(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御するものであって、吸気温度または外気温度と機関温度とが高い場合は、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を少なくし、吸気温度または外気温度と機関温度とが低い場合は、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を多くし、吸気温度または外気温度と機関温度とのうちいずれか一方が高くいずれか一方が低い場合は、吸気温度または外気温度と機関温度との両方が共に低い場合よりも、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を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。
【請求項２】
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、前記燃焼ガスの熱を前記内燃機関その他の昇温の必要な個所に伝達する仲介物としての熱媒体と前記燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換領域と、この熱交換領域の全域で熱交換された燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第１の燃焼ガス排出手段と、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記熱交換領域を経由する前の燃焼ガスまたは前記熱交換領域の一部の領域を経由した燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第２の燃焼ガス排出手段と、を備え、前記内燃機関の低温始動時または前記内燃機関の暖機を早急に実施する場合は、前記第２の燃焼ガス排出手段によって前記燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出し、前記内燃機関の暖機を要するが早急ではない場合は前記第１の燃焼ガス排出手段によって前記燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出し、さらに、前記第１の燃焼ガス排出手段および前記第２の燃焼ガス排出手段の少なくとも一方の燃焼ガス排出手段によって前記吸気系に排出される燃焼ガスの熱量を、吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御することを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。
【請求項３】
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、前記燃焼ガスの熱を前記内燃機関その他の昇温の必要な個所に伝達する仲介物としての熱媒体と前記燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換領域と、この熱交換領域の全域で熱交換された燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第１の燃焼ガス排出手段と、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記熱交換領域を経由する前の燃焼ガスまたは前記熱交換領域の一部の領域を経由した燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第
２の燃焼ガス排出手段と、前記燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記第２の燃焼ガス排出手段によって前記吸気系に排出される燃焼ガスの流れ量を制御する燃焼ガス流量制御手段と、を備え、この燃焼ガス流量制御手段は、吸気温度または外気温度を縦軸とし機関温度を横軸とするマップを有し、且つ、該マップにおいて吸気温度または外気温度と機関温度とを追った場合の交点として特定される特定値に基づいて作動するものであって、前記マップにおいて、予め定められた基準線を境としてこの基準線を含む原点側の領域を所定範囲とし、前記燃焼ガス流量制御手段が、前記特定値が前記所定範囲内にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動により前記第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系へ前記燃焼ガスを流し、前記特定値が前記所定範囲外にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動により前記第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れを停止することを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。
【請求項４】
前記基準線は、前記マップにおいて、縦軸に予め定められた吸気温度または外気温度と横軸に予め定められた機関温度とを結ぶことで定められた線であ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。
【請求項５】
前記特定値が前記所定範囲内にあるときにおいて、前記燃焼ガス流量制御手段の作動による前記第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は、前記吸気温度または前記外気温度の少なくとも一方と機関温度とが低い程多くし、高い程低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。
【請求項６】
前記第１の燃焼ガス排出手段は、この第１の燃焼ガス排出手段を経由して前記吸気系に導入される燃焼ガスの流れを制止する制止弁を有し、前記燃焼ガスが前記第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系に排出されているときは、前記制止弁を作動して、前記第１の燃焼ガス排出手段による前記燃焼ガスの前記吸気系への導入を阻止することを特徴とする請求項５記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。
【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暖機促進や始動性の向上または車室内暖房装置であるヒータコア等の性能向上等を図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内燃機関、特には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あっては、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ことが多い。
