(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンにおいて、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態でエンジン出力を実用値に確保しながら燃焼可能として燃料消費率を向上させ、排気成分の排出量を窒素酸化物（ＮＯｘ）を含めて低減する。【解決手段】ディーゼルエンジン（Ｅ）は、ディーゼルエンジン本体（１）と、ディーゼルエンジン本体（１）の燃焼室（１０１）に導入される吸気を加熱する吸気加熱装置（２）とを備えている。吸気加熱装置（２）は、エアフィルタ（２１）を通し空気を取り入れて排気路（１７）を貫通し吸気路（１２）へ至る空気供給管（２０）を有している。空気供給管（２０）は、排気路（１７）内に設けてある熱交換部（２２）と、吸気路（１２）内に設けてある加熱空気放出部（２３）とを有しており、熱交換部（２２）で排気熱により加熱した空気を吸気路（１２）へ供給し吸気を加熱する。【選択図】        図１
2004239219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン本体（１）と、
ディーゼルエンジン本体（１）の燃焼室（１０１）に導入される吸気を加熱する手段（２）と、
を備えており、
吸気を加熱する手段（２）は、エアフィルタ（２１）を通し空気を取り入れて排気路（１７）を貫通し吸気路（１２）へ至る空気供給管（２０）を有しており、
空気供給管（２０）は、排気路（１７）内に設けてある熱交換部（２２）と、吸気路（１２）内に設けてある加熱空気放出部（２３）とを有しており、
熱交換部（２２）で排気熱により加熱した空気を吸気路（１２）へ供給し吸気を加熱するよう構成されていることを特徴とする、
燃料消費率を向上させたディーゼルエンジン。
【請求項２】
熱交換部（２２）は、排気路（１７）を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部（２３０，２３１）を含むように設けて、排気及び空気供給管（２０）を通る空気と接する面積を広くするよう構成されていることを特徴とする、
請求項１記載の燃料消費率を向上させたディーゼルエンジン。
【請求項３】
熱交換部（２２）は、排気路（１７）を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路（１７）内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含み、排気及び空気供給管（２０）を通る空気と接する面積を広くするよう構成されていることを特徴とする、
請求項１の燃料消費率を向上させたディーゼルエンジン。
【請求項４】
加熱空気放出部（２３）の放出口（２００）は、吸気の下流側へ向け開口してあることを特徴とする、
請求項１または２記載の燃料消費率を向上させたディーゼルエンジン。
【請求項５】
ディーゼルエンジンに使用する吸気加熱装置であって、
エアフィルタ（２１）と、
エアフィルタ（２１）を通し空気を取り入れて排気路（１７）を貫通し吸気路（１２）へ至る空気供給管（２０）と、
を備えており、
空気供給管（２０）は、ディーゼルエンジンの排気路（１７）内に設けられる熱交換部（２２）と、ディーゼルエンジンの吸気路（１２）内に設けられる加熱空気放出部（２３）とを有しており、
熱交換部（２２）で排気熱により加熱した空気を吸気路（１２）へ供給し吸気を加熱するよう構成されていることを特徴とする、
ディーゼルエンジンに使用する吸気加熱装置。
【請求項６】
エアフィルタ（２１）を通した空気を排気の熱によって加熱し、加熱した空気を吸気路（１２）へ供給するようにしたことを特徴とする、
ディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法。
【請求項７】
エアフィルタ（２１）を通した空気を排気の熱によって５００℃以上に加熱し、加熱した空気を吸気路（１２）へ供給するようにしたことを特徴とする、
ディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法。
【請求項８】
空気を排気の熱によって加熱する熱交換部（２２）は、排気路（１７）を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部を含むように設けて、排気及び空気供給管（２０）を通る空気と接する面積を広くするようにしたことを特徴とする、
請求項６または７記載のディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法。
【請求項９】
空気を排気の熱によって加熱する熱交換部（２２）は、排気路（１７）を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路（１７）内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含むようにして、排気及び空気供給管（２０）を通る空気と接する面積を広くするようにしたことを特徴とする、
