(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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圧縮着火式内燃機関において、前記燃焼式ヒータの作動時に前記内燃機関の燃料噴射装置による燃料噴射タイミングの時期を前記燃焼式ヒータの作動状態に応じて制御することを特徴とする燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関。
【請求項２】
前記燃焼式ヒータの出力が大きいほど前記燃料噴射タイミングの時期を早め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圧縮着火式内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関の排気系にはリーンＮＯｘ触媒を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関。
【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圧縮着火式内燃機関に関し、詳しくは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圧縮着火式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷時には、内燃機関の暖機促進が必要である。
【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、この燃焼式ヒータの出す燃焼ガスを吸気系に導入し、その燃焼熱の利用によって暖機促進を図るようにした技術を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、燃焼式ヒータは、これを普通の状態で使用する分には、内燃機関、特に圧縮着火式内燃機関の排気ガスに比べ、二酸化炭素濃度の高い燃焼ガスを出す。このため、前記公報記載のように、吸気系に燃焼式ヒータの燃焼ガスを導入する内燃機関にあっては、その燃焼に二酸化炭素濃度の高い吸気が供されることになる。したがってこの場合、二酸化炭素を生成する炭化水素と一酸化炭素の酸化反応が進行しにくくなり、その結果、内燃機関の出す排気ガスには、炭化水素と一酸化炭素とが遊離状態で多めに存在するようになる。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みて発明されたものであって、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の吸気系に導入する内燃機関において、内燃機関の燃焼後、内燃機関の排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素の量を低減することができる、燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関は、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圧縮着火式内燃機関において、以下の構成とした。
（１）前記燃焼式ヒータの作動時に前記内燃機関の燃料噴射装置による燃料噴射タイミングの時期を前記燃焼式ヒータの作動状態に応じて制御する。
【０００７】
ここで、圧縮着火式内燃機関とは、ディーゼルエンジンのことである。そして、ディーゼルエンジンの場合、その点火方式は、圧縮熱による自着火方式を採用する。このため、燃料噴射装置による燃料噴射タイミングの時期を変えることで、気筒内での燃焼状態を変えられる。
【０００８】
また、本発明に係る燃焼式ヒータを作動すると、燃焼式ヒータの出す燃焼ガスが吸気系に入る。この燃焼ガスは二酸化炭素濃度が高いので、内燃機関の燃焼には二酸化炭素濃度の高い吸気が供される。すると、炭化水素から一酸化炭素へ、また一酸化炭素から二酸化炭素への反応がしにくくなる。これは吸気中に二酸化炭素が多いので、すなわち極論すれば、二酸化炭素が飽和状態にあれば二酸化炭素を生成する二酸化炭素を生成する炭化水素と一酸化炭素の酸化反応が進行しにくくなるので、内燃機関の出す排気ガスには、炭化水素と一酸化炭素とが遊離状態で多めに存在するようになる。しかし、本発明の燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関では気筒内の酸素は理論空燃比より多く、燃料噴射タイミングの時期を燃焼式ヒータの作動状態に応じて制御するようになっているので、燃料噴射タイミングの時期をうまく調整して酸化反応を促進すれば、二酸化炭素の多い燃焼式ヒータの燃焼ガスが内燃機関の吸気系に入っても、内燃機関の排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素とは低減するようになる。
