JP3525779B2 - 燃焼式ヒータを有する内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼式ヒータを有
する内燃機関に関し、詳しくは内燃機関の機関関連要素
の昇温を図るため内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入す
る燃焼式ヒータを有する内燃機関に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、ガ
ソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関か
ら排出される排気ガスを浄化する手段として、触媒が多
用されている。この排気浄化用の触媒としては、酸化触
媒、三元触媒、リーンＮＯx触媒などがあるが、いずれ
の触媒の場合も、所定の浄化率を得るためには所定温度
以上の触媒温度（触媒の活性温度）が必要であり、この
活性温度より低温では浄化率が極めて低いか、あるいは
殆ど浄化することができない。尚、触媒の活性温度は個
々の触媒に固有のものである。

【０００３】通常、触媒温度は、内燃機関から排出され
る排気ガスの熱により高めており、内燃機関の始動時や
軽負荷運転時などでは排気ガス温度が触媒の活性温度よ
りも低くなるときがあり、そのときには触媒温度が活性
温度より低くなって問題となる。

【０００４】一方、車両においては、動力源としての内
燃機関とは別に車室暖房用の燃焼式ヒータを備えたもの
がある。例えば、特開昭６０−７８８１９号公報には、
燃焼式ヒータの燃焼室の周囲に、車室暖房用の空気が流
通する空気通路を設け、燃焼式ヒータの燃焼ガスの熱で
車室暖房用の空気を加熱し、加熱した車室暖房用の空気
を空調装置を介して車室内に吹き出して車室内暖房用に
供し、一方、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスは内
燃機関の排気系の触媒コンバータの上流に導入し、燃焼
式ヒータの燃焼ガスも内燃機関の排気ガスとともに触媒
コンバータによって浄化し、大気に放出するようにした
技術が開示されている。

【０００５】この公報に開示の技術では、燃焼用ヒータ
の燃焼ガスを触媒コンバータに導入しているが、これは
あくまでも燃焼式ヒータの燃焼ガスを触媒コンバータで
浄化することを目的としており、積極的に触媒の暖機を
行っているわけではない。また、燃焼式ヒータの燃焼ガ
スを触媒コンバータの上流に導入する条件については何
ら記載されていない。

【０００６】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、触媒を暖機する必要があるときにだけ燃焼式ヒ
ータの燃焼ガスを触媒に導入し、且つ、燃焼ガス中に多
量のＣＯを含むように燃焼式ヒータの燃焼を制御し、燃
焼ガス中のＣＯが触媒で酸化されるときに生じる反応熱
で触媒を積極的に昇温することにより、触媒の暖機促進
を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明に係る燃焼
式ヒータを有する内燃機関は、内燃機関の排気系に設け
られ該内燃機関の排気ガスを浄化するメイン触媒と、前
記内燃機関の機関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼
式ヒータの燃焼ガスを前記内燃機関の吸気系に導入する
燃焼ガス排出路と、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスの少な
くとも一部を前記内燃機関の気筒を迂回して該内燃機関
の排気系の前記メイン触媒の上流に導入する燃焼ガスバ
イパス通路と、前記メイン触媒に対して暖機が必要か否
かを判定する暖機判定手段と、前記暖機判定手段により
前記メイン触媒に対して暖機が必要と判定されたときに
前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記燃焼ガスバイパス通
路に導入する導入手段と、前記暖機判定手段により前記
メイン触媒に対して暖機が必要と判定されたときに前記
燃焼式ヒータをストイキあるいはリッチ空燃比で燃焼さ
せる燃焼式ヒータ空燃比制御手段と、を備えることを特
徴とする。

【０００８】このように構成した本発明の内燃機関で
は、前記暖機判定手段がメイン触媒に対する暖機が必要
であると判定すると、前記導入手段が、前記燃焼式ヒー
タから出る高温の燃焼ガスの一部あるいは全部を前記燃
焼ガスバイパス通路に導入し、これとともに、前記燃焼
式ヒータ空燃比制御手段が燃焼式ヒータの空燃比をスト
イキあるいはリッチにする。燃焼式ヒータにおいてスト
イキあるいはリッチ空燃比で燃焼すると、一酸化炭素
（ＣＯ）が生成されるので、燃焼ガス中にＣＯを含むよ
うになる。このＣＯを有する燃焼ガスは燃焼ガスバイパ
ス通路を通ってメイン触媒の上流で排気系に導入され、
その後、メイン触媒に導入されることになる。すると、
メイン触媒において燃焼ガス中のＣＯが酸化されて反応
熱が出るので、この反応熱によって燃焼ガスの温度が上
昇し、メイン触媒の触媒温度が上昇する。つまり、もと
もと高温の燃焼ガスが触媒を通ることによりさらに温度
上昇するので、メイン触媒の昇温が極めて迅速になされ
ることとなる。

【０００９】本発明において、内燃機関は、ガソリンエ
ンジンやディーゼルエンジンを例示でき、筒内直接噴射
式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジ
ンを例示することができる。

【００１０】本発明において、メイン触媒としては、酸
化触媒、三元触媒、リーンＮＯx触媒を例示することが
できる。リーンＮＯx触媒には、選択還元型ＮＯx触媒や
吸蔵還元型ＮＯx触媒が含まれる。

【００１１】選択還元型ＮＯx触媒とは、酸素過剰の雰
囲気で炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分解する
触媒をいい、例えば、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属を
イオン交換して担持した触媒や、ゼオライトまたはアル
ミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。

【００１２】吸蔵還元型ＮＯx触媒は、機関吸気通路及
び吸蔵還元型ＮＯx触媒上流での排気通路内に供給され
た空気及び燃料（炭化水素）の比を吸蔵還元型ＮＯx触
媒への流入排気ガスの空燃比と称したときに、流入排気
ガスの空燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出
し、Ｎ₂に還元する触媒である。この吸蔵還元型ＮＯx触
媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば
カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウム
Ｃｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウム
Ｃａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウ
ムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白
金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。

【００１３】本発明において、燃焼式ヒータにより昇温
される内燃機関の機関関連要素とは、機関冷却水や、あ
るいは内燃機関そのものである。この燃焼式ヒータは、
内燃機関本体の気筒内での燃焼に何ら影響されることな
く独自に燃料を燃焼して燃焼ガスを排出するものであ
る。

【００１４】本発明において、暖機判定手段による暖機
が必要か否かの判定は、ＥＣＵ（エンジン制御用コント
ロールユニット）のＣＰＵ（セントラルプロセッシング
ユニット）により実行される。

【００１５】本発明において、導入手段は、燃焼式ヒー
タの燃焼ガスを燃焼ガスバイパス通路に導入したり、あ
るいはその導入を阻止したりするものであり、弁装置に
より構成することが可能である。この導入手段は、ＥＣ
ＵのＣＰＵによりその作動が制御される。