請求項６または７記載のディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料消費率を向上させたディーゼルエンジン、ディーゼルエンジンに使用する吸気加熱装置及びディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法に関するものである。
更に詳しくは、ディーゼルエンジンにおいて、空燃比が従来燃焼限界とされてきた値より大きくても燃焼可能とすることにより、燃料消費率を向上させることができるようにするとともに、排気成分の排出量を窒素酸化物（ＮＯｘ）を含め相対的に低減できるようにして、地球温暖化等の地球環境問題の改善にも寄与できるものに関する。
【０００２】
【従来技術】
ガソリンエンジンの排気ガスの浄化には、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の三種の有害物質を同時に浄化することができる「三元触媒」が使用されている。
【０００３】
しかしながら、ディーゼルエンジンにはこの「三元触媒」を使用することができない。すなわち、ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンとは燃焼方式が異なり、常に空気（酸素）過剰状態で軽油を燃焼させているため、排気ガス中の酸素濃度が高い。このため、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）の排出量は抑えられても、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元による浄化は行われにくいので、「三元触媒」を使用してもあまり意味がない。
【０００４】
また、ディーゼルエンジンは、圧縮された高圧高温の空気の中に燃料を高圧で噴射して燃焼させる仕組みであるため、空気と燃料がよく混合されないうちに自然発火が起こる。この不均一な混合状態での燃焼が不完全燃焼となりやすく、燃焼温度が低かったり、酸素が不足したりすると、燃え残った燃料成分や、燃料中の硫黄分から生成されるサルフェート（燃料中の硫黄によって生成するパティキュレート）などがＤＰＭ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ディーゼルパティキュレートマター：粒子状物質）となって排出されてしまう。
【０００５】
このＤＰＭの発生を抑制するには、吸気に酸素を充分に供給し、高温で燃焼させれば良いことがわかっているが、そうすると今度は窒素酸化物（ＮＯｘ）が多く発生してしまう。
この相反関係を解消するために、現在は、排気の一部を吸気側へ戻すＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気ガス再循環）方式（特許文献１参照）を採用したり、燃料の高圧噴射やきめ細かな燃料噴射制御をしたり、燃料中の硫黄分を減らしてサルフェートの生成を抑えたり、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：ディーゼルパティキュレートフィルター）でＤＰＭを低減する等の様々な対策が講じられている。
【０００６】
【特許文献１】
特願平１１−１９７４０３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のうち、排気の一部を吸気側へ戻して吸気中の酸素量を減らし燃焼温度を低くして窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を減らすＥＧＲは、ディーゼルエンジンに採用はされているが、本来排気ガス中の酸素量が多いディーゼルエンジンでは、ガソリンエンジンほどの窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減効果は得にくいといわれていた。
更に、吸気に排気ガス中の煤（すす）や腐食性のガス（硫黄酸化物（ＳＯｘ）等）が混入するため、エンジン内部が腐食したり摩耗しやすくなり、エンジンの耐久性を低下させる問題があった。
また、有毒ガスではないが、地球温暖化の元凶といわれている二酸化炭素（ＣＯ２）の排出についても、ガソリンエンジンに比べて発生量が少ないとはいえ、無視できる量ではなかった。
【０００８】
本発明者は、ディーゼルエンジンから排出されるガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）及びＤＰＭを低減しながら、同時に窒素酸化物（ＮＯｘ）をも低減するという課題に取り組み、その研究の過程において下記の着想を得た。
すなわち、ディーゼルエンジンの燃料消費率を十分に向上させれば、同じ条件下では相対的に燃料の消費量が減り、また燃焼を完全燃焼に近づけることによって排気成分の排出量を窒素酸化物（ＮＯｘ）も含めて相対的に低減できるのではないかという着想である。
【０００９】
そして、本発明者は、この着想を基に、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態（空気の割合が多い側）での燃焼を可能にし、これにより燃料消費率を向上させるとともに排気成分の排出量を窒素酸化物（ＮＯｘ）も含めて相対的に低減し、併せて空燃比を大きくすると低下する傾向にあるエンジン出力（またはトルク）を実用値に確保するために鋭意研究と試行を重ね、本発明を完成するに至った。
