(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が所定の運転状態にある時に作動する燃焼式ヒータを吸気系に備え、この燃焼式ヒータがその燃焼用燃料を燃焼して出す燃焼ガスを前記吸気系を流れる外気に混入して内燃機関本体に向かう燃焼ガス混入吸気とし、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスによって機関関連要素を暖める内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置であって、
内燃機関の制御に使用する吸気温センサを、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスが吸気系に導入されて前記吸気が燃焼ガス混入吸気となる箇所よりも下流の前記吸気系に配置し、この吸気温センサによって前記吸気系での燃焼ガス混入空気の温度を検出し、前記吸気温センサの出力値に基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段を有する内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置。
【請求項２】
前記燃焼式ヒータにこれを動かす作動信号を伝達することで前記燃焼式ヒータを動かし、伝達しないことでこれを止めるヒータ作動制御手段によって前記燃焼式ヒータの燃焼状態を制御し、前記ヒータ作動制御手段から前記燃焼式ヒータに向けて前記作動信号が出ている場合の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値とに基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置。
【請求項３】
前記作動信号が出ている場合の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値との差が所定の値以下であるときに、前記燃焼式ヒータが燃焼不良の状態にあることを検出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置。
【請求項４】
前記燃焼式ヒータの燃焼は前記作動信号が前記燃焼式ヒータに伝達されてから開始され、前記燃焼式ヒータが燃焼を開始した後の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値とに基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出することを特徴とする請求項２記載の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置。
【請求項５】
前記燃焼式ヒータの燃焼開始後における前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が前記燃焼式ヒータに伝達されていない時の同出力値との差が所定の値以下であるときに、前記燃焼式ヒータが失火状態にあることを検出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷時、内燃機関にあっては、その暖機を促進する必要があり、また内燃機関を搭載する車輌の車室用ヒータの性能は高いことが望ましい。
【０００３】
そこで、例えば特開昭６２−７５０６９号公報は、吸気系に内燃機関本体とは別に燃焼式ヒータを設け、この燃焼式ヒータから出る燃焼ガスの持つ燃焼熱の利用によって内燃機関本体に含まれるいわゆる機関冷却水の温度を高め、これにより暖機の促進を図るとともに車室用ヒータの効きを良くする技術を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような効果を期待できる一方、燃焼式ヒータを有する内燃機関にあっては、燃焼式ヒータの燃焼熱の温度が高過ぎると吸気系構造物への熱害の影響が心配されるし、反対に低過ぎると暖機促進や車室用ヒータの効きが悪くなる。
【０００５】
このため、燃焼式ヒータが出す熱を検出する装置が必要であり、通常、燃焼式ヒータの排出口近傍には燃焼ガス温度検出センサを設置してある。そして、燃焼ガス温度検出センサの出す電気信号を受けたコンピュータが、前記電気信号に基づいて燃焼式ヒータの燃焼状態を制御し、この制御によって、燃焼式ヒータが出す燃焼ガス温度を適正に保つようにしている。なお、燃焼ガス温度検出センサに限らず、センサの出す電気信号のことをこの明細書では特に断らない限り、「センサの出力値」という。
【０００６】
また、燃焼ガス温度検出センサの出力値から、燃焼式ヒータが失火状態や非点火状態その他の燃焼不良状態にあることも検出する。
ところが、燃焼ガス温度検出センサは高価である。よって、その取扱いには慎重を要する。このため、燃焼ガス温度検出センサを用いることは、作業効率上好ましいものではない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて発明されたものであって、燃焼式ヒータを有する内燃機関において、燃焼式ヒータが出す燃焼ガスの温度を適正に制御しかつ燃焼式ヒータの失火状態を検出することを、これまでよりも廉価に行えるとともに作業効率も高められる内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置を提供す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】