【０００３】
燃焼式ヒータは、燃料の燃焼を行う燃焼室と、燃焼時に燃焼室から出る燃焼ガスの持つ熱（以降、「燃焼熱」という）を吸収し、例えば内燃機関のウォータジャケットやヒータコアその他の昇温必要個所に熱を伝達する仲介物としての熱媒体と、この熱媒体を流通させる熱媒体通路とを備える。そして、熱媒体が熱媒体通路を流通する間に熱媒体は前記燃焼熱を吸収し、その温度を高める。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。
【０００４】
そして、前記熱交換によって高温になった熱媒体は、前記昇温必要個所に送られて当該昇温必要個所を昇温し、その結果、内燃機関の暖機促進，始動性の向上またはヒータコア等の性能向上等を図る。
【０００５】
このような燃焼式ヒータを有する内燃機関として、例えば特開昭６３−７１４１２号公報記載の技術を挙げられる。
この技術は、燃焼式ヒータの燃焼熱と熱媒体である低温空気との間で熱交換を行って低温空気を高温空気とし、この高温空気をヒータコア（ヒータユニット）に送り込み、ヒータコアから出る温風によって車室内を暖めるというものである。
【０００６】
また、前記公報には、内燃機関の暖機促進を図ることを目的として、前記熱交換により温度降下した燃焼ガスを内燃機関の吸気通路に供給する場合と、熱交換せずに高温のままの燃焼ガスを内燃機関の吸気通路に供給する場合とが記載されている。すなわち、車輌が機関暖機を要する状態にあるがそれほど早急でないときは前記温度降下した燃焼ガスを内燃機関に供給し、早急に機関暖機を要するときは、熱交換されなかった前記高温の燃焼ガスを内燃機関に供給している。なお、便宜上、熱交換によって低温となった燃焼ガスを冷却後燃焼ガスといい、熱交換せずに高温のままの燃焼ガスを冷却前燃焼ガスという。
【０００７】
ところで、内燃機関の作動行程の一つである圧縮行程の終端近傍（以降、「圧縮端」という。）において着火や燃焼が確実に為されるに必要な温度（以降、「目標圧縮端温度」という）というものがあり、圧縮端の温度がこの目標圧縮端温度に達しなければ、着火や燃焼は不確実で安定しない。圧縮端の温度が目標圧縮端温度に達しない、あるいは達しにくい場合としては、例えば寒冷時において内燃機関を始動させる場合が挙げられる。
【０００８】
これはエンジン低温始動時は、燃焼の行われるシリンダ内が内燃機関の吸気通路を介して外気と通じているので、前記寒冷時の場合でいえば、シリンダ内の吸気温度はほぼ外気温度と同じ低温となる。また、シリンダが形成されているシリンダブロックのうちシリンダ周りには、機関冷却水を通すウォータジャケットを配設してある。そして、このウォータジャケット内の機関冷却水温度およびシリンダ壁温度も外気温度が低ければ当然低い。よって、寒冷時の始動時には、シリンダ内の吸気温度自体が低温であるばかりか、前記シリンダ内の吸気温度がさらに低温なシリンダ壁で冷やされるという二重の低温環境にあるので、圧縮時にシリンダ壁へ放熱する熱量が多くなり圧縮端の温度が前記目標圧縮端温度に達しにくい。
【０００９】
一方、機関冷却水は一度温度が上がると空気に比べて下がりにくい。このため、内燃機関を一旦始動した後、停止した場合にあっては、外気温度が低くても機関冷却水が高温状態を維持している場合がある。この場合はシリンダ壁温度が高いので、圧縮時シリンダ壁への放熱量が減り、圧縮端温度が高くなる。
【００１０】
したがって、外気温度および機関冷却水温度が共に低温であるが故、シリンダ内の吸気温度も低温であるときに圧縮端温度を目標圧縮端温度にするには、それなりに大きな熱量を有する高熱な燃焼ガスをシリンダに供給しなければならない。反対に、外気温度が高いか吸気系が途中で加熱されたことに起因して吸気温度が高くなるか、または機関冷却水温度の影響でシリンダ壁温度が比較的高ければ、少ない熱量の燃焼ガスをシリンダに供給した場合でも圧縮端温度を目標圧縮端温度にすることができる。
【００１１】
ところが、これまでは、シリンダに供給する燃焼ガスの熱量を吸気温度，外気温度，シリンダ壁温度，機関冷却水温度等の要因を考慮して決めるという技術的思想がなかった。このためシリンダに供給される熱量が不十分なために着火を確実に行えず、よってエンジンがかかりにくい場合や、反対に供給される熱量が多過ぎて吸気系構造物への熱害を生じる虞があり得た。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、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、シリンダ内での着火や燃焼を確実に行って内燃機関の始動性を良好にすることを主たる目的とする燃焼式ヒータを有する内燃機関を提供することを技術的課題とする。
【００１３】
【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、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、前記吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御するものであって、吸気温度または外気温度と機関温度とが高い場合は、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を少なくし、吸気温度または外気温度と機関温度とが低い場合は、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を多くし、吸気温度または外気温度と機関温度とのうちいずれか一方が高くいずれか一方が低い場合は、吸気温度または外気温度と機関温度との両方が共に低い場合よりも、前記燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を少なくすることを特徴とする。
【００１４】
ここで、「機関温度」とは、例えば機関冷却水温度や，シリンダ壁温度等を挙げられる。
本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、内燃機関の吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を、吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御する。それ故、吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度の高低によって、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスの熱量が異なる。
【００１５】
