JP3539260B2 - 燃焼式ヒータを有する内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼式ヒータを有する内燃機関に関し、詳しくは冷却水や吸気等の機関関連要素を昇温させて内燃機関の低温始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能を向上させる燃焼式ヒータを有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌に搭載するディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンその他の希薄燃焼式エンジンは、通常のガソリンエンジンに比べて発熱量が少ない。そこで、希薄燃焼式エンジンには、特に寒冷時における暖機促進や車室内暖房装置の性能向上等を目的として燃焼式ヒータが備えられる。
【０００３】
前記燃焼式ヒータは、燃料の燃焼を行う燃焼室と、燃焼室から出る燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出管と、燃焼時に出る燃焼熱を吸収する熱媒体と、この熱媒体を流通させる通路であって前記燃焼室を包囲する熱媒体通路とを有する。そして、燃焼式ヒータにあっては、熱媒体が熱媒体通路を流通する間に熱媒体に燃焼熱が伝わって熱媒体の温度を高める。すなわち、熱媒体通路において熱媒体と燃焼熱との間で熱交換が為される。そして、熱交換が行われたことによって高温になった熱媒体は、例えば機関本体のウォータジャケットやヒータコアその他の必要箇所に送られ、これら必要箇所を昇温する。
【０００４】
また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記燃焼ガス排出管を介して内燃機関の排気通路に導入することで機関排気系を構成する排気系構造物である、例えば触媒コンバータを暖めて、その機能性を高めたり、あるいは機関吸気通路に導入することで機関暖機を促進したりする技術が知られている（例えば、特開昭６０−７８８１９号公報に記載の「燃焼式ヒータを有する内燃機関」や、特開昭６３−７１４１２号公報に記載の「車両用暖房装置」参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記燃焼式ヒータの燃焼ガスには二酸化炭素が多く含まれる。したがって、燃焼式ヒータの燃焼ガス排出管を内燃機関の吸気通路に接続した状態で燃焼式ヒータを作動すると、燃焼ガスは前記の如く二酸化炭素を多く含むため、燃焼ガスが吸気通路に導入されると、内燃機関の吸気に占める二酸化炭素の割合が増えて新気の割合が減少してしまう。
【０００６】
特に機関始動時は、機関回転数が、例えば１００〜２００ｒｐｍ程度と低く、それ故、吸気通路を介して大気中からシリンダに吸込まれる吸入空気量が少ないため、吸気のほとんどといってよい位に吸気に占める燃焼ガスの割合が高くなってしまう。したがって、機関始動時にシリンダに導入される吸気では、酸素濃度が少なくなって、極端な場合、エンジンがかからない虞さえある。かといって、吸気に占める燃焼ガスの量が過少であると、今度は吸気の温度が高まらないため、燃焼式ヒータを内燃機関の低温始動時の吸気加熱用装置として使えない。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、内燃機関とは別に燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、内燃機関の始動時に機関吸気に占める新気の割合の減少を防止しつつ（酸素濃度を確保しつつ）、内燃機関の低温始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上等を図ることを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関は、燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関の吸気系に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、前記燃焼式ヒータと前記内燃機関の吸気通路とを接続し、前記燃焼ガスを前記吸気系に案内する燃焼ガス案内手段と、この燃焼ガス案内手段によって前記吸気系に案内される前記燃焼ガスの量を制御する燃焼ガス量制御手段とを備え、この燃焼ガス量制御手段は、送風量を可変にできる送風装置であって、この送風装置が生じた気流に乗せて、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス案内手段により前記吸気通路に向けて流すものであり、内燃機関の始動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量を、前記始動時以外の内燃機関の作動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量よりも少なくすることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「内燃機関の始動時」とは、内燃機関本体に付属する例えばスタータモータ等の機関回転手段でクランクシャフトを回転する場合である。本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、燃焼ガス量制御手段は、送風量を可変にできる送風装置であって、この送風装置が生じた気流に乗せて、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス案内手段により前記吸気通路に向けて流すものであり、内燃機関の始動時に前記吸気系に導入される燃焼ガスの量を、前記始動時以外の内燃機関の作動時に前記吸気系に導入される燃焼ガスの量よりも少なくする。このため、内燃機関の吸気系に導入される燃焼ガスの量が減少する分、吸気に占める二酸化炭素の割合が減って代わりに新気の割合が増える。したがって、この吸気に占める新気の割合（酸素濃度）を内燃機関を作動するに有効な吸気となるように設定すれば、機関回転数の少ない始動時に燃焼式ヒータの燃焼ガスを吸気系に導入しても前記燃焼ガスを吸気系に導入することを起因として内燃機関が作動しなくなってしまうということがない。ただし、その場合でも内燃機関の始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上が可能なように、吸気に占める燃焼ガスの割合を燃焼ガス量制御手段によって最適に調整することが必要である。
【００１１】
さらには、前記送風装置は、回転ファンと、この回転ファンの回転数を制御するファン制御装置とを備え、このファン制御装置は、始動時以外で内燃機関が作動するときの回転ファンの回転数よりも、始動時に内燃機関が作動する時の回転ファンの回転数を低くすると好適である。
【００１２】
本発明では、回転ファンの回転数が低いということは、それだけ前記燃焼ガス案内手段には少しの風、すなわち少しの気流しか生じないので、燃焼ガスもそれに応じた量しか流れない。よって、回転ファンの回転数が低い場合は、高い場合よりも少しの量しか燃焼ガスが流れないので、吸気通路に至る燃焼ガスの量も少ない。このため、吸気に占める燃焼ガスの割合が減少する分、吸気に占める新気割合が増大する。
【００１３】
さらには、始動時以外で前記内燃機関が作動するとき、前記回転ファンは、内燃機関の回転数が低いほど低くなる回転域を有することが好ましい。
本発明では前記回転域では、内燃機関の回転数が低いほど内燃機関が吸い込む吸入空気量は少なくなり、この吸入空気量に合わせて回転ファンの回転数が低くなれば、それだけ燃焼ガスが吸気に含まれる割合が減少し、反対に吸気に占める新気割合が増大する。また、エンジン回転数が低い場合は、それに応じて吸気に占める燃焼ガスの量も少ないので、吸気温度が燃焼ガスの熱影響で大幅に上昇してしまうことがない。つまり、エンジン回転数に合った適切な吸気温上昇を期待できる。
【００１４】
さらに、前記燃料の前記燃焼式ヒータへの供給量は、前記回転域では、前記回転ファンの回転数が低いほど少なくすることが好ましい。
本発明では、内燃機関の回転数が低いほど内燃機関が吸い込む吸入空気量は少なくなり、この吸入空気量に合わせて燃焼式ヒータへの燃料供給量が減少すれば、燃焼式ヒータで発生する燃焼ガスの量も減少し、それだけ燃焼ガスが吸気に含まれにくくなって、吸気に占める新気割合が増大する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の具体的な実施の形態について添付した図面に基づいて説明する。
【００１６】
内燃機関としてのエンジン１は、ディーゼルエンジンまたはガソリン直噴リーンバーンエンジンである。エンジン１は、図１にその全体構造を概略示すように、機関冷却水を含む図示しないウォータジャケットを備えたエンジン本体３と、エンジン本体３の図示しない複数のシリンダ内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置５と、この吸気装置５を経て前記シリンダに送られる空気とシリンダに噴射供給される機関燃料とからなる混合気が燃焼室で燃焼後、シリンダから出る排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、排気装置７から吸気装置５に向けて排気ガスを再循環させることで窒素酸化物の発生を抑制する排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８と、エンジン１とは別に燃料を燃焼し、その時に発生する燃焼ガスを吸気装置５に導入することで燃焼ガスに含まれる燃焼熱により吸気装置５を流れる吸気の温度を高める燃焼式ヒータ９と、エンジン搭載車輌の室内温度を高める車室内暖房装置であるヒータコア１０と、エンジン全体を制御するエンジン制御装置であるＥＣＵ１１とを有する。
【００１７】
前記吸気装置５は、外気をろ過するエアクリーナ１３を始端としエンジン本体３の図示しない吸気ポートを終端とする吸気通路１４を有する。吸気通路１４には、前記エアクリーナ１３と前記吸気ポートとの間に、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，コンプレッサ１５ａを作動した場合に生ずる圧縮熱により昇温した吸気温を冷却するインタークーラ１９，吸入分岐管であるインテークマニホールド２２その他の吸気系構造物を順次配置してある。また、インタークーラ１９とインテークマニホールド２２との間には吸気通路１４を流れる吸気の量を制御する吸気絞り弁２３を設置してある。吸気通路１４のうちインタークーラ１９と吸気絞り弁２３との間には、前記燃焼式ヒータ９を取り付けてある。
【００１８】
前記排気装置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図示しないマフラを終端とする排気通路２７を有する。排気通路２７には、前記排気ポートと前記マフラとの間に、排気分岐管であるエキゾーストマニホールド２８，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ，排気ガス浄化装置である触媒コンバータ２９その他の排気系構造物を配置してある。
【００１９】
前記ＥＧＲ装置８は、吸気通路１４と排気通路２７とを結びエンジン本体３をバイパスするとともに排気ポートから出た排気ガスを吸気側に向けて戻すＥＧＲ通路２９と、ＥＧＲ通路２９を流れる排気ガスの量を制御するＥＧＲ弁３０とを有する。
【００２０】
前記燃焼式ヒータ９は、エンジン１で用いる燃料と同じ燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを吸気通路１４に導入することで、燃焼ガスに含まれる熱を利用して前記のごとく吸気装置５を流れる吸気を昇温するヒータである。燃焼式ヒータ９によって昇温された吸気は、燃焼ガスを含んだ状態で前記シリンダに向けて吸気通路１４を流れる。
【００２１】
また、燃焼式ヒータ９は、前記燃焼熱で機関冷却水を暖めるようになっており、暖められた機関冷却水は、ヒータコア１０やエンジン本体３等の昇温の必要な箇所に送られ、当該昇温必要箇所の温度を高める（図面ではヒータコア１０とエンジン本体３のみ昇温必要箇所として示す。）。そして、前記昇温必要箇所に燃焼式ヒータ９で暖めた機関冷却水を送れるように、エンジン１には熱媒体循環路Ｗを設けてある。
【００２２】