【００１６】本発明において、燃焼式ヒータ空燃比制御
手段は、燃焼式ヒータの空燃比をリーンにしたり、スト
イキあるいはリッチにしたりするものであり、燃焼式ヒ
ータの燃焼用燃料の供給量を制御したり、燃焼式ヒータ
の燃焼用空気の供給量を制御したり、あるいはその両方
を制御することにより実行することができる。

【００１７】なお、メイン触媒に対して暖機が必要と判
定されて燃焼式ヒータの空燃比をストイキあるいはリッ
チに制御するときの空燃比は、メイン触媒に対して暖機
を必要としない時の燃焼式ヒータの通常運転時の空燃比
よりも、リッチ度を大きくするのが好ましい。その方が
ＣＯの生成量が多くなり、大きな反応熱が得られて、効
果が大きいからである。

【００１８】本発明においては、前記燃焼ガスバイパス
通路に、酸化能を有するサブ触媒を設けるのが好まし
い。このようにすると、燃焼式ヒータの燃焼ガスがメイ
ン触媒に導入される前に、サブ触媒において燃焼ガス中
のＣＯを酸化し反応熱を発生させて、燃焼ガスを加熱す
ることができる。その結果、メイン触媒における急激な
温度上昇を回避して、メイン触媒の高温劣化を抑制する
ことができる。サブ触媒は酸化能を有していればよく、
したがって、酸化触媒に限るものでない。前記選択還元
型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒も酸化能を有してい
るので、これら触媒もサブ触媒として採用することがで
きる。

【００１９】本発明においては、前記燃焼ガスバイパス
通路に設けた前記サブ触媒の温度が活性温度を超えたと
きに、前記燃焼式ヒータ空燃比制御手段によるストイキ
あるいはリッチ空燃比制御が実行されるようにするのが
好ましい。サブ触媒の温度が活性温度に満たないときに
燃焼式ヒータの空燃比をストイキあるいはリッチにして
燃焼ガス中にＣＯ量を増やしても、このＣＯはサブ触媒
において酸化されないので、ＣＯのまま排出されること
となり、ＣＯ排出量が増大し、排気エミッションを悪化
させるからであり、また、燃焼式ヒータの燃焼用燃料を
無駄に消費するだけだからである。

【００２０】本発明において、前記暖機判定手段は、前
記内燃機関の始動時に前記メイン触媒に対して暖機が必
要か否かを判定するようにすることができる。ただし、
これは、本発明における暖機判定手段の判定時期をエン
ジン始動時に限定するものではなく、エンジン運転中に
メイン触媒に対し暖機の必要性が生じたときに、メイン
触媒の暖機処理を実行するようにしても構わない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃焼式ヒータ
を有する内燃機関の実施の形態を図１から図６の図面に
基いて説明する。

【００２２】〔第１の実施の形態〕まず、第１の実施の
形態における燃焼式ヒータを有する内燃機関の構成につ
いて図１を参照して説明する。内燃機関としてのエンジ
ン１は水冷式のディーゼルエンジンであって、機関冷却
水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体３
と、エンジン本体３の図示しない複数の気筒内に燃焼に
必要な空気を送り込む吸気装置５と、混合気が燃焼した
後の排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、エンジ
ン１を搭載する車両の室内を暖める車室用ヒータ９とを
有する。

【００２３】吸気装置５は、気筒内に新鮮な空気を取り
入れるエアクリーナ１３を始端とし、エンジン本体３の
図示しない吸気ポートを終端する。そして、その間に、
過給機であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５
ａ，インタークーラ１９，およびインタークーラ１９を
経由して来た空気を前記各気筒に振り分けるインテーク
マニホールド２１を備えている。

【００２４】そして、吸気装置５の構成部材同士の間
は、吸気管２３に属する次に述べる複数の連結管で連結
してある。複数の連結管からなる吸気管２３は、コンプ
レッサ１５ａを境に、エアクリーナ１３から吸気装置５
に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状
態になる下流側連結管２７とそうでない上流側連結管２
５とに大別できる。

【００２５】上流側連結管２５は、エアクリーナ１３と
コンプレッサ１５ａとを結ぶ図１において左右方向に直
線的に延びる本流管２９と、本流管２９に対してバイパ
ス状に接続してある支流管としてのヒータ用枝管３１と
からなる。

【００２６】下流側連結管２７は、コンプレッサ１５ａ
とインテークマニホールド２１とを結ぶ図１において上
下方向に延びるＬ字形をした連結管である。ヒータ用枝
管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、この燃
焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結びかつ燃
焼式ヒータ１７に空気を供給する空気供給路３３と、燃
焼式ヒータ１７の下流側端と本流管２９とを結びかつ燃
焼式ヒータ１７の燃焼ガスを本流管２９に排出する燃焼
ガス排出路３５とからなる。また、空気供給路３３及び
燃焼ガス排出路３５と本流管２９との各接続箇所Ｃ1，
Ｃ2は、接続箇所Ｃ1の方が接続箇所Ｃ2よりも本流管２
９の上流側に位置する。

【００２７】燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９
とを結ぶ空気供給路３３には、燃焼式ヒータ１７寄りに
弁装置４４を設けてある。弁装置４４は、図４に示すよ
うに、空気供給路３３を開閉する弁体４４ａと、この弁
体４４ａを開閉駆動する駆動モータ４４ｂと、駆動モー
タ４４ｂと弁体４４ａとの間に設置した開閉機構部４４
ｃとからなり、駆動モータ４４ｂは、エンジン制御用コ
ントロールユニット（ＥＣＵ）４６（図１参照）の図示
しないＣＰＵによってその作動を制御する。また、弁装
置４４は、エンジン１の駆動を積極的に停止するため
に、後述の吸気絞り弁７０により本流管２９を絞る場合
にも作動して弁体４４ａを閉じるようになっている。

【００２８】燃焼ガス排出路３５の途中には、燃焼式ヒ
ータ１７の燃焼ガスを冷却する燃焼ガスクーラ８４を設
けてある。燃焼ガス排出路３５のうち燃焼式ヒータ１７
の下流側端と燃焼ガスクーラ８４とを接続する部分と、
下流側連結管２７とは、分岐管９５によって接続されて
いる。燃焼ガス排出路３５と分岐管９５とを接続する部
位には、３つのポートを備えた三方弁９７を設けてあ
る。三方弁９７は図２に示すような構成になっている。