話を簡単にするため、内燃機関の吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を、例えば、外気温度と機関温度とに基づいて制御する場合で述べれば、外気温度と機関温度とが高い場合は、燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を少なくし、外気温度と機関温度とが低い場合は、反対に多くする。また、外気温度または機関温度のいずれか一方が高くいずれか一方が低い場合は、外気温度と機関温度の両方が共に低い場合よりも、燃焼式ヒータが吸気に与える熱の量を少なくする。
【００１６】
このように、外気温度と機関温度との高低によって、燃焼式ヒータが吸気に与えるべき熱量が決まるので、それに応じて燃焼式ヒータから出す燃焼ガスの熱量を調整すればシリンダに供給される熱量を最適化できる。
【００１７】
具体的には、例えば、前記した外気温度も機関温度も低温の場合は、圧縮端における温度を目標圧縮端温度にまで一気に高まる程に燃焼式ヒータから出る燃焼ガスの熱量を多くする。このようにすることで、燃焼室での混合気への着火が確実になるため、機関始動時であれば始動性を高められる。
【００１８】
反対に、前記した外気温度も機関温度も低温状態にない場合等、燃焼ガスの熱をそれほど必要としなくても圧縮端における温度を目標圧縮端温度にまで到達させられる場合は、燃焼ガスの熱量を低減して吸気系構造物への熱害を防止する。
【００１９】
さらに好適な手段としては、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、前記燃焼ガスの熱を前記内燃機関その他の昇温の必要な個所に伝達する仲介物としての熱媒体と前記燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換領域と、この熱交換領域の全域で熱交換された燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第１の燃焼ガス排出手段と、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記熱交換領域を経由する前の燃焼ガスまたは前記熱交換領域の一部の領域を経由した燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第２の燃焼ガス排出手段と、を備え、前記内燃機関の低温始動時または前記内燃機関の暖機を早急に実施する場合は、前記第２の燃焼ガス排出手段によって前記燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出し、前記内燃機関の暖機を要するが早急ではない場合は前記第１の燃焼ガス排出手段によって前記燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出し、さらに、前記第１の燃焼ガス排出手段および前記第２の燃焼ガス排出手段の少なくとも一方の燃焼ガス排出手段によって前記吸気系に排出される燃焼ガスの熱量を、吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御するとよい。
【００２０】
ここで、「昇温の必要な個所」とは、例えば車室内暖房装置であるヒータコアやエンジン本体を挙げられる。また「機関温度」は、前記した場合と同じである。
【００２１】
本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、熱交換領域の全域で熱交換された燃焼ガスは、熱媒体への熱の移動量が多いので、それだけ燃焼ガスに含まれている熱量が熱交換前よりも少なく、その状態で第１の燃焼ガス排出手段により内燃機関の吸気系に導かれる。
【００２２】
また、燃焼ガスのうち熱交換領域を経由する前の燃焼ガスまたは前記熱交換領域の一部の領域を経由して第２の燃焼ガス排出手段によって内燃機関に導かれる燃焼ガスは、熱交換領域の全域で熱交換されて第１の燃焼ガス排出手段によって内燃機関に導かれる燃焼ガスに比べて含んでいる熱量が多い。
【００２３】
したがって、燃焼ガスを第２の燃焼ガス排出手段によって内燃機関の吸気系に排出する場合は、例えば機関の低温始動時や機関暖機を早急に実施したい場合とし、燃焼ガスを第１の燃焼ガス排出手段によって内燃機関の吸気系に排出する場合は、機関暖機を要する運転状態に車輌があるがそれほど早急ではない場合とする。そして、第１の燃焼ガス排出手段および第２の燃焼ガス排出手段の少なくとも一方の手段によって前記内燃機関の吸気系に導入される燃焼ガスの熱量を吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御する。
【００２４】
したがって、燃焼ガスを第１の燃焼ガス排出手段によって内燃機関の吸気系に排出する場合、すなわち吸気温度または外気温度の少なくとも一方の温度と機関温度とが低温状態にない場合等、燃焼式ガスの吸気系への供給を早急に必要としない場合は、そのときの吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて燃焼ガスに含まれる熱量を少なめに制御する。よって、吸気系構造物への熱害が生じる虞も無い。
【００２５】
また、燃焼ガスを第２の燃焼ガス排出手段によって内燃機関の吸気系に排出する場合、すなわち吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とが低温の場合は、シリンダ内での着火を確実に行えるに十分な熱量を含むように燃焼ガスの熱量を多めに制御する。このように熱量の多い燃焼ガスをシリンダに供給することにより、圧縮端における温度を目標圧縮端温度にまで一気に高められる。よって、その場合、着火が確実になるため、内燃機関の始動性を高められる。
【００２６】
さらに好適には、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、前記燃焼ガスの熱を前記内燃機関その他の昇温の必要な個所に伝達する仲介物としての熱媒体と前記燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換領域と、この熱交換領域の全域で熱交換された燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第１の燃焼ガス排出手段と、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記熱交換領域を経由する前の燃焼ガスまたは前記熱交換領域の一部の領域を経由した燃焼ガスを前記吸気系へ向けて排出する第２の燃焼ガス排出手段と、前記燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスのうち前記第２の燃焼ガス排出手段によって前記吸気系に排出される燃焼ガスの流れ量を制御する燃焼ガス流量制御手段と、を備え、この燃焼ガス流量制御手段は、吸気温度または外気温度を縦軸とし機関温度を横軸とするマップを有し、且つ、該マップにおいて吸気温度または外気温度と機関温度とを追った場合の交点として特定される特定値に基づいて作動するものであって、前記マップにおいて、予め定められた基準線を境としてこの基準線を含む原点側の領域を所定範囲とし、前記燃焼ガス流量制御手段が、前記特定値が前記所定範囲内にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動により前記第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系へ前記燃焼ガスを流し、前記特定値が前記所定範囲外にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動により前記第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れを停止するとよい。
