下，ECU30判断是否探测到驾驶员在驾驶座椅上落座的动作，该判断如果是肯定的，则进入步骤S502，如果是否定的，暂时退出该“预热控制程序”。这时，驾驶员落座的动作可根据驾驶座椅内置的落座传感器2a判断。
另外，同样，也可以用发动机10发动之前脚踏离合器踏板的动作代替上述防盗装置解除工作的开始或者代替上述驾驶室侧车门3的开门动作作为预热的触发信号。
另外，同样，也可代替上述防盗装置解除工作的开始或者代替上述驾驶席侧车门3的开门动作，使发动机10起动之前的预热触发信号由驾驶员的意志决定。
这时，上述“预热控制程序”中图8的步骤S101或图11的步骤S201中的处理用图16所示的步骤S601代替即可。
即，在图16所示的控制处理中，在步骤S601，ECU30判断是否探测到与预热的执行相关的指令信号，该判断如果是肯定的，则进入步骤S602，如果是否定的，暂时退出该“预热控制程序”。在这里，与预热的执行相关的指令信号可通过例如显示装置9输出。即，显示装置9的画面上显示出众所周知的触摸屏(操作面板)构成该装置，通过驾驶员对触摸屏的触摸操作，可输出与预热的执行相关的指令信号。
另外，以上述驾驶员的意志作为触发信号的预热的实施不仅可以通过显示装置9进行，例如也可以将输出与预热相关的指令信号的发送器内置在点火开关钥匙5A中，以进行远程操作。
另外，也可以使ECU30具备声音识别功能，例如通过声音传感器(麦克风)9a让驾驶员发送语音指令，将这一语音指令作为触发信号实施预热。
如果采用这种构成，装载了该内燃机的车辆的驾驶员自己就可容易地在起动该内燃机之前进行供热，从而提高蓄热装置操作的方便性。
另外，同样，代替上述防盗装置的解除动作的起动，也可以用图12这样的发动机10起动时点火开关的动作作为预热的触发信号。
即，如图12所示，点火开关钥匙5A转动到标有“ON”的位置SW3的动作(点火开关切换到“开(ON)”的动作)是发动机10起动之前必然的动作。从该动作的发生时刻到发动机10起动时刻所经过的时间(5秒钟左右)几乎不存在驾驶员的个人差异，因此具有高再现性，这一点发明者进行了验证。
因此，将点火开关切换动作与“预热控制程序”中图8的步骤S101或图11的步骤S201置换，也适于作为触发信号，可取得与上述实施例同样或类似效果。
而且，在开关筒5的结构中，也可以采用如图17所示的另一种实施例。即，开关筒5的锁壳5d上除了标有“LOCK”、“ACC”、“ON”以及“START”之外，在标有“ON”的位置SW3和标有“START”的位置SW4之间还标有“PRH”。发动机10起动时驾驶员将插入开关筒5的点火开关钥匙5A通过标有“ON”的位置SW3有意识的转动到标有“PRH”的位置SW5，ECU30开始预热。根据驾驶员的意志，为了在发动机10起动之前必然进行预热，驾驶员从想要起动发动机10开始，经过预热的实施、结束，到发动机10起动为止的一系列程序，通过点火开关钥匙5A单方向转动这一动作快速进行。因此，即使禁止在预热结束前起动发动机10，也能将驾驶员的不便感觉抑制在最小限度。
另外，作为禁止起动马达26运转的实施例，不仅仅限于即使点火开关钥匙5A转动到“起动(START)”位置SW4也不允许起动马达26运转这种方式，例如也可以用机械或电磁方式限制或锁定插入开关筒5中的点火开关钥匙5A转动到“起动(START)”位置SW4。而且，也可以进行控制，使得即使起动马达26开始运转燃料喷射阀18也不工作(不进行燃料的喷射供给)，结果，发动机10不能够起动。
另外，也可以在每次发动机起动时的“预热控制”实施后找到(学习)一个体现驾驶员性格的最佳触发信号。
另外，在上述第2个实施例中，除了第2种触发信号外，还可以设定第3、第4等3种以上的触发信号，控制热水供给的开始和停止，从而进行反复间断地热水供给。而且，当探测到第1种触发信号后，也可以根据其后经过的时间或汽缸盖10b的温度实现热水供给的停止或再度开始。
另外，可进行这样的控制，即在上面所述的发动机起动之前进行3次以上的间断热水供给的情况下，可以在发动机10起动的同时至少进行一次热水供给。通过这样的控制，可以更好地提高发动机10起动时的排气特性及燃料经济性能。
