(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記第１の燃焼ガス排出手段およびまたは第２の燃焼ガス排出手段を、前記内燃機関の吸気通路と前記排気浄化触媒上流の排気通路との何れか一方と導通させる燃焼ガス経路切換手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、
前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位より下流の部位とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路の流量を制御する流量制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項２】
内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位より下流の部位とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路の流量を制御する流量制御手段と、
を備えることを特徴とする燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、
前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位より下流の部位とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記排気浄化触媒上流の排気通路とを連通する第３の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路と前記第３の燃焼ガス通路との少なくとも一方を閉塞する燃焼ガス経路切換手段と、
を備えることを特徴とする燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位と前記第２の燃焼ガス通路の接続部位との間に設けられ、前記吸気通路内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関の始動時は、前記吸気絞り弁の開度が前記内燃機関の始動後より小さくされることを特徴とする請求項４記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項６】
前記燃焼ガス経路切換手段は、前記内燃機関の始動時に機関温度又は機関関連要素の温度が所定温度未満であると、前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路とを導通させることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項７】
前記流量制御手段は、前記内燃機関の始動時に機関温度又は機関関連要素の温度が所定温度未満であると、前記第２の燃焼ガス通路を導通させることを特徴とする請求項２記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項８】
前記燃焼式ヒータは、前記吸気通路へ供給される燃焼ガスの空燃比が所定の空燃比よりリーンとなるよう燃焼を行うことを特徴とする請求項６記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項９】
前記燃焼ガス経路切換手段は、前記排気浄化触媒の昇温要求が発生した時は、前記第２の燃焼ガス排出手段と前記排気浄化触媒上流の排気通路とを導通させることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項１０】
前記第２の燃焼ガス排出手段によって排出された燃焼ガスを前記排気浄化触媒上流の排気通路へ供給する際に、前記吸気通路の流量を減少させる吸気絞り弁を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項１１】
前記燃焼ガス経路切換手段は、前記排気浄化触媒の昇温要求が発生した時は、前記第１及び第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路とを導通させることを特徴とする請求項１記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項１２】
前記第１及び第２の燃焼ガス排出手段によって排出された燃焼ガスを前記吸気通路へ供給する際に、前記吸気通路の流量を減少させる吸気絞り弁を更に備えることを特徴とする請求項１１記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項１３】
前記燃焼ガス経路切換手段は、前記燃焼式ヒータの着火時及び消火時に、前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路とを導通させることを特徴とする請求項１記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【請求項１４】
前記吸気通路には、前記内燃機関へ強制的に新気を送り込む過給機が設けられ、前記吸気導入通路は、前記過給機下流の吸気通路に接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃焼式ヒータ付内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水や吸気等の機関関連要素を昇温させる燃焼式ヒータを備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関、特にディーゼルエンジンのように発熱量が少なくなり易い内燃機関では、冷間時における室内用暖房装置の性能向上や内燃機関の暖機促進等を目的として、燃焼式ヒータを併設する技術が提案されている。
【０００３】
上記した燃焼式ヒータは、内燃機関と独立した燃焼室を具備するとともに、その燃焼室を包囲するように形成された水路からなる熱交換部を備えている。
前記熱交換部の水路（ヒータ内水路）と内燃機関内の冷却水路とは、内燃機関の冷却水路からヒータ内水路へ冷却水を導く冷却水導入通路、及びヒータ内水路から内燃機関の冷却水路へ冷却水を導く冷却水排出通路によって連通している。そして、冷却水排出通路の途中には、室内用暖房装置のヒータコアが設けられている。
【０００４】
このように構成された燃焼式ヒータは、内燃機関の冷間時等に、内燃機関の燃料の一部を燃焼室で燃焼させるとともに、内燃機関の冷却水を冷却水導入通路を介してヒータ内水路に導く。この場合、燃焼室内の燃焼によって発生する熱がヒータ内水路の冷却水へ伝達され、冷却水が昇温する。このようにして昇温された冷却水（温水）は、ヒータ内水路から冷却水排出通路へ排出され、ヒータコアを経て内燃機関の冷却水路へ戻される。前記温水がヒータコアを通過する際、温水の熱の一部がヒータコア内を流れる暖房用空気に伝達され、暖房用空気が昇温する。
【０００５】
上記したような燃焼式ヒータによれば、内燃機関の冷間時等に機関冷却水や暖房用空気を早期に昇温させることができ、暖機の促進と暖房性能の向上とを図ることが可能となる。
【０００６】