【００２７】
ここでは、縦軸に外気温度（吸気温度）を横軸に前記機関冷却水温度やシリンダ壁温度等の機関温度を設定してなる外気温度（吸気温度）−機関温度線図をマップとして作成しておき、このマップにおいて外気温度（吸気温度）と機関温度とを追った場合の両者の交点を特定値とする。また、前記マップにおいて、予め定められた基準線を境としてこの基準線を含む原点側の領域を所定範囲とする。
【００２８】
そして、前記交点がその基準線を境にどちらの側にあるかによって、特定値が所定範囲に属するか属さないかを判定するようにし、前記所定範囲に属するか属さないかによって、燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を多くするか少なくするかを決めるとよい。
【００２９】
なお、燃焼式ヒータが吸気に与える熱量を多くするか少なくするかということは、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスに含まれている単位あたり熱量の多寡ばかりでなく燃焼ガスに含まれている単位あたりの熱量が少ない場合でも多量の燃焼ガスが吸気系に導入されることによる総合的な熱量で比較した場合の多寡でもよい。
【００３０】
特定値が所定範囲内にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動によりかつ前記第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系へ前記燃焼ガスを流す。ただし、この場合、第１の燃焼ガス排出手段に向かう燃焼ガスの流れが制限されているわけではないので、第２の燃焼ガス排出手段に向かう燃焼ガスと第１の燃焼ガス排出手段に向かう燃焼ガスとが共存する。
【００３１】
反対に、前記特定値が所定範囲外にあるときは前記燃焼ガス流量制御手段の作動により前記第２の燃焼ガス案内手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れを停止するので、燃焼ガスは第１の燃焼ガス排出手段にのみ向かうべく熱交換領域を介して流れる。
【００３２】
さらに好適には、前記特定値が前記所定範囲内にあるときにおいて、前記燃焼ガス流量制御手段の作動によりかつ前記第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は、前記吸気温度または前記外気温度の少なくとも一方と機関温度とが低い程多くし、高い程低くすることもできる。
【００３３】
この場合、第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は、前記吸気温度または前記外気温度の少なくとも一方と機関温度とが低い程多くし、高い程低くするので、第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は可変的となる。そして、第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量が増えれば第１の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は減り、第２の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量が減れば第１の燃焼ガス排出手段を介しての前記吸気系への前記燃焼ガスの流れ量は増える。
【００３４】
よって、第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系に導入される燃焼ガスと、第１の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系に導入される燃焼ガスとの割合を細かく制御できるので、シリンダ内吸気温度の制御をより精密に行えるため、目標圧縮端温度への到達を最適化できる。
【００３５】
さらに好適には、前記第１の燃焼ガス排出手段は、この第１の燃焼ガス排出手段を経由して前記吸気系に導入される燃焼ガスの流れを制止する制止弁を有し、前記燃焼ガスが前記第２の燃焼ガス排出手段を介して前記吸気系に排出されているときは、前記制止弁を作動して、前記第１の燃焼ガス排出手段による前記燃焼ガスの前記吸気系への導入を阻止するとよい。
【００３６】
この場合、第１の燃焼ガス排出手段を介して吸気系に導入される燃焼ガスは、熱交換領域の全域を経由したものである。よって、第１の燃焼ガス排出手段に係る燃焼ガスは、熱量が熱媒体に吸収されて低温化している。しかし、その低温な燃焼ガスの吸気系への進行が制止弁によって阻止されるので、吸気系には熱交換領域を経由しない第２の燃焼ガス排出手段経由の高熱な燃焼ガスのみとなる。よって、吸気温度または前記外気温度の少なくとも一方がかなり低温な時でもシリンダ内吸気温度を一気に高められる。
【００３７】
【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。
【００３８】
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、燃焼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。
【００３９】
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度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。また、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。
【００４０】
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等の排気系構造物を配置してある。
【００４１】
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。
【００４２】
前記燃焼式ヒータ９は、エンジン１と同じ燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを吸気通路１４に導入し、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。