この熱媒体循環路Ｗは、エンジン本体３と燃焼式ヒータ９とを結びエンジン本体３のウォータジャケットから燃焼式ヒータ９に機関冷却水を導く冷却水導入通路３１と、燃焼式ヒータ９で暖められた機関冷却水をエンジン本体３のウォータジャケットにヒータコア１０を経由させてから戻す冷却水排出路３２とを有する。また、冷却水導入通路３１には電動ウォータポンプ３３を設けてあり、この電動ウォータポンプ３３が作動することによって前記熱媒体循環路Ｗ内を機関冷却水が循環する。
【００２３】
ここで、燃焼式ヒータ９の具体的な構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
燃焼式ヒータ９は、その内部に、前記冷却水導入通路３１と前記冷却水排出路３２とに連通して熱媒体循環路Ｗの一部となっているヒータ内部冷却水通路３７を有する。
【００２４】
ヒータ内部冷却水通３７は、前記冷却水導入通路３１と接続する冷却水導入口３７ａと、前記冷却水排出路３２と接続する冷却水排出口３７ｂとを有する。また、ヒータ内部冷却水通路３７は、燃焼式ヒータ９の燃焼室３９の周りを巡回するように形成してある。
【００２５】
前記燃焼室３９は、火炎Ｆを発生させる燃焼源としての燃焼筒４０と、燃焼筒４０を覆うことで火炎Ｆが外部に漏れないようにするカップ形状の隔壁４１とからなる。燃焼筒４０を隔壁４１で覆うことにより、燃焼室３９が隔壁４１内に画される。そして、前記隔壁４１も燃焼式ヒータ９の外壁４２で覆われている。
【００２６】
また、隔壁４１と外壁４２との間には、環状の隙間を設けてあり、この隙間が前記ヒータ内部冷却水通路３７として機能する。このヒータ内部冷却水通路３７内を機関冷却水が流れる間に、機関冷却水は燃焼室３９から受熱する。つまり機関冷却水は、燃焼室３９内の高熱な燃焼ガスとの間で熱交換をして昇温する。よって、ヒータ内部冷却水通路３７は熱交換領域といえる。
【００２７】
さらに、燃焼室３９は、燃焼室３９に対して空気の出入りを行う空気流通口を有する。すなわち燃焼室３９は、空気流通口として、燃焼室３９に燃焼用空気を入れる空気供給口６２と、燃焼ガスを燃焼室３９から排出する燃焼ガス排出口６３，６５とを有する。そして、空気供給口６２は、燃焼室３９のうち、火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側と反対側に位置し、燃焼ガス排出口６３は、燃焼室３９のうち、ヒータ内部冷却水通路３７の下流側に対応した適所に設けてある。
【００２８】
また、燃焼ガス排出口６５は、火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側にあって、火炎Ｆに対向して隔壁４１および外壁４２に連通して設けてある。
燃焼ガス排出口６３と６５とは燃焼式ヒータ９の長手方向に並行に延びる連結管７４を介して連結されている。そして、これら空気供給口６２および燃焼ガス排出口６３，６５は、いずれも吸気通路１４に通じている。すなわち、空気供給口６２は、吸気通路１４から燃焼式ヒータ９に燃焼用空気を供給する空気供給管７１を介して吸気通路１４と通じており、燃焼ガス排出口６３，６５は、連結管７４を通じて、燃焼ガスを燃焼式ヒータ９から吸気通路１４に排出する燃焼ガス排出管７３を介して連通している。よって、燃焼ガス排出管７３を燃焼ガス案内手段ということにする。
【００２９】
なお、空気供給管７１および吸気通路１４の接続箇所Ｃ１と、燃焼ガス排出管７３および吸気通路１４の接続箇所Ｃ２とは近接し、接続箇所Ｃ２の方がＣ１よりも下流にある。また、接続箇所Ｃ１およびＣ２は共に前記吸気絞り弁２３よりも上流でかつインタークーラ１９よりも下流に位置する。
【００３０】
前記燃焼ガス排出管７３は、前記燃焼ガス排出口６５を開閉制御する弁装置７８を備えており、弁装置７８を介して燃焼式ヒータ９と接続されている。
弁装置７８は、その内部に燃焼ガス排出口６５を開閉する弁体８０を有する弁室７９を有している。弁室７９は、三方向に開口７９ａ，７９ｂおよび７９ｃを有し、これらの開口７９ａ，７９ｂおよび７９ｃは、それぞれ燃焼ガス排出口６５，燃焼ガス排出管７３および連結管７４と連通している。
【００３１】
また、弁室７９の内径ｄ１は、燃焼ガス排出管７３の口径ｄ２および連結管７４の口径ｄ３よりも大径としてあり、これによって弁室７９の容積を十分余裕をもって設定してある。そして、弁装置７８は、弁体８０を駆動するアクチュエータ８２を有する。このアクチュエータ８２によって弁体８０が作動すると、開口７９ａが開閉され、これによって燃焼ガス排出口６５が開閉する。
【００３２】
また、燃焼ガス排出管７３の吸気通路１４側箇所には、排気通路２７における前記触媒コンバータ２９の上流側近傍箇所Ｃ３と接続され、エンジン本体３をバイパスする分岐管８４を有する。
【００３３】
そして、分岐管８４と前記燃焼ガス排出管７３との交叉部分には、三方切換弁８６を取付けてある。
三方切換弁８６は、燃焼ガスが燃焼ガス排出管７３をそのまま吸気通路１４に向けて流れるか、または分岐管８４を流れるかを選択する切換え弁である。三方切換弁８６の作動によって、燃焼ガス排出管７３を三方切換弁８６に向けて流れて来る燃焼ガスの流れ方向を必要に応じて前記のごとく切換え、この切換えによって吸気通路１４側にまたは排気通路２７側に燃焼ガスを導入する。
【００３４】
三方切換弁８６の切り替えによって燃焼ガスが吸気通路１４に流れることで、燃焼ガス排出管７３により実質的に燃焼式ヒータ９と吸気通路１４とが接続される。そして、この接続によって、燃焼ガスが燃焼式ヒータ９からエンジン１の吸気系に案内される。
【００３５】
一方、前記燃焼筒４０には、図１に示すように燃焼筒４０に外部から燃料を導入する燃料導入通路８８を接続してある。燃料導入通路８８は燃料ポンプ８９と接続してあり、燃料ポンプ８９のポンプ圧を受けて燃料導入通路８８から燃焼筒４０に燃料が吐出する。さらに、燃焼筒４０は、燃料導入通路８８によって供給された燃料に着火するグロープラグ（図示せず）を有する。
【００３６】
また、燃焼式ヒータ９の前記外壁４２は、燃焼筒４０のうち火炎Ｆの出る側と反対側に、駆動源としてのモータ９２を有する送風用の回転ファン９０を内包したハウジング９３を取付けてある。
【００３７】
ハウジング９３は、外部から空気を取り入れるための空気取入口９５を有し、この空気取入口９５に前記空気供給管７１を接続してある。また、ハウジング９３は、その内部空間Ｓが前記空気供給口６２と通じている。よって、空気供給口６２は、空気供給管７１と内部空間Ｓを介して間接的に連結している。
【００３８】
そして、モータ９２により回転ファン９０を回転すると、空気供給管７１を経由して前記吸気通路１４からハウジング９３内に空気が導入される。このハウジング９３に導かれた空気は、前記内部空間Ｓを経て、前記空気供給口６２から燃焼筒３に燃焼用空気として供給される。そして、この燃焼用空気によって燃料を燃焼した後の燃焼ガスは、その後、燃焼式ヒータ９から燃焼ガス排出管７３を経由して、前記のごとく吸気通路１４または排気通路２７に案内される。案内される燃焼ガスの量は、前記回転ファン９０のファン回転数によって決まる。すなわち、ファン回転数が多いほど、燃焼ガス排出管７３に起きる気流の量が多くなり、ファン回転数に比例した量の燃焼ガスが燃焼式ヒータ９から排出される。回転ファン９０の回転数は、ＥＣＵ１１によりモータ９２を制御することで決まるので、ＥＣＵ１１は回転ファン９０の制御装置、すなわちファン制御装置といえる。よって、回転ファン９０とＥＣＵ１１とを燃焼ガス排出管７３における送風（気流）量を可変にできる送風装置とする。また、この送風装置によって、吸気通路１４に案内される燃焼ガスの量が制御されるので、送風装置は燃焼ガス量制御手段といえる。
【００３９】
このような燃焼式ヒータ９は、エンジン本体３の暖機促進や低温始動性の向上またはヒータコア１０の性能向上等を図るべく機関冷却水を昇温させる必要が生じると、図２に示すように、前記弁装置７８の作動によって弁体８０が閉じ、その結果、燃焼ガス排出口６５が閉鎖する。
【００４０】
そして、回転ファン９０を回転することにより、吸気通路１４を流れる吸気の一部を空気供給管７１を介して燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ導入する。また、前記燃料ポンプ８９が燃料タンク（図示せず）内の燃料を吸い上げて燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ吐出する。更に電動ウォータポンプ３３を作動することでエンジン１のウォータジャケット内の機関冷却水を燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７へ圧送する。
【００４１】
加えて、前記回転ファン９０によって燃焼筒４０に供給された吸気と燃料導入通路８８から燃焼筒４０に供給された燃料とからなる混合気が、前記グロープラグによって着火され、燃焼筒４０内で火炎Ｆを生じて燃焼が開始する。
【００４２】
燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することで生ずる気流に乗って燃焼室３９をその燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出される（図２の実線矢印ａ３参照）。
【００４３】
一方、電動ウォータポンプ３３により、前記ウォータジャケットから冷却水導入通路３１を経由して燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７に圧送された機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７を前記隔壁４１の外面全体に亘って巡回するようにして流れ、その間に燃焼ガスの燃焼熱を吸収して上昇する。換言すれば、ヒータ内部冷却水通路３７の全域で機関冷却水と燃焼ガスとの間で熱交換が為される。そして、前記燃焼熱を吸収した機関冷却水は、ヒータコア１０に流れるべく、ヒータ内部冷却水通路３７から冷却水排出路３２に排出される（図２および図３の破線矢印参照）。
【００４４】
その後、燃焼式ヒータ９から排出された機関冷却水は、ヒータコア１０が属する冷却水排出路３２を経由してエンジン本体３のウォータジャケットに戻る。 なお、前記ヒータコア１０では、機関冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気との間で熱交換され、暖房用空気が昇温する。この結果、車輌室内に温風が出る。
【００４５】
以上のようにして、燃焼式ヒータ９で暖められて高熱になった機関冷却水が、エンジン本体３のウォータジャケットや室用ヒータ１０へ流れ、その結果、内燃機関の暖機促進や始動性の向上、ヒータコアの性能等が向上する。
【００４６】
次に、エンジン始動時等、エンジン１の吸気または触媒コンバータ２９を早期に昇温させる必要が生じた場合は、図３に示すように、弁装置７８の作動によって弁体８０が弁装置７８の開口７９ａを開き、その結果、開口７９ａと連通している燃焼ガス排出口６５が開通する。
【００４７】
続いて、モータ９２により回転ファン９０が回転し吸気通路１４内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ供給する。また、前記燃料ポンプ８９が前記燃料タンク内の燃料を吸い上げてこの吸い上げた燃料を燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ供給する。
【００４８】
そして、燃焼筒４０のグロープラグに通電され、回転ファン９０によって供給された吸気と燃料導入通路８８から供給された燃料とからなる混合気が燃焼筒４０内で燃焼される。
【００４９】
この燃焼により生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することにより生ずる気流によって燃焼室３９をその燃焼ガス排出口６５へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６５から弁装置７８の前記開口７９ａを経由して燃焼ガス排出管７３へ排出される。
【００５０】
燃焼ガス排出口６５の開通によって、燃焼ガスのうちヒータ内部冷却水通路３７で熱交換されなかった燃焼ガスおよびヒータ内部冷却水通路３７の一部の領域でのみ熱交換された燃焼ガスが燃焼ガス排出管７３を経由して吸気通路１４に導入される。
【００５１】