（２）前記（１）項において、前記燃焼式ヒータの出力が大きいほど前記燃料噴射タイミングの時期を早めるようにすると好適である。
【０００９】
この場合、燃焼式ヒータの出力が大きいほど気筒内への燃料噴射が早くから為されるので、それだけ燃焼が速くなって酸化反応が進む。このため、内燃機関の排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素の量は、燃焼式ヒータの出力が小さいときに比べて低減する。
（３）前記（２）項において、内燃機関の排気系にはリーンＮＯｘ触媒を設けてもよい。リーンＮＯｘ触媒は、その還元剤に炭化水素や一酸化炭素を用いることで内燃機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する触媒である。よって、この場合、内燃機関の排気ガス中に含まれる炭化水素と一酸化炭素は、リーンＮＯｘ触媒の還元剤として用いられる。したがって、さらに内燃機関の排気ガス中に含まれる炭化水素と一酸化炭素の量を減らすことができるとともに、併せて内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量も減らすことができる。
【００１０】
【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〉
図１に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン１（以下「エンジン１」という。）は水冷式であって、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、前記気筒内で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とを有する。
〈装置構成部材の説明〉
（エンジン本体３）
エンジン本体３は、その図示しない気筒内に燃焼用燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ１０を備えている。
（吸気装置５）
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を吸気装置５の始端とする。そして、このエアクリーナ１３から吸気装置５の終端であるエンジン本体３の図示しない吸気ポートまでの間に、吸気系構造物であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，大気圧下で燃焼する燃焼式ヒータ１７，インタークーラ１９およびインテークマニホールド２１を備えている。
【００１１】
これらの吸気系構造物は、複数の連結管を備える吸気管２３に属する。
（吸気管２３）
吸気管２３は、コンプレッサ１５ａを境に、吸気装置５に入って来る外気がコンプレッサ１５ａによって強制的に押し込んで加圧状態とする下流側連結管２７と、そうでない上流側連結管２５とに大別できる。
（上流側連結管２５）
上流側連結管２５は、エアクリーナ１３からコンプレッサ１５ａに向けてまっすぐ延びる棒状の本流管２９と、本流管２９に対してバイパス状に接続した支流管としてのヒータ用枝管３１とからなる。
（ヒータ用枝管３１）
ヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、また燃焼式ヒータ１７の空気の流れ方向における上流側部位と本流管２９とを結ぶとともに本流管２９から燃焼式ヒータ１７に新気すなわち空気を供給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の空気の流れ方向における下流側部位と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスを本流管２９に出す燃焼ガス排出路３５とを有する。なお、ヒータ用枝管３１に係る空気とは、エアクリーナ１３を経由してヒータ用枝管３１に入る新気ａ１のことだけを意味するのではなく、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスａ２も意味する。燃焼式ヒータの燃焼ガスは、スモークのほとんどない、換言すればカーボンを含まないガスである。よって、内燃機関の吸気として使用するに支障ない。また、本流管２９に戻る空気ａ２は、大気圧下で燃焼する燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて熱を持った燃焼ガスであるから、二酸化炭素を多めに含む。