【００４３】
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等の昇温を要する昇温必要箇所に送られ、当該昇温必要箇所の温度を高める。そして、エンジン１には、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図示しないエンジンウォータポンプで送れるようにした熱媒体循環路Ｗを設けてある。
【００４４】
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のを促進する。あるいは、電動ウォータポンプ３３によって機関冷却水を循環させることにより、エンジン停止時でもヒータコア１０を作動できるようにしている。
【００４５】
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。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されている。
【００４６】
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。
【００４７】
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は熱交換領域ということができる。
【００４８】
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。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。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。
【００４９】
また、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を介して連結している。そして、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を用いて吸気通路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。
【００５０】
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とは両者の間で差圧が生じないように吸気通路１４における同一径部分、すなわち同じ横断面の部分にて近接して設置してある。また、接続箇所Ｃ１よりも接続箇所Ｃ２は下流にある。さらに、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。
【００５１】
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、この弁装置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、燃焼ガス排出口６５を開閉するバルブ８０と、バルブ８０を駆動するアクチュエータ８２とを有する。バルブ８０の開閉によって燃焼式ヒータ９から燃焼ガス排出管７３を介して吸気通路１４に導入される燃焼ガスの量が調整される。よって、バルブ８０を有する弁装置７８は、燃焼式ヒータ９から燃焼ガス排出管７３に導入される燃焼ガスの量（燃焼ガスの熱量とも言い換えられる）をバルブ８０によって調整（制御）する燃焼ガス流量制御手段といえる。また、前記調整（制御）は、例えば外気温度と機関温度とに基づいて為される。なお、外気温度は、エアクリーナ１３の下流側直近に設けた温度センサ１３ａによって測定する。また、機関温度とは、機関冷却水温度またはシリンダ壁温度のことであり、この実施の形態では、機関温度として機関冷却水温度をエンジン本体３のウォータジャケットに設けた水温センサ３ａによって測定する。
【００５２】
また、バルブ８０の開閉調整を行うのに、前記のように、外気温度と機関温度とに基づいて為すだけでなく、吸気温度と機関温度とに基づいて行ってもよく、また吸気温度および外気温度の両方と機関温度とに基づいてバルブ８０の開閉調整を行ってもよい。要するに、吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御すればよい。なお、吸気温度を測定する場合は、前記温度センサ１３ａの位置を前記エアクリーナ１３の下流側直近箇所よりもさらに下流の吸気通路１４上に設置することが望ましい。
【００５３】
また、燃焼ガス排出管７３は、その途中、詳しくは吸気通路１４側箇所に、排気通路２７に設置した触媒コンバータ２９の上流側近傍箇所Ｃ３と接続されかつエンジン本体３をバイパスする分岐管８４を有する。
【００５４】
この分岐管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に向けて通るか、または分岐管８４を通るかを選択して切り替える弁である。三方切換弁８６の作動によって、三方切換弁８６に流れて来る燃焼ガスの流れ方向を適宜切り替えて、前記燃焼ガスを吸気通路１４または排気通路２７に導入する。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に流れる場合、燃焼ガス排出管７３によって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。
【００５５】
一方、前記燃焼筒４０は、その内部に燃料蒸発部としての図示しないウイックを有する。また、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の前記ウイックに燃料が吐出され、その結果、燃料が蒸発する。さらに、燃焼筒４０は、前記ウイックにて蒸発した気化燃料に着火するグロープラグ（図示せず）を有する。
【００５６】
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（好ましくはターボ型回転ファン）９０を内包したハウジング９３を取付けてある。
【００５７】
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。
【００５８】
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４０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前記ウイックにて蒸発した気化燃料が燃焼に供されて火炎Ｆを生じ、その火炎Ｆから出る燃焼ガスは、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に起きる通風の量が多くなり、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。
【００５９】
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た場合、次のように作動する。