なお、燃焼ガスのうちヒータ内部冷却水通路３７で熱交換されなかった燃焼ガスとは、隔壁４１の内面にほとんど接することなく燃焼ガス排出口６５に向かう燃焼ガスのことであり（例えば図３の矢印ａ１参照）、ヒータ内部冷却水通路３７の一部の領域でのみ熱交換された燃焼ガスとは、隔壁４１の内面に一部接することにより、熱交換される量の少ない燃焼ガスのことである（例えば図３の矢印ａ２参照）。このとき燃焼ガス排出口６３へ向けて流れる燃焼ガスもあるが、その量は燃焼ガス排出口６５へ向かって流れる燃焼ガスに比べて少ない（例えば図３の矢印ａ３参照）。これは次の理由による。
【００５２】
すなわち、弁装置７８の弁体８０が開くと、弁装置７８の弁室７９内には燃焼室３９内の燃焼ガス排出口６５における燃焼ガスの圧力Ｐ０と同じか、ほぼ同じ圧力Ｐ０がかかる。
【００５３】
一方、燃焼室３９を経由して連結管７４の始端７４ａに至った燃焼ガスの圧力Ｐ１は、燃焼室３９を経由している間に圧力損失を受けるので前記圧力Ｐ０よりも小さい。よって、燃焼室３９を経由して圧力Ｐ１になった燃焼ガスが連結管７４を経由して吸気通路１４に向けては流れにくく、圧力Ｐ１よりも高圧な圧力Ｐ０の燃焼ガスの方が優先的に燃焼ガス排出管７３を経由して吸気通路１４に向けて導入される。但し、燃焼室３９を経由して連結管７４の始端７４ａに至った圧力Ｐ１の燃焼ガスでも全く燃焼ガス排出管７３を流れないわけではない。よって、連結管７４を経由して弁室７９に至り、そこで、前記高圧な圧力Ｐ０の燃焼ガスと圧力Ｐ１の燃焼ガスとが混在しつつ、燃焼ガス排出管７３に流れる。このとき、前記の如く弁室７９内の圧力は圧力Ｐ０に近くなる。
【００５４】
そして、前記燃焼ガス排出口６５経由で燃焼ガス排出管７３に排出された高温の燃焼ガスは、やがて三方切換弁８６へ至る。次いで、燃焼ガスは、三方切換弁８６によって閉ざされていない方の経路へ流れる。すなわち、燃焼ガス排出管７３をそのまま通って吸気通路１４へ出るか、または分岐管８４へ流れて排気通路２７へ出る。
【００５５】
ここで、前記燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、前記の通り、燃焼式ヒータ９内で機関冷却水との熱交換が行われていないかあるいは熱交換が行われていてもその交換量が少ない。このため、燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口６３から排出される熱交換された燃焼ガスに比べてかなり高温である。
【００５６】
そこで、便宜上、燃焼ガス排出口６３に向けて流れることで、機関冷却水と熱交換が行われた燃焼ガスのことを水冷後燃焼ガスといい、燃焼ガス排出口６５に向けて流れることで前記熱交換の行われなかった燃焼ガスのことを水冷前燃焼ガスという。
【００５７】
水冷前燃焼ガスを吸気通路１４または排気通路２７における触媒コンバータ２９の上流箇所Ｃ３へ供給することにより、吸気または触媒コンバータ２９を早期に昇温できる。
【００５８】
図４は燃焼式ヒータ９に着火した直後の、水冷前排気および水冷後排気のシリンダ内における温度特性を示すグラフ線図である。縦軸はそれら排気の温度（ガス温度）を示し、横軸は燃焼式ヒータに着火を行った後の経過時間を示す。図中、破線グラフは、前記水冷前排気の温度を示し、実線グラフは、水冷後排気の温度を示す。また、図中ほぼ中央にあって横軸と平行な線は、エンジン１を低温始動させることが可能な目安温度を示す低温始動目標値である。この実施の形態では、低温始動目標値はおよそ３２０℃としてある。
【００５９】
図４からわかることは、水冷前排気は、水冷後排気に比べ、シリンダ内雰囲気温度が急速に高まって、一気に低温始動目標値を経過することである。
よって、高温排気がシリンダに供給されると圧縮端温度が上昇し、シリンダ内での混合気の着火性の向上しエンジン１の始動性が高まる。
【００６０】
ここで図１に戻る。
前記ＥＣＵ１１は、双方向性バスによって相互に接続された、中央処理制御装置ＣＰＵ、読み出し専用メモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成されている。そして、前記入力インタフェース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続され、前記出力インタフェース回路には、ＥＧＲ弁３０，電動ウォータポンプ３３，燃焼筒４０のグロープラグ，弁装置７８，三方切換弁８６，燃料ポンプ８９，モータ９２等が電気配線を介して接続されている。
【００６１】
前記入力インタフェース回路に接続されるセンサとしては、吸気通路１４に取り付けられるエアフローメータ，触媒コンバータ２９に取り付けられる触媒温度センサ、ウォータジャケットに含まれる冷却水の温度を検出する水温センサ，アクセルペダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ、イグニッションスイッチ、スタータスイッチ等を例示できる。これらセンサは、検出した検出値に相当する電気信号を出力してＥＣＵ１１に送る。なお、例示したこれらの各種センサは図示を省略してある。
【００６２】
ＥＣＵ１１は、前記した各種センサの出力信号値に基づいてエンジン１の運転状態を判定する。そして、その判定結果に基づいて燃料噴射制御等エンジン１全体の制御を行う。同時に本発明に係る燃焼式ヒータ９の出力制御を行うべく、前記のように回転ファン９０の回転数を制御したり、燃料導入通路８８から供給される燃料の量を制御する。
【００６３】
次にＥＣＵ１１によって実行される燃焼式ヒータ９の出力制御について述べる。
先ず、エンジン１の始動時は、図５に示すような始動時ヒータ制御ルーチンが実行される。
【００６４】
始動時ヒータ制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０１においてイグニッションスイッチの出力信号値がＯＮか否かを判定する。
前記Ｓ４０１においてイグニッションスイッチの出力信号値がＯＮであると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０２へ進み、ウォータジャケットに係る前記水温センサの出力信号値ＴＨＷ（冷却水温度）が所定温度未満であるか否かを判別する。
【００６５】
前記Ｓ４０２において肯定判定した場合はＥＣＵ１１はＳ４０３に進み、スタータスイッチの出力信号値がＯＮか否かを判別する。
前記Ｓ４０３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ１１は、エンジン１が冷間始動状態にあるとみなし、Ｓ４０４へ進む。
【００６６】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ１１は、燃焼ガス排出口６５を開状態とすべく、前記のごとく弁装置７８の弁体８０を制御するとともに、三方切換弁８６を制御して、燃焼ガスが吸気通路１４に流れるようにする。なお、三方切換弁８６を制御して、分岐管８４に燃焼ガスを流し、排気通路２７にある触媒コンバータ３９の温度を燃焼ガスの熱で高める場合があるが、これは本発明の要旨とするところと関係ないので説明を省略する。
【００６７】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ１１は、以下の手順によって燃焼式ヒータ９を作動制御する。
先ず、ＥＣＵ１１は、回転ファン９０および燃料ポンプ８９を作動して、それぞれ吸気通路１４内を流れる吸気の一部および図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ９内の燃焼筒４０へ供給する。続いて、ＥＣＵ１１は、燃焼筒４０のグロープラグへ通電し、前記一部の吸気および前記燃料からなる混合気に着火して燃焼式ヒータ９による燃焼を実施する。
【００６８】
その際、ＥＣＵ１１は、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの空燃比が通常よりもリーンな空燃比になるように、回転ファン９０の制御回転数Ｎｆ１と、燃料ポンプ８９の制御回転数Ｎｐ１を設定する。詳しくは、前記リーンな空燃比の燃焼ガスを吸気通路１４内の吸気に含めた場合に、その吸気に占める酸素濃度が１４％以上になって、吸気として有効に利用できるように、前記Ｎｆ１とＮｐ１とを設定する。燃焼ガスの回転ファン９０の制御回転数Ｎｆ１（以降、単にファン回転数Ｎｆ１という。）は、図６に示すようなマップＭ１から求める。
【００６９】
マップＭ１は、縦軸にファン回転数Ｎｆ１を取り、横軸にエンジン回転数Ｎｅを取ってなるファン回転数−エンジン回転数線図である。そして、エンジン回転数Ｎｅが求まれば、マップＭ１からエンジン回転数Ｎｅに対応するファン回転数Ｎｆ１が求まる。
【００７０】
マップ１によれば、エンジン回転数Ｎｅが約２００ｒｐｍ以下の場合がエンジン１の始動時（クランキング時）であることを意味する。よって、この時にエンジン１はスタータモータによって作動されている状態にあることがわかる。また、マップＭ１からエンジン１が始動状態にある時のファン回転数Ｎｆ１は一定であることがわかる。
【００７１】
また、マップ１から、エンジン１がその始動状態から脱し、エンジン回転数Ｎｅが約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの回転域にあるときに、ファン回転数Ｎｆ１とエンジン回転数Ｎｅとが比例関係にあることがわかる。よって、エンジン１がその始動状態以外の時にファン回転数Ｎｆ１は、エンジン回転数Ｎｅが低いほど低く、またエンジン回転数Ｎｅが大きいほど大きいといえる。
【００７２】
さらに、マップ１から、エンジン回転数Ｎｅが約６００ｒｐｍよりも多いときもエンジン始動時と同様、ファン回転数Ｎｆ１の値が一定であることがわかる。また、マップ１から、エンジン始動時に燃焼ガス排出管７３経由で吸気通路１４に導入される燃焼ガスの量は、始動時以外のエンジン作動時でかつエンジン回転数Ｎｅが前記回転域（約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍ）にあるときに燃焼ガス排出管７３経由で吸気通路１４に導入される燃焼ガスの量よりも少ないことが、両者の回転数の対比から間接的にわかる。
【００７３】
また、燃料ポンプ８９の制御回転数Ｎｐ１（以降、単にポンプ回転数Ｎｐ１）は、演算によってもまた図示しないマップから特定してもよいが、送風ファン回転数Ｎｆ１が低いほど低い、すなわち送風ファン回転数Ｎｆ１が低いほど、燃料供給量が少なくなるように設定してある。
【００７４】
ファン回転数およびポンプ回転数をそれぞれ前記したＮｆ１およびＮｐ１にした状態で、ＥＣＵ１１は燃焼筒４０の前記グロープラグへ通電し、これにより、前記吸気および前記燃料からなる混合気の燃焼が燃焼式ヒータ９の燃焼室３９で実現する。このようにファン回転数およびポンプ回転数を前記Ｎｆ１およびＮｐ１にした状態で、燃焼式ヒータ９の燃焼を実行することを以降、単に燃焼式ヒータの作動制御１実行という。そして、燃焼式ヒータの作動制御１実行後、このルーチンを終了する。
【００７５】
一方、前記Ｓ４０１およびＳ４０２にて否定判定した場合は、Ｓ４０８にて燃焼式ヒータ９の停止制御を実行し、このルーチンを終了する。いずれの場合も燃焼式ヒータ９を作動して燃焼熱を利用する必要のない運転状態にあるからである。
【００７６】
また、前記Ｓ４０３において否定判定、すなわちスタータスイッチの出力信号値がＯＦＦであると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、すでにエンジン１が始動している、換言すればエンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍよりも多いとみなし、Ｓ４０６へ進む。
【００７７】
Ｓ４０６では、ＥＣＵ１１は、前記燃焼ガス排出口６５を閉状態とすべく弁装置７８を制御するとともに、三方切換弁８６を制御して、燃焼ガスが吸気通路１４に流れるようにする。
【００７８】
また、三方切換弁８６を制御して、分岐管８４に燃焼ガスを流し、排気通路２７にある触媒コンバータ３９の温度を燃焼ガスの熱で高める場合があるが、これは本発明の要旨とするところと関係ないので説明を省略する。
【００７９】
次に、Ｓ４０７では、ＥＣＵ１１は、以下の手順によって燃焼式ヒータ９を作動する。
先ず、ＥＣＵ１１は、回転ファン９０および燃料ポンプ８９を作動して、それぞれ吸気通路１４内を流れる吸気の一部および図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ供給する。併せて、ＥＣＵ１１は、冷却水導入通路３１に設置してあるウォータポンプ３３を作動し、エンジン本体３のウォータジャケットを流れる機関冷却水を燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７へ前記冷却水導入通路３１を介して供給する。