此处，发动机10起动“之前”是指包括发动机10起动时刻的“之前”。例如，当蓄热器21中贮存的热水温度为80℃时，汽缸盖10b的温度上升到50℃-75℃时起动发动机，就足以提高发动机10起动时的排气特性及燃料经济性能，其后，通过热水的继续供给，可使发动机10起动初期的排气特性及燃料经济性能得到进一步提高。
另外，通过每次热水供给排出至发动机侧通路B2的热水量也可以不等。
另外，即使用例如通过改变电动泵EP的驱动力，反复控制从蓄热器21向汽缸盖10b所供热水流量的高低，代替存储在蓄热器21中的热水按规定的量间断地供给到发动机侧通路B2的控制形式，也能取得与本实施例相同或相近效果。
作为对应图7中所示基本顺序的步骤S3-S5的顺序，也可通过扬声器29发出的声音或照明灯28的开灯动作将预热开始，进行过程中或结束通知驾驶员。
另外，根据上述“预热控制程序”中的控制顺序，例如，在步骤S102中，当冷却水温超过设定温度时，不进行预热，或保持。这样，根据冷却水温度的高度连续变化预热时间及电动泵的输出，可节约电动泵EP消耗的电力，同时还可以提高预热效率。而且，在采用预热过程中禁止发动机10起动这种控制形式的情况下，当冷却水温在规定温度以下时，也可一面进行预热，一面解除发动机10的起动禁止(限制)或缩短禁止时间等，进行缓和禁止条件的条件设定(控制)。
在上述实施例的“预热控制程序”中，解除发动机10的起动禁止后，将控制该发动机10自动起动(图8中的步骤S106)，在预热结束后，可只通知驾驶员预热结束，以由驾驶员手动进行发动机10的起动。
另外，上述实施例中，采用水温传感器25的输出信号，换句话说，就是采用冷却系的某一部位探测到的冷却水温度(冷却水温)THW作为代表发动机10温度的参数。当然不仅限于此，也可以采用获取反映发动机10的温度或进气口16温度的信息的其它探测方法。例如可以设置直接探测发动机10机体的温度或进气口16内的温度的传感器，也可以设置探测润滑油油温的油温传感器。而且，还可以在冷却系的多处设置水温传感器，以提高探测精度。
另外，如图3所示，采用上述实施例中适用的发动机系统100的冷却系20，由气缸体10a内与汽缸盖10b内几乎独立的冷却水循环通路组成。在预热过程中只允许蓄热容器21及汽缸盖10b之间的循环通路B、特别是汽缸盖内进气口附近优先流入冷却水，这样，可优先于其它部位进行进气口的温度控制。
对此，如图18所示的发动机系统100’那样，其冷却系20’设有在气缸体10a与汽缸盖10b内共通的冷却水循环通路，在预热过程中，即使让冷却水在发动机10的各部位循环，采用本发明也可获得与上述实施例同等的效果。
另外，本发明也可适用于如图19中所示的发动机系统100”。
在发动机系统100”中，作为其冷却系20”的一部分，在通过发动机10使冷却水循环的循环通路20a途中并列配置了通路20b及通路20c，在各通路途中设置了蓄热器21及供暖发热芯23。另外，流过通路20c的冷却水的流量，可通过流量控制阀24A自由控制。由这种结构构成的发动机系100”在预热中和通常的发动机运转中冷却系20”内的冷却水是逆向流动的。
即，在预热过程中，通过电动泵EP的运转使冷却水在各个部位沿箭头X方向流动；在通常运转时，通过机械泵MP将冷却水引入发动机10内以使冷却水在各个部位沿箭头Y方向流动。另外，当在完全关闭流量控制阀的状态下驱动机械泵时，冷却水以基本上封闭在发动机10内的状态循环(箭头Z方向)，在这种状态下起动发动机10后，发动机10内的冷却水温可以很快暖机。这样的冷却系20”的构造如果与上述实施例中的“预热控制”并用，可进一步提高发动机起动前后的预热效率。