前記課題を解決するために、本発明の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置は、
【０００９】
（１）内燃機関が所定の運転状態にある時に作動する燃焼式ヒータを吸気系に備え、この燃焼式ヒータがその燃焼用燃料を燃焼して出す燃焼ガスを前記吸気系を流れる外気に混入して内燃機関本体に向かう燃焼ガス混入吸気とし、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスによって機関関連要素を暖める内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置であって、
内燃機関の制御に使用する吸気温センサを、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスが吸気系に導入されて前記吸気が燃焼ガス混入吸気となる箇所よりも下流の前記吸気系に配置し、この吸気温センサによって前記吸気系での燃焼ガス混入空気の温度を検出し、前記吸気温センサの出力値に基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段を有する。
【００１０】
ここで、内燃機関が所定の運転状態にある時とは、寒冷時や極寒冷時における、内燃機関の運転中あるいは内燃機関を始動させた後、ならびに内燃機関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）およびそれにより冷却水の受熱量が少ないときのことである。そして、寒冷時とは、外気温が−１０℃〜１５℃位の時であり、極寒冷時とは、外気温が−１０℃よりも低い時である。
【００１１】
燃焼式ヒータが作動するとは、▲１▼燃焼式ヒータが火炎を出して燃焼している状態は勿論、▲２▼燃焼式ヒータの熱源となる部分に加熱プラグ等の点火手段で点火している最中であるとか、▲３▼点火手段で点火しようとしても点火しなかったり、一度点火したにも拘わらずその後失火してしまったりする等、燃焼式ヒータが燃焼不良の状態にあることも含む。要するに、燃焼式ヒータから出る熱の温度の高低を決定づける状態に燃焼式ヒータがおかれることをいう。
【００１２】
また、燃焼にも、種類があり、燃焼式ヒータが持つ本来の機能を発揮し得るに十分な火力をもった火炎が出ている場合と、そうでない火炎が出ている場合とである。前者を通常燃焼ということにし、後者を非通常燃焼という。燃焼式ヒータの熱源は点火後、すぐに火力が高まるのではなく、しばらくの間（これを「初期燃焼段階」という）は火力が弱い。このため、初期燃焼段階では、燃焼式ヒータ内に空気の流れがあると、たとえその流れが弱い場合でも失火してしまう虞れがある。この初期燃焼段階は、前記非通常燃焼に属する。
【００１３】
吸気系とは、外気を内燃機関本体に導入することに関わる部分であり、例えば吸気管である。
機関関連要素とは、機関冷却水，の機関冷却水が導入され、かつ内燃機関が搭載される車輌の室内を暖める車室用ヒータ，吸気に燃焼式ヒータの燃焼ガスが導入される内燃機関本体，吸気自体，吸気が導入される内燃機関本体等内燃機関に関わる何らかの対象のことである。
【００１４】
内燃機関の制御とは、例えば燃料噴射量の演算制御や噴射タイミングの補正制御等をいう。
吸気温センサの出力値が意味するものは、いうまでもなく吸気温度である。吸気温度は、燃焼式ヒータが作動しているときと作動していないときとで違うのはもちろん、燃焼式ヒータが一旦燃焼しその後失火した場合でも、また加熱プラグ等の点火手段が保持する熱によっても影響されて変化する。
【００１５】
また、吸気温センサの吸気系における配置場所は、燃焼式ヒータの燃焼ガスが吸気系に導入されて、吸気が燃焼ガス混入吸気となる箇所よりも下流の適所である。
【００１６】
燃焼状態検出手段とは、コンピュータ、つまりＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）の中枢部であるＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット；中央情報処理装置）が挙げられる。
【００１７】
本発明の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置では、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動する燃焼式ヒータが出す燃焼ガスを内燃機関の吸気系を流れる外気に混入することで、吸気系を内燃機関本体に向けて流れる吸気は、燃焼ガスの燃焼熱を含んだ高温な燃焼ガス混入吸気となる。そして、この高温な燃焼ガス混入吸気の温度を吸気温センサで検出し、その時の吸気温センサの出力値に基づいて、燃焼状態検出手段が、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出する。
【００１８】
したがって、既存の吸気温センサで燃焼式ヒータの燃焼状態を検出できるので、燃焼式ヒータの燃焼ガス温度を専用に検出する高価な燃焼ガス温度検出センサをこれまでのように備える必要がない。このため、製品コストを下げられる。