【００８０】
続いて、ＥＣＵ１１は、燃焼筒４０のグロープラグへ通電し、前記一部の吸気および前記燃料からなる混合気に着火して燃焼式ヒータ９による燃焼を実施する。その際、ＥＣＵ１１は、前記燃焼筒４０で燃焼する混合気の空燃比が通常の空燃比となるように、燃料ポンプ８９の吐出量およびまたは回転ファン９０の送風量を制御する。すなわち、前記マップＭ１等を用いることによりファン回転数およびポンプ回転数を求める。このとき前記のようにエンジン回転数Ｎｅは、２００ｒｐｍよりも多いので、前記Ｎｆ１およびＮｐ１よりも大きなＮｆ２およびＮｐ２（Ｎｆ１＜Ｎｆ２，Ｎｐ１＜Ｎｐ２）になる。そして、このようにファン回転数およびポンプ回転数を前記Ｎｆ２およびＮｐ２にした状態で、燃焼式ヒータ９の燃焼を実行することを以降、単に燃焼式ヒータの作動制御２実行という。Ｓ４０７で作動制御２を行った後、このルーチンを終了する。
【００８１】
次に本実施の形態の作用効果を述べる。
エンジン１では、前記作動制御１実行の場合、エンジン回転数が約２００ｒｐｍ以下の機関始動時に吸気通路１４に導入される燃焼式ヒータ９の燃焼ガスの量が、エンジン始動時以外の作動時であってエンジン回転数が約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの時に吸気通路１４に導入される前記燃焼ガスの量よりも少なくなるように、ファン回転数Ｎｆ１とポンプ回転数Ｎｐ１とが制御される。そして、そのようにファン回転数およびポンプ回転数を制御した場合に燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスを含んだ吸気は、前記のようにエンジン１を作動できるに十分な、すなわち酸素濃度１４％以上の吸気となる。また、暖機促進やヒータコア１０の性能向上を図れるように、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの吸気に占める割合をＥＣＵ１１によって最適に調整すると好適である。
【００８２】
図７は、エンジン始動時（クランキング時）におけるエンジン吸気中の燃焼ガスの割合いを従来技術と本発明とで比較して示すグラフ線図である。縦軸はエンジン吸気に占める燃焼ガスの割合（吸気中燃焼式ヒータ排気割合）を示し、横軸はエンジン回転数を示す。また、図中、破線で示すグラフ線が従来技術の場合であり、実線で示すグラフ線が本発明の場合である。
【００８３】
従来技術を示す破線グラフ線によれば、エンジン１がクランキング域（機関回転数が２００ｒｐｍ以下の場合）で作動している場合、エンジン１の燃焼室に供給される吸気の大部分（ほぼ１００％）が、燃焼式ヒータ９からの燃焼ガスで占められていることがわかる。
【００８４】
また、実線グラフ線によれば、前記クランキング域でエンジン１が作動している場合はもちろん約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの回転域で作動している場合でも吸気に占める燃焼ガスの割合が、破線グラフと比較して大幅に低下していることがわかる。
【００８５】
さらに、エンジン１を低温始動する場合、燃焼式ヒータ９にて冷却水との熱交換が行われていない、前記した高温且つリーン雰囲気な水冷前排気をエンジン１の吸気系に供給することができる。このため、エンジン１の燃焼室内の雰囲気温度が高くなり、混合気の着火性およびエンジン１の始動性を向上させること可能となる。また、グロープラグなしでかつ低圧縮比での低温始動が可能となる。
【００８６】
さらに、触媒コンバータ２９を昇温させる必要が発生した場合は、前記水冷前排気を触媒コンバータ２９へ供給することができるため、触媒コンバータ２９を所望の温度まで早期に昇温させることが可能となり、一層の排気エミッションを向上させることができる。
【００８７】
その際、吸気絞り弁２３を作動させてエンジン１から触媒コンバータ２９へ流れる排気の量を減少させることにより、低負荷運転時等の低温排気による触媒コンバータ２９の温度低下を抑制できる。このため、燃焼式ヒータ９の燃焼ガスによる触媒コンバータ２９の昇温率を一層向上させることが可能となる。
【００８８】
また、作動制御２を実行する場合、既述の如くマップＭ１からわかるように、エンジン回転数が約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの範囲でエンジン１が作動するときのファン回転数は、エンジン回転数Ｎｅが低いほど低く、それに応じて前記Ｎｆ２およびＮｐ２が定まるようになっている。したがって、エンジン回転数が低い場合は、それに応じて吸気に占める燃焼ガスの量も少ないので、吸気温度が燃焼ガスの熱影響で大幅に上昇してしまうことがない。つまり、エンジン回転数に合った適切な吸気温上昇を期待できる。
【００８９】
さらに、ポンプ回転数Ｎｐ２もエンジン回転数に応じて変化するので、燃焼式ヒータ９への燃料供給量は、前記回転ファンの回転数が小さければ少なくなる。よって、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスを含んだ吸気のリッチ化を防止できる。
【００９０】
そして、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスは、前記の如く回転ファン９０の送風により燃焼室３９を前記燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出される（図２の実線矢印ａ３参照）。このとき、燃焼ガスは機関冷却水との間で熱交換されるので、温度が低くなっている前記水冷後排気となる。
【００９１】
前記連結管７４へ排出された燃焼ガスは、連結管７４を通った後、弁装置７８を経由してやがて燃焼ガス排出管７３に配置されている三方切換弁８６へ導かれる。このとき三方切換弁８６の制御によって、分岐管８４に燃焼ガスが流れない状態にあれば、三方切換弁８６へ導かれた燃焼ガスは、燃焼ガス排出管７３をそのまま通って吸気通路１４へ出る。
【００９２】
前記吸気通路１４へ排出された燃焼ガスは、前記インテークマニホールド２２を介してエンジン本体３の燃焼室へ吸気の一部として供給される。また、燃焼室には、図示しない燃料噴射弁から燃料も供給される。そして、前記燃焼ガスを含む吸気で前記燃料が燃焼に供される。このとき、燃焼ガスは、前記の如く燃焼式ヒータ９において冷却水との熱交換が行われて温度が低くなっている水冷後排気であるため、エンジン１が熱害を被ることもない。さらに、エンジン１の始動時よりもＣＯ2濃度が比較的高い燃焼ガスを燃焼室へ供給することにより、機関燃焼時に発生するＮＯX量を低減することも可能となる。
【００９３】
また、燃焼式ヒータ９の空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所Ｃ１と、燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所Ｃ２とをインタークーラ１９の下流において、両箇所Ｃ１およびＣ２を近接して配置し、また、その間には吸気抵抗物となるものはなにも配置してないため、接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間で生じる圧力差は、ないかあるいは極めて小さくなる。このため、吸気通路１４から燃焼ガス排出管７３に向けて燃焼ガスが逆流してしまうことはない。よって、燃焼ガスが失火してしまうこともない。また、吸気絞り弁２３が、接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間にないので、燃焼式ヒータ９への吸気増大の虞もない。
【００９４】
一方、図８の変形例に示すように接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間に吸気絞り弁２３を配置しした場合は、燃焼式ヒータ９から出る排気ガスが吸気絞り弁２３には流れないので、吸気絞り弁２３への熱害の心配もない。なお、図８が図１と異なる点は、吸気絞り弁２３の設置場所の違いでしかないので、他の同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
また、吸気通路１４における燃焼式ヒータ９の接続箇所Ｃ１およびＣ２がコンプレッサ１５ａやインタークーラ１９よりも下流にあるので、それらには高熱な水冷前排気が流れない。したがって、インタークーラ１９やコンプレッサ１５ａ等への熱害の心配もない。また、高熱な水冷前排気がインタークーラ１９やコンプレッサ１５ａ等へ流れないので、燃焼ガスの持つ熱がインタークーラ１９やコンプレッサ１５ａによって吸収されてしまうことがない。このため、高熱な燃焼ガスをシリンダや触媒コンバータ３９に供給できる。よって、暖機性を高めかつ触媒の活性化が速まる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関によれば、内燃機関とは別に燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、内燃機関の始動時に機関吸気に占める新気の割合の減少を防止しつつ（酸素濃度を確保しつつ）、内燃機関の始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関の概略構成図
【図２】燃焼式ヒータの作動状態を示す断面図
【図３】燃焼式ヒータの別の作動状態を示す断面図
【図４】燃焼式ヒータの着火直後の排気温度特性を水冷前排気と水冷後排気とで比較して示す、ガス温度−経過時間線図
【図５】始動時ヒータ制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】ファン回転数−エンジン回転数マップ
【図７】エンジン吸気中の燃焼ガスの割合いを従来技術と本発明とで比較して示すグラフ線図
【図８】図１の変形例を示す図
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
８…ＥＧＲ装置
９…燃焼式ヒータ
１０…ヒータコア
１１…ＥＣＵ（燃焼ガス量制御手段，送風装置，ファン制御装置）
１３…エアクリーナ
１４…吸気通路
１５…ターボチャージャ
１５ａ…コンプレッサ
１５ｂ…タービン
１９…インタークーラ
２２…インテークマニホールド
２３…吸気絞り弁
２７…排気通路
２８…エキゾーストマニホールド
２９…触媒コンバータ
３０…ＥＧＲ弁
３１…冷却水導入通路
３２…冷却水排出路
３３…電動ウォータポンプ
３７…ヒータ内部冷却水通
３７ａ…冷却水導入口
３７ｂ…冷却水排出口
３９…燃焼室
４０…燃焼筒
４１…隔壁
４２…外壁
６２…空気供給口
６３…燃焼ガス排出口
６５…燃焼ガス排出口
７１…空気供給管
７３…燃焼ガス排出管（燃焼ガス案内手段）
７４…連結管
７８…弁装置
８０…弁体
８２…アクチュエータ
８４…分岐管
８６…三方切換弁
８８…燃料導入通路
８９…燃料ポンプ
９０…回転ファン（燃焼ガス量制御手段，送風装置）
９２…モータ
９３…ハウジング
９５…空気取入口
Ｃ１…空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ３…触媒コンバータ２９の上流側近傍箇所
Ｆ…火炎
Ｓ…ハウジング９３の内部空間
Ｗ…熱媒体循環路
【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、詳しくは冷却水や吸気等の機関関連要素を昇温させて内燃機関の低温始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能を向上させる燃焼式ヒータを有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌に搭載するディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンその他の希薄燃焼式エンジンは、通常のガソリンエンジンに比べて発熱量が少ない。そこで、希薄燃焼式エンジンには、特に寒冷時における暖機促進や車室内暖房装置の性能向上等を目的として燃焼式ヒータが備えられる。
【０００３】