另外，发动机10可采用在汽缸盖10b的进气口16周边部位、汽缸盖10b的排气口17周边部位以及气缸体10a的各部位均使冷却水循环的结构。为提高发动机10起动初期的排气特性及燃料经济性能，可预先设定提高温度的优先顺序，以控制从优先顺序高的部位依次供给热水。具体的说，首先将蓄热器21中贮存的热水的一部分供给到进气口16的周边部位，经过规定时间后，将蓄热器21中贮存的热水的另一部分供给到排气口17的周边部位，再经过规定时间后，将蓄热器21中的剩余热水供给到气缸体10a中。而且，也可以采用一种冷却系的构造及预热实施的逻辑控制，以使热水供给按向进气口16周边部位供给热水(循环)→向包括进气口16与排气口17周边的部位供给热水(循环)→向发动机10整体供给热水(循环)的顺序进行，热水的供给(使循环)范围从优先顺序中较高的局部范围依次朝包括优先顺序低的部位的广泛范围扩大。
在上述实施例中，由与发动机10一体构成的冷却系20、20’或20”和ECU30构成本发明的蓄热装置。与此相应，只要是能够以某种方法贮存热，在内燃机起动之前对其进行供热的装置，就可实现作为本发明的蓄热装置的功能。换句话说，只要能够作为热源具有热交换功能，也可以通过油等其它热媒体蓄热构成蓄热装置，另外，也适用于将热能作为电能蓄电的装置，以及将贮存包含潜在热能的化学物质、通过化学反应适度发热的装置作为蓄热装置。而且，也可以不需要象冷却水这样的热媒体，而是通过蓄热装置的辐射热及传导热进行供热来构成发动机系统或与之相当的系统(装置)。
另外，这种设有蓄热装置可进行预热的内燃机的适用对象并不局限于车辆。
而且，这样的内燃机还可以是附设有另一驱动装置(例如电动式马达)，构成通过该内燃机与另一驱动装置(原动机)联动产生驱动力的双动力发动机。这时，可以进行控制，公使蓄热装置的供热(预热)结束之前只通过另一驱动装置进行驱动工作。
在为确保另一驱动装置(例如电动式马达之类的原动机)的、对电动马达供电的电瓶及燃料电池、燃料喷射阀、变速器等处于良好运转状态而进行某种程度的预热工作中，换句话说，在具有对有必要供热的发动机、机构、机器、驱动线路等任何被供热体进行供热的功能的任何供热系统中也适用本发明，在该被供热体的运转状态，特别是运转开始时的运转状态达到最佳的控制方面，可发挥与上述各实施例同样或相当的效果。
在上述实施例中，本发明适用于驾驶时不需要操作离合器的所谓自动变速式轿车(车辆1)。与此相应，也可以在手动变速式的车辆中采用本发明。
在这种情况下，在图10、图14以及图15的“预热控制程序”中的步骤S101、S401及S501的判断中，除去了“变速杆8的位置(档位)处于停车用位置(停车位置)”这一前提条件。
另外，如图20所示，在步骤S701中，ECU30判断是否探测到脚踏离合器的动作，如果该判断是肯定的，则进入步骤S702，如果是否定的，暂时退出该“预热控制程序”。这时，脚踏离合器的动作确认可通过安装在离合器踏板中的离合器传感器(图中未标出)的输出信号进行。
上述实施例中设置在车辆中的各种传感器及显示器9等装置，只要配备与上述“预热控制”相关的各实施例对应的装置即可，在一种实施例中不必装配上述所有传感器等装置。需要的话，对于作为适用对象的车辆、内燃机或控制装置，单独选择安装所需的部件(传感器等)即可。
如上所述，根据第1种实施例，如果以发动机起动之前必然发生的特定事件为基准开始供热，在任意时候进行发动机的起动，都可设定从该发动机起动时刻倒推适当时间的供热开始时刻。
选择发动机起动之前的必然性及动作时间再现性高的动作，根据所选择的动作时刻决定供热开始时刻。因此，可以在每次发动机起动时都可以确切设定合适的供热开始时刻。
另外，上述供热器供热的持续时间包含在上述防盗装置解除动作期间中，在该供热期间驾驶员并不会有异样的感觉。因此，可充分保证该内燃机起动时驾驶员操作上的舒适感。
另外，装载了该内燃机的车辆的驾驶员自己可以方便地在内燃机起动之前实现供热，从而也提高了蓄热装置操作的方便性。
根据本发明的第2实施例，与连续排出(消耗)蓄热装置贮存的热量的情况相比，可以更长时间的持续使用蓄热装置中贮存的有限热量。即，即使由于某种原因造成该发动机的起动时刻延期而导致起动时刻不确定，也可以有效抑制内燃机温度上升之后又下降。
因此，在任意时刻起动该内燃机的情况下，在该内燃机起动时，热供给均处于确实结束的状态。
而且，由于该内燃机在起动初期也继续供热，因此能够更好地提高该机起动时的排气特性及燃料经济性能。
而且，与连续排出(消耗)供热系统贮存的热量的情况相比，即使供热系统贮存的热量有限，也可以更长时间的持续使用。