【００１９】
また、燃焼ガス温度検出センサを備える必要が無いので、作業効率も高められる。
さらに、吸気温センサの出力値に基づいて、燃焼式ヒータの燃焼状態をこれが好適になるように制御すれば、前記燃焼熱によって吸気系温度が高くなり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを抑制でき、その結果、暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図ることができる。
【００２０】
（２）前記燃焼式ヒータにこれを動かす作動信号を伝達することで前記燃焼式ヒータを動かし、伝達しないことでこれを止めるヒータ作動制御手段によって前記燃焼式ヒータの燃焼状態を制御し、前記ヒータ作動制御手段から前記燃焼式ヒータに向けて前記作動信号が出ている場合の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値とに基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出するようにしてもよい。
【００２１】
ここで、ヒータ作動制御手段としてＣＰＵが挙げられる。
燃焼式ヒータを動かす作動信号とは、例えば、燃焼用燃料を燃焼式ヒータに供給するために燃焼式ヒータとつながっている燃料ポンプに対してヒータ作動制御手段としてのＣＰＵが出す信号が挙げられる。ＣＰＵが燃料ポンプに前記信号を出すと、燃料ポンプが作動して燃焼式ヒータに燃焼用燃料を供給するようになり、供給された燃焼用燃料が点火手段によって点火されれば、燃焼式ヒータから火炎が出る。すなわち、結果として燃焼式ヒータが作動する。このように結果として燃焼式ヒータを作動するための信号であれば、燃焼式ヒータに直接伝達されるの有無を問わず、燃焼式ヒータを動かす作動信号という。
【００２２】
なお、点火手段による点火がうまくいかなければ燃焼式ヒータからは火炎はでない、すなわち、燃焼式ヒータは作動しない。
よって、点火手段による点火がうまくいった場合は、高熱の燃焼ガスが燃焼式ヒータから排出されるので、燃焼ガス混入吸気の温度が高い。しかし、点火がうまくいかなかった場合は、燃焼式ヒータから燃焼ガス自体が出ないため、吸気温度は外気の温度と同じかあるいは大差ないので、燃焼式ヒータが作動している場合の吸気温度と比べてかなり低い。
【００２３】
なお、燃焼式ヒータの作動とは、前記のように、燃焼式ヒータから出る熱の温度の高低を決定づける状態に燃焼式ヒータがおかれることをいう。よって、厳密には燃焼式ヒータが火炎を出して燃焼せずとも燃焼式ヒータの構成部材の一つである加熱プラグ等の点火手段の保持する熱によっても吸気温は影響されるが、ここでの説明は、吸気温度に主たる影響を及ぼす燃焼式ヒータから火炎が出ている場合とそうでない場合による吸気温の影響についての説明に止めた。
【００２４】
燃焼式ヒータの燃焼状態を制御するには、例えば燃焼式ヒータに供給される燃焼用の燃料および空気の各量の調整を行うことが挙げられる。
この調整によって燃焼式ヒータの燃焼状態が良くなれば、火炎に勢いが付き大きくなるので、燃焼式ヒータの出す燃焼熱の温度は上がる。よって、燃焼ガス混入吸気の温度も高まる。
【００２５】
反対に燃焼式ヒータの燃焼状態が悪くなれば、火炎に勢いが付かず小さくなるので、燃焼式ヒータの出す燃焼熱の温度は下がる。よって、燃焼ガス混入吸気の温度も低くなる。
【００２６】
（３）前記作動信号が出ている場合の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値との差が所定の値以下であるときに、前記燃焼式ヒータが燃焼不良の状態にあることを検出するように設定することもできる。
【００２７】
この場合、燃焼式ヒータが燃焼不良の状態にあることを検出することを目的としているのであるから、作動信号が出ている場合の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値との差は小さく、よって、ここでいう、所定の値とは、例えば４℃である。
【００２８】
（４）前記燃焼式ヒータの燃焼は前記作動信号が前記燃焼式ヒータに伝達されてから開始され、前記燃焼式ヒータが燃焼を開始した後の前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が出ていないとした場合の同出力値とに基づいて、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出するようにしてもよい。
【００２９】
（５）前記燃焼式ヒータの燃焼開始後における前記吸気温センサの出力値と前記作動信号が前記燃焼式ヒータに伝達されていない時の同出力値との差が所定の値以下であるときに、前記燃焼式ヒータが失火状態にあることを検出するようにしてもよい。
【００３０】
ここでいう所定の値は、燃焼式ヒータがたとえ失火状態にあっても、一旦は燃焼式ヒータが燃焼を開始した後における前記吸気温センサの出力値と、前記作動信号が前記燃焼式ヒータに伝達されておらず、よって燃焼していない時の同出力値との差であるから、その値は比較的大きく、例えば４０℃である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に基いて説明する。
〈装置の全体説明〉