ところで、燃焼式ヒータでは、内燃機関用の燃料の一部を利用して燃焼が行われるため、燃焼式ヒータから排出された燃焼ガスには、内燃機関の排気と同様の有害ガス成分が含まれる場合があり、そのような場合には燃焼ガス中の有害ガス成分を浄化した上で放出する必要がある。
【０００７】
このような要求に対し、特開昭６０−７８８１９号公報に記載された「燃焼式ヒータを備えた車両の暖房装置」が知られている。この暖房装置は、燃焼式ヒータ内で燃焼されたガスを排出するためのヒータ排気管の排出口を、内燃機関の排気管の排気浄化装置上流に設けることにより、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを内燃機関用の排気浄化装置に導入し、内燃機関用排気浄化装置で燃焼ガス中の有害ガス成分を浄化しようというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の排気浄化装置としては、三元触媒、吸蔵還元型リーンＮＯX触媒、選択還元型リーンＮＯX触媒等を例示することができるが、これらの排気浄化装置は、触媒床温が所定温度以上のときに活性して排気中の有害ガス成分を浄化可能となるため、内燃機関からの排気、及び燃焼式ヒータからの燃焼ガスを確実に浄化すべく前記排気浄化装置を活性温度以上に維持する必要がある。
【０００９】
ところで、ディーゼルエンジンの場合は、低負荷運転領域において発熱量が少なくなり易く、排気温度が低くなり易いため、内燃機関の排気のみで排気浄化装置を活性温度以上に保つことが困難であった。
【００１０】
これに対し、前記特開昭６０−７８８１９号公報に記載された「燃焼式ヒータを備えた車両の暖房装置」のように、燃焼式ヒータからの比較的温度の高い燃焼ガスを排気浄化装置に導入することによって該排気浄化装置を昇温させることが考えられるが、前記燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスは、熱交換部における暖房用空気との熱交換によって温度が低下しているため、排気浄化装置を活性温度まで昇温させるのに時間がかかり、その間の排気エミッションが悪化するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、機関関連要素を昇温させる燃焼式ヒータを備えた内燃機関において、熱量の多い燃焼ガスを内燃機関や排気浄化装置へ供給することができる技術を提供することにより、内燃機関の暖機促進と排気浄化装置の昇温とを効率的に行うことを目的とする。
【００１２】
【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ような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記第１の燃焼ガス排出手段およびまたは第２の燃焼ガス排出手段を、前記内燃機関の吸気通路と前記排気浄化触媒上流の排気通路との何れか一方と導通させる燃焼ガス経路切換手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、燃焼式ヒータにおいて熱交換部を経由した比較的低温の燃焼ガスと、熱交換部を経由していない比較的高温の燃焼ガスとを必要に応じて内燃機関の吸気通路又は排気浄化触媒に供給することができる。
【００１４】
例えば、燃焼ガス経路切換手段は、内燃機関の始動時に機関温度又は機関関連要素の温度が所定温度未満であると、前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路とを導通させることにより、始動時の筒内雰囲気温度を高め、混合気の着火性及び内燃機関の始動性を向上させるようにしてもよい。
【００１５】
尚、内燃機関の始動時（クランキング時）に第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路とを連通させる場合は、内燃機関の機関回転数が低く、吸入空気量が少なく、内燃機関の燃焼室に供給される吸気の大部分が燃焼式ヒータからの燃焼ガスによって占められることになるため、機関燃焼用の酸素を確保すべく燃焼ガスの空燃比をリーン雰囲気とすることが好ましい。
【００１６】
また、燃焼ガス経路切換手段は、排気浄化触媒の昇温要求が発生した時は、第２の燃焼ガス排出手段と排気浄化触媒上流の排気通路とを導通させることにより、燃焼式ヒータにおいて熱交換部を経由していない比較的高温の燃焼ガスを排気浄化触媒に供給し、排気浄化触媒を早期に昇温させるようにしてもよい。
【００１７】
尚、ディーゼルエンジンのように軽負荷運転領域において燃焼温度が低くなり易く、排気温度が低くなり易い内燃機関では、内燃機関の排気によって排気浄化触媒が冷却される場合があるため、第２の燃焼ガス排出手段によって排出された燃焼ガスを排気浄化触媒上流の排気通路へ供給する際に、吸気通路の流量を減少させる吸気絞り弁を作動させて内燃機関から排出される排気量を減少させるようにしてもよい。
【００１８】
また、燃焼ガス経路切換手段は、排気浄化触媒の昇温要求が発生した時に、第１及び第２の燃焼ガス排出手段と吸気通路とを導通させ、内燃機関の吸気系や内燃機関の熱害を防止しつつ吸気温度を上昇させ、以て内燃機関の排気温度を上昇させて排気浄化触媒の昇温を図るようにしても良い。
【００１９】
その際、吸気絞り弁を作動させて内燃機関の吸気量を減少させることにより、燃焼式ヒータから排出される燃焼ガスを減少させつつ内燃機関の吸気温度を高め、燃焼式ヒータ作動にかかる燃料消費量を低減するようにしてもよい。
【００２０】
また、燃焼ガス経路切換手段は、燃焼式ヒータの着火時及び消火時に、第１の燃焼ガス排出手段と吸気通路とを導通させるようにしてもよい。これは、吸気通路に過給機を備えた内燃機関において、着火時に燃焼式ヒータを介して吸気通路と排気通路とが連通されると、過給機によって過給された吸気圧力が排気圧力に比べて大幅に高くなり、燃焼式ヒータを通過する吸気量が過剰に増加して着火性が低下するためである。
【００２１】
一方、吸気通路に過給機を備えた内燃機関において、消火時、言い換えれば燃焼式ヒータの非作動時に、燃焼式ヒータを介して吸気通路と排気通路とが連通されると、過給機によって過給された吸気の一部が内燃機関を迂回して排気通路へ流れてしまい、過給機による過給効果が低下するためである。
【００２２】
次に、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関は、内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、
前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位より下流の部位とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路の流量を制御する流量制御手段と、を備えることを特徴とするようにしてもよい。
【００２３】
その際、吸気通路と第２の燃焼ガス通路との接続部位は、吸気通路における吸気導入通路の接続部位及び第１の燃焼ガス通路の接続部位より低圧になり得る位置とすることが好ましい。
【００２４】
また、内燃機関の吸気通路に過給機が設けられている場合は、吸気導入通路は、過給機より下流の吸気通路に接続されることが好ましい。