【００１２】
また、空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５の本流管２９とのそれぞれの接続箇所ｃ１およびｃ２のうち、接続箇所ｃ１は接続箇所ｃ２よりも本流管２９の上流側に位置する。よって、エアクリーナ１３からの空気ａ１は、まず接続箇所ｃ１でヒータ用枝管３１に分岐する空気ａ１と分岐せずに本流管２９を接続箇所ｃ２に向かう空気ａ１’とに分かれる。また、接続箇所ｃ２では、接続箇所ｃ１で分岐して燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて燃焼ガスとなった空気ａ２とｃ１で分岐しなかった新気ａ１’とが合流し、燃焼ガス混入空気ａ３になる。
【００１３】
接続箇所ｃ１で分岐した空気ａ１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から本流管２９に空気ａ２となって戻る。この本流管２９に戻る空気ａ２は、燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて熱を持った燃焼ガスであるから、このガスが本流管２９に戻されて前記分岐しなかった空気ａ１’と接続箇所ｃ２で合流して燃焼ガス混入空気ａ３になると、その結果、この燃焼ガス混入空気ａ３がエンジン本体３に入る高温の吸気となる。
【００１４】
本流管２９に戻る空気ａ２は、前記のように大気圧下で燃焼する燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて熱を持つ燃焼ガスであるから、二酸化炭素を多量に含む。このガスａ２が前記空気ａ１’と接続箇所ｃ２で合流して燃焼ガス混入空気ａ３となると、その結果、この燃焼ガス混入空気ａ３が二酸化炭素を多量に含んだ状態でエンジン本体３に入る吸気となる。なお、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態は、コンピュータ、つまりＥＣＵ４６の中枢部であるＣＰＵで制御される。そして、この制御によって燃焼式ヒータ１７の空燃比を調整すれば、二酸化炭素の濃度を自在にできる。
【００１５】
また、図１において、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とを結ぶ管であり、図１で示すものはＬ字形をしている。そして、インテークマニホールド２１寄りの箇所にはインタークーラ１９を配置してある。
（排気装置７）
一方、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排気装置７の始端とし、そこから排気装置７の終端のマフラ４１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および触媒コンバータ３９を排気管４２上に備えている。排気装置７を流れる空気はエンジン１の排気ガスとして符号ａ４で示す。
（触媒コンバータ３９）
触媒コンバータ３９は、その内部にリーンＮＯｘ触媒を三元触媒として使用しており、排気系が特に酸素過剰な雰囲気状態、すなわちリーン状態にあるときに排気ガス中の窒素酸化物を還元剤を用いて浄化する。リーンＮＯｘ触媒は選択還元式と吸蔵還元式があるが、この実施の形態では吸蔵還元式のリーンＮＯｘ触媒を用いることとする。
（燃焼式ヒータ１７）
燃焼式ヒータ１７には、図示しない送風ファンおよび、エンジン電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）４６とは分離した燃焼式ヒータ１７の作動制御を専ら行う中央処理制御装置（以下「ＣＰＵ」という。）４７を有する。なお、ＥＣＵ４６の図示しないＣＰＵによって燃焼式ヒータ１７を制御するようにすれば、燃焼式ヒータ１７のＣＰＵ４７はなくてもよい。
（ＥＣＵ４６およびこれと電気的に接続されている関連部材）
ＥＣＵ４６は、図示しない外気温センサ，燃焼ガス温度センサおよび回転数センサ，水温センサ等の各種センサと、ならびに前記送風ファンおよび図示しない燃料ポンプとＣＰＵ４７を介して電気的につながっている。その他にＥＣＵ４６には、図示しないアクセルペダルの開度、エンジン吸気量，スタータモータの始動が入力信号となって入り、それらを総合的にＥＣＵ４６が判断する。この判断に基づいて燃焼式ヒータ１７の出力を制御する出力制御信号をＥＣＵ４６から燃焼式ヒータ１７に送る。さらに、ＥＣＵ４６は、インジェクタ１０とも電気的につながっており、インジェクタ１０による燃料噴射の量やその噴射タイミングを最適に図るための出力信号をインジェクタ１０に出す。