内燃機関としてのディーゼルエンジン１の本体であるシリンダブロック２に形成されたシリンダボア２ａには、ピストン３が上下動可能に設けられている。そして、このピストン３は、コンロッド４を介して、図示しないクランクシャフトと連結している。
【００３２】
ピストンヘッド３ａには、凹部６が形成してあり、この凹部６は、燃焼室として機能する。なお、凹部６を以下燃焼室６という。
シリンダブロック２には、その上部にシリンダヘッド７が載置固定され、その内部には、燃焼室６に臨む吸気ポート８と排気ポート９とが形成されている。
【００３３】
これら吸気ポート８および排気ポート９には、それぞれ吸気バルブ８ａおよび排気バルブ９ａが組み込まれ、また、吸気バルブ８ａと排気バルブ９ａとの間には、図示しないインジェクションポンプとつながっているインジェクタ１１が、燃焼室６に臨んだ状態で取付けられている。
【００３４】
そして、インジェクタ１１からは、インジェクションポンプのポンプ圧を受けて、適切な時期に適正量の高圧燃料が燃焼室６に向けて噴射される。
また、吸気ポート８には吸気管８ｂが接続され、排気ポート９には排気管９ｂが接続されている。
【００３５】
一方の吸気管８ｂは、その吸気ポート８寄り部分にディーゼルエンジン１の吸気の温度を検出する吸気温センサ１２が取付けてある。また、吸気管８ｂには、図示しないエアクリーナから清浄な外気が、ディーゼルエンジン１の新気ａ１として導入される。
【００３６】
新気ａ１とインジェクタ１１の噴射燃料とからなる混合気がシリンダボア２ａ内で燃焼工程において燃焼に供されると、そのときの高圧によってピストン３がシリンダボア２ａ内を降下し、これによってクランクシャフトを回転する。
【００３７】
次に排気工程において、排気バルブ９ａが開かれると、燃焼工程において前記シリンダボア２ａ内で降下していたピストン３が上昇に転じ、その結果、ディーゼルエンジン１の排気ガスａ２を排気ポート９から排気管９ｂを通じて外部へ排出する。
【００３８】
一方、シリンダブロック２の外壁内には、シリンダボア２ａ周りにウォータジャケット１４が冷却水を充填された状態で形成されている。また、ウォータジャケット１４には水温センサ１４ａが備えられ、この水温センサ１４ａによって冷却水温度を検出する。なお、ウォータジャケット１４を含め、冷却水が流れる水管には、梨字模様を付けてその存在をあきらかにしてある。
【００３９】
また、外気が１５℃以下の寒い時にディーゼルエンジン１の暖機を促進したり、ディーゼルエンジン１を搭載する車輌の車室内を暖める暖房装置として、次に述べる冷却水管路１５の適所に設けられた車室用ヒータ１６の性能を向上したりする装置として、吸気管８ｂにはディーゼルエンジン１の前記冷却水を加熱する燃焼式ヒータ１７を備えてある。
【００４０】
燃焼式ヒータ１７とウォータジャケット１４とは、冷却水管路１５でつなげられ、燃焼式ヒータ１７とウォータジャケット１４との間で冷却水を循環できるように、冷却水管路１５にはウォータポンプ１５ａを設けてある。この冷却水管路１５も前記したようにウォータジャケットと同様、水管の一つである。そして、ウォータポンプ１５ａのポンプ圧によって、ウォータジャケット１４から冷却水管路１５を通じて冷却水が燃焼式ヒータ１７に至ると、冷却水は、燃焼式ヒータ１７内に設けた冷却水通路１７ａを流れる間に吸熱して暖められる。この冷却水通路１７ａも水管の仲間であり、冷却水管路１５と連通している。よって、ウォータポンプ１５ａが作動すると、ウォータジャケット１４−冷却水管路１５−冷却水通路１７ａの中を冷却水が循環する。
【００４１】
冷却水を暖める熱源として、燃焼式ヒータ１７には火炎を出すヒータ体１７ｂがある。このヒータ体１７ｂの火炎の出す熱およびその燃焼ガスの熱で冷却水通路１７ａを流れる冷却水を暖める。また、燃焼式ヒータ１７には、冷却水以外に燃焼用空気ａ３も送られる。
【００４２】
この燃焼用空気ａ３は、エアポンプ２４のポンプ圧を受ける空気供給管１７ｄを介して、燃焼式ヒータ１７に送られて来る。送られて来た燃焼用空気ａ３は、燃焼式ヒータ１７内に設けた空気通路１７ｃを通った後、この空気通路１７ｃと吸気管８ｂとを結ぶ燃焼ガス排出管１７ｅを介して吸気管８ｂに排出される。また、燃焼ガス排出管１７ｅと吸気管８ｂとの接続箇所Ｃ１は、吸気管８ｂにおける吸気温センサ１２の取付け箇所よりも上流にある。
【００４３】
また、ディーゼルエンジン１の駆動用燃料である軽油を入れておく図示しない燃料タンクと燃焼式ヒータ１７とは給油パイプ３２でつながっており、この給油パイプ３２を介して、前記燃料タンクに入っている軽油が、燃焼式ヒータ１７にその燃焼用燃料としても利用されるように送られて来る。なお、給油パイプ３２の途中にある符号３２ａで示すものは、燃焼式ヒータ１７に燃料を圧送する燃料ポンプである。
【００４４】
そして、燃焼式ヒータ１７に供給された軽油は、燃焼式ヒータ１７内で気化し、燃焼式ヒータ１７に送られて来る前記燃焼用空気ａ３と混ざり合って混合気ａ３’となる。この混合気ａ３’に燃焼式ヒータ１７に備えた点火用の加熱プラグ１７ｆで点火すれば燃焼式ヒータ１７から火炎が出る。そして、その結果、燃焼式ヒータ１７からは高熱の燃焼ガスａ４が出る。なお、前記火炎の勢いは、空気供給管１７ｄから送られて来る空気が送風ファン１７ｇによってその量を調整されることで決まる。送風ファン１７ｇは、風力の強い高レベル稼働と風力の弱い低レベル稼働ができる