【００１０】
（本発明の目的）
本発明の目的は、ディーゼルエンジンにおいて、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態でエンジン出力（またはトルク）を実用値に確保しながら燃焼可能として、燃料消費率を向上させることである。
また、本発明の他の目的は、燃料の消費量を相対的に減らすことにより、ディーゼルエンジンから排出される排気成分の排出量を、窒素酸化物（ＮＯｘ）を含めて低減し、地球温暖化等の地球環境問題の改善にも寄与できるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
ディーゼルエンジン本体と、
ディーゼルエンジン本体の燃焼室に導入される吸気を加熱する手段と、
を備えており、
吸気を加熱する手段は、エアフィルタを通し空気を取り入れて排気路を貫通し吸気路へ至る空気供給管を有しており、
空気供給管は、排気路内に設けてある熱交換部と、吸気路内に設けてある加熱空気放出部とを有しており、
熱交換部で排気熱により加熱した空気を吸気路へ供給し吸気を加熱するよう構成されていることを特徴とする、
燃料消費率を向上させたディーゼルエンジンである。
【００１２】
第２の発明にあっては、
熱交換部は、排気路を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部を含むように設けて、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成されていることを特徴とする、
第１の発明に係る燃料消費率を向上させたディーゼルエンジンである。
【００１３】
第３の発明にあっては、
熱交換部は、排気路を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含み、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成されていることを特徴とする、
第１の発明に係る燃料消費率を向上させたディーゼルエンジンである。
【００１４】
第４の発明にあっては、
加熱空気放出部の放出口は、吸気の下流側へ向け開口してあることを特徴とする、
第１または第２の発明に係る燃料消費率を向上させたディーゼルエンジンである。
【００１５】
第５の発明にあっては、
ディーゼルエンジンに使用する吸気加熱装置であって、
エアフィルタと、
エアフィルタを通し空気を取り入れて排気路を貫通し吸気路へ至る空気供給管と、
を備えており、
空気供給管は、ディーゼルエンジンの排気路内に設けられる熱交換部と、ディーゼルエンジンの吸気路内に設けられる加熱空気放出部とを有しており、
熱交換部で排気熱により加熱した空気を吸気路へ供給し吸気を加熱するよう構成されていることを特徴とする、
ディーゼルエンジンに使用する吸気加熱装置である。
【００１６】
第６の発明にあっては、
エアフィルタを通した空気を排気の熱によって加熱し、加熱した空気を吸気路へ供給するようにしたことを特徴とする、
ディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法である。
【００１７】
第７の発明にあっては、
エアフィルタを通した空気を排気の熱によって５００℃以上に加熱し、加熱した空気を吸気路へ供給するようにしたことを特徴とする、
ディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法である。
【００１８】
第８の発明にあっては、
空気を排気の熱によって加熱する熱交換部は、排気路を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部を含むように設けて、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするようにしたことを特徴とする、
第６または第７の発明に係るディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法である。
【００１９】
第９の発明にあっては、
空気を排気の熱によって加熱する熱交換部は、排気路を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含み、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするようにしたことを特徴とする、
第６または第７の発明に係るディーゼルエンジンの燃料消費率を向上させる方法である。
【００２０】
熱交換部の側壁部に設けられる凹凸は、その構造を特に限定はしないが、例えば蛇腹（ベローズ）状のもの等、排気の流れをできるだけ阻害しない構造が望ましい。
【００２１】
本発明にいう吸気路は、エアフィルタから吸気側マニホールドへ至る吸気導管と、吸気側マニホールドからシリンダへ至る吸気管の意味を含むものである。