【００２９】三方弁９７は、３つのポートのうちの１つ
である第１ポート９７ａを燃焼式ヒータ１７の下流側端
（後述する排気出口１７ｄ₂）と接続し、残る２つのポ
ートのうちの１つである第２ポート９７ｂを燃焼ガス排
出路３５の燃焼ガスクーラ８４側と接続し、残る１つの
ポートであるの第３ポート９７ｃを分岐管９５と接続す
る。三方弁９７のケース体９７ｄの中にはケース体９７
ｄの長手方向に図示しないダイアフラムの作動によって
移動する弁体９８を設けてある。この弁体９８は、弁体
９８のケース体９７ｄ内における移動場所に応じて、前
記３つのポートのうちの２つのポートを、すなわち第１
ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを、または第１ポー
ト９７ａと第３ポート９７ｃとを連通する。そして、そ
の場合、第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとが連通
しているときは、第３ポート９７ｃは閉じ、第１ポート
９７ａと第３ポート９７ｃとが連通しているときは、第
２ポート９７ｂが閉じる。この三方弁９７の前記ダイヤ
フラムは、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御
し、すなわち、三方弁９７の各ポートの接続状態はＥＣ
Ｕ４６によって制御される。

【００３０】本流管２９を通る吸気は、接続箇所Ｃ1で
空気供給路３３に分岐する吸気と、分岐せずに本流管２
９をそのまま下流に向かう吸気とに分かれる。そして、
三方弁９７が第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを
連通するように制御されている時には、空気供給路３３
に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ
１７→燃焼ガス排出路３５を経由して、接続箇所Ｃ2で
本流管２９に戻り、分岐しなかった吸気と合流する。こ
の結果、エンジン本体３に入る吸気の温度を高める。ま
た、三方弁９７が第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃ
とを連通するように制御されている時には、空気供給路
３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒ
ータ１７→分岐管９５と流れ、本流管２９には戻らな
い。

【００３１】一方、下流側連結管２７の途中には、分岐
管９５との接続点よりも上流側に、インタークーラ１９
と吸気絞り弁７０を設けてある。インタークーラ１９は
吸気絞り弁７０よりも上流側に位置する。

【００３２】インタークーラ１９は、エンジン１の暖機
促進や始動性向上用に吸気を暖める燃焼式ヒータ１７や
コンプレッサ１５ａによって受熱した、コンプレッサ１
５ａの設置個所よりも下流側の空気を冷却する。

【００３３】吸気絞り弁７０は、エンジン１の運転状態
に応じてＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動が制御さ
れる。また、エンジン１を積極的に停止するときに、吸
気絞り弁７０を全閉制御することも行われる。

【００３４】排気装置７は、エンジン本体３の図示しな
い排気ポートを始端として、そこから終端のメイン触媒
コンバータ３９までの間に、エキゾーストマニホールド
３７，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂを排気管
４２上に備えている。メイン触媒コンバータ３９には、
エンジン１の排気ガスを浄化するための触媒（メイン触
媒）、例えば選択還元型ＮＯx触媒を収容してある。排
気管４２には、メイン触媒コンバータ３９の入口近傍と
出口近傍に、入ガス温度センサ４０と出ガス温度センサ
４１を備える。入ガス温度センサ４０はメイン触媒コン
バータ３９に流入するガス温度に比例した電気信号をＥ
ＣＵ４６に出力し、出ガス温度センサ４１はメイン触媒
コンバータ３９から流出するガス温度に比例した電気信
号をＥＣＵ４６に出力する。

【００３５】エンジン本体３には、排気ガスの一部を吸
気系に戻す排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８８を設
けてある。ＥＧＲ装置８８は、排気管４２のエキゾース
トマニホールド３７と吸気管２３のインテークマニホー
ルド２１とをエンジン本体３の図示しない気筒をバイパ
スして接続するＥＧＲ通路９０を備えている。

【００３６】ＥＧＲ通路９０には、ここを通るＥＧＲガ
ス量を制御するＥＧＲ弁９２を備えている。ＥＧＲ弁９
２は、ＥＣＵ４６のＣＰＵと電気的に接続してあり、Ｅ
ＧＲ装置８８が本来の排気再循環装置としての機能を発
揮する、エンジン１の暖機が十分になったときに基本的
に開く可変制御可能な弁である。また、ＥＧＲ弁９２
は、これを負圧制御する例えばデューティＶＳＶ等の図
示しない圧力制御弁と連結してある。この圧力制御弁
は、ＥＧＲ弁９２の全開時間と全閉時間の比率、換言す
ればＥＧＲ弁９２の開き率に相当するデューティ比を有
する駆動パルス信号が前記ＣＰＵから入力されると、そ
のパルス信号に従ってＥＧＲ弁９２を駆動する。

【００３７】また、前述した吸気装置５における分岐管
９５と、排気管４２におけるメイン触媒コンバータ３９
のすぐ上流部分とは、エンジン本体３を迂回する燃焼ガ
スバイパス管（燃焼ガスバイパス通路、以下、単にバイ
パス管という）４８によって接続されている。なお、排
気管４２とバイパス管４８との接続箇所Ｃ3は、入ガス
温度センサ４０よりも排気管４２の上流側に位置してい
る。

【００３８】バイパス管４８には、接続箇所Ｃ3寄り
に、酸化触媒（サブ触媒）を収容したサブ触媒コンバー
タ４９を設けてあり、このサブ触媒コンバータ４９の入
口近傍には入ガス温度センサ５０を設けてある。入ガス
温度センサ５０はサブ触媒コンバータ４９に流入するガ
ス温度に比例した電気信号をＥＣＵ４６に出力する。

【００３９】分岐管９５とバイパス管４８とを接続する
部位には、３つのポートを備えた三方弁９７′を設けて
ある。三方弁９７′の構成は前記した三方弁９７の構成
と同じであり、異なるのは３つのポートの接続先だけで
ある。よって、三方弁９７′の構成の説明は省略し、３
つのポートの接続先と、弁体９８の位置によるポートの
連通状態についてだけ、図３を参照して以下に説明す
る。

【００４０】三方弁９７′は、３つのポートのうちの１
つである第１ポート９７ａを分岐管９５の三方弁９７側
と接続し、残る２つのポートのうちの１つである第２ポ
ート９７ｂを分岐管９５の下流側連結管２７側と接続
し、残る１つのポートであるの第３ポート９７ｃをバイ
パス管４８と接続する。三方弁９７′の弁体９８が第１
ポート９７ａと第２ポート９７ｂを連通し第３ポート９
７ｃを閉じたとき、三方弁９７を通って分岐管９５に導
入された燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは下流側連結管２
７を通ってインテークマニホールド２１へ流れ、バイパ
ス管４８には流れない。一方、三方弁９７′の弁体９８
が第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃを連通し第２ポ
ート９７ｂを閉じたとき、三方弁９７を通って分岐管９
５に導入された燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスはバイパス
管４８へ流れ、下流側連結管２７には流れない。この三
方弁９７′の作動もＥＣＵ４６のＣＰＵによって制御さ
れる。