【００６０】
まず、図２に示すように、前記弁装置７８の作動によってバルブ８０が閉じ、その結果、燃焼ガス排出口６５が閉鎖する。また、前記のように回転ファン９０の回転により、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。さらに、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の前記ウイックに吐出する。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。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、かつ前記ウイックにて気化された気化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。
【００６１】
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よって燃焼室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）。
【００６２】
そして、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流れが促進され、その間に燃焼熱を吸収して上昇する。換言すれば、熱交換領域のヒータ内部冷却水通路３７の全域で熱交換される。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）。
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の属する前記冷却水排出路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。
【００６３】
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。
このようにして、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、エンジン１の暖機促進、始動性向上およびヒータコア１０の性能が向上する。
【００６４】
次に、例えばエンジン始動時等、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、燃焼式ヒータ９は次の作動する。
図３に示すように、弁装置７８の作動によってバルブ８０が開き、その結果、燃焼ガス排出口６５が開通する。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の前記ウイックに供給する。
【００６５】
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から燃焼筒４０に供給され、かつ前記ウイックにて気化された気化燃料とからなる混合気が燃焼筒４０内で燃焼される。
【００６６】
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送風によって燃焼室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から燃焼ガス排出管７３へ排出される。
【００６７】
また、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を経由する前の燃焼ガスまたはヒータ内部冷却水通路３７の一部の領域を経由し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。
【００６８】
なお、燃焼ガスのうちヒータ内部冷却水通路３７を経由する前の燃焼ガスとは、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、熱交換されない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の一部の領域を経由した燃焼ガスとは、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。
【００６９】
すなわち、弁装置７８のバルブ８０が開くと、弁装置７８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。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なり、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。なお、燃焼ガスを連結管７４を介して燃焼ガス排出管７３に導く場合、連結管７４を第１の燃焼ガス排出手段ということにする。また、燃焼ガスを燃焼ガス排出口６５を介して燃焼ガス排出管７３に導く場合、燃焼ガス排出口６５を第２の燃焼ガス排出手段ということにする。
【００７０】
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。
【００７１】
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から排出されて機関冷却水と熱交換が行われた前記燃焼ガスに比べてかなり高温である。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。
【００７２】
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。これにより、吸気または触媒コンバータ２９を早期に昇温できる。
【００７３】
図４は燃焼式ヒータ９に着火した直後の、水冷前燃焼ガスおよび水冷後燃焼ガス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、前記水冷前燃焼ガスの温度を示し、実線グラフは、水冷後燃焼ガスの温度を示す。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。図４からわかることは、水冷前燃焼ガスは、水冷後燃焼ガスに比べ、シリンダ内雰囲気温度を急速に高め、よってシリンダ内温度が、一気に低温始動目標値に達することがわかる。
【００７４】
よって、水冷前燃焼ガスがシリンダに供給されると圧縮端温度が一気に高くなり、シリンダに供給される燃料の気化が促進され、シリンダ内での混合気の着火性の向上、換言すればエンジン１の始動性が高まる。
【００７５】
また、バルブ８０の開閉は、前記例示のように吸気系に導入する燃焼ガスの熱量を吸気温度または外気温度の少なくとも一方と機関温度とに基づいて制御されるが、その場合、図５に示すように縦軸に外気温度または／および吸気温度（以降、「外気温度等」という。）を、横軸に機関温度（機関冷却水温度，シリンダ壁温度）をとってなる外気温度等−機関温度線図を用いると好適である。
【００７６】