前記燃焼式ヒータは、燃料の燃焼を行う燃焼室と、燃焼室から出る燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出管と、燃焼時に出る燃焼熱を吸収する熱媒体と、この熱媒体を流通させる通路であって前記燃焼室を包囲する熱媒体通路とを有する。そして、燃焼式ヒータにあっては、熱媒体が熱媒体通路を流通する間に熱媒体に燃焼熱が伝わって熱媒体の温度を高める。すなわち、熱媒体通路において熱媒体と燃焼熱との間で熱交換が為される。そして、熱交換が行われたことによって高温になった熱媒体は、例えば機関本体のウォータジャケットやヒータコアその他の必要箇所に送られ、これら必要箇所を昇温する。
【０００４】
また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記燃焼ガス排出管を介して内燃機関の排気通路に導入することで機関排気系を構成する排気系構造物である、例えば触媒コンバータを暖めて、その機能性を高めたり、あるいは機関吸気通路に導入することで機関暖機を促進したりする技術が知られている（例えば、特開昭６０−７８８１９号公報に記載の「燃焼式ヒータを有する内燃機関」や、特開昭６３−７１４１２号公報に記載の「車両用暖房装置」参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記燃焼式ヒータの燃焼ガスには二酸化炭素が多く含まれる。したがって、燃焼式ヒータの燃焼ガス排出管を内燃機関の吸気通路に接続した状態で燃焼式ヒータを作動すると、燃焼ガスは前記の如く二酸化炭素を多く含むため、燃焼ガスが吸気通路に導入されると、内燃機関の吸気に占める二酸化炭素の割合が増えて新気の割合が減少してしまう。
【０００６】
特に機関始動時は、機関回転数が、例えば１００〜２００ｒｐｍ程度と低く、それ故、吸気通路を介して大気中からシリンダに吸込まれる吸入空気量が少ないため、吸気のほとんどといってよい位に吸気に占める燃焼ガスの割合が高くなってしまう。したがって、機関始動時にシリンダに導入される吸気では、酸素濃度が少なくなって、極端な場合、エンジンがかからない虞さえある。かといって、吸気に占める燃焼ガスの量が過少であると、今度は吸気の温度が高まらないため、燃焼式ヒータを内燃機関の低温始動時の吸気加熱用装置として使えない。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、内燃機関とは別に燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、内燃機関の始動時に機関吸気に占める新気の割合の減少を防止しつつ（酸素濃度を確保しつつ）、内燃機関の低温始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上等を図ることを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関は、燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関の吸気系に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、前記燃焼式ヒータと前記内燃機関の吸気通路とを接続し、前記燃焼ガスを前記吸気系に案内する燃焼ガス案内手段と、この燃焼ガス案内手段によって前記吸気系に案内される前記燃焼ガスの量を制御する燃焼ガス量制御手段とを備え、この燃焼ガス量制御手段は、送風量を可変にできる送風装置であって、この送風装置が生じた気流に乗せて、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス案内手段により前記吸気通路に向けて流すものであり、内燃機関の始動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量を、前記始動時以外の内燃機関の作動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量よりも少なくすることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「内燃機関の始動時」とは、内燃機関本体に付属する例えばスタータモータ等の機関回転手段でクランクシャフトを回転する場合である。本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、燃焼ガス量制御手段は、送風量を可変にできる送風装置であって、この送風装置が生じた気流に乗せて、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス案内手段により前記吸気通路に向けて流すものであり、内燃機関の始動時に前記吸気系に導入される燃焼ガスの量を、前記始動時以外の内燃機関の作動時に前記吸気系に導入される燃焼ガスの量よりも少なくする。このため、内燃機関の吸気系に導入される燃焼ガスの量が減少する分、吸気に占める二酸化炭素の割合が減って代わりに新気の割合が増える。したがって、この吸気に占める新気の割合（酸素濃度）を内燃機関を作動するに有効な吸気となるように設定すれば、機関回転数の少ない始動時に燃焼式ヒータの燃焼ガスを吸気系に導入しても前記燃焼ガスを吸気系に導入することを起因として内燃機関が作動しなくなってしまうということがない。ただし、その場合でも内燃機関の始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上が可能なように、吸気に占める燃焼ガスの割合を燃焼ガス量制御手段によって最適に調整することが必要である。
【００１１】
さらには、前記送風装置は、回転ファンと、この回転ファンの回転数を制御するファン制御装置とを備え、このファン制御装置は、始動時以外で内燃機関が作動するときの回転ファンの回転数よりも、始動時に内燃機関が作動する時の回転ファンの回転数を低くすると好適である。
【００１２】
本発明では、回転ファンの回転数が低いということは、それだけ前記燃焼ガス案内手段には少しの風、すなわち少しの気流しか生じないので、燃焼ガスもそれに応じた量しか流れない。よって、回転ファンの回転数が低い場合は、高い場合よりも少しの量しか燃焼ガスが流れないので、吸気通路に至る燃焼ガスの量も少ない。このため、吸気に占める燃焼ガスの割合が減少する分、吸気に占める新気割合が増大する。
【００１３】
さらには、始動時以外で前記内燃機関が作動するとき、前記回転ファンは、内燃機関の回転数が低いほど低くなる回転域を有することが好ましい。
本発明では前記回転域では、内燃機関の回転数が低いほど内燃機関が吸い込む吸入空気量は少なくなり、この吸入空気量に合わせて回転ファンの回転数が低くなれば、それだけ燃焼ガスが吸気に含まれる割合が減少し、反対に吸気に占める新気割合が増大する。また、エンジン回転数が低い場合は、それに応じて吸気に占める燃焼ガスの量も少ないので、吸気温度が燃焼ガスの熱影響で大幅に上昇してしまうことがない。つまり、エンジン回転数に合った適切な吸気温上昇を期待できる。
【００１４】
さらに、前記燃料の前記燃焼式ヒータへの供給量は、前記回転域では、前記回転ファンの回転数が低いほど少なくすることが好ましい。
本発明では、内燃機関の回転数が低いほど内燃機関が吸い込む吸入空気量は少なくなり、この吸入空気量に合わせて燃焼式ヒータへの燃料供給量が減少すれば、燃焼式ヒータで発生する燃焼ガスの量も減少し、それだけ燃焼ガスが吸気に含まれにくくなって、吸気に占める新気割合が増大する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の具体的な実施の形態について添付した図面に基づいて説明する。
【００１６】
内燃機関としてのエンジン１は、ディーゼルエンジンまたはガソリン直噴リーンバーンエンジンである。エンジン１は、図１にその全体構造を概略示すように、機関冷却水を含む図示しないウォータジャケットを備えたエンジン本体３と、エンジン本体３の図示しない複数のシリンダ内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置５と、この吸気装置５を経て前記シリンダに送られる空気とシリンダに噴射供給される機関燃料とからなる混合気が燃焼室で燃焼後、シリンダから出る排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、排気装置７から吸気装置５に向けて排気ガスを再循環させることで窒素酸化物の発生を抑制する排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８と、エンジン１とは別に燃料を燃焼し、その時に発生する燃焼ガスを吸気装置５に導入することで燃焼ガスに含まれる燃焼熱により吸気装置５を流れる吸気の温度を高める燃焼式ヒータ９と、エンジン搭載車輌の室内温度を高める車室内暖房装置であるヒータコア１０と、エンジン全体を制御するエンジン制御装置であるＥＣＵ１１とを有する。
【００１７】
前記吸気装置５は、外気をろ過するエアクリーナ１３を始端としエンジン本体３の図示しない吸気ポートを終端とする吸気通路１４を有する。吸気通路１４には、前記エアクリーナ１３と前記吸気ポートとの間に、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，コンプレッサ１５ａを作動した場合に生ずる圧縮熱により昇温した吸気温を冷却するインタークーラ１９，吸入分岐管であるインテークマニホールド２２その他の吸気系構造物を順次配置してある。また、インタークーラ１９とインテークマニホールド２２との間には吸気通路１４を流れる吸気の量を制御する吸気絞り弁２３を設置してある。吸気通路１４のうちインタークーラ１９と吸気絞り弁２３との間には、前記燃焼式ヒータ９を取り付けてある。
【００１８】
前記排気装置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図示しないマフラを終端とする排気通路２７を有する。排気通路２７には、前記排気ポートと前記マフラとの間に、排気分岐管であるエキゾーストマニホールド２８，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ，排気ガス浄化装置である触媒コンバータ２９その他の排気系構造物を配置してある。
【００１９】
前記ＥＧＲ装置８は、吸気通路１４と排気通路２７とを結びエンジン本体３をバイパスするとともに排気ポートから出た排気ガスを吸気側に向けて戻すＥＧＲ通路２９と、ＥＧＲ通路２９を流れる排気ガスの量を制御するＥＧＲ弁３０とを有する。
【００２０】
前記燃焼式ヒータ９は、エンジン１で用いる燃料と同じ燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを吸気通路１４に導入することで、燃焼ガスに含まれる熱を利用して前記のごとく吸気装置５を流れる吸気を昇温するヒータである。燃焼式ヒータ９によって昇温された吸気は、燃焼ガスを含んだ状態で前記シリンダに向けて吸気通路１４を流れる。
【００２１】
また、燃焼式ヒータ９は、前記燃焼熱で機関冷却水を暖めるようになっており、暖められた機関冷却水は、ヒータコア１０やエンジン本体３等の昇温の必要な箇所に送られ、当該昇温必要箇所の温度を高める（図面ではヒータコア１０とエンジン本体３のみ昇温必要箇所として示す。）。そして、前記昇温必要箇所に燃焼式ヒータ９で暖めた機関冷却水を送れるように、エンジン１には熱媒体循環路Ｗを設けてある。
【００２２】
この熱媒体循環路Ｗは、エンジン本体３と燃焼式ヒータ９とを結びエンジン本体３のウォータジャケットから燃焼式ヒータ９に機関冷却水を導く冷却水導入通路３１と、燃焼式ヒータ９で暖められた機関冷却水をエンジン本体３のウォータジャケットにヒータコア１０を経由させてから戻す冷却水排出路３２とを有する。また、冷却水導入通路３１には電動ウォータポンプ３３を設けてあり、この電動ウォータポンプ３３が作動することによって前記熱媒体循環路Ｗ内を機関冷却水が循環する。
【００２３】
ここで、燃焼式ヒータ９の具体的な構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
燃焼式ヒータ９は、その内部に、前記冷却水導入通路３１と前記冷却水排出路３２とに連通して熱媒体循環路Ｗの一部となっているヒータ内部冷却水通路３７を有する。
【００２４】
ヒータ内部冷却水通３７は、前記冷却水導入通路３１と接続する冷却水導入口３７ａと、前記冷却水排出路３２と接続する冷却水排出口３７ｂとを有する。また、ヒータ内部冷却水通路３７は、燃焼式ヒータ９の燃焼室３９の周りを巡回するように形成してある。