这样，在任意时刻起动该被供热体时，在其起动时，热供给确实处于结束状态。
因此，关于该被供热体起动时的热供给，为确保最佳工作状态，所希望的供热时间及供热量都可得到充分的保障。
而且，即使在被供热体起动初期也继续供热，因此可以进一步确保与该被供热体起动相关的运转状态。
权利要求
1.一种车辆用内燃机，包括使热媒体循环的循环通路(B)；存储热量的蓄热装置(21)；将该蓄热装置存储的热量通过所述热媒体供应到所述循环通路(B)的供热装置(EP)；及根据与该内燃机起动相关的特定定时因素设定的，在内燃机起动之前，通过所述供热装置(EP)开始向所述循环通路(B)供热的控制装置(30，S3，S103)。
2.如权利要求1所述内燃机，还包括在所述内燃机运转停止期间工作的、防止车辆被盗的防盗装置(S101)，其特征在于，以所述防盗装置(S101)的动作解除的开始时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置(EP)的热供给时刻。
3.如权利要求2所述内燃机，其特征在于至少在通过所述供热装置(EP)向所述循环通路(B)的热供给结束之前，继续所述防盗装置(S101)的动作解除动作。
4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，以打开车辆的上下车用车门的时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置(EP)的热供给时刻。
5.如权利要求1所述的内燃机，还包括探测朝车辆驾驶座席落座的落座探测传感器(2a)，其特征在于，以探测到所述落座的时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置的热供给时刻。
6.如权利要求1所述的内燃机，还包括用于探测设置在车辆驾驶座席的安全带系合的安全带系合探测传感器(4a)，其特征在于，以探测到的安全带系合的时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置的热供给时刻。
7.如权利要求1所述的内燃机，还包括探测车辆制动的制动动作探测传感器(7a)，其特征在于，以探测到所述制动的动作时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置的热供给时刻。
8.如权利要求1所述的内燃机，还包括探测车辆的离合器动作的离合器探测传感器，其特征在于，以探测到所述离合器动作的时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置的热供给时刻。
9.如权利要求1所述的内燃机，还包括用于锁住车辆上下车用车门的锁住装置，及探测所述锁住解除的锁住解除探测传感器3b，其特征在于，以探测到所述锁住解除的时刻作为所述定时因素，设定所述供热装置的热供给时刻。
10.如权利要求1所述的内燃机，还包括通过来自外部的输入操作，在所述控制装置中识别所述时刻因素的外部输入装置(9，5A)。
11.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述外部输入装置从远离车辆之处进行所述输入操作。
12.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述外部输入装置通过声音进行所述输入操作。
13.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述外部输入装置设有显示操作板的显示器，以通过对该操作板的触摸操作进行所述输入操作。
14.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，所述控制装置(30，S203，S205)在所述热供给开始后，在起动所述发动机前，由所述供热装置(EP)多次轮流对所述发动机进行热供给。