【００４１】燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３とは
別体に設けられてエンジン１に付属する燃焼装置であっ
て、エンジン本体３の図示しない気筒内での燃焼に何ら
影響されることなく独自に燃焼して燃焼ガスを出す。

【００４２】燃焼式ヒータ１７は、エンジン１が所定の
運転状態にあるときにおいて作動するようにＣＰＵによ
って作動制御される。「エンジン１が所定の運転状態に
あるとき」とは、−１０℃〜１５℃位の温度である寒冷
時や−１０℃以下の温度である極寒冷時における、エン
ジン１の運転中あるいはエンジン１を始動させた後やエ
ンジン１自身の発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が
少ないとき）およびエンジン１自身の発熱量が少ないこ
とにより冷却水の受熱量が少ないとき、さらには１５℃
よりも高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときであ
り、このような条件下にエンジン１があるときが「燃焼
式ヒータ１７を作動する必要のあるとき」である。燃焼
式ヒータ１７を作動する必要のあるときと判断するのは
ＥＣＵ４６のＣＰＵであり、燃焼式ヒータ１７を作動す
る必要のあるときとＣＰＵが判断した場合には、燃焼式
ヒータ１７が作動してそこから高熱の燃焼ガスが出て、
その燃焼ガスが機関暖機に供される。

【００４３】また、燃焼式ヒータ１７は、元々は車室内
暖房や機関暖機を図るべく機関冷却水などの機関関連要
素の温度を上げる装置であるが、本発明では触媒コンバ
ータ３９の暖機を促進する装置としても機能する。その
ため、ＥＣＵ４６のＣＰＵが触媒コンバータ３９に暖機
が必要であると判断したときにも燃焼式ヒータ１７が作
動するように、燃焼式ヒータ１７はＥＣＵ４６のＣＰＵ
によって作動制御される。これについては後で詳述す
る。

【００４４】次に燃焼式ヒータ１７の構造を図４を参照
して説明する。燃焼式ヒータ１７は、機関冷却水が入っ
ている前記ウォータジャケットとつながっている。それ
故、燃焼式ヒータ１７は、その内部に機関冷却水が通る
冷却水通路１７ａを備えている。この冷却水通路１７ａ
は、熱源である燃焼室１７ｄを流通する燃焼ガスによっ
て暖められる。

【００４５】燃焼室１７ｄは、そこに燃焼筒１７ｂが配
置され、また燃焼筒１７ｂを円筒状をした隔壁１７ｃで
覆ってなる。隔壁１７ｃで燃焼筒１７ｂを覆うことで、
燃焼室１７ｄを燃焼室本体４３のケース体４３ｄ内に画
するとともに、ケース体４３ｄの内面と隔壁１７ｃの外
面との間に前記冷却水通路１７ａを形成する。

【００４６】燃焼室１７ｄはヒータ内空気通路としても
機能しており、このため燃焼室１７ｄは、燃焼式ヒータ
１７の空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５とそれ
ぞれ空気供給口１７ｄ₁および排気排出口１７ｄ₂でつな
がっている。そして、既述のように吸気が本流管２９か
ら分岐して空気供給路３３を通ると、図４に実線矢印で
示すように、空気供給路３３→燃焼室１７ｄ→燃焼ガス
排出路３５を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が
本流管２９に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼
熱によって暖められているので、この暖められた吸気が
前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体４３から排出
されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として
前記冷却水通路１７ａを流れる冷却水を暖める。よっ
て、燃焼室１７ｄは熱交換通路ともいえる。

【００４７】燃焼筒１７ｂには、燃料供給路としての燃
料供給管１７ｅを介して、燃料ポンプ４７を連結してあ
り、燃料ポンプ４７のポンプ圧によって燃焼用燃料を燃
焼筒１７ｂに供給するようになっている。燃料ポンプ４
７はＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されてポンプ
圧を可変し、燃焼用燃料の供給量を制御する。燃焼室１
７ｄに燃焼用燃料を供給すると、この燃料は燃焼筒１７
ｂ内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点
火装置で点火し、気化燃料が燃焼する。

【００４８】また、燃焼室本体４３には、空気供給路３
３から入って来る吸気を燃焼筒１７ｂ内に送り込むため
の送風ファン４５を設けてあり、燃焼筒１７ｂに空気を
供給することによって火炎Ｆができる。この送風ファン
４５は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されて出
力を可変し、この出力調整によって、燃焼室１７ｄ内を
流れる空気量が変わる。よって、送風ファン４５の出力
調整によって燃焼室１７ｄ内を流れる空気量を制御でき
ることとなる。

【００４９】そして、燃焼式ヒータ１７は、ＥＣＵ４６
のＣＰＵが燃料ポンプ４７と送風ファン４５を制御して
燃焼用燃料の供給量と空気量を制御することにより、空
燃比を制御して燃焼状態を制御し、また燃焼式ヒータ１
７の出力を制御するようになっている。したがって、こ
の実施の形態においては、送風ファン４５と燃料ポンプ
４７とＥＣＵ４６は、燃焼式ヒータ空燃比制御手段を構
成する。

【００５０】一方、冷却水通路１７ａは、冷却水導入口
１７ａ₁と冷却水排出口１７ａ₂とを有し、冷却水導入口
１７ａ₁は、図１に示すように、水管路Ｗ1を介してエン
ジン本体３の図示しないウォータジャケットの冷却水排
出口と連結している。

【００５１】また、冷却水排出口１７ａ₂は、車室用ヒ
ータ９と水管路Ｗ2を介して連結している。そして、車
室用ヒータ９は、水管路Ｗ3を介してエンジン本体３の
前記ウォータジャケットの冷却水導入口と連結してい
る。

【００５２】したがって、ウォータジャケットの冷却水
は、水管路Ｗ1を介して燃焼式ヒータ１７に至るとそこ
で暖められ、その後、燃焼式ヒータ１７から水管路Ｗ2
を介して車室用ヒータ９に至り、車室用ヒータ９の熱媒
体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によ
って温度が下がった冷却水は水管路Ｗ3を介してウォー
タジャケットに戻る。このように、水管路Ｗ1〜水管路
Ｗ3を介して冷却水がエンジン本体３と、燃焼式ヒータ
１７と、車室用ヒータ９との間を循環する。

【００５３】また、前記空気供給路３３および燃焼ガス
排出路３５は、吸気管２３に属する本流管２９の支流管
であるが、燃焼式ヒータ１７にのみ適用されるものであ
ることから考えて、これらの管を燃焼式ヒータ１７の構
成要素としてとらえることもできる。