【００１６】
各種センサの各パラメータに応じて燃焼式ヒータ１７のＣＰＵ４７が作動し、これによって燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を制御する。換言すれば、ＣＰＵ４７によって、燃焼式ヒータ１７の火炎の勢いや大きさ，温度等を制御し、この制御によって燃焼式ヒータ１７の排気（燃焼ガス）の温度を制御する。
【００１７】
そして、各センサの各パラメータに応じて、ＣＰＵが、リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の浄化を要すると判断すると、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を適宜制御して、燃焼式ヒータ１７の火炎の勢いや大きさ，温度等を最適状態に維持する。また、ＣＰＵによる燃焼式ヒータ１７の燃焼状態の制御によって、燃焼式ヒータ１７の排気の温度や燃焼ガスに含まれる二酸化炭素の量を調える。すなわち燃焼式ヒータ１７の出力を調整する。
【００１８】
また、「リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の浄化を要するとき」とは、窒素酸化物浄化のために必要な特定の条件が揃ったときであり、特定の条件とは、リーンＮＯｘ触媒３９が活性し、かつ、リーンＮＯｘ触媒３９は吸蔵還元式であり吸蔵したＮＯｘを浄化する条件（例えば所定運転時間毎）を満たしたときである。そして、リーンＮＯｘ触媒３９が活性するには触媒自体がある程度の温度にならなければならない。よって、リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の浄化を要するときは、リーンＮＯｘ触媒３９は、これが活性するに十分な温度領域になければその機能を発揮しない。
【００１９】
また、ＥＣＵ４６の図示しないランダムアクセスメモリＲＡＭには、図２および図３にそれぞれ示すフローチャートを記憶してある。
【００２０】
次にこれらのフローチャートに基づいて説明する。
（燃焼式ヒータの出力制御用フローチャート）
図２のフローチャートは、燃焼式ヒータの出力制御を行うためのものである。
【００２１】
このフローチャートは、ステップ１０１〜ステップ１０８からなる。また、図３のフローチャートの場合を含め、以下の手順における動作はすべてＥＣＵ４６によるものである。そして、記号Ｓを用い、例えばステップ１０１であればＳ１０１と省略して示す。
【００２２】
エンジン１のスタート後、処理がこのルーチンに移行すると、まずＳ１０１で燃焼式ヒータ１７を効かせ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。この判定には、燃焼式ヒータ１７を作動させる判断の目安としているいくつかの因子のうち、例えば機関冷却水の温度ＴＨＷがこの温度ＴＨＷとの比較値である所定温度ＴＨＷ１よりも低いかどうかを不等式記号「ＴＨＷ＜ＴＨＷ１？」を用いて判定する。Ｓ１０１で否定判定すればＳ１０２に進み、肯定判定すればＳ１０４に進む。なお、燃焼式ヒータ１７を効かせる必要のある運転状態とは、例えばエンジン１が寒冷時や極寒冷時においての運転中や内燃機関の始動後、ならびに内燃機関自身の発熱量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である。
【００２３】
冷却水の温度ＴＨＷが所定温度ＴＨＷ１よりも高い否定判定の場合は、燃焼式ヒータ１７を効かせる必要のない運転状態にエンジン１がある場合であるから、次のＳ１０２にて燃焼式ヒータ実行フラグＦの値を「０」にセットし、その後Ｓ１０３で燃焼式ヒータ１７の出力値Ｗを０（ゼロ）とし、その後このルーチンを終了する。
【００２４】
Ｓ１０４以下のステップは、燃焼式ヒータ１７を作動する場合であって、かつ燃焼式ヒータ１７の出力の度合いを判定する部分である。
【００２５】
Ｓ１０４では、前記機関冷却水の温度ＴＨＷが、所定温度ＴＨＷ２よりも低いかどうかを不等式記号「ＴＨＷ＜ＴＨＷ２？」を用いて判定する。所定温度ＴＨＷ２は前記所定温度ＴＨＷ１よりも低く設定した温度である。Ｓ１０４で肯定判定すればＳ１０５に進み、否定判定すれば処理はＳ１０６に進む。また、Ｓ１０４で肯定判定する場合とは、機関冷却水の温度ＴＨＷが、所定温度ＴＨＷ１よりも低い所定温度であるＴＨＷ２よりもさらに低い場合であり、否定判定する場合とは、機関冷却水の温度ＴＨＷが、所定温度ＴＨＷ１よりも低いが所定温度ＴＨＷ２よりは高い場合である。よって、肯定判定の場合は燃焼式ヒータ１７の出力を高めに設定するための判定であり、否定判定の場合は燃焼式ヒータ１７の出力を低めにするための判定である。