燃焼式ヒータ１７の出す高熱の燃焼ガスａ４により、これを熱媒体として、冷却水用通路１７ａを通る冷却水が暖められると、冷却水を暖めた後の燃焼ガスａ４は、燃焼式ヒータ１７と吸気管８ｂとを結ぶ前記燃焼ガス排出管１７ｅを介して吸気管８ｂに排出される。
【００４５】
燃焼ガス排出管１７ｅと吸気管８ｂとの接続箇所Ｃ１は、既述のように吸気管８ｂのうち吸気温センサ１２よりも上流箇所にある。このため、新気ａ１と燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスａ４とが混ざり合う。この混ざり合った空気のことを燃焼ガス混入吸気ということにし、符号ａ５で示す。この燃焼ガス混入吸気ａ５が、実際にはインジェクタ１１から噴射される噴射燃料と混じり合い、燃焼室６において燃焼に供される混合気となる。よって、吸気温センサ１２は、燃焼ガス混入吸気形成箇所ともいえる接続箇所Ｃ１よりも下流にあるので、常に燃焼ガス混入吸気ａ５に触れる。よって、吸気温センサ１２の示す出力値は燃焼ガス混入吸気ａ５の温度である。
【００４６】
既述のように、ウォータポンプ１５ａによって冷却水を水管１４，１５および１７ａ内で循環する間に、冷却水は燃焼式ヒータ１７で加熱され、この加熱された冷却水によってエンジン１の暖機が促進されるとともに、前記室内用ヒータ１６は、その熱源として、前記加熱された冷却水を利用して熱気を出す。この熱気は、室内用ヒータ１６のファン１６ａによって熱風となって車室内を暖める。
【００４７】
一方、加熱プラグ１７ｆ，送風ファン１７ｇおよび燃料ポンプ３２ａは、ＣＰＵ４３と電気的に接続されている
また、吸気温センサ１２および水温センサ１４ａも、ＣＰＵ４３と電気的に接続され、これらセンサ１２および１４ａからＣＰＵ４３に送られて来る電気信号をＣＰＵ４３が演算処理することで、加熱プラグ１７ｆ，ファン１７ｇおよび燃料ポンプ３２ａを適宜、好適に作動する。
【００４８】
以上述べた構成からなるものが、本発明の実施の形態に係る内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａである。
次に内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａの作動を制御するための手順を図２および図３を参照しながら説明する。なお、図２及び図３は、本来であれば同一の紙面にまとめて示されるべきものであるが、紙面のスペースの関係で分断してある。図２に示す▲１▼〜▲４▼の符号および図３に示す▲１▼〜▲４▼の符号は、同一の符号同士で対応しており、処理の移行先をこれらの符号によって案内する。例えば、図２の▲１▼は、図３の▲１▼と対応しており、図２の▲１▼に係るルートにおける処理は、図３の▲１▼に係るルートに移行してそのまま図３で続行されることを意味する。
【００４９】
このルーチンは、エンジン１を駆動する図示しない通常のフローチャートの一部であり、以下に述べるステップ１０１〜ステップ１２４からなる。また、以下の手順における動作はすべてＣＰＵ４６によるものである。なお、記号Ｓを用い、例えばステップ１０１であればＳ１０１と、特に断らない限り省略して示す。
【００５０】
ディーゼルエンジン１の始動後、処理がこのルーチンに移行すると、Ｓ１０１では燃焼式ヒータ１７を効かせる（作動する）必要のある運転状態にエンジン１があるかどうかを判定する。なお、燃焼式ヒータ１７を効かせるために図示しない燃焼式ヒータの作動スイッチを入れることを、燃焼式ヒータ１７をＯＮするということにする。但し、燃焼式ヒータ１７がＯＮ状態であっても、燃焼式ヒータ１７から火炎が必ずしも出る、あるいは出ているわけではない。燃焼式ヒータ１７を機能させる準備段階といったところである。
【００５１】
ところで燃焼は、燃焼式ヒータが持つ本来の機能を発揮し得るに十分な火力を持った火炎が出ている通常燃焼と、そうでない火炎が出ている非通常燃焼とに分けられる。燃焼式ヒータの熱源であるヒータ体１７ｂは、点火してもその後、すぐに火力が高まるわけではなく、初期段階、すなわち点火後しばらくの間は火力が弱い。このため、初期段階では、燃焼式ヒータ内に少しでも空気の流れがあると、失火の虞れがある。よって、燃焼式ヒータが持つ本来の機能を発揮し得るに十分な火力を得られない初期段階は、非通常燃焼に属する。
【００５２】
話を元に戻す。
燃焼式ヒータ１７をＯＮする必要のある運転状態にエンジン１がある時とは、寒冷時や極寒冷時における、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、ならびにエンジン本体３自体から出る発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が少ないとき）およびそれにより冷却水の受熱量が少ないときのことである。
【００５３】
寒冷時とは、外気温が−１０℃〜１５℃位の時であり、極寒冷時とは、外気温が−１０℃よりも低い時とする。
Ｓ１０１で肯定判定すれば次のＳ１０３に進む。また、否定判定すればＳ１０２へ進んで燃料ポンプ３２ａと燃焼式ヒータ１７のファン１７ｇを停止する。燃焼式ヒータ１７を作動させるための作動スイッチが入っていないのに、燃料ポンプ３２ａと燃焼式ヒータ１７のファン１７ｇを作動させても無意味だからである。そして、Ｓ１０１で肯定判定されるまでＳ１０１とＳ１０２とを結んでなるルーチンを繰り返す。