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、流量制御手段によって第２の燃焼ガス通路が導通状態とされた場合に、吸気通路における吸気導入通路の接続部位近傍の圧力と、吸気通路における第１の燃焼ガス通路の接続部位近傍の圧力と、吸気通路における第２の燃焼ガス通路の接続部位近傍の圧力とが燃焼式ヒータに印加されることになる。
【００２５】
吸気通路における第２の燃焼ガス通路の接続部位近傍の圧力は、吸気通路における吸気導入通路の接続部位近傍の圧力、及び、吸気通路における第１の燃焼ガス通路の接続部位近傍の圧力より低圧となるため、吸気通路から吸気導入通路を介して燃焼式ヒータへ空気が流入すると同時に、前記吸気通路から第１の燃焼ガス通路を介して燃焼式ヒータへ空気が流入し、これらの空気が第２の燃焼ガス排出手段及び第２の燃焼ガス通路を介して吸気通路へ排出されることになる。
【００２６】
ここで、燃焼式ヒータは、吸気導入通路からの空気を燃焼筒へ導き、次いで燃焼筒から熱交換部へ導くガス流路を備えており、第１の燃焼ガス排出手段は、熱交換部下流のガス流路から燃焼ガスを排出するよう構成され、第２の燃焼ガス排出手段は、燃焼筒より下流であって熱交換部より上流のガス流路から燃焼ガスを排出するよう構成されている。
【００２７】
このため、吸気導入通路経由で燃焼式ヒータ内に流入した空気は燃焼筒を経由して第２の燃焼ガス排出手段へ到達し、第１の燃焼ガス通路経由で燃焼式ヒータに流入した空気は、熱交換部を逆流して第２の燃焼ガス排出手段へ到達することになる（以下、吸気通路から第１の燃焼ガス排出手段及び熱交換部を介して第２の燃焼ガス排出手段へ到達する空気を二次空気と称する）。
【００２８】
上記した二次空気が燃焼筒の下流に位置する第２の燃焼ガス排出手段に供給されると、吸気通路における吸気導入通路の接続部位と第２の燃焼ガス通路の接続部位との圧力差が増加した場合であっても、燃焼筒の上流と下流との圧力差が緩和される。
【００２９】
この結果、燃焼筒を通過するガス流量及び流速が過剰に増加することがなく、燃焼筒内の燃焼が安定する。燃焼筒から流出した燃焼ガスは、熱交換部を逆流する二次空気によって、熱交換部への流入が妨げられるため、燃焼ガスから機関関連要素への放熱が防止され、燃焼ガスの熱量が増加する。
【００３０】
更に、第２の燃焼ガス排出手段及び第２の燃焼ガス通路を介して吸気通路へ排出されるガスは、燃焼筒から流出した燃焼ガスと二次空気との混合ガスとなるため、燃焼ガスと同等の熱量を持ちつつ、燃焼ガスより低温なガスとなる。このため、第２の燃焼ガス排出手段、第２の燃焼ガス通路、あるいは流量制御手段等が過剰に昇温することがなく、耐久信頼性が向上する。
【００３１】
尚、上記したように、吸気導入通路、第１の燃焼ガス通路、及び第２の燃焼ガス通路を吸気通路の上流から下流へ順次接続する場合に、吸気通路における第１の燃焼ガス通路の接続部位と第２の燃焼ガス通路の接続部位との間に、吸気通路内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁を更に備えるようにしてもよい。
【００３２】
このような構成によれば、内燃機関の冷間始動時（クランキング時）等に吸気絞り弁の開度を内燃機関の始動後より絞ることにより、吸気通路における第２の燃焼ガス排出通路の接続部位を、吸気通路における吸気導入通路の接続部位及び第１の燃焼ガス通路の接続部位より低圧にすることが可能となる。
【００３３】
この場合、燃焼式ヒータには、吸気通路から吸気導入通路経由で燃焼用の空気が供給されるとともに、吸気通路から第１の燃焼ガス通路経由で二次空気が供給される。そして、燃焼式ヒータは、熱量の多い燃焼ガスと酸素濃度の高い二次空気との混合ガスを排出することになる。前記した混合ガスは、第２の燃焼ガス通路を経由して吸気通路に排出され、内燃機関に供給される。
【００３４】
この結果、前記混合ガス中の燃焼ガスが持つ熱によって内燃機関の筒内雰囲気温度を上昇させつつ、混合ガス中の二次空気に含まれる酸素によって機関燃焼に必要な酸素を確保することが可能となる。
【００３５】
次に、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、
前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記排気浄化触媒上流の排気通路とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路の流量を制御する流量制御手段と、を備えることを特徴とするようにしてもよい。
【００３６】
その際、排気通路における第２の燃焼ガス通路の接続部位は、吸気通路における吸気導入通路の接続部位及び第１の燃焼ガス通路の接続部位より低圧になり得る位置とすることが好ましい。
【００３７】
また、内燃機関の吸気通路に過給機が設けられている場合は、吸気導入通路は、過給機より下流の吸気通路に接続されることが好ましい。
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、流量制御手段が第２の燃焼ガス通路を導通状態とした場合に、燃焼式ヒータには、吸気導入通路経由で空気が供給されるとともに、第１の燃焼ガス通路経由で二次空気が供給されることになり、燃焼筒の上流と下流の圧力差が緩和され、燃焼筒の燃焼が不安定になることがない。
【００３８】
更に、燃焼式ヒータの第２の燃焼ガス排出手段は、燃焼ガスと二次空気との混合ガス、すなわち熱量が多く且つ燃焼ガスより温度が低いガスを排出することになる。第２の燃焼ガス排出手段から排出された混合ガスは、第２の燃焼ガス通路を経由して排気通路に排出され、排気通路を通って排気浄化触媒に供給されることになる。
【００３９】
この結果、第２の燃焼ガス排出手段、第２の燃焼ガス通路、及び流量制御手段等を過剰に昇温させることなく、熱量の多いガスを排気浄化触媒に供給することが可能となる。
【００４０】
次に、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関と独立した燃焼室、及び前記燃焼室で燃焼された燃焼ガスが持つ熱を機関関連要素へ伝熱させる熱交換部を具備する燃焼式ヒータと、
前記熱交換部を経由した後の燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第１の燃焼ガス排出手段と、
前記熱交換部を経由する前、もしくは前記熱交換部の一部を経由した燃焼ガスを前記燃焼式ヒータから排出させる第２の燃焼ガス排出手段と、
前記内燃機関の吸気通路から前記燃焼式ヒータへ燃焼用空気を供給する吸気導入通路と、
前記第１の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記吸気導入通路の接続部位より下流の部位とを連通する第１の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記吸気通路における前記第１の燃焼ガス通路の接続部位より下流の部位とを連通する第２の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス排出手段と前記排気浄化触媒上流の排気通路とを連通する第３の燃焼ガス通路と、