また、本発明にいう排気路は、シリンダから排気側マニホールドへ至る排気管と、排気側マニホールドからマフラーへ至る排気導管の意味を含むものである。
空気供給管を断熱構造にして、熱の発散（放散）を低減することもできる。
空気供給管は、吸気路または排気路を貫通する部分を直線的に設けてもよいし曲線的に設けてもよい。また、その方向も特に限定しない。
【００２２】
（作用）
本発明に係るディーゼルエンジンは次のように作用する。
ディーゼルエンジン本体が運転されることにより、吸気が吸気路を通して行われ、排気は排気路を通して行われる。
空気供給管のうち、吸気路内に設けてある加熱空気放出部の放出口近傍は、高速で流れる吸気の作用で負圧になり、空気供給管内の空気はいわば吸い出されるようにして放出口から吸気路内に放出される。
【００２３】
これにより、空気供給管内にはエアフィルタを通し空気（例えば外気）が取り入れられる。空気供給管内に取り入れられた空気は、排気路内に設けてある熱交換部において排気路を通る排気の熱によって、例えば５００℃以上（好ましくは６００℃以上）に加熱される。
加熱された空気は、上記空気供給管内の空気（加熱空気）の流れによって吸気路へ供給されて、上記したように吸気路内へ放出される。
【００２４】
高温に加熱された空気が吸気と混合されることにより、エンジンの燃焼室内に導入される吸気の温度が高くなり、更に吸気には十分な酸素を含んでいることとも相まって、燃焼室内ではより高温での燃焼が行われる。
これにより、熱効率が向上し、通常のディーゼルエンジンに比べてより高い空燃比での運転が可能になる。すなわち、実用的なエンジン出力（またはトルク）を確保しながら、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態でも燃焼が可能になり、燃料消費率を向上させることができる。
【００２５】
また、十分な酸素量をもって高温で燃焼させることによって、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭの生成が抑えられる。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）についても、上記したように高い空燃比での運転を行い燃料消費率が向上することにより相対的な燃料の消費量が減るので、排出量を低減することが可能になる。
従って、ディーゼルエンジンから排出される一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭ、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等の排気成分の排出量を低減することができ、地球温暖化等の地球環境問題の改善にも寄与できる。
【００２６】
熱交換部が排気路を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部を含むように設けて、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成してあるものは、熱交換の効率が向上し、吸気路へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。また、これによりエンジンの燃焼室内に導入される空気をより高い温度に加熱することができる。
【００２７】
熱交換部が排気路を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含み、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成してあるものは、熱交換の効率が向上し、吸気路へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。また、これによりエンジンの燃焼室内に導入される吸気をより高い温度に加熱することができる。
【００２８】
加熱空気放出部の放出口が吸気の下流側へ向け開口してあるものは、吸気の流れに沿うように放出されるので、放出時の抵抗も少なく、加熱空気をスムーズに放出できる。また、これにより、加熱空気放出部の近傍の負圧を利用した空気供給管内の空気の流れがよくなり、加熱空気を効率よく吸気路へ供給できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係るディーゼルエンジンの一実施の形態を示す概略説明図、
図２は空気供給管の熱交換部の構造を示す断面説明図、
図３は空気供給管の加熱空気放出部の構造を示す断面説明図である。
【００３０】
本実施の形態に係るディーゼルエンジンＥは、ディーゼルエンジン本体１と吸気加熱装置２により構成されている。
ディーゼルエンジン本体１は、本実施の形態においては公知構造を有する４気筒エンジンである。なお、図１では、便宜上、１気筒のみを図示し、他は省略している。
【００３１】
ディーゼルエンジン本体１は、シリンダー１０、ピストン１１、クランクシャフト１１１、クランク１１２、コンロッド１１３、吸気導管１２、吸気側マニホールド１３、吸気管１４、排気管１５、排気側マニホールド１６、排気導管１７を備えている。符号１０１は燃焼室、１０２は吸気バルブ、１０３は排気バルブ、１０４は燃料噴射ノズルである。