【００５４】
Ｓ１０３では、冷却水の温度が例えば７０℃以下かどうかを判定する。Ｓ１０３において、暖機の必要がある程にディーゼルエンジン１が冷えているかどうかを冷却水の温度で判定する。
【００５５】
Ｓ１０３で肯定判定すれば次のＳ１０４に進み、否定判定すればＳ１０２へ進んでＳ１０１〜Ｓ１０３を結んでなるルーチンを繰り返す。
Ｓ１０４では、燃焼式ヒータ１７をＯＮした後に燃焼式ヒータ１７の加熱プラグ１７ｆに一度でも通電されたかどうか、すなわち加熱プラグ１７ｆから一度でも放電火花が出たかどうかを判定する。加熱プラグといえども一度でも放電火花が出ると、その影響で吸気の温度が変わるからである。そして、この実施の形態では、燃焼式ヒータ１７から出る熱の影響が吸気の温度に全く及ぼされない場合と、そうでない場合との比較によって、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態をこれが好適になるように制御しているからである。
【００５６】
Ｓ１０４で肯定判定すればＳ１０５に進み、否定判定すればＳ１０６へ進む。
【００５７】
Ｓ１０５では、燃焼式ヒータ１７が、燃焼を継続しているかどうかを判定する。
Ｓ１０５で肯定判定すればＳ１１５に進み、否定判定すればＳ１０７へ進む。
【００５８】
ここで、話を一旦Ｓ１０４に戻す。
Ｓ１０４で否定判定されてＳ１０６へ進むと、Ｓ１０６では、燃焼式ヒータ１７が作動していないものとして、すなわち燃焼式ヒータ１７から出る熱の影響が吸気の温度に全く影響されていないものとして吸気管８ｂにおける吸気温度を吸気温センサ１２で検出する。この吸気温度は、吸気温センサ１２によって電気信号とされてＣＰＵ４３に伝達され、ＣＰＵ４３の図示しないランダムアクセスメモリＲＡＭに一時的に記憶され、必要に応じてそこから呼び出される。
【００５９】
Ｓ１０６で燃焼式ヒータ１７が作動していないことを前提とできるのは、Ｓ１０４で加熱プラグ１７ｆから一度も放電火花が出ていないので、燃焼式ヒータ１７に点火されないからである。また、Ｓ１０４で燃焼式ヒータ１７が作動していないときの吸気温を符号Ｔａ０で示す。Ｓ１０６で吸気温Ｔａ０を検出した後は、Ｓ１０７へ移行する。
【００６０】
Ｓ１０７では、一旦始動したディーゼルエンジン１が、その後、停止してしまったかどうか、すなわちエンストを起こしているかどうかを判定する。エンスト中であれば、内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａを機能させる意味がないので、このステップ１０７が必要であり、エンストしていれば肯定判定して再度エンジンを始動するのである。反対にエンストしていなければ、内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａを機能させるべく、Ｓ１０８へ処理を進める。
【００６１】
Ｓ１０８では、加熱プラグ１７ｆに通電する。Ｓ１０４−Ｓ１０５−Ｓ１０７経由のルートでも、Ｓ１０４−Ｓ１０６−Ｓ１０７経由のルートでも、加熱プラグ１７ｆに通電しなければ、燃焼式ヒータ１７が作動しないからである。Ｓ１０８で加熱プラグ１７ｆに通電した後は、Ｓ１０９へ進む。
【００６２】
Ｓ１０９では、加熱プラグ１７ｆへの通電開始後、所定時間、例えば２０秒経過したかどうかを判定する。加熱プラグは一般的にこの程度の時間通電しておかないと放電火花を出せないので、このＳ１０９で加熱プラグ１７ｆが機能できる状態にあるかどうかを判断するのである。所定時間経過していればＳ１１０へ進み、所定時間経過していなければＳ１０９のルーチンを繰り返す。
【００６３】
Ｓ１１０では、燃料ポンプ３２ａによって燃焼式ヒータ１７に燃料が供給されるようにＣＰＵ４６から燃料ポンプ３２ａに向けて電気信号が出される。燃料ポンプ３２ａのポンプ圧によって、燃焼式ヒータ１７に燃焼用燃料の経由が送られる。
【００６４】
次のＳ１１１では、燃焼式ヒータ１７への燃料供給開始後、所定時間、例えば５秒経過したかどうかを判定する。経過していれば肯定判定してＳ１１２へ進み、そこで送風ファン１７ｇを低レベルで回転させる。
【００６５】
反対にＳ１１１では、所定時間の５秒を経過していなければ、経過するまでＳ１１１のルーチンを繰り返す。所定時間の経過を待つのは、この間に燃焼用燃料の気化を待ち、通常燃焼時の火炎を起こすために元にする少しの火、すなわち火種をヒータ体１７ｂに確保するためである。なお、燃料供給開始と同時に送風ファン１７ｇを回さないのは、回してしまうと、送風ファン１７ｇによって燃料が飛ばされてしまうので燃料の気化ができない。よって、火種ができない虞れがあるため、これを防止するための処置として所定時間の５秒を経過するまで待つのである。また、Ｓ１１２で、低レベルで回転させるのは、火種が小さいので、これがファン１７ｇの風によって消えないようにするためである。よって、Ｓ１１２での燃焼状態は、初期燃焼段階といえる。
【００６６】