前記第２の燃焼ガス通路と前記第３の燃焼ガス通路との少なくとも一方を閉塞する燃焼ガス経路切換手段と、
を備えることを特徴とするようにしてもよい。
【００４１】
その際、吸気通路における第２の燃焼ガス通路の接続部位、及び、排気通路における第３の燃焼ガス通路の接続部位は、吸気通路における吸気導入通路の接続部位及び第１の燃焼ガス通路の接続部位より低圧になり得る位置とすることが好ましい。
【００４２】
また、内燃機関の吸気通路に過給機が設けられている場合は、吸気導入通路は、過給機より下流の吸気通路に接続されることが好ましい。
このような構成によれば、燃焼筒の燃焼状態を不安定にすることなく、熱量が多く且つ燃焼ガスより温度の低いガスを吸気通路と排気通路とに選択的に供給することが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００４４】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
図１において内燃機関１は、複数の気筒を備えるとともに、各気筒の燃焼室へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた水冷式の筒内噴射型ディーゼルエンジンである。
【００４５】
内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、その吸気枝管２の各枝管が各気筒の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。前記吸気枝管２は、吸気管３に接続され、吸気管３は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス４に接続されている。
【００４６】
吸気管３の途中には、遠心過給機（ターボチャージャ）５のコンプレッサハウジング５ａが設けられている。コンプレッサハウジング５ａ内には、コンプレッサホイールが回転自在に支持されている。このコンプレッサホイールの回転軸は、後述するタービンハウジング５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールの回転軸と連結され、コンプレッサホイールとタービンホイールとが一体で回転するようになっている。
【００４７】
続いて、前記コンプレッサハウジング５ａ下流の吸気管３には前記コンプレッサハウジング５ａにて圧縮された際に高温となった吸気を冷却するインタークーラ６が設けられている。前記インタークーラ６下流の吸気管３には、吸気管３内の吸気流量を調節する吸気絞り弁７が設けられ、この吸気絞り弁７には、該吸気絞り弁７を開閉駆動するアクチュエータ８が取り付けられている。
【００４８】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス４に流入した新気がエアフィルタにて埃や塵を除去された後、吸気管３を経てコンプレッサハウジング５ａに導かれ、コンプレッサハウジング５ａ内で圧縮される。コンプレッサハウジング５ａ内で圧縮されて高温となった新気は、インタークーラ６にて冷却される。インタークーラ６で冷却された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁７によって流量を調節された後、吸気枝管２を経て各気筒の燃焼室に分配され、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００４９】
一方、内燃機関１には、排気枝管９が接続され、この排気枝管９の各枝管が各気筒の燃焼室と図示しない排気ポートを介して連通している。前記排気枝管９は、排気管１０に接続され、排気管１０は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００５０】
前記排気管１０の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒１１が配置されている。この排気浄化触媒１１としては、選択還元型リーンＮＯX触媒、吸蔵還元型リーンＮＯX触媒、あるいは酸化触媒を担持したＤＰＦ等を例示することができる。
【００５１】
前記排気浄化触媒１１上流の排気管１０には、排気の圧力によって回転されるタービンホイールを内装したタービンハウジング５ｂが配置されている。前記タービンハウジング５ｂ上流の排気管１０（もしくは排気枝管９）には、排気管１０内を流れる排気の一部を前記吸気絞り弁７下流の吸気管３（もしくは吸気枝管２）へ導く排気再循環通路（ＥＧＲ通路）１２が接続され、ＥＧＲ通路１２の途中には、排気の再循環量を調節するＥＧＲ弁１３が設けられている。
【００５２】
このように構成された排気系では、各気筒の燃焼室で燃焼された混合気が排気枝管９の各枝管を通って排気管１０へ導かれ、次いでタービンハウジング５ｂ内に流入する。タービンハウジング５ｂ内に流入した排気は、タービンホイールを回転させた後にタービンハウジング５ｂから排出され、タービンハウジング５ｂ下流の排気管１０を通って排気浄化触媒１１に流れ込む。その際、排気浄化触媒１１の触媒床温が活性温度以上であれば、排気浄化触媒１１において排気中の有害ガス成分が浄化される。
【００５３】
また、ＥＧＲ弁１３が開弁状態にある場合は、排気管１０を流れる排気の一部がＥＧＲ通路１２を介して吸気管３へ導かれ、吸気管３の上流から流れてきた新気と混ざり合いながら内燃機関１の燃焼室へ導かれ、図示しない燃料噴射弁から噴射された燃料を着火源として再燃焼される。
【００５４】
次に、内燃機関１には、燃焼式ヒータ１４が併設されている。燃焼式ヒータ１４は、図２に示すように、外筒１４０と、外筒１４０に内装される中間筒１４１と、中間筒１４１に内装され、内燃機関１とは独立して内燃機関１用の燃料を燃焼させる燃焼筒１４２とを備えている。
【００５５】
前記燃焼筒１４２は、燃料を気化するための気化グロープラグ（図示せず）と、前記気化グロープラグによって気化された燃料に着火するための点火グロープラグ（図示せず）とを具備している。尚、気化グロープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグで兼用されるようにしてもよい。
【００５６】
続いて、前記外筒１４０と前記中間筒１４１との間には、内燃機関１の冷却水を流すためのヒータ内冷却水路２００が形成されている。前記外筒１４０には、前記ヒータ内冷却水路２００内に冷却水を取り入れるための冷却水導入ポート１４３と、前記ヒータ内冷却水路２００内の冷却水を排出するための冷却水排出ポート１４４とが形成されている。
【００５７】
前記冷却水導入ポート１４３は、図１に示すように、内燃機関１の図示しないウォータジャケットと冷却水導入管２２を介して連通し、前記冷却水排出ポート１４４は、前記ウォータジャケットと冷却水排出管２３を介して連通している。
【００５８】
前記冷却水導入管２２の途中には、電動式のウォータポンプ２４が設けられ、内燃機関１のウォータジャケット内を流れる冷却水が前記冷却水導入ポート１４３へ強制的に送り込まれるようになっている。
【００５９】
前記冷却水排出管２３の途中には、室内用暖房装置のヒータコア２５が配置され、前記冷却水排出管２３を流れる冷却水の持つ熱が暖房用空気へ伝達されるようになっている。