【００３２】
なお、吸気路は吸気導管１２、吸気側マニホールド１３及び吸気管１４で構成され、排気路は排気管１５、排気側マニホールド１６及び排気導管１７で構成される。また、排気導管１７の先端部側には、図示していないが排気浄化のための触媒を備えたマフラーが設けてある。
【００３３】
吸気加熱装置２は、ステンレススチール製で円管状の空気供給管２０を有している。空気供給管２０の外径は、装着対象となるエンジンの大きさ、性能の違い等によって適宜設定されるものである。
空気供給管２０は、基端部にエアフィルタ２１を備えており、エアフィルタ２１を通し外気を取り入れることができるようになっている。
【００３４】
空気供給管２０は、四本の排気管１５が合流する排気側マニホールド１６より下流側の排気導管１７を貫通し、四本の吸気管１４に分流する吸気側マニホールド１３の上流側の吸気導管１２に導入してある。
空気供給管２０のうち排気導管１７を貫通した部分（排気導管１７の内部にある部分）は熱交換部２２となっている。また、空気供給管２０のうち先端部の吸気導管１２に導入された部分は加熱空気放出部２３となっている。
【００３５】
図２を参照し、熱交換部２２の構造を説明する。
空気供給管２０は、排気導管１７を直径線方向に貫通して設けてある。空気供給管２０のうち、排気導管１７の管壁部分の貫通部は、金属製の密閉具１７０によって気密に固定してある。
なお、管壁部分の貫通部を気密に固定する手段は、上記構造に限定されるものでなく、溶接、螺着等の各種公知手段が採用できる。これについては、後述する密閉具１２０、１２１も同様である。
【００３６】
熱交換部２２は、排気導管１７に導入した空気供給管２０を排気下流方向へ延長するように螺旋部２２０を形成し、ループ２２１をつくって排気上流方向へ向きを変え、更に螺旋部２２０の内部を排気導管１７の中心線方向に沿うよう貫通して直線部２２２を形成し、密閉具１７０を貫通して排気導管１７から導出するように構成されている。なお、空気供給管２０は上記と逆に排気上流方向へ延長するようにしてもよい。
【００３７】
この構造によれば、熱交換部２２を構成する管体の長さが、排気導管１７を単に直線的に貫通するより長くなり、排気及び空気供給管を通る空気と接する内外面の面積が広くなっているので、熱交換の効率が向上し、吸気導管１２へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。
【００３８】
図３を参照し、加熱空気放出部２３の構造を説明する。
空気供給管２０は、吸気導管１２を直径線方向に貫通して設けてある。空気供給管２０のうち、吸気導管１２の管壁部分の貫通部は、金属製の密閉具１２０、１２１によって気密に固定してある。空気供給管２０の先端部側の密閉具１２１は空気供給管２０の先端部を封鎖している。
【００３９】
また、空気供給管２０の加熱空気放出部２３は、円管状の径小部２３０と膨らみ部分が断面半円状の径大部２３１を交互に設けて形成されている。径大部２３１のうち吸気が流れる方向の下流側には、放出口２００が各々一箇所ずつ設けてある。放出口２００は加熱空気放出部２３の長さ方向に等間隔で６箇所に設けてある。
【００４０】
この構造により、加熱空気は吸気の流れに沿うように放出されるので、放出時の抵抗も少なく、加熱空気をスムーズに放出できる。また、これにより、加熱空気放出部２３の放出口２００近傍の負圧を利用した空気供給管２０内の空気の流れがよくなり、加熱空気を効率よく吸気導管１２へ供給できる。
【００４１】
また、放出口２００が６箇所に設けてあることで加熱空気の拡散・混合が効率よく行われ、各シリンダ１０の燃焼室１０１へ送られる空気をむらなく平均的に加熱することができる。
なお、放出口２００は、吸気の流れ方向において最後部に設けているが、これに限定するものではなく、多少上流側へずれた位置やその他全周のどの位置にも設けることができる。
【００４２】
（作  用）
図１ないし図３を参照して、本実施の形態に係るディーゼルエンジンＥの作用を説明する。
ディーゼルエンジン本体１が運転されることにより、吸気が吸気導管１２、吸気側マニホールド１３及び吸気管１４を通して行われ、排気は排気管１５、排気側マニホールド１６、排気導管１７を通して行われる。
空気供給管２０のうち、吸気導管１２内に設けてある加熱空気放出部２３の放出口２００近傍は、高速で流れる吸気の作用で負圧になり、空気供給管２０内の空気はいわば吸い出されるようにして放出口２００から吸気導管１２内に放出される。
【００４３】
これにより、空気供給管２０内には基端部のエアフィルタ２１を通し空気（外気）が取り入れられる。空気供給管２０内に取り入れられた空気は、排気導管１７内に設けてある熱交換部２２において排気導管１７を通る排気の熱によって、加熱される。
熱交換部２２を構成する管体の長さは、排気導管１７を単に直線的に貫通するより長くなっているので、排気及び空気供給管を通る空気と接する内外面の面積が広くなり、熱交換の効率が向上し、吸気導管１２へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。また、各シリンダー１０の燃焼室１０１内に導入される吸気をより高い温度（例えば６５０℃以上）に加熱することができる。