Ｓ１１２で送風ファン１７ｇを低レベルで回転させた後は、Ｓ１１３に進み燃料供給開始後、所定時間、例えば１０秒経過したどうかを判定する。経過していれば肯定判定してＳ１１４へ進み、そこで加熱プラグ１７ｆへの通電を止める。この間、送風ファン１７ｇは依然低レベルで回転している。反対に所定時間の１０秒を経過していなければ、経過するまでＳ１１１のルーチンを繰り返す。所定時間１０秒の経過を待つのは、加熱プラグ１７ｆによる加熱の補助無くしても、火種が十分に安定した状態になるのにある程度の時間を余裕をもって確保する必要があるからである。Ｓ１１４の後はＳ１１５へ進む。なお、火種といえども燃焼式ヒータ１７では、熱を生じているので、この熱が燃焼ガス排出管１７ｅを介して燃焼式ヒータ１７から吸気管８ｂに伝わり、吸気の温度に影響を及ぼす。この影響を受けた吸気の温度を次のＳ１１５で検出する。
【００６７】
Ｓ１１５では、吸気温センサ１２によって、火種の熱影響を受けた吸気管８ｂにおける吸気の温度Ｔａｈを検出する。吸気温Ｔａｈも前記吸気温Ｔａ０と同様に、ランダムアクセスメモリＲＡＭに記憶され、必要に応じて呼び出される。
【００６８】
吸気温Ｔａｈを検出するのは、既述のように、この実施の形態では、燃焼式ヒータ１７から出る熱の影響が吸気の温度に全く及ぼされない場合と、そうでない場合との比較によって、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態をこれが好適になるように制御するようにしているからである。よってこの技術的思想に基づいて、次のＳ１１６では、燃焼式ヒータ１７から出る熱の影響を受けた吸気温Ｔａｈと受けていない吸気温Ｔａ０をＲＡＭから呼び出し、その後両者の差が、所定値、例えば５℃以上かどうかを判定する。所定値５℃以上あれば肯定判定してＳ１１７へ進み燃焼式ヒータ１７の点火が成功した、すなわち火種が存続していると判断する。
【００６９】
反対に所定値５℃よりも低ければ否定判定してＳ１１８へ進み、燃焼式ヒータ１７の点火が失敗した、すなわち火種が無くなったと判断する。火種がないのに燃焼式ヒータ１７への燃料供給や送風を継続する必要がないので、Ｓ１１８へ進んだ後は、処理がＳ１０２に移行し、ＣＰＵ４３から燃料ポンプ３２ａと送風ファン１７ｇに作動を停止させる電気信号が送られてそれらの作動を停止する。
【００７０】
Ｓ１１７で燃焼式ヒータ１７の点火が成功したと判断した後は、Ｓ１１９へ進む。
【００７１】
Ｓ１１９では、送風ファン１７ｇを高レベルで回転させる。よって、Ｓ１１６での判断は、送風ファン１７ｇを高レベルで回転させても燃焼式ヒータ１７の火種は、これが消えない状態にまで成長しているかどうかの判断をするステップでもある。Ｓ１１９での燃焼では、燃焼式ヒータ１７が持つ本来の機能を発揮し得るに十分な火力を以った火炎である。よって、通常燃焼である。
【００７２】
Ｓ１１９で送風ファン１７ｇが高レベルで回転すると、空気の供給量が増えるので、火種が大きくなり、火炎に勢いが付くため、燃焼式ヒータ１７の出す燃焼熱の温度は上がる。よって、吸気温Ｔａｈも高まる。
【００７３】
次のＳ１２０では、通常燃焼になってから所定時間、例えば２分間経過したかどうかを判定する。これは、通常燃焼での吸気温Ｔａｈの温度が、安定した温度になるまでに必要と思われる時間である。
【００７４】
Ｓ１２０で肯定判定すればＳ１２１に進み、否定判定すれば所定時間、２分が経過するまでＳ１１１のルーチンを繰り返す。
【００７５】
Ｓ１２１では、吸気温Ｔａｈと吸気温Ｔａ０をＲＡＭから呼び出し、両者の差が、所定値、例えば４０℃以上かどうかを判定する。所定値４０℃以上あれば肯定判定してＳ１２３へ進み、燃焼式ヒータ１７が通常燃焼を継続していると判断してＳ１０１へ移行する。この場合、Ｓ１０１に移行した後の処理は、Ｓ１０１−Ｓ１０３−Ｓ１０４−Ｓ１０５−Ｓ１１５のルートで処理される。すなわち、Ｓ１０１およびＳ１０３を経由して再びＳ１０４へ処理が移行すると、その判断は、必ず肯定判定されるため、Ｓ１０４からＳ１０５へ処理が移行する。そして、既述したように、Ｓ１２３で燃焼が継続中と判断しているので、Ｓ１０５での判定も肯定判定となる。
【００７６】
また、Ｓ１２１では、反対に所定値４０℃よりも低ければＳ１２２へ移行し失火したと判断する。失火しているのに燃焼式ヒータ１７への燃料供給や送風を継続する必要はないので、Ｓ１２２へ進んだ後は、処理がＳ１０２に移行し、ＣＰＵ４３から燃料ポンプ３２ａと送風ファン１７ｇに作動を停止させる電気信号が送られてそれらの作動を停止する。その後は、再びＳ１０１へ移行する。
【００７７】
中断していたＳ１０５に話を戻す。
既述のようにＳ１０５では、そこで肯定判定すればＳ１１５に進み、否定判定すればＳ１０７へ進む。Ｓ１０５で肯定判定される場合とは、既述したＳ１２１で肯定判定されてＳ１２３へ進む処理が前回の一連の制御手順の処理であった場合である。すなわち、Ｓ１２３では、燃焼が継続中と判断しているので、Ｓ１０５での判定は必ず肯定判定となり、既述のようにＳ１１５に進むルートで処理される。このルートの場合、Ｓ１１６でのＴａ０は、前回の一連の制御手順の判定時にＳ１０６でＲＡＭに記憶されていた値となる。
【００７８】
一方、Ｓ１０５で否定判定されてＳ１０７に進む場合とは、既述したＳ１２１で否定判定されてＳ１２２へ進む処理が前回の一連の制御手順の処理であった場合である。すなわち、Ｓ１２２では、失火と判断しているので、燃焼は継続しないことになる。よってＳ１０５での判定は必ず否定判定となり、既述のようにＳ１０７に進むルートで処理される。このルートの場合にあっても、Ｓ１１６でのＴａ０は、前回の一連の制御手順の判定時にＳ１０６でＲＡＭに記憶されていた値となる。
【００７９】
〈実施の形態の作用効果〉