【００５４】次に、図５を参照して、触媒暖機処理実行
ルーチンについて説明する。このルーチンを構成する複
数のステップからなるフローチャートはＥＣＵ４６のＲ
ＯＭに記憶してあり、各ステップにおける処理はすべて
ＥＣＵ４６のＣＰＵにより実行される。

【００５５】まず、ＥＣＵ４６は、ステップ１０１にお
いて、エンジン１の始動時か否かを判定する。すなわ
ち、ＥＣＵ４６は、イグニッションスイッチがＯＮで、
エンジン１のクランクシャフトがクランキング状態に入
ったときに、エンジン１が始動したと判断し、ステップ
１０１で肯定判定した場合にはステップ１０２に進み、
否定判定した場合にはリターンする。この実施の形態で
は、エンジン１の始動時にメイン触媒コンバータ３９の
触媒温度が活性温度に達していない場合に触媒暖機処理
を実行することとしているからである。

【００５６】なお、エンジン１の始動時には、ヒータ用
枝管３１の空気供給路３３に設けた弁装置４４の弁体４
４ａは全閉、吸気絞り弁７０は全開、ＥＧＲ弁９２は全
閉で、三方弁９７は第１ポート９７ａと第２ポート９７
ｂを連通し第３ポート９７ｃを閉じ、三方弁９７′は第
１ポート９７ａと第３ポート９７ｃを連通し第２ポート
９７ｂを閉じており、燃焼式ヒータ１７は非作動（ＯＦ
Ｆ）である。したがって、エンジン１の始動時には、エ
アクリーナ１３に入った空気は次の経路をたどって吸気
装置５から排気装置７に流れる。

【００５７】エアクリーナ１３から上流側連結管２５
の本流管２９に入った空気は、ターボチャージャ１５の
コンプレッサ１５ａを通り、下流側連結管２７に流れ、
インタークーラ１９及び吸気絞り弁７０を通ってインテ
ークマニホールド２１に入る。

【００５８】インテークマニホールド２１に入った空
気は、エンジン本体３の各気筒内に入って燃料の燃焼用
空気に供され、燃焼後、排気ガスとなってエキゾースト
マニホールド３７に出る。

【００５９】エキゾーストマニホールド３７に入った
排気ガスは、排気管４２に流れ、ターボチャージャ１５
のタービン１５ｂ、メイン触媒コンバータ３９を通って
排気される。

【００６０】なお、弁装置４４が全閉であるので、本流
管２５を流れる空気がヒータ用枝管３１を通って燃焼式
ヒータ１７に流れることはなく、三方弁９７′の第２ポ
ート９７ｂが閉じているので、下流側連結管２７を流れ
る空気がバイパス管４８に流れ出ることもない。

【００６１】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０２にお
いて、入ガス温度センサ４０と出ガス温度センサ４１で
検出した入ガス温度と出ガス温度の平均値を算出し、こ
の平均値をメイン触媒コンバータ３９の触媒温度（図５
のフローチャートでは触媒床温と表示してある）の代用
として読み込む。

【００６２】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０３に進
んで、メイン触媒コンバータ３９を昇温する必要がある
か否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ４６は、ステップ
１０２で検出したメイン触媒コンバータ３９の触媒温度
が、予め設定しておいたメイン触媒の活性温度（例え
ば、２００゜Ｃ）に達しているか否かを判定し、活性温
度に達していないときにはメイン触媒コンバータ３９を
昇温する必要があると判定し、活性温度に達していると
きには昇温する必要はないと判定する。メイン触媒コン
バータ３９は触媒温度が活性温度以上ないと排気ガスを
浄化することができず、したがって昇温する必要がある
からである。この実施の形態において、ＥＣＵ４６によ
る一連の信号処理のうちステップ１０３を実行する部分
は、メイン触媒に対して暖機が必要か否かを判定する暖
機判定手段といえる。

【００６３】ステップ１０３で肯定判定した場合にはス
テップ１０４に進んでステップ１０４以降の触媒暖機処
理の実行に移り、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０４において、空気供給路３
３の弁装置４４を全開にし、三方弁９７の第１ポート９
７ａと第３ポート９７ｃを連通し第２ポート９７ｃを閉
じる。これと同時に、ＥＣＵ４６は、燃焼式ヒータ１７
を作動（ＯＮ）し、燃焼式ヒータ１７をリーン空燃比で
運転するべく、燃料ポンプ４７と送風ファン４５を制御
する。これによって、エアクリーナ１３から上流側連結
管２５の本流管２９に入った空気が、次の経路をたどっ
て排気装置７に至る。

【００６４】エアクリーナ１３から本流管２９に入っ
た空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３に流れる
空気と、本流管２９をそのまま下流へと流れる空気に分
岐する。

【００６５】本流管２９をそのまま下流へと流れる空
気は、前述した空気の経路、すなわち、本流管２９→タ
ーボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ→下流側連結
管２７→インタークーラ１９→吸気絞り弁７０→インテ
ークマニホールド２１→エンジン本体３の各気筒→エキ
ゾーストマニホールド３７→排気管４２→ターボチャー
ジャ１５のタービン１５ｂを通って、メイン触媒コンバ
ータ３９へと流れていく。

【００６６】一方、ヒータ用枝管３１の空気供給路３
３に入った空気は、弁装置４４を経由して、その後、燃
焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。 燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃
焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼
用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスと
なって燃焼ガス排出路３５に出る。この燃焼式ヒータ１
７から出る燃焼ガスの温度は、メイン触媒コンバータ３
９の活性温度よりも非常に高い温度（例えば、４００〜
５００゜Ｃ以上）である。

【００６７】燃焼ガス排出路３５に出た高温の燃焼ガ
スは、三方弁９７を経由して分岐管９５に入り、さらに
分岐管９５から三方弁９７′を経由してバイパス管４８
に出る。よって、この実施の形態では、二つの三方弁９
７，９７′は、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスをバイパス
管（燃焼ガスバイパス通路）４８に導入する導入手段と
いえる。

【００６８】バイパス管４８に入った高温の燃焼ガス
は、サブ触媒コンバータ４９に入ってこれを暖め、さら
に接続箇所Ｃ3から排気管４２に入り、前記の経路を
たどるエンジン１の排気ガスと合流して、混合ガスとな
る。接続箇所Ｃ3で合流する前のエンジン１の排気ガス
はエンジン始動直後のため温度が余り高くないが、燃焼
式ヒータ１７の燃焼ガスが非常に高温であるので、接続
箇所Ｃ3で合流した後の混合ガスの温度は排気ガス温度
よりもかなり高い。