【００２５】
前記燃焼室３９は、火炎Ｆを発生させる燃焼源としての燃焼筒４０と、燃焼筒４０を覆うことで火炎Ｆが外部に漏れないようにするカップ形状の隔壁４１とからなる。燃焼筒４０を隔壁４１で覆うことにより、燃焼室３９が隔壁４１内に画される。そして、前記隔壁４１も燃焼式ヒータ９の外壁４２で覆われている。
【００２６】
また、隔壁４１と外壁４２との間には、環状の隙間を設けてあり、この隙間が前記ヒータ内部冷却水通路３７として機能する。このヒータ内部冷却水通路３７内を機関冷却水が流れる間に、機関冷却水は燃焼室３９から受熱する。つまり機関冷却水は、燃焼室３９内の高熱な燃焼ガスとの間で熱交換をして昇温する。よって、ヒータ内部冷却水通路３７は熱交換領域といえる。
【００２７】
さらに、燃焼室３９は、燃焼室３９に対して空気の出入りを行う空気流通口を有する。すなわち燃焼室３９は、空気流通口として、燃焼室３９に燃焼用空気を入れる空気供給口６２と、燃焼ガスを燃焼室３９から排出する燃焼ガス排出口６３，６５とを有する。そして、空気供給口６２は、燃焼室３９のうち、火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側と反対側に位置し、燃焼ガス排出口６３は、燃焼室３９のうち、ヒータ内部冷却水通路３７の下流側に対応した適所に設けてある。
【００２８】
また、燃焼ガス排出口６５は、火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側にあって、火炎Ｆに対向して隔壁４１および外壁４２に連通して設けてある。
燃焼ガス排出口６３と６５とは燃焼式ヒータ９の長手方向に並行に延びる連結管７４を介して連結されている。そして、これら空気供給口６２および燃焼ガス排出口６３，６５は、いずれも吸気通路１４に通じている。すなわち、空気供給口６２は、吸気通路１４から燃焼式ヒータ９に燃焼用空気を供給する空気供給管７１を介して吸気通路１４と通じており、燃焼ガス排出口６３，６５は、連結管７４を通じて、燃焼ガスを燃焼式ヒータ９から吸気通路１４に排出する燃焼ガス排出管７３を介して連通している。よって、燃焼ガス排出管７３を燃焼ガス案内手段ということにする。
【００２９】
なお、空気供給管７１および吸気通路１４の接続箇所Ｃ１と、燃焼ガス排出管７３および吸気通路１４の接続箇所Ｃ２とは近接し、接続箇所Ｃ２の方がＣ１よりも下流にある。また、接続箇所Ｃ１およびＣ２は共に前記吸気絞り弁２３よりも上流でかつインタークーラ１９よりも下流に位置する。
【００３０】
前記燃焼ガス排出管７３は、前記燃焼ガス排出口６５を開閉制御する弁装置７８を備えており、弁装置７８を介して燃焼式ヒータ９と接続されている。
弁装置７８は、その内部に燃焼ガス排出口６５を開閉する弁体８０を有する弁室７９を有している。弁室７９は、三方向に開口７９ａ，７９ｂおよび７９ｃを有し、これらの開口７９ａ，７９ｂおよび７９ｃは、それぞれ燃焼ガス排出口６５，燃焼ガス排出管７３および連結管７４と連通している。
【００３１】
また、弁室７９の内径ｄ１は、燃焼ガス排出管７３の口径ｄ２および連結管７４の口径ｄ３よりも大径としてあり、これによって弁室７９の容積を十分余裕をもって設定してある。そして、弁装置７８は、弁体８０を駆動するアクチュエータ８２を有する。このアクチュエータ８２によって弁体８０が作動すると、開口７９ａが開閉され、これによって燃焼ガス排出口６５が開閉する。
【００３２】
また、燃焼ガス排出管７３の吸気通路１４側箇所には、排気通路２７における前記触媒コンバータ２９の上流側近傍箇所Ｃ３と接続され、エンジン本体３をバイパスする分岐管８４を有する。
【００３３】
そして、分岐管８４と前記燃焼ガス排出管７３との交叉部分には、三方切換弁８６を取付けてある。
三方切換弁８６は、燃焼ガスが燃焼ガス排出管７３をそのまま吸気通路１４に向けて流れるか、または分岐管８４を流れるかを選択する切換え弁である。三方切換弁８６の作動によって、燃焼ガス排出管７３を三方切換弁８６に向けて流れて来る燃焼ガスの流れ方向を必要に応じて前記のごとく切換え、この切換えによって吸気通路１４側にまたは排気通路２７側に燃焼ガスを導入する。
【００３４】
三方切換弁８６の切り替えによって燃焼ガスが吸気通路１４に流れることで、燃焼ガス排出管７３により実質的に燃焼式ヒータ９と吸気通路１４とが接続される。そして、この接続によって、燃焼ガスが燃焼式ヒータ９からエンジン１の吸気系に案内される。
【００３５】
一方、前記燃焼筒４０には、図１に示すように燃焼筒４０に外部から燃料を導入する燃料導入通路８８を接続してある。燃料導入通路８８は燃料ポンプ８９と接続してあり、燃料ポンプ８９のポンプ圧を受けて燃料導入通路８８から燃焼筒４０に燃料が吐出する。さらに、燃焼筒４０は、燃料導入通路８８によって供給された燃料に着火するグロープラグ（図示せず）を有する。
【００３６】
また、燃焼式ヒータ９の前記外壁４２は、燃焼筒４０のうち火炎Ｆの出る側と反対側に、駆動源としてのモータ９２を有する送風用の回転ファン９０を内包したハウジング９３を取付けてある。
【００３７】
ハウジング９３は、外部から空気を取り入れるための空気取入口９５を有し、この空気取入口９５に前記空気供給管７１を接続してある。また、ハウジング９３は、その内部空間Ｓが前記空気供給口６２と通じている。よって、空気供給口６２は、空気供給管７１と内部空間Ｓを介して間接的に連結している。
【００３８】
そして、モータ９２により回転ファン９０を回転すると、空気供給管７１を経由して前記吸気通路１４からハウジング９３内に空気が導入される。このハウジング９３に導かれた空気は、前記内部空間Ｓを経て、前記空気供給口６２から燃焼筒３に燃焼用空気として供給される。そして、この燃焼用空気によって燃料を燃焼した後の燃焼ガスは、その後、燃焼式ヒータ９から燃焼ガス排出管７３を経由して、前記のごとく吸気通路１４または排気通路２７に案内される。案内される燃焼ガスの量は、前記回転ファン９０のファン回転数によって決まる。すなわち、ファン回転数が多いほど、燃焼ガス排出管７３に起きる気流の量が多くなり、ファン回転数に比例した量の燃焼ガスが燃焼式ヒータ９から排出される。回転ファン９０の回転数は、ＥＣＵ１１によりモータ９２を制御することで決まるので、ＥＣＵ１１は回転ファン９０の制御装置、すなわちファン制御装置といえる。よって、回転ファン９０とＥＣＵ１１とを燃焼ガス排出管７３における送風（気流）量を可変にできる送風装置とする。また、この送風装置によって、吸気通路１４に案内される燃焼ガスの量が制御されるので、送風装置は燃焼ガス量制御手段といえる。
【００３９】
このような燃焼式ヒータ９は、エンジン本体３の暖機促進や低温始動性の向上またはヒータコア１０の性能向上等を図るべく機関冷却水を昇温させる必要が生じると、図２に示すように、前記弁装置７８の作動によって弁体８０が閉じ、その結果、燃焼ガス排出口６５が閉鎖する。
【００４０】
そして、回転ファン９０を回転することにより、吸気通路１４を流れる吸気の一部を空気供給管７１を介して燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ導入する。また、前記燃料ポンプ８９が燃料タンク（図示せず）内の燃料を吸い上げて燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ吐出する。更に電動ウォータポンプ３３を作動することでエンジン１のウォータジャケット内の機関冷却水を燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７へ圧送する。
【００４１】
加えて、前記回転ファン９０によって燃焼筒４０に供給された吸気と燃料導入通路８８から燃焼筒４０に供給された燃料とからなる混合気が、前記グロープラグによって着火され、燃焼筒４０内で火炎Ｆを生じて燃焼が開始する。
【００４２】
燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することで生ずる気流に乗って燃焼室３９をその燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出される（図２の実線矢印ａ３参照）。
【００４３】
一方、電動ウォータポンプ３３により、前記ウォータジャケットから冷却水導入通路３１を経由して燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７に圧送された機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７を前記隔壁４１の外面全体に亘って巡回するようにして流れ、その間に燃焼ガスの燃焼熱を吸収して上昇する。換言すれば、ヒータ内部冷却水通路３７の全域で機関冷却水と燃焼ガスとの間で熱交換が為される。そして、前記燃焼熱を吸収した機関冷却水は、ヒータコア１０に流れるべく、ヒータ内部冷却水通路３７から冷却水排出路３２に排出される（図２および図３の破線矢印参照）。
【００４４】
その後、燃焼式ヒータ９から排出された機関冷却水は、ヒータコア１０が属する冷却水排出路３２を経由してエンジン本体３のウォータジャケットに戻る。 なお、前記ヒータコア１０では、機関冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気との間で熱交換され、暖房用空気が昇温する。この結果、車輌室内に温風が出る。
【００４５】
以上のようにして、燃焼式ヒータ９で暖められて高熱になった機関冷却水が、エンジン本体３のウォータジャケットや室用ヒータ１０へ流れ、その結果、内燃機関の暖機促進や始動性の向上、ヒータコアの性能等が向上する。
【００４６】
次に、エンジン始動時等、エンジン１の吸気または触媒コンバータ２９を早期に昇温させる必要が生じた場合は、図３に示すように、弁装置７８の作動によって弁体８０が弁装置７８の開口７９ａを開き、その結果、開口７９ａと連通している燃焼ガス排出口６５が開通する。
【００４７】
続いて、モータ９２により回転ファン９０が回転し吸気通路１４内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ供給する。また、前記燃料ポンプ８９が前記燃料タンク内の燃料を吸い上げてこの吸い上げた燃料を燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ供給する。
【００４８】
そして、燃焼筒４０のグロープラグに通電され、回転ファン９０によって供給された吸気と燃料導入通路８８から供給された燃料とからなる混合気が燃焼筒４０内で燃焼される。
【００４９】
この燃焼により生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することにより生ずる気流によって燃焼室３９をその燃焼ガス排出口６５へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６５から弁装置７８の前記開口７９ａを経由して燃焼ガス排出管７３へ排出される。
【００５０】
燃焼ガス排出口６５の開通によって、燃焼ガスのうちヒータ内部冷却水通路３７で熱交換されなかった燃焼ガスおよびヒータ内部冷却水通路３７の一部の領域でのみ熱交換された燃焼ガスが燃焼ガス排出管７３を経由して吸気通路１４に導入される。
【００５１】
なお、燃焼ガスのうちヒータ内部冷却水通路３７で熱交換されなかった燃焼ガスとは、隔壁４１の内面にほとんど接することなく燃焼ガス排出口６５に向かう燃焼ガスのことであり（例えば図３の矢印ａ１参照）、ヒータ内部冷却水通路３７の一部の領域でのみ熱交換された燃焼ガスとは、隔壁４１の内面に一部接することにより、熱交換される量の少ない燃焼ガスのことである（例えば図３の矢印ａ２参照）。このとき燃焼ガス排出口６３へ向けて流れる燃焼ガスもあるが、その量は燃焼ガス排出口６５へ向かって流れる燃焼ガスに比べて少ない（例えば図３の矢印ａ３参照）。これは次の理由による。
【００５２】
すなわち、弁装置７８の弁体８０が開くと、弁装置７８の弁室７９内には燃焼室３９内の燃焼ガス排出口６５における燃焼ガスの圧力Ｐ０と同じか、ほぼ同じ圧力Ｐ０がかかる。
【００５３】