15.如权利要求14所述的内燃机，其特征在于，所述控制装置(30，S205)使通过所述供热装置(EP)进行的所述多次热供给中，至少有一次在该发动机起动时进行。
16.一种被供热体的控制装置，包括供热装置(EP)，用于在规定条件成立的情况下，对被供热体(10)供给热；及控制装置(30，S203，S205)，用于根据与所述被供热体(10)起动相关的特定状态确定所述规定条件的成立，同时根据与该被供热体(10)起动相关的特定状态控制向所述被供热体(10)供热的供给时间。
17.如权利要求16所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置(30，S203，S205)从所述被供热体(10)的热的供给开始至被供热体(10)动作开始之前，多次进行由所述热供给装置(30)向所述被供热体(10)的热供给。
18.如权利要求17所述的控制装置，其特征在于，使通过所述热供给装置(EP)进行的多次热供给中，至少有一次在该被供热体(10)的动作开始时进行。
19.如权利要求16-18所述的控制装置，其特征在于，所述被供热体(10)为原动机。
20.如权利要求19所述的控制装置，其特征在于，所述原动机具有内燃机。
21.如权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述内燃机起动之前开始热供给。
22.如权利要求21所述的控制装置，还包括用于防止车辆盗窃的防盗装置(S101)，其特征在于，所述特定状态为防盗装置(S101)的动作状态。
23.如权利要求16-22所述的控制装置，其特征在于，所述热供给由存储热的蓄热装置21构成。
24.一种内燃机，包括循环热媒体的循环通路(B)；用于存储热的蓄热装置(21)；供热装置(EP)，通过所述热媒体将蓄热装置(21)存储的热供给至所述循环通路(B)；及控制装置(30，S203，S205)，用于在该发动机起动之前，多次轮流进行由所述热供给装置(EP)朝该发动机的热供给。
25.如权利要求24所述的内燃机，包括所述控制装置(30，S205)使通过所述供热装置(EP)进行的所述多次热供给中，至少有一次在该发动机起动时进行。
26.一种燃料供给装置的控制装置，包括被供热体(10)；对被供热体进行热供给的热供给系统(100)；及控制装置(30，S203，S205)，用于在被供热体(10)动作开始之前，多次轮流由所述热供给系统(100)朝所述被供热体的热供给。
27.如权利要求26，27所述的控制装置，其特征在于，使所述多次热供给中，至少有一次在所述被供热体(10)的动作开始时进行。
28.如权利要求26所述的控制装置，其特征在于，所述被供热体为原动机(10)。
29.如权利要求28所述的控制装置，其特征在于，所述原动机具有内燃机。
30.一种内燃机的控制方法，其中所述内燃机设有用于循环热媒体的循环通路(B)，用于存储热的蓄热装置(21)，通过所述热媒体将蓄热装置(21)存储的热供给至所述循环通路(B)的供热装置(EP)，其特征在于，在该发动机起动之前确认与该机器起动相关的特定定时因素，在所述定时因素被确认的情况下，在该发动机起动之前，所述热供给装置开始对所述循环通路(B)供热。
31.如权利要求30所述的控制方法，其特征在于，所述热供给开始后，在该发动机起动之前，所述供热装置EP多次轮流对所述发动机供热。
全文摘要
在本发明的内燃机中,选择防盗装置的解除动作作为在发动机起动前必然发生的事件,根据所选择事件的发生时刻开始预热。防盗装置解除动作的开始时刻,作为在发动机起动之前发生的事件,不仅必然性高,而且从所述开始时刻至发动机的任意起动时刻的时间长度的再现性也高。通过与所述时刻同期或根据该时刻以规定时刻开始预热,在以任意时刻起动发动机的情况下,确保了发动机起动时的预热结束状态。从而能够在起动时使发动机的温度分布达到最佳,并提高排气特性及燃料经济性。
文档编号F02N19/02GK1341804SQ01137180
公开日2002年3月27日 申请日期2001年7月26日 优先权日2000年7月26日
发明者铃木诚, 蚁泽克彦, 田畑正和 申请人:丰田自动车株式会社