【００６０】
次に、前記中間筒１４１と燃焼筒１４２との間には、前記燃焼筒１４２で発生された燃焼ガスを流すための燃焼ガス通路２０１が形成されている。前記燃焼ガス通路２０１は、中間筒１４１の基端部近傍に形成された第１の燃焼ガス排出ポート１４５と連通している。前記第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、本発明に係る第１の燃焼ガス排出手段を実現するものである。
【００６１】
ここで、前記第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、図１に示すように、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して三方切換弁１７に連通している。前記三方切換弁１７には、上記の第１の燃焼ガス排出通路１６に加え、吸気側排出通路１８と排気側排出通路１９とが接続されている。
【００６２】
前記吸気側排出通路１８は、前記吸気絞り弁７上流の吸気管３に接続され、前記排気側排出通路１９は、前記排気浄化触媒１１と前記タービンハウジング５ｂとの間に位置する排気管１０、好ましくは前記排気浄化触媒１１近傍の排気管１０に接続されている。
【００６３】
前記三方切換弁１７は、前記吸気側排出通路１８と前記排気側排出通路１９との何れか一方を選択的に閉塞することにより、前記第１の燃焼ガス排出通路１６及び前記吸気側排出通路１８の導通（前記排気側排出通路１９閉塞）と、前記第１の燃焼ガス排出通路１６及び前記排気側排出通路１９の導通（前記吸気側排出通路１８閉塞）と、を切り換えるものである。
【００６４】
また、前記中間筒１４１の先端部、すなわち前記燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６と対向する部位には、本発明に係る第２の燃焼ガス排出手段としての第２の燃焼ガス排出ポート１４７が形成されている。これに対応して燃焼式ヒータ１４には、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７を開閉する開閉弁２１ａと、この開閉弁２１ａを開閉駆動するアクチュエータ２１ｂとからなる弁機構２１が取り付けられている。
【００６５】
ここで、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、図１に示すように、第２の燃焼ガス排出通路２０を介して前記第１の燃焼ガス排出通路１６と連通している。  次に、燃焼筒１４２には、燃料導入管２７が接続されている。この燃料導入管２７は、図１に示すように、燃料ポンプ２６に接続され、前記燃料ポンプ２６から吐出された燃料が前記燃料導入管２７を介して前記燃焼筒１４２へ供給されるようになっている。
【００６６】
一方、前記外筒１４０には、前記燃焼筒１４２へ燃焼用の空気を送り込むための送風ファン１４９と、この送風ファン１４９を回転駆動するモータ１５０とを内装したハウジング１４８が取り付けられている。
【００６７】
前記ハウジング１４８には、該ハウジング１４８内に燃焼用空気を取り込むための吸気ポート１５１が形成されている。前記吸気ポート１５１には、図１に示すように、吸気導入通路１５が接続され、前記吸気導入通路１５は、前記吸気管３において前記吸気側排出通路１８との接続部位より上流であって、コンプレッサハウジング５ａより下流に位置する部位に接続されている。
【００６８】
このように構成された燃焼式ヒータ１４では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進又は室内用暖房装置の性能向上を図るべく、機関関連要素たる冷却水を昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞する。
【００６９】
続いて、燃焼筒１４２のグロープラグが通電され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させて吸気管３内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２へ供給し、燃料ポンプ２６が図示しない燃料タンク内の燃料を吸い上げて燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２へ供給し、更にウォータポンプ２４が作動して内燃機関１のウォータジャケット内の冷却水を燃焼式ヒータ１４の冷却水導入ポート１４３へ圧送する。
【００７０】
このとき、前記送風ファン１４９によって供給された吸気と前記燃料ポンプ２６によって供給された燃料との混合気が燃焼筒１４２内で燃焼される。
前記燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、図２に示すように、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１を通って第１の燃焼ガス排出ポート１４５へと流れる。
【００７１】
一方、ウォータポンプ２４によって燃焼式ヒータ１４の冷却水導入ポート１４３へ圧送された冷却水は、前記冷却水導入ポート１４３からヒータ内冷却水路２００へ導かれ、ヒータ内冷却水路２００を通った後に冷却水排出ポート１４４へ排出される。
【００７２】
その際、燃焼ガス通路２０１を流れる燃焼ガスの熱が中間筒１４１の壁面を介してヒータ内冷却水路２００内を流れる冷却水に伝達され、冷却水の温度が上昇する。このように、ヒータ内冷却水路２００と燃焼ガス通路２０１は、本発明に係る熱交換部を実現する。
【００７３】
このようにして昇温された冷却水は、冷却水排出ポート１４４から冷却水排出管２３へ排出され、ヒータコア２５を介して内燃機関１のウォータジャケット内へ戻され、前記ウォータジャケット内を循環する。前記ヒータコア２５では、冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気に伝達され、暖房用空気が昇温する。
【００７４】
この結果、内燃機関１のウォータジャケット内を流れる冷却水の熱が内燃機関１の構成要素へ伝達され、暖機性能が向上するとともに、前記ヒータコア２５において暖房用空気が昇温されるため、室内用暖房装置の暖房性能が向上する。
【００７５】
次に、内燃機関１の吸気又は排気浄化触媒１１を早期に昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させる。
【００７６】
続いて、燃焼筒１４２のグロープラグが通電され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させて吸気管３内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２へ供給し、燃料ポンプ２６が図示しない燃料タンク内の燃料を吸い上げて燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２へ供給する。
【００７７】
このとき、前記送風ファン１４９によって供給された吸気と前記燃料ポンプ２６によって供給された燃料との混合気が燃焼筒１４２内で燃焼される。