次に、上記のように構成した内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａの作用効果について説明する。
【００８０】
内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置Ａでは、１５℃よりも寒い時に作動する燃焼式ヒータ１７が出す高熱な燃焼ガスａ４をディーゼルエンジン１の吸気管８ｂを流れる新気ａ１に混入することで、吸気管８ｂを燃焼室６に向けて流れる吸気は、燃焼ガスａ４の燃焼熱を含んだ高温な燃焼ガス混入吸気ａ５となる。
【００８１】
そして、この高温な燃焼ガス混入吸気ａ５の温度と新気ａ１の温度とを吸気温センサ１２で検出し、両者の差が初期燃焼段階で所定温度の５℃以上であれば燃焼式ヒータ１７の点火が成功し、５℃よりも低ければ点火は失敗したと判断する。また、通常燃焼において両者の差が所定温度の４０℃以上であれば燃焼式ヒータ１７の燃焼が継続していると判断し、４０℃よりも低ければ失火してしまったものと判断する。このように、その時々での吸気温センサ１２の出力値に基づいて、ＣＰＵ４３が、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を検出する。
【００８２】
したがって、吸気管８ｂに備えられていた既存の吸気温センサ１２で燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を検出できるので、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガス温度ａ４を専用に検出するために高価な燃焼ガス温度検出センサを備える必要がない。このため、製品コストを下げられる。
【００８３】
また、燃焼ガス温度検出センサを備える必要が無いので、作業効率も高められる。
さらに、吸気温センサ１２の出力値に基づいて、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態をこれが好適になるように制御すれば、前記燃焼熱によって吸気系温度が高くなり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを抑制でき、その結果、暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置によれば、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動する燃焼式ヒータが出す燃焼ガスを内燃機関の吸気系を流れる外気に混入することで、吸気系を内燃機関本体に向けて流れる吸気は、燃焼ガスの燃焼熱を含んだ高温な燃焼ガス混入吸気となる。そして、この高温な燃焼ガス混入吸気の温度を吸気温センサで検出し、その時の吸気温センサの出力値に基づいて、燃焼状態検出手段が、前記燃焼式ヒータの燃焼状態を検出する。したがって、既存の吸気温センサで燃焼式ヒータの燃焼状態を検出できるので、燃焼式ヒータの燃焼ガス温度を専用に検出する高価な燃焼ガス温度検出センサを備える必要がない。このため、製品コストを下げられるとともに作業効率も高められる。さらに、吸気温センサの出力値に基づいて、燃焼式ヒータの燃焼状態をこれが好適になるように制御するようにすれば、前記燃焼熱によって吸気系温度が高くなり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを抑制でき、その結果、暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置の作動制御ルーチンを構成する一部
【図３】本発明の実施の形態に係る内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置の作動制御ルーチンを構成する別の一部
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）
２…シリンダブロック（内燃機関本体）
２ａ…シリンダボア
３…ピストン
３ａ…ピストンヘッド
４…コンロッド
６…燃焼室
７…シリンダヘッド
８…吸気ポート
８ａ…吸気バルブ
８ｂ…吸気管（吸気系）
９…排気ポート
９ａ…排気バルブ
９ｂ…排気管
１１…インジェクタ
１２…吸気温センサ
１４…ウォータジャケット
１４ａ…水温センサ
１５…冷却水管路
１５ａ…ウォータポンプ
１６…車室用ヒータ
１６ａ…室内用ヒータ１６のファン
１７…燃焼式ヒータ
１７ａ…冷却水通路
１７ｂ…ヒータ体
１７ｃ…空気通路
１７ｄ…空気供給管
１７ｅ…燃焼ガス排出管
１７ｆ…加熱プラグ
１７ｇ…送風ファン
２４…エアポンプ
３２…給油パイプ
３２ａ…燃料ポンプ
４３…ＣＰＵ（燃焼状態検出手段，ヒータ作動制御手段）
Ａ…内燃機関用燃焼式ヒータの燃焼状態検出装置
Ｃ１…燃焼ガス排出管１７ｅと吸気管８ｂとの接続箇所
ａ１…新気（外気）
ａ２…排気ガス
ａ３…燃焼用空気
ａ３’…気化した軽油と燃焼用空気ａ３と混ざり合ってなる混合気
ａ４…燃焼式ヒータ１７から出る高熱の燃焼ガス
ａ５…燃焼ガス混入吸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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