【００６９】接続箇所Ｃ3で合流後の高温の混合ガス
は、メイン触媒コンバータ３９に入ってこれを暖めた
後、排気される。なお、三方弁９７の第２ポート９７ｂ
が閉じているので、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスが三方
弁９７を通り燃焼ガスクーラ８４へ向かって流れること
がなく、したがって、燃焼ガスが分岐管３５から本流管
２９に流れ出ることはない。また、もう一つの三方弁９
７′の第２ポート９７ｂが閉じているので、下流側連結
管２７を流れる空気がバイパス管４８に流れ出ることも
なく、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスが下流側連結管２７
に流れ出ることもない。これにより、燃焼式ヒータ１７
から出る燃焼ガスを、メイン触媒コンバータ３９の昇温
に有効利用することができる。

【００７０】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０４から
ステップ１０５に進み、入ガス温度センサ５０で検出し
た入ガス温度をサブ触媒コンバータ４９の触媒温度の代
用として読み込む。

【００７１】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０６にお
いて、サブ触媒コンバータ４９の触媒温度が予め設定し
ておいたサブ触媒の活性温度（例えば１５０゜Ｃ）以上
か否かを判定する。ステップ１０６で肯定判定した場合
にはステップ１０７に進み、否定判定した場合にはステ
ップ１０５にリターンする。サブ触媒コンバータ４９
は、後述するように、燃焼ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）
を酸化してその時に生じる反応熱で燃焼ガスの温度をさ
らに高めることを目的として設けたものであり、サブ触
媒コンバータ４９の触媒温度がサブ触媒の活性温度以上
になっていないと、サブ触媒コンバータ４９がこのよう
に機能し得ないからである。

【００７２】ＥＣＵ４６は、ステップ１０７において、
燃焼式ヒータ１７の空燃比（Ａ／Ｆ）をストイキあるい
はリッチになるように、燃料ポンプ４７と送風ファン４
５の運転制御を行う（以下、これをＡ／Ｆリッチ制御と
いう）。燃焼式ヒータ１７は通常、リーン空燃比で運転
するものであり、リーン空燃比で運転しているときには
ＣＯは殆ど生成されない。しかしながら、ストイキある
いはリッチ空燃比で燃焼すると燃焼室１７ｄにおいてＣ
Ｏが生成され、このＣＯが燃焼ガス中に含まれるように
なる。その結果、ＣＯを含んだ燃焼ガスが、前記した経
路を通って、すなわち、燃焼式ヒータ１７→三方弁９７
→分岐管９５→三方弁９７′→バイパス管４８を通っ
て、サブ触媒コンバータ４９に入る。この時、サブ触媒
コンバータ４９の触媒温度はサブ触媒の活性温度以上に
なっているので、燃焼ガス中のＣＯはサブ触媒コンバー
タ４９において酸化されてＣＯ₂になる。そして、ＣＯ
がＣＯ₂に酸化される時に生じる反応熱によって燃焼ガ
スの温度がさらに高まり、温度上昇した燃焼ガスが接続
箇所Ｃ3でエンジン本体３の各気筒から出た排気ガスと
合流して混合ガスとなるので、混合ガスの温度が高ま
る。このようにして昇温された混合ガスがメイン触媒コ
ンバータ３９を通ることにより、メイン触媒コンバータ
３９の触媒温度がさらに高まる。

【００７３】なお、燃焼式ヒータ１７のＡ／Ｆリッチ制
御は、予め設定した一定のリッチ度に制御するようにし
てもよいが、燃焼式ヒータ１７の空燃比のリッチ度が大
きくなるにしたがって、燃焼ガス中のＣＯ量が多くな
り、ＣＯ量に応じてサブ触媒コンバータ４９で生じる反
応熱の熱量が決まるので、メイン触媒コンバータ３９の
触媒温度とメイン触媒の活性温度との温度差に応じてリ
ッチ度を可変制御するようにしてもよい。

【００７４】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０７から
ステップ１０８に進んで、メイン触媒コンバータ３９の
触媒温度を検出する。メイン触媒コンバータ３９の触媒
温度の検出手順は前記ステップ１０２と同じである。

【００７５】次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０９に進
んで、メイン触媒コンバータ３９の昇温が不要か否かを
判定する。すなわち、ＥＣＵ４６は、ステップ１０８で
検出したメイン触媒コンバータ３９の触媒温度が、予め
設定しておいた所定温度（以下、この温度を触媒暖機停
止温度という）以上か否かを判定し、触媒暖機停止温度
以上である場合にはメイン触媒コンバータ３９の昇温は
不要であると判定し、触媒暖機停止温度に満たない場合
にはメイン触媒コンバータ３９の昇温がまだ必要である
と判定する。なお、この触媒暖機停止温度はメイン触媒
コンバータ３９の活性温度と同じかあるいはそれ以上
（例えば、２００゜Ｃ）とする。

【００７６】ステップ１０９で否定判定した場合にはス
テップ１０７にリターンして燃焼式ヒータ１７のリッチ
制御運転を続行し、メイン触媒コンバータ３９の触媒暖
機を続行する。

【００７７】ステップ１０９で肯定判定した場合にはス
テップ１１０に進み、ＥＣＵ４６は、燃焼式ヒータ１７
の作動を停止（ＯＦＦ）し、弁装置４４の弁体４４ａを
全閉にし、三方弁９７の第１ポート９７ａと第２ポート
９７ｂを連通し第３ポート９７ｃを閉じる。これによっ
て、燃焼式ヒータ１７から燃焼ガスが出なくなり、燃焼
ガスがバイパス通路４８を通って排気管４２の接続箇所
Ｃ3に出ることもなくなる。そして、エンジン本体３の
各気筒から出る排気ガスだけが排気管４２を通ってメイ
ン触媒コンバータ３９に入る。この時には、既にメイン
触媒コンバータ３９の触媒温度がメイン触媒の活性温度
以上になっているので、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯ
xがメイン触媒コンバータ３９によって浄化され、浄化
された排気ガスが排気されることになる。これで、ＥＣ
Ｕ４６は触媒暖機処理の実行を終了する。

【００７８】このように、この実施の形態におけるメイ
ン触媒コンバータ３９に対する触媒暖機処理では、燃焼
式ヒータ１７の燃焼ガスの全量をエンジン本体３を迂回
してメイン触媒コンバータ３９に導入しているので、燃
焼ガスの熱エネルギを有効に触媒暖機に利用することが
できる。

【００７９】また、燃焼式ヒータ１７のＡ／Ｆリッチ制
御により燃焼ガス中のＣＯ量を増大させ、この燃焼ガス
中のＣＯをサブ触媒コンバータ４９によって酸化しその
時に生じる反応熱で燃焼ガスの温度をさらに高めている
ので、メイン触媒コンバータ３９に対する触媒暖機をよ
り迅速に行うことができる。しかも、サブ触媒コンバー
タ４９をメイン触媒コンバータ３９のすぐ上流近くに配
置しているので、サブ触媒コンバータ４９からメイン触
媒コンバータ３９に至るまでのエネルギ損失が非常に少
なく、サブ触媒コンバータ４９において得た熱エネルギ
を無駄なく触媒暖機に利用することができる。