【００２６】
したがって、Ｓ１０４にて肯定判定の場合に進むＳ１０５では、燃焼式ヒータ実行フラグＦを「２」にセットし、次のＳ１０７にて燃焼式ヒータ１７の出力値Ｗを高出力値Ｈｉに設定した後、このルーチンを終了する。
【００２７】
また、Ｓ１０４にて否定判定の場合に進むＳ１０６では、燃焼式ヒータ実行フラグＦを「１」にセットし、次のＳ１０８にて燃焼式ヒータ１７の出力値Ｗを低出力値Ｌｏに設定した後、このルーチンを終了する。
【００２８】
このように図２に示す燃焼式ヒータの出力制御ルーチンにより、燃焼式ヒータ１７の出力制御は、機関冷却水の温度ＴＨＷに基づいてかつ温度ＴＨＷの高い順に、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合、低出力にして行う場合、高出力にして行う場合の３段階に分けられる。
（インジェクタ１０による燃料噴射タイミングの時期演算用フローチャート）
次に、図３のフローチャートで、インジェクタ１０による燃料噴射タイミングの時期θを決める燃料噴射タイミング演算ルーチンを説明する。また、燃料噴射タイミングの時期θは、クランク角で示し、上死点前何度と示す。
【００２９】
このフローチャートは、ステップ２０１〜ステップ２０６からなる。
【００３０】
Ｓ２０１では図２で述べた燃焼式ヒータ実行フラグＦが「０（ゼロ）」であるかどうか、すなわち図２に示す燃焼式ヒータの出力制御ルーチンにより、燃焼式ヒータ１７の出力を０（ゼロ）にして行う場合と判定したかどうかを等式記号「Ｆ＝０？」を用いて判定する。否定判定すればＳ２０２に進み、肯定判定すればＳ２０４に進む。
【００３１】
Ｓ２０４では、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合の燃料噴射タイミングの補正量を符号θＡを用いて示す。補正量θＡは、エンジン負荷やエンジン回転数から割り出した基準燃料噴射時期θ０を図示しない適宜のマップ等の演算手段から求め、燃焼式ヒータ１７の作動状態に応じた好適な燃料噴射タイミングの時期を前記基準燃料噴射時期θ０に対してどれだけ進角すればよいかを示すものである。よって、補正量θＡは、噴射時期進角補正量θＡということができる。したがって、この噴射時期進角補正量θＡを考慮した上での最終的な燃料噴射タイミングの時期θは、次の（１）式を用いて求められ、この処理はＳ２０４の後のＳ２０６にて行う。
【００３２】
θ←θ０＋θＡ…………（１）式
なお、Ｓ２０４で述べた噴射時期進角補正量θＡの概念は、Ｓ２０３とＳ２０５で出てくる噴射時期進角補正量θＡと同じ概念であるが、その内容量が異なる。このことについてはＳ２０３およびＳ２０５の各ステップの説明で述べる。
Ｓ２０１で肯定判定した場合の燃焼式ヒータ１７の出力は０であるから、Ｓ２０４では噴射時期進角補正量θＡは補正の必要が認められず、よってその補正量は「０（ゼロ）」であり、噴射時期進角補正量θＡを０とする。そして、この内容の意味するところを記号「θＡ←０」を用いて示す。Ｓ２０４の後はＳ２０６に進む。
【００３３】
Ｓ２０２では、燃焼式ヒータ実行フラグＦが「１」であるかどうか、すなわち図２に示す燃焼式ヒータ１７の出力制御ルーチンにより、燃焼式ヒータ１７の出力をＬｏにして行う場合と判定したかどうかを等式記号「Ｆ＝１？」を用いて判定する。肯定判定して燃焼式ヒータ１７の出力をＬｏにして行う場合と判定すればＳ２０３に進み、否定判定して燃焼式ヒータ１７の出力をＨｉにして行う場合と判定すればＳ２０５に進む。
【００３４】
Ｓ２０３では、燃焼式ヒータ１７の出力をＬｏにして行う場合の噴射時期進角補正量θＡの内容量を「Ｂ」とする。そして、この内容の意味するところを記号「θＡ←Ｂ」用いて示す。Ｓ２０３の後はＳ２０６に進む。
Ｓ２０５では、燃焼式ヒータ１７の出力をＨｉにして行う場合の噴射時期進角補正量θＡの内容量を「Ａ」とする。そして、この内容の意味するところを記号「θＡ←Ａ」用いて示す。Ｓ２０５の後はＳ２０６に進む。
なお、Ｓ２０３で述べた内容量ＢおよびＳ２０５で述べた内容量Ａは、ともに正の値であるとともにＢ＜Ａの関係にある。
【００３５】
Ｓ２０６では、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合、低出力Ｌｏにして行う場合、高出力Ｈｉにして行う場合の燃料噴射タイミングの時期θを求める。
【００３６】