前記燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、図３に示すように、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出される。そして、燃焼ガス排出部１４６から排出された燃焼ガスの大部分は、燃焼ガス通路２０１（熱交換部）を通らずに前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７へ排出される。
【００７８】
前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７へ排出された高温の燃焼ガスは、第２の燃焼ガス排出通路２０を介して第１の燃焼ガス排出通路１６へ流れ込み、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って三方切換弁１７へ導かれ、次いで三方切換弁１７から吸気側排出通路１８もしくは排気側排出通路１９へ流れ、吸気管３もしくは排気浄化触媒１１上流の排気管１０へ排出される。
【００７９】
ここで、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出された燃焼ガスは、燃焼式ヒータ１４内で冷却水との熱交換が行われていないため、冷却水と熱交換が行われた燃焼ガス、すなわち第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出された燃焼ガスに比べて温度が高いガスになる。
【００８０】
従って、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出された高温の燃焼ガスを吸気管３又は排気浄化触媒１１上流の排気管１０へ供給することにより、吸気又は排気浄化触媒１１を早期に昇温させることが可能となる。
【００８１】
このように第１の燃焼ガス排出通路１６、第２の燃焼ガス排出通路２０、吸気側排出通路１８、排気側排出通路１９、三方切換弁１７、及び弁機構２１は、本発明にかかる燃焼ガス経路切換手段を実現する。
【００８２】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２８が併設されている。ＥＣＵ２８は、双方向性バスによって相互に接続された、ＣＰＵ、ＲＯＭ、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１３、アクチュエータ８、燃焼式ヒータ１４（モータ１５０、燃焼筒１４２のグロープラグ）、三方切換弁１７、弁機構２１、ウォータポンプ２４、燃料ポンプ２６等が電気配線を介して接続されている。
【００８３】
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、吸気管３に取り付けられたエアフローメータ２９、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ３０及び水温センサ３１、排気浄化触媒１１に取り付けられた触媒温度センサ３２、図示しない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３３、イグニッションスイッチ（IG. SW）３４、スタータスイッチ（ST. SW）３５等を例示することができる。
【００８４】
前記エアフローメータ２９は、吸気管３内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するセンサである。前記クランクポジションセンサ３０は、内燃機関１の図示しないクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を出力するセンサである。前記水温センサ３１は、内燃機関１のウォータジャケットを流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力するセンサである。触媒温度センサ３２は、排気浄化触媒１１の触媒床温に対応した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ３３は、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するセンサである。
【００８５】
ＥＣＵ２８は、上記したような各種センサの出力信号値に基づいて内燃機関１の運転状態を判定し、その判定結果に基づいて燃料噴射制御等を行うとともに、本発明の要旨となる燃焼式ヒータ制御を行う。
【００８６】
以下、ＥＣＵ２８によって実行される燃焼式ヒータ制御について述べる。
先ず、内燃機関１の始動時は、図４に示すような始動時ヒータ制御ルーチンが実行される。
【００８７】
始動時ヒータ制御ルーチンでは、ＥＣＵ２８は、Ｓ４０１においてイグニッションスイッチ３４の出力信号値がオンであるか否かを判別する。
前記Ｓ４０１においてイグニッションスイッチ３４の出力信号値がオンであると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ４０２へ進み、水温センサ３１の出力信号値（ＴＨＷ）が所定温度未満であるか否かを判別する。
【００８８】
前記Ｓ４０２において水温センサ３１の出力信号値（ＴＨＷ）が所定温度未満であると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ４０３へ進み、スタータスイッチ３５の出力信号値がオンであるか否かを判別する。
【００８９】
前記Ｓ４０３においてスタータスイッチ３５の出力信号値がオンであると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、内燃機関１が冷間始動状態にあるとみなし、Ｓ４０４へ進む。
【００９０】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ２８は、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通状態とすべく弁機構２１を制御するとともに、排気側排出通路１９を閉塞して吸気側排出通路１８と第１の燃焼ガス排出通路１６とを導通させるべく三方切換弁１７を制御する。
【００９１】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ２８は、以下の手順によって燃焼式ヒータ１４を作動させる。
ＥＣＵ２８は、燃焼筒１４２のグロープラグへ駆動電力を印加し、次いでモータ１５０及び燃料ポンプ２６を作動させて吸気管３内を流れる吸気の一部及び図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ１４内の燃焼筒１４２へ供給させることによって、前記吸気及び前記燃料からなる混合気を燃焼させる。
【００９２】
その際、ＥＣＵ２８は、前記燃焼筒１４２で燃焼させる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が通常の空燃比よりリーンな空燃比：Ａ／Ｆ１（例えば、Ａ／Ｆ１＝５０）となるように、燃料ポンプ２６の吐出量およびまたは送風ファン１４９の送風量を制御する。
【００９３】