【００４４】
加熱された空気は、空気供給管２０内の空気（加熱空気）の流れによって吸気導管１２へ供給されて加熱空気放出部２３から吸気導管１２内へ放出される。
なお、加熱空気放出部２３の放出口２００は吸気の下流側へ向け開口してあるので、加熱空気は吸気の流れに沿うように放出され、放出時の抵抗も少なく、スムーズに放出できる。また、これにより、放出口２００近傍の負圧を利用した空気供給管２０内の空気の流れがよくなり、加熱空気を効率よく吸気導管１２へ供給できる。
【００４５】
放出された加熱空気は、拡散・混合して、各シリンダ１０の燃焼室１０１に送られる吸気をむらなく平均的に加熱または加温する。
更に、各シリンダ１０の燃焼室１０１に送られる吸気には、ＥＧＲの場合と相違して十分な酸素を含んでいることとも相まって、燃焼室１０１内ではより高温での燃焼が行われる。また、ＥＧＲのように吸気にエンジンの耐久性を低下させる煤（すす）や腐食性のガス（硫黄酸化物（ＳＯｘ）等）が混入することもない。
【００４６】
これにより、熱効率が向上し、通常のディーゼルエンジンに比べてより高い空燃比での運転が可能になる。すなわち、実用的なエンジン出力（またはトルク）を確保しながら、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態でも燃焼が可能になり、燃料消費率を向上させることができる。
【００４７】
また、十分な酸素量をもって高温で燃焼させることによって、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭの生成が抑えられた。窒素酸化物（ＮＯｘ）についても、上記したように高い空燃比での運転を行い燃料消費率が向上することにより相対的な燃料の消費量が減るので、排出量を低減することが可能になる。
従って、ディーゼルエンジンから排出される一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭ、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等の排気成分の排出量を低減することができる。
【００４８】
なお、吸気加熱装置２を有するディーゼルエンジンＥは、噴射ポンプからの燃料の噴射量が同じである場合、通常のディーゼルエンジンと比べて回転数が上がり出力も上がる。
このため、例えばアイドル時の噴射ポンプの噴射量を通常のディーゼルエンジンと同様に設定すると回転数が上昇するので、所定の方法（具体的方法については説明を省略する）によって基準となるアイドル時の噴射量を少なくして回転数を通常のディーゼルエンジンと同じになるよう調整する。
本発明に係るディーゼルエンジンＥによれば、このようにして走行時を含む全体的な空燃比を大きく（空気の割合を多く）することが可能になるので、燃料消費率を向上させることができる。
【００４９】
【実施例】
本実施の形態に係るディーゼルエンジンＥと同じ構造を有するエンジンを搭載した自動車を使用して走行試験を行った。
走行試験の方法は、まず初期搭載されていたディーゼルエンジンでの走行試験を行ってデータをとり、その後ディーゼルエンジンに吸気加熱装置２を取り付けて本実施の形態に係るディーゼルエンジンＥと同じ構造としてデータをとり、両データを比較する方法を採用した。
【００５０】
（使用した自動車の仕様）
車名：日産ＳＤ２２（２ｔ車）
エンジン形式：ディーゼル
排気量：２０００ｃｃ
トランスミッション：手動式４段
【００５１】
【表１】
2004239219.tif 000003
【００５２】
（考察）
吸気加熱装置取付後の自動車は、吸気加熱装置取付前と同じ道路を繰り返し走行し、吸気加熱装置取付前に比べて乗員が２名多く、更に積載量が３５０（ｋｇ）多いにもかかわらず、燃料消費率は８．４６（ｋｍ／Ｌ）から１２．１５（ｋｍ／Ｌ）となり、約４４（％）向上した。
また、運転者からの聞き取りによれば、吸気加熱装置取付後では、取付前に比べてエンジンの調子が良好であり、吹き上がりもよくなり、同じ坂道でもトランスミッションのギヤ比を一段高くして（例えば、３速から２速）走行でき、アクセルを絞り気味でも快適に走行できたことがわかった。
このように、ディーゼルエンジンに吸気加熱装置２を設けることにより、大幅な燃料消費率の向上と走行性能の向上がみられた。
【００５３】
図４は空気供給管の熱交換部の他の例を示す断面説明図である。
なお、図において、図２に示した各部と同等箇所には同一の符号を付して示している。
空気供給管２０の熱交換部２２ａは、いわゆる蛇腹状に形成されており凹凸部を設けている。
この構造により、上記熱交換部２２と同様、単に円管状に形成する場合と比較して、管内部で空気と接する面積と管外部で排気と接する面積が大きくなっており、吸気側へ供給される空気を効率よく、より高温に加熱できる。
【００５４】
図５は空気供給管の加熱空気放出部の他の例を示す断面説明図である。
なお、図において、図３に示した各部と同等箇所には同一の符号を付して示している。