図３の燃料噴射タイミング演算ルーチンにより、燃料噴射タイミングの時期θが、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合，低出力にして行う場合および高出力にして行う場合のそれぞれの場合で異なり、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合には、燃料噴射タイミングの時期θは基準燃料噴射時期θ０と同じであり、燃焼式ヒータ１７の出力を低出力Ｌｏにして行う場合は基準燃料噴射時期θ０よりもＢだけ進角であり、および燃焼式ヒータ１７の出力を高出力Ｈｉにして行う場合は基準燃料噴射時期θ０よりもＡだけ進角であることがわかる。すなわち、燃焼式ヒータ１７の出力を０にして行う場合を除き，燃焼式ヒータ１７の出力を低出力Ｌｏにして行う場合および高出力Ｈｉにして行う場合は、燃料噴射タイミングの時期θは基準燃料噴射時期θ０よりも進角に設定することになる。換言すれば、燃焼式ヒータ１７は、その出力が大きいほど燃料噴射タイミングの時期θを早める。
〈実施の形態の作用効果〉
次に、実施の形態に係るエンジン１の作用効果について説明する。
【００３７】
エンジン１では、燃料噴射タイミングの時期を燃焼式ヒータ１７の作動状態に応じて制御するようになっているので、燃料噴射タイミングの時期をうまく調整することによって、酸化反応を促進するようにすれば、二酸化炭素の多い燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスがエンジン１の吸気系を構成する本流管２９に入っても、燃焼行程においてエンジン１から出る排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素は低減することになる。
【００３８】
具体的には、燃焼式ヒータ１７は、その出力が大きいほど燃料噴射タイミングの時期θを早めるようになっているので、燃焼式ヒータ１７の出力が大きいほど気筒内への燃料噴射が早くから為される。このため、それだけ燃焼が速くなって酸化反応が進む。このため、エンジン１の排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素の量は、燃焼式ヒータ１７の出力が小さいときに比べて低減する。
【００３９】
また、排気装置７にはリーンＮＯｘ触媒３９を設けるようにしてあるので、排気ガス中に含まれる炭化水素と一酸化炭素は、リーンＮＯｘ触媒３９の還元剤として用いられる。したがって、さらにエンジン１の排気ガス中に含まれる炭化水素と一酸化炭素の量を減らすことができるとともに、併せてエンジン１の排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量も減らすことができる。
【００４０】
図４，図５および図６は、燃焼式ヒータがない、あるいはあっても作動させない場合、すなわち燃焼式ヒータ１７の出力を０にした場合と、燃焼式ヒータ１７の出力を高出力Ｈｉにした場合との違いを、窒素酸化物，炭化水素および一酸化炭素の発生量の差で比較したものである。各図における実線グラフが燃焼式ヒータ１７の出力を０にした場合を示し、破線グラフが燃焼式ヒータ１７の出力を高出力Ｈｉにした場合を示す。
【００４１】
図４，図５および図６は、それぞれ炭化水素，一酸化炭素および窒素酸化物の出ガスに占める割合を示している。また、各図の縦軸は、各物質の発生量を示しており、横軸は燃料の噴射タイミングの時期をクランク角で示している。横軸上に示される数値がクランク角であり、数値０が上死点を意味する。よって、０よりも図面に向かって右側に進む程、いわゆる進角であり、同じく左側に進む程、いわゆる遅角である。
【００４２】
図４および図５から次のことがいえる。すなわち、両図における燃焼式ヒータ１７の出力を０にした場合を示す実線グラフよりも燃焼式ヒータ１７の出力を高出力Ｈｉにした場合を示す破線グラフの方が、炭化水素および一酸化炭素の発生量が多い。けれども、クランク角を進角にすればそれに比例して含有量を抑制できることがわかる。
【００４３】
また、図６から、燃焼式ヒータ１７の出力を０にした場合を示す実線グラフよりも燃焼式ヒータ１７の出力を高出力Ｈｉにした場合を示す破線グラフの方が、窒素酸化物の含有量が少なく、よって窒素酸化物の浄化が極めて有効になされていることがわかる。
【００４４】
さらに、エンジン１では、燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスａ２を吸気管２３に混入することで、吸気系にそれまで流れていた新気ａ１’は、燃焼ガスａ２の燃焼熱を含んだ燃焼ガス混入吸気ａ３となる。よって、燃焼式ヒータ１７の燃焼熱の利用によって暖機促進や車室用ヒータの性能向上を図れることになる。
【００４５】