【００８０】さらに、この実施の形態では、サブ触媒コ
ンバータ４９がＣＯを酸化可能になるまで、すなわちサ
ブ触媒コンバータ４９の触媒温度がサブ触媒の活性温度
に達するまでは燃焼式ヒータ１７をリーン空燃比で運転
しているので、その間の排気エミッションを悪化させる
ことがなく、燃焼式ヒータの燃焼用燃料の浪費を防止す
ることができる。サブ触媒コンバータ４９の触媒温度が
活性温度に満たないときに燃焼式ヒータ１７の空燃比を
ストイキあるいはリッチにして燃焼ガス中にＣＯを生成
しても、このＣＯはサブ触媒コンバータ４９において酸
化されないので、ＣＯのまま排出されることとなり、Ｃ
Ｏ排出量が増大し、排気エミッションを悪化させること
となり、また、燃焼式ヒータの燃焼用燃料を無駄に消費
するだけである。この実施の形態では、このようなこと
が起こらない。

【００８１】また、この実施の形態においては、バイパ
ス管４８にサブ触媒コンバータ４９を設けているので、
燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを含む混合ガスがメイン触
媒コンバータ３９に入る前に、サブ触媒コンバータ４９
において混合ガス中のＣＯを酸化し反応熱を発生させ
て、混合ガスを加熱することができ、その結果、メイン
触媒コンバータ３９における急激な温度上昇を回避し
て、メイン触媒コンバータ３９の高温劣化を抑制するこ
とができる。

【００８２】メイン触媒コンバータ３９に対する触媒暖
機処理の実行終了後は、燃焼式ヒータ１７は、ＥＣＵ４
６によるエンジン１作動中における通常の作動制御に従
う。すなわち、車室内を暖房する必要があるときと、前
述した「エンジン１が所定の運転状態にあるとき」に、
ＥＣＵ４６は、燃焼式ヒータ１７を作動する。この場
合、ＥＣＵ４６は、燃焼式ヒータ１７をリーン空燃比で
運転し、吸気絞り弁７０を全開、三方弁９７の第１ポー
ト９７ａと第２ポート９７ｂとを連通し第３ポート９７
ｃを閉じ、三方弁９７′の第１ポート９７ａと第３ポー
ト９７ｃとを連通し第２ポート９７ｂを閉じる。

【００８３】三方弁９７のポート接続状態がこのように
なっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは燃焼ガス
排出路３５を通って本流管２９へと流れることは可能で
あるが、分岐管９５へ流れ出ることは不可能となる。

【００８４】また、ＥＧＲ弁９２および弁装置４４の弁
体４４ａは開いているときと閉じているときとがある。
これは主としてエンジン１の暖機がまだ十分でないとき
と十分になったときとで異なる。

【００８５】前者のエンジン１の暖機がまだ十分でない
場合は、ＥＧＲ弁９２を閉じて弁体４４ａを開く。この
ようにすると、次の経路をたどってエアクリーナ１３か
ら吸気装置５に入った空気が排気装置７に至る。

【００８６】エアクリーナ１３から吸気管２３の本流
管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路
３３に流れる空気と、本流管２９をそのまま下流へと流
れる空気に分岐する。

【００８７】空気供給路３３に入った空気は、弁装置
４４を経由して、その後、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本
体４３に送り込まれる。 燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃
焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼
用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスと
なって燃焼ガス排出路３５に出る。

【００８８】燃焼ガス排出路３５に出た高温の燃焼ガ
スは、三方弁９７、排気ガスクーラ８４を経由して本流
管２９の接続箇所Ｃ2から本流管２９に入り、分岐せず
に本流管２９を流れる空気と合流して、吸気の温度を高
める。

【００８９】温度を高めた吸気は、ターボチャージャ
１５のコンプレッサ１５ａおよびインタークーラ１９を
経由し、吸気絞り弁７０を通過してインテークマニホー
ルド２１に入り、エンジン本体３の気筒内を通ってエキ
ゾーストマニホールド３７に至り、さらに排気管４２、
ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバー
タ３９を通って排気される。

【００９０】このように、燃焼式ヒータ１７の高熱な燃
焼ガスがエンジン本体３の気筒内に入るため、エンジン
１の暖機が進む。また、後者のエンジン１の暖機が十分
になった場合は、ＥＧＲ弁９２を開いて弁体４４ａを閉
じる。これはエンジン１の暖機が十分であるからＥＧＲ
装置８８本来の排気再循環を実行するためと、エンジン
１の暖機が十分であるのにも拘わらず弁体４４ａを開い
て燃焼式ヒータ１７の出す高熱な燃焼ガスをエンジン本
体３に送る必要がないからである。

【００９１】尚、本流管２９における空気供給路３３と
の接続箇所Ｃ1および燃焼ガス排出路３５との接続箇所
Ｃ2の間の部分にコンプレッサ１５ａがなく、当該部分
でコンプレッサ１５ａが作動することがないので、接続
箇所Ｃ2側が接続箇所Ｃ1よりも圧力が高くなることはな
く、しかも燃焼式ヒータ１７の送風ファン４５により空
気供給路３３を介して空気を吸引するようにしているの
で、空気供給路３３と燃焼ガス排出路３５とを介して本
流管２９とつながっている燃焼式ヒータ１７の燃焼室１
７ｄ内に逆流を生じない。よって、燃焼式ヒータ１７の
火炎の向きが空気供給路３３側を向く逆火現象を生じる
こともない。

【００９２】〔第２の実施の形態〕図６は本発明に係る
燃焼式ヒータを有する内燃機関の第２の実施の形態にお
ける構成図である。

【００９３】この第２の実施の形態が第１の実施の形態
と相違する点は、第２の実施の形態にはサブ触媒コンバ
ータ４９とその上流の入ガス温度センサ５０がない点だ
けであり、その他の構成は第１の実施の形態と全く同じ
である。

【００９４】サブ触媒コンバータ４９がない第２の実施
の形態によっても、本発明は成立し、第１の実施の形態
の場合と同じ作用・効果を得ることができる。その理由
は、メイン触媒コンバータ３９に収容されているメイン
触媒としての選択還元型ＮＯx触媒も酸化能を有してお
り、ＣＯを酸化してその時に反応熱を発生するからであ
り、しかも、選択還元型ＮＯx触媒がＣＯを酸化可能な
温度は、ＨＣやＮＯx等を浄化可能な温度よりも低いか
らである。