これは、内燃機関１の始動時、言い換えればクランキング時は、図５に示すように、内燃機関１の機関回転数が低く（例えば、２００ｒｐｍ以下）、内燃機関１の燃焼室に供給される吸気の大部分が燃焼式ヒータ１４からの燃焼ガスとなるため、燃焼ガス中の残留酸素濃度を高くして、内燃機関１の燃焼に必要な酸素を確保する必要があるからである。
【００９４】
この場合、燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２内で燃焼された燃焼ガスは、図３に示すように、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７へ排出される。
【００９５】
前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７へ排出された高温の燃焼ガスは、第２の燃焼ガス排出通路２０介して第１の燃焼ガス排出通路１６へ流れ込み、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って三方切換弁１７へ導かれる。
【００９６】
前記三方切換弁１７は排気側排出通路１９を閉塞した状態にあるため、三方切換弁１７へ導かれた燃焼ガスは、吸気側排出通路１８へ流れ込み、吸気側排出通路１８を経て吸気管３へ排出される。
【００９７】
このようにして吸気管３へ排出された燃焼ガスは、吸気枝管２を介して内燃機関１の燃焼室へ供給され、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃料と混合気を形成する。
【００９８】
その際、内燃機関１の燃焼室には、図６に示すように、燃焼式ヒータ１４において冷却水との熱交換が行われた燃焼ガスに比して高温の燃焼ガス、言い換えれば燃焼直後の高温の燃焼ガスが供給されるため、燃焼室内の雰囲気温度が高くなり、燃料の気化が促進され、混合気の着火性及び内燃機関１の始動性を向上させることが可能となる。
【００９９】
一方、前記Ｓ４０３においてスタータスイッチ３５の出力信号値がオフであると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、内燃機関１の始動が既に完了しているとみなし、Ｓ４０６へ進む。
【０１００】
Ｓ４０６では、ＥＣＵ２８は、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞すべく弁機構２１を制御するとともに、排気側排出通路１９を閉塞して吸気側排出通路１８と第１の燃焼ガス排出通路１６とを導通させるべく三方切換弁１７を制御する。
【０１０１】
次に、Ｓ４０７では、ＥＣＵ２８は、以下の手順によって燃焼式ヒータ１４を作動させる。
ＥＣＵ２８は、燃焼筒１４２のグロープラグへ駆動電力を印加し、次いでモータ１５０及び燃料ポンプ２６を作動させて吸気管３内を流れる吸気の一部及び図示しない燃料タンク内の燃料を燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２へ供給させることによって前記吸気及び前記燃料からなる混合気を燃焼させるとともに、ウォータポンプ２４を作動させて内燃機関１のウォータジャケット内を流れる冷却水を燃焼式ヒータ１４の冷却水導入ポート１４３へ供給する。
【０１０２】
その際、ＥＣＵ２８は、前記燃焼筒１４２で燃焼させる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が通常の空燃比：Ａ／Ｆ２（＜Ａ／Ｆ１）となるように、燃料ポンプ２６の吐出量およびまたは送風ファン１４９の送風量を制御する。
【０１０３】
この場合、燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２内で燃焼された燃焼ガスは、図２に示すように、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼ガス通路２０１へ導かれ、第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出される。
【０１０４】
前記第１の燃焼ガス排出ポート１４５へ排出された燃焼ガスは、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って三方切換弁１７へ導かれる。前記三方切換弁１７は排気側排出通路１９を閉塞した状態にあるため、三方切換弁１７へ導かれた燃焼ガスは、吸気側排出通路１８へ流れ込み、吸気側排出通路１８を通って吸気管３へ排出される。
【０１０５】
前記吸気管３へ排出された燃焼ガスは、吸気枝管２を介して内燃機関１の燃焼室へ供給され、燃料噴射弁から噴射される燃料と混合気を形成して燃焼される。その際、内燃機関１の燃焼室には、燃焼式ヒータ１４において冷却水との熱交換が行われて温度が低くなった燃焼ガスが供給されるため、高温の吸気を長時間吸入することに依る内燃機関１の熱害が防止される。さらに、内燃機関１の始動時より空燃比が低く、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。
【０１０６】
また、燃焼式ヒータ１４の冷却水導入ポート１４３へ供給された冷却水は、ヒータ内冷却水路２００を通った後に冷却水排出ポート１４４へ排出される。冷却水は、ヒータ内冷却水路２００を通った際に、燃焼ガス通路２０１を流れる燃焼ガスの熱を受けて昇温する。昇温した冷却水は、冷却水排出ポート１４４から冷却水排出管２３へ排出され、ヒータコア２５を介して内燃機関１のウォータジャケットへ戻される。
【０１０７】
この場合、昇温した冷却水が内燃機関１のウォータジャケット内を流れるため、冷却水の熱が内燃機関１の構成要素へ伝達され、内燃機関１の暖機が促進される。
【０１０８】
次に、内燃機関１の運転時は、図７に示すような排気浄化用ヒータ制御ルーチンが実行される。この排気浄化用ヒータ制御ルーチンは、所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３０がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１０９】
排気浄化用ヒータ制御ルーチンでは、ＥＣＵ２８は、Ｓ７０１において、排気浄化触媒１１の昇温条件が成立しているか否かを判別する。前記昇温条件としては、例えば、触媒温度センサ３２の出力信号値（排気浄化触媒１１の触媒床温）が活性温度未満である、排気浄化触媒１１のＳＯx被毒回復処理実行時期である、又は、排気浄化触媒１１が吸蔵還元型リーンＮＯX触媒である場合のＮＯX還元処理実行時期である等を例示することができる。
【０１１０】
前記Ｓ７０１において排気浄化触媒１１の昇温条件が成立していないと判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ７１１へ進み、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞すべく弁機構２１を制御するとともに、排気側排出通路１９を閉塞して吸気側排出通路１８を開放すべく三方切換弁１７を制御し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１１１】