そして、燃焼式ヒータ１７は、本来スモークのほとんどない、換言すれば、カーボンを含まない、また、二酸化炭素の濃度の濃い燃焼ガスを出すので、それをエンジン１の気筒に吸入すれば、従来より知られているＮＯｘ低減装置といえるＥＧＲ装置に比して、内燃機関の摩耗と腐食発生の心配がなく耐久性向上も期待でき、低水温からの窒素酸化物の低減が可能となる。
【００４６】
加えて、二酸化炭素自体にもスモーク抑制効果がある。これは次の理由による。すなわち、二酸化炭素の熱解離（すなわち、雰囲気温度が１４００℃において、ＣＯ２→２ＣＯ＋Ｏ２）により生成した酸素がすすを再燃焼し、かつ二酸化炭素が生成した炭素を酸化する（すなわち、ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ）ので、内燃機関が高負荷のときでもスモークの抑制効果を期待できる。
【００４７】
そして、ディーゼルエンジンは、燃焼燃料が少ないので冷却水への熱損失が元来少ないものである。よって、ディーゼルエンジンでは、常温時でも暖機性が悪化傾向にあるが、燃焼式ヒータ１７を必要時作動することで暖機性を大幅に向上できる。この結果、暖機時のエミッションを大幅に改善できる。しかも、燃焼式ヒータ１７の排気熱は、エンジン本体３で回収するので、内燃機関側冷却水受熱量が増えてヒータ性能を向上する。
【００４８】
さらにまた、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は大気に直接開口していないので、騒音の低減効果も期待できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の吸気系に導入する内燃機関において、内燃機関の燃焼後、内燃機関の排気ガスに含まれる炭化水素と一酸化炭素の量を低減することができる。また、リーンＮＯｘ触媒を排気系に設けることで、内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量も減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼式ヒータを有する圧縮着火式内燃機関の概略構成図
【図２】燃焼式ヒータの出力制御ルーチンを説明するフローチャート
【図３】燃料噴射タイミング演算ルーチンを説明するフローチャート
【図４】炭化水素の発生量を抑制できることを説明する図
【図５】一酸化炭素の発生量を抑制できることを説明する図
【図６】窒素酸化物の発生量を抑制できることを説明する図
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン（圧縮着火式内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
１０…インジェクタ（燃料噴射装置）
１３…エアクリーナ
１５…ターボチャージャ
１５ａ…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
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…リーンＮＯｘ触媒
４１…マフラ
４２…排気管
４３…燃焼室本体
４３ａ…外壁
４５…送風ファン
４６…ＥＣＵ
４７…ＣＰＵ
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
ＲＡＭ…ランダムアクセスメモリ
ａ１…エアクリーナ１３から本流管２９に入って来る外気（新気）
ａ１’…接続箇所ｃ１で分岐せず本流管２９を接続箇所ｃ２に向かう空気
ａ２…燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて燃焼ガスとなった空気
ａ３…燃焼ガス混入空気
ａ４…エンジン１の排気ガス
θ…燃料噴射タイミングの時期
θ０…基準燃料噴射時期
θＡ…噴射時期進角補正量
Ａ…燃焼式ヒータ１７の出力がＨｉの場合の進角量
Ｂ…燃焼式ヒータ１７の出力がＬｏの場合の進角量
０（ゼロ）…燃焼式ヒータ１７の出力が０（ゼロ）の場合の進角量
ＴＨＷ…機関冷却水温度
ＴＨＷ１…機関冷却水温度ＴＨＷとの比較値である所定温度
ＴＨＷ２…機関冷却水温度ＴＨＷとの比較値である所定温度
Ｆ…燃焼式ヒータ実行フラグ
Ｗ…燃焼式ヒータ１７の出力値
Ｌｏ…燃焼式ヒータ１７の出力値Ｗが低い場合の出力値
Ｈｉ…燃焼式ヒータ１７の出力値Ｗが高い場合の出力値
【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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