【００９５】したがって、ＣＯを含んだ燃焼式ヒータ１
７の燃焼ガスと排気ガスとの混合ガスがメイン触媒コン
バータ３９に入って来ると、メイン触媒コンバータ３９
において混合ガス中のＣＯが酸化され、その時の反応熱
で混合ガスの温度が上昇し、その結果メイン触媒コンバ
ータ３９の触媒温度が上昇する。

【００９６】なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒も酸化能を有
するので、選択還元型ＮＯx触媒の代わりに吸蔵還元型
ＮＯx触媒をメイン触媒とした場合も同様の作用・効果
がある。

【００９７】

【発明の効果】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃
機関によれば、内燃機関の排気系に設けられ該内燃機関
の排気ガスを浄化するメイン触媒と、前記内燃機関の機
関関連要素を昇温すべく設けられた燃焼式ヒータの燃焼
ガスを前記内燃機関の吸気系に導入する燃焼ガス排出路
と、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスの少なくとも一部を前
記内燃機関の気筒を迂回して該内燃機関の排気系の前記
メイン触媒の上流に導入する燃焼ガスバイパス通路と、
前記メイン触媒に対して暖機が必要か否かを判定する暖
機判定手段と、前記暖機判定手段により前記メイン触媒
に対して暖機が必要と判定されたときに前記燃焼式ヒー
タの燃焼ガスを前記燃焼ガスバイパス通路に導入する導
入手段と、前記暖機判定手段により前記メイン触媒に対
して暖機が必要と判定されたときに前記燃焼式ヒータを
ストイキあるいはリッチ空燃比で燃焼させる燃焼式ヒー
タ空燃比制御手段と、を備えることにより、メイン触媒
の暖機を迅速に行うことができ、未浄化の排気ガスの排
出を非常に少なくすることができるという優れた効果が
奏される。

【００９８】前記燃焼ガスバイパス通路に酸化能を有す
るサブ触媒を設けた場合には、メイン触媒の劣化を抑制
することができるという効果がある。前記燃焼ガスバイ
パス通路に設けた前記サブ触媒の温度が活性温度を超え
たときに、前記燃焼式ヒータ空燃比制御手段によるスト
イキあるいはリッチ空燃比制御が実行されるようにした
場合には、メイン触媒を暖機しているときに排気ガスの
エミッションを悪化させないようにすることができると
ともに、燃焼式ヒータにおける燃料の浪費を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関
の第１の実施の形態の概略構成図である。

【図２】 前記第１の実施の形態において導入手段の一
部を構成する三方弁の概略断面図である。

【図３】 前記第１の実施の形態において導入手段の一
部を構成する他の三方弁の概略断面図である。

【図４】 前記第１の実施の形態において燃焼装置とし
ての燃焼式ヒータの概略断面図である。

【図５】 前記第１の実施の形態においてメイン触媒に
対する触媒暖機処理実行ルーチンである。

【図６】 本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関
の第２の実施の形態の概略構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関） ３…エンジン本体 ５…吸気装置 ７…排気装置 ９…車室用ヒータ １３…エアクリーナ １５…ターボチャージャ １５ａ…ターボチャージャのコンプレッサ １５ｂ…ターボチャージャのタービン １７…燃焼式ヒータ １７ａ…燃焼式ヒータの冷却水通路 １７ａ₁…冷却水導入口 １７ａ₂…冷却水排出口 １７ｂ…燃焼筒 １７ｃ…円筒状隔壁 １７ｄ…燃焼室 １７ｄ₁…空気供給口 １７ｄ₂…排気排出口 １７ｅ…燃料供給管 １９…インタークーラ ２１…インテークマニホールド ２３…吸気管（吸気系） ２５…上流側連結管 ２７…下流側連結管 ２９…本流管 ３１…ヒータ用枝管 ３３…空気供給路 ３５…燃焼ガス排出路 ３７…エキゾーストマニホールド ３９…メイン触媒コンバータ ４０…入ガス温度センサ ４２…排気管（排気系） ４３…燃焼室本体 ４３ａ…ケース体 ４４…弁装置 ４４ａ…弁体 ４４ｂ…駆動モータ ４４ｃ…開閉機構部 ４５…送風ファン（燃焼式ヒータ空燃比制御手段） ４６…ＥＣＵ ４７…燃料ポンプ（燃焼式ヒータ空燃比制御手段） ４８…バイパス通路（燃焼ガスバイパス通路） ４９…サブ触媒コンバータ ７０…吸気絞り弁 ８４…燃焼ガスクーラ ８８…ＥＧＲ装置 ８９…ＥＧＲクーラ ９０…ＥＧＲ通路 ９１…温度センサ ９２…ＥＧＲ弁 ９５…分岐管 ９７…三方弁（導入手段） ９７′…三方弁（導入手段） Ｃ1…空気供給路３３と本流管２９との接続箇所 Ｃ2…燃焼ガス排出路３５と本流管２９との接続箇所 Ｗ1…水管路 Ｗ2…〃 Ｗ3…〃

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36 B60H 1/22 F02N 17/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ該内燃機関
   の排気ガスを浄化するメイン触媒と、 前記内燃機関の機関関連要素を昇温すべく設けられた燃
   焼式ヒータの燃焼ガスを前記内燃機関の吸気系に導入す
   る燃焼ガス排出路と、 前記燃焼式ヒータの燃焼ガスの少なくとも一部を前記内
   燃機関の気筒を迂回して該内燃機関の排気系の前記メイ
   ン触媒の上流に導入する燃焼ガスバイパス通路と、 前記メイン触媒に対して暖機が必要か否かを判定する暖
   機判定手段と、 前記暖機判定手段により前記メイン触媒に対して暖機が
   必要と判定されたときに前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを
   前記燃焼ガスバイパス通路に導入する導入手段と、 前記暖機判定手段により前記メイン触媒に対して暖機が
   必要と判定されたときに前記燃焼式ヒータをストイキあ
   るいはリッチ空燃比で燃焼させる燃焼式ヒータ空燃比制
   御手段と、 を備えることを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機
   関。
2. 【請求項２】 前記燃焼ガスバイパス通路に酸化能を有
   するサブ触媒が設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
3. 【請求項３】 前記燃焼ガスバイパス通路に設けた前記
   サブ触媒の温度が活性温度を超えたときに、前記燃焼式
   ヒータ空燃比制御手段によるストイキあるいはリッチ空
   燃比制御が実行されることを特徴とする請求項２に記載
   の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
4. 【請求項４】 前記暖機判定手段は、前記内燃機関の始
   動時に前記メイン触媒に対して暖機が必要か否かを判定
   することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の燃焼式ヒータを有する内燃機関。