前記外気温度等−機関温度線図によれば、外気温度等と機関温度とを追った場合に両者の交叉する座標（交点）を外気温度等と機関温度とによって特定される値（以下、「特定値」という）とし、この特定値が予め定めておいた基準線Ｇを境としてそのどちらの側にあるかによって、バルブ８０を開くか閉じるかを決定するようになっている。よって、外気温度等−機関温度線図のことを、以降「バルブ開閉マップ」という。
【００７７】
この実施の形態では、基準線Ｇを境としてこの基準線Ｇを含む原点側の領域（斜線を付した所定範囲のこと）に特定値が属する場合にバルブ８０を開き、特定値が基準線Ｇを含まない反原点側に属する場合にバルブ８０を閉じるようにしてある。
【００７８】
さらに、前記特定値がバルブ８０が開となる前記所定範囲内にあるときにおいて、前記弁装置７８の作動によりかつ前記燃焼ガス排出口６５を介しての前記吸気通路１４への燃焼ガスの流れ量は、前記吸気温度または前記外気温度の少なくとも一方と機関温度とが低い程多くしてある。具体的には、図５の矢印ａ１が示す方向、換言すれば原点方向に特定値があるほどバルブ８０は開き（バルブ開度大）、図５の矢印ａ２が示す方向、換言すれば反原点方向に特定値があるほどバルブ８０は閉じる（バルブ開度小）。
【００７９】
したがって、バルブ開閉マップからわかることは次の通り。
▲１▼前記特定値が、矢印ａ１方向にある程バルブ８０の開き量が増えるため、燃焼ガス排出口６５経由の吸気通路１４に供給される燃焼ガス量（燃焼ガスの熱量）が増加する。
【００８０】
▲２▼特定値が、矢印ａ２方向にある程バルブ８０の閉じ量が増え、所定範囲から出た所定範囲外に至った場合にはバルブ８０が完全に閉じる。このため、燃焼ガス排出口６５経由の吸気通路１４に供給される燃焼ガスの量が徐々に減少し、やがては（ゼロ）０になる。
【００８１】
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図示の有無に拘わらず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。
【００８２】
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、前記した水温センサ３ａおよび温度センサ１３ａ以外に、図示を省略した、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，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。
【００８３】
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。また、弁装置７８の作動制御を行う。
【００８４】
次にＥＣＵ１１によって実行される本発明に係る弁装置７８の作動制御について、エンジン１を始動する場合を例示して述べる
エンジン１の始動時は、図６に示すような弁装置７８の作動制御ルーチンが実行される。
【００８５】
弁装置７８の作動制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、Ｓ６０１においてエンジン１が始動クランキング時かどうか、すなわち図示しないスタータモータがＯＮかＯＦＦかを判定する。肯定判定すればＳ６０２に進み否定判定すればＳ６０６に進む。
【００８６】
Ｓ６０２では、ＥＣＵ１１は、例えば、機関温度の一つであるウォータジャケット内の始動時の冷却水温度（ＴＨＷ）および外気温度（ＴＨＡ）の読み込みを、それぞれ前記水温センサ３ａおよび温度センサ１３ａにより行う。
【００８７】
前記Ｓ６０３では、Ｓ６０２で求めた始動時冷却水温度（ＴＨＷ）および外気温度（ＴＨＡ）に基づいて、図５のバルブ開閉マップを検索し特定値を求め、この特定値が所定範囲にあるかどうかでバルブ８０を開くか閉じるかの判定を行う。すなわち、バルブ８０の開閉状態を決定する。
【００８８】
Ｓ６０４では、Ｓ６０３での判定がバルブ８０を開く条件であったかどうか、換言すれば、両者の交点（座標）が図５における前記所定範囲にあったかどうかを判定する。Ｓ６０４で肯定判定したらＳ６０５に進み、否定判定したらＳ６０６に進む。
【００８９】
Ｓ６０５では、バルブ８０を開いて水冷前燃焼ガスを燃焼ガス排出管７３に流せるようにする。なお、このとき三方切換弁８６は水冷前燃焼ガスが吸気通路１４に流れるように制御されている。その後このルーチンを終了する。バルブ８０を開く場合は、水冷前燃焼ガスの吸気通路１４への流れが開始される。また、その場合、特定値の位置によってバルブ８０の開度をどれだけにするかが決まる。
【００９０】
一方、前記Ｓ６０１およびＳ６０４にて否定判定した場合は、Ｓ６０６にてバルブ８０を閉じ、水冷前燃焼ガスが吸気通路１４に流れないようにする。よって、吸気通路１４への流れが停止する。その後このルーチンを終了する。
【００９１】
なお、前記ルーチンは、前記のようにエンジン１の始動時の場合を例示しており、外気温度（ＴＨＡ）および機関温度として始動時の冷却水温度（ＴＨＷ）の読み込みを行うものであるが、エンジン１が始動時でない場合にも適用できるのはもちろんである。その場合は、Ｓ６０１の判定ステップが省略され、他のＳ６０２以降のステップはそのまま適用できる。ただし、その場合、前記Ｓ６０２において機関温度として用いた始動時の冷却水温度から始動時という条件が無くなり、単なる冷却水温度となる。また、エンジン１が始動時でない場合において、前記Ｓ６０２で行った、前記外気温度（ＴＨＡ）および始動時の冷却水温度（ＴＨＷ）の代わりに、機関温度としてシリンダ壁温度を読み込んでもよいし、外気温度の代わりとして吸気温度を読み込む場合も適用できる。さらには、前記した機関温度（冷却水温度，シリンダ壁温度）と吸気温度および外気温度との読み込みによっても適用できる。
【００９２】
次に本実施の形態の作用効果を述べる。
エンジン１では、外気温度等と機関温度とに基づいて、燃焼式ヒータ９が機関吸気に供給する燃焼ガスの熱量を制御する。それ故、外気温度等および機関温度の高低によって燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの熱量が異なる。
【００９３】
例えば、外気温度等と機関温度とが高い場合は、燃焼式ヒータ９が吸気に与える熱量を少なくし、外気温度等と機関温度とが低い場合は、燃焼式ヒータ９が吸気に与える熱量を多くする。
【００９４】
その他に、特定値が所定範囲にある場合、その位置によってバルブ８０の開度をどれだけにするかが決まる。例えば外気温度等または機関温度のいずれか一方が高くいずれか一方が低い場合は、外気温度と始動時冷却水温度の両方がともに低い場合よりも、燃焼式ヒータ９が吸気に与える熱の量を少なくする等、バルブ８０の開度調整を行う。その開度調整に応じて燃焼式ヒータ９から出る燃焼ガスの量を調整できる。したがって、例えば外気温度等も機関温度も低温の場合（図５でいえば特定値が原点あるいはその近傍にある場合）であれば、弁装置７８のバルブ８０を大きく開いて燃焼式ヒータ９から出る水冷前燃焼ガスを吸気通路１４に送り、吸気に含まれる熱量を多くして吸気温度を上げる。このようにすることで、シリンダの圧縮端における温度を目標圧縮端温度にまで一気に高められる。よって、着火が確実になるため、機関始動時であれば始動性が高まる。