一方、燃焼室３９を経由して連結管７４の始端７４ａに至った燃焼ガスの圧力Ｐ１は、燃焼室３９を経由している間に圧力損失を受けるので前記圧力Ｐ０よりも小さい。よって、燃焼室３９を経由して圧力Ｐ１になった燃焼ガスが連結管７４を経由して吸気通路１４に向けては流れにくく、圧力Ｐ１よりも高圧な圧力Ｐ０の燃焼ガスの方が優先的に燃焼ガス排出管７３を経由して吸気通路１４に向けて導入される。但し、燃焼室３９を経由して連結管７４の始端７４ａに至った圧力Ｐ１の燃焼ガスでも全く燃焼ガス排出管７３を流れないわけではない。よって、連結管７４を経由して弁室７９に至り、そこで、前記高圧な圧力Ｐ０の燃焼ガスと圧力Ｐ１の燃焼ガスとが混在しつつ、燃焼ガス排出管７３に流れる。このとき、前記の如く弁室７９内の圧力は圧力Ｐ０に近くなる。
【００５４】
そして、前記燃焼ガス排出口６５経由で燃焼ガス排出管７３に排出された高温の燃焼ガスは、やがて三方切換弁８６へ至る。次いで、燃焼ガスは、三方切換弁８６によって閉ざされていない方の経路へ流れる。すなわち、燃焼ガス排出管７３をそのまま通って吸気通路１４へ出るか、または分岐管８４へ流れて排気通路２７へ出る。
【００５５】
ここで、前記燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、前記の通り、燃焼式ヒータ９内で機関冷却水との熱交換が行われていないかあるいは熱交換が行われていてもその交換量が少ない。このため、燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口６３から排出される熱交換された燃焼ガスに比べてかなり高温である。
【００５６】
そこで、便宜上、燃焼ガス排出口６３に向けて流れることで、機関冷却水と熱交換が行われた燃焼ガスのことを水冷後燃焼ガスといい、燃焼ガス排出口６５に向けて流れることで前記熱交換の行われなかった燃焼ガスのことを水冷前燃焼ガスという。
【００５７】
水冷前燃焼ガスを吸気通路１４または排気通路２７における触媒コンバータ２９の上流箇所Ｃ３へ供給することにより、吸気または触媒コンバータ２９を早期に昇温できる。
【００５８】
図４は燃焼式ヒータ９に着火した直後の、水冷前排気および水冷後排気のシリンダ内における温度特性を示すグラフ線図である。縦軸はそれら排気の温度（ガス温度）を示し、横軸は燃焼式ヒータに着火を行った後の経過時間を示す。図中、破線グラフは、前記水冷前排気の温度を示し、実線グラフは、水冷後排気の温度を示す。また、図中ほぼ中央にあって横軸と平行な線は、エンジン１を低温始動させることが可能な目安温度を示す低温始動目標値である。この実施の形態では、低温始動目標値はおよそ３２０℃としてある。
【００５９】
図４からわかることは、水冷前排気は、水冷後排気に比べ、シリンダ内雰囲気温度が急速に高まって、一気に低温始動目標値を経過することである。
よって、高温排気がシリンダに供給されると圧縮端温度が上昇し、シリンダ内での混合気の着火性の向上しエンジン１の始動性が高まる。
【００６０】
ここで図１に戻る。
前記ＥＣＵ１１は、双方向性バスによって相互に接続された、中央処理制御装置ＣＰＵ、読み出し専用メモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成されている。そして、前記入力インタフェース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続され、前記出力インタフェース回路には、ＥＧＲ弁３０，電動ウォータポンプ３３，燃焼筒４０のグロープラグ，弁装置７８，三方切換弁８６，燃料ポンプ８９，モータ９２等が電気配線を介して接続されている。
【００６１】
前記入力インタフェース回路に接続されるセンサとしては、吸気通路１４に取り付けられるエアフローメータ，触媒コンバータ２９に取り付けられる触媒温度センサ、ウォータジャケットに含まれる冷却水の温度を検出する水温センサ，アクセルペダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ、イグニッションスイッチ、スタータスイッチ等を例示できる。これらセンサは、検出した検出値に相当する電気信号を出力してＥＣＵ１１に送る。なお、例示したこれらの各種センサは図示を省略してある。
【００６２】
ＥＣＵ１１は、前記した各種センサの出力信号値に基づいてエンジン１の運転状態を判定する。そして、その判定結果に基づいて燃料噴射制御等エンジン１全体の制御を行う。同時に本発明に係る燃焼式ヒータ９の出力制御を行うべく、前記のように回転ファン９０の回転数を制御したり、燃料導入通路８８から供給される燃料の量を制御する。
【００６３】
次にＥＣＵ１１によって実行される燃焼式ヒータ９の出力制御について述べる。
先ず、エンジン１の始動時は、図５に示すような始動時ヒータ制御ルーチンが実行される。
【００６４】
始動時ヒータ制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０１においてイグニッションスイッチの出力信号値がＯＮか否かを判定する。
前記Ｓ４０１においてイグニッションスイッチの出力信号値がＯＮであると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０２へ進み、ウォータジャケットに係る前記水温センサの出力信号値ＴＨＷ（冷却水温度）が所定温度未満であるか否かを判別する。
【００６５】
前記Ｓ４０２において肯定判定した場合はＥＣＵ１１はＳ４０３に進み、スタータスイッチの出力信号値がＯＮか否かを判別する。
前記Ｓ４０３において肯定判定した場合は、ＥＣＵ１１は、エンジン１が冷間始動状態にあるとみなし、Ｓ４０４へ進む。
【００６６】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ１１は、燃焼ガス排出口６５を開状態とすべく、前記のごとく弁装置７８の弁体８０を制御するとともに、三方切換弁８６を制御して、燃焼ガスが吸気通路１４に流れるようにする。なお、三方切換弁８６を制御して、分岐管８４に燃焼ガスを流し、排気通路２７にある触媒コンバータ３９の温度を燃焼ガスの熱で高める場合があるが、これは本発明の要旨とするところと関係ないので説明を省略する。
【００６７】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ１１は、以下の手順によって燃焼式ヒータ９を作動制御する。
先ず、ＥＣＵ１１は、回転ファン９０および燃料ポンプ８９を作動して、それぞれ吸気通路１４内を流れる吸気の一部および図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ９内の燃焼筒４０へ供給する。続いて、ＥＣＵ１１は、燃焼筒４０のグロープラグへ通電し、前記一部の吸気および前記燃料からなる混合気に着火して燃焼式ヒータ９による燃焼を実施する。
【００６８】
その際、ＥＣＵ１１は、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの空燃比が通常よりもリーンな空燃比になるように、回転ファン９０の制御回転数Ｎｆ１と、燃料ポンプ８９の制御回転数Ｎｐ１を設定する。詳しくは、前記リーンな空燃比の燃焼ガスを吸気通路１４内の吸気に含めた場合に、その吸気に占める酸素濃度が１４％以上になって、吸気として有効に利用できるように、前記Ｎｆ１とＮｐ１とを設定する。燃焼ガスの回転ファン９０の制御回転数Ｎｆ１（以降、単にファン回転数Ｎｆ１という。）は、図６に示すようなマップＭ１から求める。
【００６９】
マップＭ１は、縦軸にファン回転数Ｎｆ１を取り、横軸にエンジン回転数Ｎｅを取ってなるファン回転数−エンジン回転数線図である。そして、エンジン回転数Ｎｅが求まれば、マップＭ１からエンジン回転数Ｎｅに対応するファン回転数Ｎｆ１が求まる。
【００７０】
マップ１によれば、エンジン回転数Ｎｅが約２００ｒｐｍ以下の場合がエンジン１の始動時（クランキング時）であることを意味する。よって、この時にエンジン１はスタータモータによって作動されている状態にあることがわかる。また、マップＭ１からエンジン１が始動状態にある時のファン回転数Ｎｆ１は一定であることがわかる。
【００７１】
また、マップ１から、エンジン１がその始動状態から脱し、エンジン回転数Ｎｅが約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの回転域にあるときに、ファン回転数Ｎｆ１とエンジン回転数Ｎｅとが比例関係にあることがわかる。よって、エンジン１がその始動状態以外の時にファン回転数Ｎｆ１は、エンジン回転数Ｎｅが低いほど低く、またエンジン回転数Ｎｅが大きいほど大きいといえる。
【００７２】
さらに、マップ１から、エンジン回転数Ｎｅが約６００ｒｐｍよりも多いときもエンジン始動時と同様、ファン回転数Ｎｆ１の値が一定であることがわかる。また、マップ１から、エンジン始動時に燃焼ガス排出管７３経由で吸気通路１４に導入される燃焼ガスの量は、始動時以外のエンジン作動時でかつエンジン回転数Ｎｅが前記回転域（約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍ）にあるときに燃焼ガス排出管７３経由で吸気通路１４に導入される燃焼ガスの量よりも少ないことが、両者の回転数の対比から間接的にわかる。
【００７３】
また、燃料ポンプ８９の制御回転数Ｎｐ１（以降、単にポンプ回転数Ｎｐ１）は、演算によってもまた図示しないマップから特定してもよいが、送風ファン回転数Ｎｆ１が低いほど低い、すなわち送風ファン回転数Ｎｆ１が低いほど、燃料供給量が少なくなるように設定してある。
【００７４】
ファン回転数およびポンプ回転数をそれぞれ前記したＮｆ１およびＮｐ１にした状態で、ＥＣＵ１１は燃焼筒４０の前記グロープラグへ通電し、これにより、前記吸気および前記燃料からなる混合気の燃焼が燃焼式ヒータ９の燃焼室３９で実現する。このようにファン回転数およびポンプ回転数を前記Ｎｆ１およびＮｐ１にした状態で、燃焼式ヒータ９の燃焼を実行することを以降、単に燃焼式ヒータの作動制御１実行という。そして、燃焼式ヒータの作動制御１実行後、このルーチンを終了する。
【００７５】
一方、前記Ｓ４０１およびＳ４０２にて否定判定した場合は、Ｓ４０８にて燃焼式ヒータ９の停止制御を実行し、このルーチンを終了する。いずれの場合も燃焼式ヒータ９を作動して燃焼熱を利用する必要のない運転状態にあるからである。
【００７６】
また、前記Ｓ４０３において否定判定、すなわちスタータスイッチの出力信号値がＯＦＦであると判定した場合は、ＥＣＵ１１は、すでにエンジン１が始動している、換言すればエンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍよりも多いとみなし、Ｓ４０６へ進む。
【００７７】
Ｓ４０６では、ＥＣＵ１１は、前記燃焼ガス排出口６５を閉状態とすべく弁装置７８を制御するとともに、三方切換弁８６を制御して、燃焼ガスが吸気通路１４に流れるようにする。
【００７８】
また、三方切換弁８６を制御して、分岐管８４に燃焼ガスを流し、排気通路２７にある触媒コンバータ３９の温度を燃焼ガスの熱で高める場合があるが、これは本発明の要旨とするところと関係ないので説明を省略する。
【００７９】
次に、Ｓ４０７では、ＥＣＵ１１は、以下の手順によって燃焼式ヒータ９を作動する。
先ず、ＥＣＵ１１は、回転ファン９０および燃料ポンプ８９を作動して、それぞれ吸気通路１４内を流れる吸気の一部および図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ９の燃焼筒４０へ供給する。併せて、ＥＣＵ１１は、冷却水導入通路３１に設置してあるウォータポンプ３３を作動し、エンジン本体３のウォータジャケットを流れる機関冷却水を燃焼式ヒータ９のヒータ内部冷却水通路３７へ前記冷却水導入通路３１を介して供給する。
【００８０】
続いて、ＥＣＵ１１は、燃焼筒４０のグロープラグへ通電し、前記一部の吸気および前記燃料からなる混合気に着火して燃焼式ヒータ９による燃焼を実施する。その際、ＥＣＵ１１は、前記燃焼筒４０で燃焼する混合気の空燃比が通常の空燃比となるように、燃料ポンプ８９の吐出量およびまたは回転ファン９０の送風量を制御する。すなわち、前記マップＭ１等を用いることによりファン回転数およびポンプ回転数を求める。このとき前記のようにエンジン回転数Ｎｅは、２００ｒｐｍよりも多いので、前記Ｎｆ１およびＮｐ１よりも大きなＮｆ２およびＮｐ２（Ｎｆ１＜Ｎｆ２，Ｎｐ１＜Ｎｐ２）になる。そして、このようにファン回転数およびポンプ回転数を前記Ｎｆ２およびＮｐ２にした状態で、燃焼式ヒータ９の燃焼を実行することを以降、単に燃焼式ヒータの作動制御２実行という。Ｓ４０７で作動制御２を行った後、このルーチンを終了する。
【００８１】
次に本実施の形態の作用効果を述べる。