空気供給管２０の加熱空気放出部２３ａは、上記熱交換部２２ａと異なり蛇腹状に形成されている。蛇腹部分の径大部のうち吸気が流れる方向の下流側には、放出口２００が各々一箇所ずつ設けてある。放出口２００は加熱空気放出部２３の長さ方向に等間隔で６箇所に設けてある。
【００５５】
この構造により、上記加熱空気放出部２３と同様に、加熱空気は放出時の抵抗も少なく、スムーズに放出できる。また、空気供給管２０内の空気の流れがよくなり、加熱空気を効率よく吸気導管１２へ供給できる。更に、加熱空気の拡散・混合が効率よく行われ、各シリンダ１０の燃焼室１０１へ送られる空気をむらなく平均的に加熱することができる。
従って、熱交換部２２ａ、加熱空気放出部２３ａを備えたディーゼルエンジンＥは、上記熱交換部２２と加熱空気放出部２３を設けた場合とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００５６】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明においては、高温に加熱された空気が吸気と混合されることにより、エンジンの燃焼室内に導入される吸気の温度が高くなり、更に吸気には十分な酸素を含んでいることとも相まって、燃焼室内ではより高温での燃焼が行われる。
これにより、熱効率が向上し、通常のディーゼルエンジンに比べてより高い空燃比での運転が可能になる。すなわち、実用的なエンジン出力（またはトルク）を確保しながら、空燃比が従来限界とされてきた値を超えた状態でも燃焼が可能になり、燃料消費率を向上させることができる。
【００５８】
（ｂ）十分な酸素量をもって高温で燃焼させることによって、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭの生成が抑えられる。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）についても、上記したように高い空燃比での運転を行い燃料消費率が向上することにより相対的な燃料の消費量が減るので、排出量を低減することが可能になる。
従って、ディーゼルエンジンから排出される一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、ＤＰＭ、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等の排気成分の排出量を低減することができ、地球温暖化等の地球環境問題の改善にも寄与できる。
【００５９】
（ｃ）熱交換部が排気路を貫通して設けられた管体であり、管体の側壁部に凹凸部を含むように設けて、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成してあるものは、熱交換の効率が向上し、吸気路へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。また、これによりエンジンの燃焼室内に導入される空気をより高い温度に加熱することができる。
【００６０】
（ｄ）熱交換部が排気路を貫通して設けられた管体であり、管体は排気路内で螺旋状または蛇管状に設けた部分を含み、排気及び空気供給管を通る空気と接する面積を広くするよう構成してあるものは、熱交換の効率が向上し、吸気路へ供給される加熱空気をより高い温度に加熱することができる。また、これによりエンジンの燃焼室内に導入される吸気をより高い温度に加熱することができる。
【００６１】
（ｅ）加熱空気放出部の放出口が吸気の下流側へ向け開口してあるものは、吸気の流れに沿うように放出されるので、放出時の抵抗も少なく、加熱空気をスムーズに放出できる。また、これにより、加熱空気放出部の近傍の負圧を利用した空気供給管内の空気の流れがよくなり、加熱空気を効率よく吸気路へ供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの一実施の形態を示す概略説明図。
【図２】空気供給管の熱交換部の構造を示す断面説明図。
【図３】空気供給管の加熱空気放出部の構造を示す断面説明図。
【図４】空気供給管の熱交換部の他の例を示す断面説明図。
【図５】空気供給管の加熱空気放出部の他の例を示す断面説明図。
【符号の説明】
Ｅ  ディーゼルエンジン
１  ディーゼルエンジン本体
１０  シリンダー
１０１  燃焼室
１０２  吸気バルブ
１０３  排気バルブ
１０４  燃料噴射ノズル
１１  ピストン
１１１  クランクシャフト
１１２  クランク
１１３  コンロッド
１２  吸気導管
１２０、１２１  密閉具
１３  吸気側マニホールド
１４  吸気管
１５  排気管
１６  排気側マニホールド
１７  排気導管
１７０  密閉具
２  吸気加熱装置
２０  空気供給管
２１  エアフィルタ
２２  熱交換部
２２０  螺旋部
２２１  ループ
２２２  直線部
２００  放出口
２３  加熱空気放出部
２３０  径小部
２３１  径大部
２２ａ  熱交換部
２３ａ  加熱空気放出部
【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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