【００９５】
図７は、そのような効果をグラフで示すものであり、縦軸に圧縮端温度を、横軸に機関温度として機関冷却水温度をとった圧縮端温度−機関冷却水温度線図である。この圧縮端温度−機関冷却水温度線図は、機関冷却水温度と吸気温度とが圧縮端温度に及ぼす影響を示す。
【００９６】
図中、縦軸中央から横軸に平行に延びる太線が目標圧縮端温度であり、この線図では目標圧縮端温度が４５０℃であることを示す。また、図中に描いたグラフ線１は、吸気温度が８０℃の場合の圧縮端温度の変化を、グラフ線２は吸気温度が２５℃の場合の圧縮端温度の変化を、グラフ線３は吸気温度が−２５℃の場合の圧縮端温度の変化を示している。
【００９７】
図７によれば、吸気温度の一番高いグラフ線１は、グラフ線１よりも吸気温度の低いグラフ線２，３に比べ、機関冷却水温度が低い場合でも圧縮端温度が目標圧縮端温度を超えていることがわかる。
【００９８】
詳しくは、機関冷却水温度が０℃の場合で見ると、グラフ線１の場合、圧縮端温度が４５０℃の目標圧縮端温度以上のほぼ５２０℃に達しているので、機関冷却水温度が０℃でも始動できることがわかる。これに対し、グラフ線２，３の場合は、機関冷却水温度が０℃の場合、圧縮端温度が共に目標圧縮端温度に達しておらず、グラフ線２の場合は圧縮端温度がほぼ４４０℃であり、グラフ線３の場合は圧縮端温度がほぼ３８０℃であることがわかる。このため、圧縮端温度が目標圧縮端温度に達するのに、グラフ線２の場合は機関冷却水温度がほぼ１０℃にならなければならず、グラフ線３の場合では機関冷却水温度がほぼ７０℃を超える程にまで高まらなければならず、よってそれまで、グラフ線２，３の場合は、機関が始動できないことがわかる。
【００９９】
これらグラフ線１，２，３の比較によって、始動性を良好にするには、吸気温度と機関冷却水温度が大きく影響していることがよくわかる。
図５に戻り、特定値が図５の基準線Ｇよりも反原点側にある場合は、いずれの場合も吸気に含まれる熱量をそれほど必要としなくても圧縮端における温度を目標圧縮端温度にまで到達させられる運転状態にエンジン１があると判断し、燃焼ガスの熱量を低減すべくバルブ８０を完全に閉じて水冷後燃焼ガスを連結管７４経由で吸気通路１４に送る。その結果、必要以上に多い熱量を含んだ吸気がシリンダに供給されることがないので、吸気系構造物への熱害の虞もない。
【０１００】
さらに  図示は省略するが、連結管７４にそこを流れる水冷後燃焼ガスの流れを制止する制止弁を備えるようにし、前記バルブ８０が開いて水冷前燃焼ガスが吸気通路１４に案内されている時は前記制止弁を作動し、これによって連結管７４を閉鎖する。これにより連結管７４を介した吸気通路１４への導入が完全に阻止される。
【０１０１】
すなわち、連結管７４を介して吸気系に導入される燃焼ガスは、水冷後燃焼ガスであるから熱量が機関冷却水に吸収されて低温化している。しかし、その低温な燃焼ガスの吸気通路１４への進行が制止弁によって完全に阻止されるので、吸気通路１４には高熱な水冷前燃焼ガスのみが供給されることとなる。よって、外気がかなり低温な時でも吸気の温度を一気に高められる。
【０１０２】
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、前記水冷前燃焼ガスを三方切換弁８６の切換えにより触媒コンバータ２９へ向けて供給することで、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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を近接して配置したため、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燃焼ガスが流れない。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、高熱な水冷前燃焼ガスがインタークーラ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。
【０１０５】
また、吸気絞り弁２３を前記箇所Ｃ１およびＣ２との間に配置することも考えられる。この場合、吸気絞り弁２３が燃焼ガスの吸気通路１４に入る前記箇所Ｃ２よりも上流にあるので、燃焼ガスによる吸気絞り弁２３の熱害を回避できる。
【０１０６】
【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、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、シリンダ内での着火を確実に行って始動性を良好にするとともに吸気系構造物への熱害の虞もないようにできる。
【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燃焼ガスと水冷後燃焼ガスとで比較して示すグラフ線図
【図５】外気温度等−機関温度線図
【図６】弁装置の作動制御ルーチンを示すフローチャート
【図７】圧縮端温度−機関冷却水温度線図
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体（昇温の必要な箇所）
３ａ…水温センサ
５…吸気装置
７…排気装置
８…ＥＧＲ装置
９…燃焼式ヒータ（昇温の必要な箇所）
１０…ヒータコア（昇温の必要な箇所）
１１…ＥＣＵ
１３…エアクリーナ
１３ａ…温度センサ
１４…吸気通路（吸気系）
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（熱交換領域）
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（第２の燃焼ガス排出手段）
７１…空気供給管
７３…燃焼ガス排出管
７４…連結管（第１の燃焼ガス排出手段）
７４ａ…連結管７４の始端
７８…弁装置（燃焼ガス流量制御手段）
８０…バルブ
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
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
Ｇ…基準線
Ｐ１…連結管７４の始端７４ａにおける水冷後燃焼ガスの圧力
Ｐ０…燃焼ガス排出口６５における水冷前燃焼ガスの圧力
Ｓ…ハウジング９３の内部空間
Ｗ…熱媒体循環路
ａ１…燃焼ガス（熱交換領域を経由する前の燃焼ガス）
ａ２…燃焼ガス（熱交換領域の一部の領域を経由した燃焼ガス）
ａ３…燃焼ガス（熱交換された燃焼ガス）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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