エンジン１では、前記作動制御１実行の場合、エンジン回転数が約２００ｒｐｍ以下の機関始動時に吸気通路１４に導入される燃焼式ヒータ９の燃焼ガスの量が、エンジン始動時以外の作動時であってエンジン回転数が約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの時に吸気通路１４に導入される前記燃焼ガスの量よりも少なくなるように、ファン回転数Ｎｆ１とポンプ回転数Ｎｐ１とが制御される。そして、そのようにファン回転数およびポンプ回転数を制御した場合に燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスを含んだ吸気は、前記のようにエンジン１を作動できるに十分な、すなわち酸素濃度１４％以上の吸気となる。また、暖機促進やヒータコア１０の性能向上を図れるように、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの吸気に占める割合をＥＣＵ１１によって最適に調整すると好適である。
【００８２】
図７は、エンジン始動時（クランキング時）におけるエンジン吸気中の燃焼ガスの割合いを従来技術と本発明とで比較して示すグラフ線図である。縦軸はエンジン吸気に占める燃焼ガスの割合（吸気中燃焼式ヒータ排気割合）を示し、横軸はエンジン回転数を示す。また、図中、破線で示すグラフ線が従来技術の場合であり、実線で示すグラフ線が本発明の場合である。
【００８３】
従来技術を示す破線グラフ線によれば、エンジン１がクランキング域（機関回転数が２００ｒｐｍ以下の場合）で作動している場合、エンジン１の燃焼室に供給される吸気の大部分（ほぼ１００％）が、燃焼式ヒータ９からの燃焼ガスで占められていることがわかる。
【００８４】
また、実線グラフ線によれば、前記クランキング域でエンジン１が作動している場合はもちろん約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの回転域で作動している場合でも吸気に占める燃焼ガスの割合が、破線グラフと比較して大幅に低下していることがわかる。
【００８５】
さらに、エンジン１を低温始動する場合、燃焼式ヒータ９にて冷却水との熱交換が行われていない、前記した高温且つリーン雰囲気な水冷前排気をエンジン１の吸気系に供給することができる。このため、エンジン１の燃焼室内の雰囲気温度が高くなり、混合気の着火性およびエンジン１の始動性を向上させること可能となる。また、グロープラグなしでかつ低圧縮比での低温始動が可能となる。
【００８６】
さらに、触媒コンバータ２９を昇温させる必要が発生した場合は、前記水冷前排気を触媒コンバータ２９へ供給することができるため、触媒コンバータ２９を所望の温度まで早期に昇温させることが可能となり、一層の排気エミッションを向上させることができる。
【００８７】
その際、吸気絞り弁２３を作動させてエンジン１から触媒コンバータ２９へ流れる排気の量を減少させることにより、低負荷運転時等の低温排気による触媒コンバータ２９の温度低下を抑制できる。このため、燃焼式ヒータ９の燃焼ガスによる触媒コンバータ２９の昇温率を一層向上させることが可能となる。
【００８８】
また、作動制御２を実行する場合、既述の如くマップＭ１からわかるように、エンジン回転数が約２００ｒｐｍ〜６００ｒｐｍの範囲でエンジン１が作動するときのファン回転数は、エンジン回転数Ｎｅが低いほど低く、それに応じて前記Ｎｆ２およびＮｐ２が定まるようになっている。したがって、エンジン回転数が低い場合は、それに応じて吸気に占める燃焼ガスの量も少ないので、吸気温度が燃焼ガスの熱影響で大幅に上昇してしまうことがない。つまり、エンジン回転数に合った適切な吸気温上昇を期待できる。
【００８９】
さらに、ポンプ回転数Ｎｐ２もエンジン回転数に応じて変化するので、燃焼式ヒータ９への燃料供給量は、前記回転ファンの回転数が小さければ少なくなる。よって、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスを含んだ吸気のリッチ化を防止できる。
【００９０】
そして、燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスは、前記の如く回転ファン９０の送風により燃焼室３９を前記燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出される（図２の実線矢印ａ３参照）。このとき、燃焼ガスは機関冷却水との間で熱交換されるので、温度が低くなっている前記水冷後排気となる。
【００９１】
前記連結管７４へ排出された燃焼ガスは、連結管７４を通った後、弁装置７８を経由してやがて燃焼ガス排出管７３に配置されている三方切換弁８６へ導かれる。このとき三方切換弁８６の制御によって、分岐管８４に燃焼ガスが流れない状態にあれば、三方切換弁８６へ導かれた燃焼ガスは、燃焼ガス排出管７３をそのまま通って吸気通路１４へ出る。
【００９２】
前記吸気通路１４へ排出された燃焼ガスは、前記インテークマニホールド２２を介してエンジン本体３の燃焼室へ吸気の一部として供給される。また、燃焼室には、図示しない燃料噴射弁から燃料も供給される。そして、前記燃焼ガスを含む吸気で前記燃料が燃焼に供される。このとき、燃焼ガスは、前記の如く燃焼式ヒータ９において冷却水との熱交換が行われて温度が低くなっている水冷後排気であるため、エンジン１が熱害を被ることもない。さらに、エンジン１の始動時よりもＣＯ2濃度が比較的高い燃焼ガスを燃焼室へ供給することにより、機関燃焼時に発生するＮＯX量を低減することも可能となる。
【００９３】
また、燃焼式ヒータ９の空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所Ｃ１と、燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所Ｃ２とをインタークーラ１９の下流において、両箇所Ｃ１およびＣ２を近接して配置し、また、その間には吸気抵抗物となるものはなにも配置してないため、接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間で生じる圧力差は、ないかあるいは極めて小さくなる。このため、吸気通路１４から燃焼ガス排出管７３に向けて燃焼ガスが逆流してしまうことはない。よって、燃焼ガスが失火してしまうこともない。また、吸気絞り弁２３が、接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間にないので、燃焼式ヒータ９への吸気増大の虞もない。
【００９４】
一方、図８の変形例に示すように接続箇所Ｃ１と接続箇所Ｃ２との間に吸気絞り弁２３を配置しした場合は、燃焼式ヒータ９から出る排気ガスが吸気絞り弁２３には流れないので、吸気絞り弁２３への熱害の心配もない。なお、図８が図１と異なる点は、吸気絞り弁２３の設置場所の違いでしかないので、他の同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
また、吸気通路１４における燃焼式ヒータ９の接続箇所Ｃ１およびＣ２がコンプレッサ１５ａやインタークーラ１９よりも下流にあるので、それらには高熱な水冷前排気が流れない。したがって、インタークーラ１９やコンプレッサ１５ａ等への熱害の心配もない。また、高熱な水冷前排気がインタークーラ１９やコンプレッサ１５ａ等へ流れないので、燃焼ガスの持つ熱がインタークーラ１９やコンプレッサ１５ａによって吸収されてしまうことがない。このため、高熱な燃焼ガスをシリンダや触媒コンバータ３９に供給できる。よって、暖機性を高めかつ触媒の活性化が速まる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関によれば、内燃機関とは別に燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、内燃機関の始動時に機関吸気に占める新気の割合の減少を防止しつつ（酸素濃度を確保しつつ）、内燃機関の始動性の向上や暖機促進，車室内暖房装置の性能向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関の概略構成図
【図２】燃焼式ヒータの作動状態を示す断面図
【図３】燃焼式ヒータの別の作動状態を示す断面図
【図４】燃焼式ヒータの着火直後の排気温度特性を水冷前排気と水冷後排気とで比較して示す、ガス温度−経過時間線図
【図５】始動時ヒータ制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】ファン回転数−エンジン回転数マップ
【図７】エンジン吸気中の燃焼ガスの割合いを従来技術と本発明とで比較して示すグラフ線図
【図８】図１の変形例を示す図
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
８…ＥＧＲ装置
９…燃焼式ヒータ
１０…ヒータコア
１１…ＥＣＵ（燃焼ガス量制御手段，送風装置，ファン制御装置）
１３…エアクリーナ
１４…吸気通路
１５…ターボチャージャ
１５ａ…コンプレッサ
１５ｂ…タービン
１９…インタークーラ
２２…インテークマニホールド
２３…吸気絞り弁
２７…排気通路
２８…エキゾーストマニホールド
２９…触媒コンバータ
３０…ＥＧＲ弁
３１…冷却水導入通路
３２…冷却水排出路
３３…電動ウォータポンプ
３７…ヒータ内部冷却水通
３７ａ…冷却水導入口
３７ｂ…冷却水排出口
３９…燃焼室
４０…燃焼筒
４１…隔壁
４２…外壁
６２…空気供給口
６３…燃焼ガス排出口
６５…燃焼ガス排出口
７１…空気供給管
７３…燃焼ガス排出管（燃焼ガス案内手段）
７４…連結管
７８…弁装置
８０…弁体
８２…アクチュエータ
８４…分岐管
８６…三方切換弁
８８…燃料導入通路
８９…燃料ポンプ
９０…回転ファン（燃焼ガス量制御手段，送風装置）
９２…モータ
９３…ハウジング
９５…空気取入口
Ｃ１…空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ３…触媒コンバータ２９の上流側近傍箇所
Ｆ…火炎
Ｓ…ハウジング９３の内部空間
Ｗ…熱媒体循環路
Claims (4)
- 燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを内燃機関の吸気系に導入し、前記燃焼ガスに含まれる燃焼熱を利用して前記内燃機関の吸気の温度を高める燃焼式ヒータを有する内燃機関において、
前記燃焼式ヒータと前記内燃機関の吸気通路とを接続し、前記燃焼ガスを前記吸気系に案内する燃焼ガス案内手段と、
この燃焼ガス案内手段によって前記吸気系に案内される前記燃焼ガスの量を制御する燃焼ガス量制御手段とを備え、
この燃焼ガス量制御手段は、送風量を可変にできる送風装置であって、この送風装置が生じた気流に乗せて、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス案内手段により前記吸気通路に向けて流すものであり、内燃機関の始動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量を、前記始動時以外の内燃機関の作動時に前記燃焼ガス案内手段に案内されて前記吸気系に導入される燃焼ガスの量よりも少なくすることを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。 - 前記送風装置は、回転ファンと、この回転ファンの回転数を制御するファン制御装置とを備え、このファン制御装置は、始動時以外で内燃機関が作動するときの回転ファンの回転数よりも、始動時に内燃機関が作動する時の回転ファンの回転数を低くすることを特徴とする請求項１記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
- 始動時以外で前記内燃機関が作動するとき、前記回転ファンは、内燃機関の回転数が低いほど低くなる回転域を有することを特徴とする請求項２記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
- 前記燃料の前記燃焼式ヒータへの供給量は、前記回転域では、前記回転ファンの回転数が低いほど少なくすることを特徴とする請求項３記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
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-
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