一方、前記Ｓ７０１において排気浄化触媒１１の昇温条件が成立していると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ７０２へ進み、燃焼式ヒータ１４の作動制御を実行中であるか否か、すなわち燃焼式ヒータ１４が作動状態にあるか否かを判別する。
【０１１２】
前記Ｓ７０２において燃焼式ヒータ１４が非作動状態にあると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ７０８へ進み、燃焼式ヒータ１４の着火制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２８は、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞すべく弁機構２１を制御すると共に、排気側排出通路１９を閉塞して吸気側排出通路１８を開放すべく三方切換弁１７を制御した後に、燃焼筒１４２のグロープラグ、モータ１５０、及び燃料ポンプ２６へ駆動電力を印加して燃焼式ヒータ１４を作動させる。
【０１１３】
ここで、燃焼式ヒータ１４の着火時に三方切換弁１７にて排気側排出通路１９を閉塞、且つ吸気側排出通路１８を開放するのは、吸気導入通路１５がコンプレッサハウジング５ａ下流の吸気管３に接続され、排気側排出通路１９がタービンハウジング５ｂ下流の排気管１０に接続されているため、三方切換弁１７にて排気側排出通路１９を開放、且つ吸気側排出通路１８を閉塞すると、コンプレッサハウジング５ａ下流の過給された吸気圧力とタービンハウジング５ｂ下流の排気圧力との差（吸気圧力＞排気圧力）が大きくなり、燃焼式ヒータ１４内を通過する吸気量が増加し、燃焼筒１４２の着火性が低下するからである。
【０１１４】
一方、燃焼式ヒータ１４の着火時に弁機構２１にて第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞するのは、冷却水との熱交換が行われていない高温の燃焼ガスが吸気管３に流れ込むことによって発生する吸気系部品の熱害を防止するためである。
【０１１５】
前記Ｓ７０８の処理を実行し終えた場合、もしくは、前記Ｓ７０２において燃焼式ヒータ１４が作動状態にあると判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ７０３へ進み、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通状態とすべく弁機構２１を制御するとともに、吸気側排出通路１８を閉塞して排気側排出通路１９を開放すべく三方切換弁１７を制御する。
【０１１６】
続いて、Ｓ７０４では、ＥＣＵ２８は、吸気絞り弁７を作動させるべくアクチュエータ８を制御して、吸気管３の吸気流量を減少させる。
この場合、燃焼式ヒータ１４の燃焼筒１４２内で燃焼された燃焼ガスが第２の燃焼ガス排出ポート１４７から第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出され、次いで第２の燃焼ガス排出通路２０、第１の燃焼ガス排出通路１６、三方切換弁１７、及び排気側排出通路１９を通って排気浄化触媒１１上流の排気管１０に供給される。前記排気管１０に供給された燃焼ガスは、排気管１０の上流から流れてくる排気と混ざり合いながら排気浄化触媒１１へ流れ込むことになる。
【０１１７】
この結果、排気浄化触媒１１には、冷却水との熱交換が行われていない高温の燃焼ガスが流入することになり、排気浄化触媒１１を短時間で昇温させることが可能となる。
【０１１８】
また、排気浄化触媒１１は、燃焼式ヒータ１４からの燃焼ガスによって加熱される一方で内燃機関１からの低温な排気（特に、低負荷運転時の排気）によって冷却されることになるが、本実施の形態では吸気絞り弁７を作動させて内燃機関１の吸入空気量を減少させることにより、内燃機関１から排出される排気量を減少させているため、内燃機関１の排気による排気浄化触媒１１の温度低下を最小限に抑えることができ、排気浄化触媒１１の温度上昇率を一層高めることができる。
【０１１９】
さらに、燃焼式ヒータ１４の燃焼ガスを排気管１０へ供給する際に遠心過給機５による吸気の過給圧が高いと、コンプレッサハウジング５ａ下流の吸気圧力とタービンハウジング５ｂ下流の排気圧力との差（吸気圧力＞排気圧力）が大きくなるため、燃焼式ヒータ１４内を通過する吸気量が過剰に増加してリーン失火を誘発する可能性があるが、吸気絞り弁７を作動させて内燃機関１の排気量（遠心過給機５の作動に関わる排気量）を減少させることにより、遠心過給機５による吸気の過給圧を低下させることができ、過剰な吸気が燃焼式ヒータ１４に流れ込むことがなく、燃焼式ヒータ１４のリーン失火が防止される。
【０１２０】
前記Ｓ７０４の処理を実行し終えたＥＣＵ２８は、Ｓ７０５へ進み、排気浄化触媒１１の昇温が完了したか否か（すなわち、触媒温度センサ３２の出力信号値が所望の温度以上となったか否か、ＳＯx被毒処理が完了したか否か、もしくはＮＯX還元処理が完了したか否か等）を判別する。
【０１２１】
前記Ｓ７０５において排気浄化触媒１１の昇温が完了していないと判定した場合は、前記排気浄化触媒１１の昇温が完了するまでＳ７０５の処理を繰り返し実行する。
【０１２２】
前記Ｓ７０５において排気浄化触媒１１の昇温が完了したと判定した場合は、ＥＣＵ２８は、Ｓ７０６へ進み、燃焼式ヒータ１４の消火制御を行う。具体的には、ＥＣＵ２８は、第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞すべく弁機構２１を制御するとともに、排気側排出通路１９を閉塞して吸気側排出通路１８を開放すべく三方切換弁１７を制御した後に、モータ１５０、燃料ポンプ２６、及び燃焼筒１４２に対する駆動電力印加を停止する。
【０１２３】
ここで、燃焼式ヒータ１４の消火時に三方切換弁１７にて排気側排出通路１９を閉塞、且つ吸気側排出通路１８を開放するのは、燃焼式ヒータ１４が消火状態（非作動状態）にあるときに、三方切換弁１７にて排気側排出通路１９を開放、且つ吸気側排出通路１８を閉塞すると、コンプレッサハウジング５ａ下流の過給された吸気が内燃機関１を迂回してタービンハウジング５ｂ下流の排気管１０へ流れてしまい、遠心過給機５による過給効果が低下するためである。
【０１２４】
前記Ｓ７０６の処理を実行し終えたＥＣＵ２８は、Ｓ７０７へ進み、吸気絞り弁７の作動を停止すべくアクチュエータ８を制御し、本ルーチンの実行を終了する。
【０１２５】
以上述べた実施の形態によれば、内燃機関１を冷間始動する場合に燃焼式ヒータ１４にて冷却水との熱交換が行われていない高温且つリーン雰囲気の燃焼ガスを内燃機関１の吸気系に供給することができるため、内燃機関１の燃焼室内の雰囲気温度が高くなり、混合気の着火性及び内燃機関１の始動性を向上させること可能となる。その際、燃焼式ヒータ１４の吸気導入経路と燃焼ガス排出経路とを過給機（コンプレッサハウジング５ａ）下流の吸気管３の近接した位置に設定したため、燃焼ガスが逆流することがない。
【０１２６】
さらに、排気浄化触媒１１を昇温させる必要が発生した場合は、燃焼式ヒータ１４にて冷却水との熱交換が行われていない高温の燃焼ガスを排気浄化触媒１１へ供給することができるため、排気浄化触媒１１を所望の温度まで早期に昇温させることが可能となり、排気エミッションを向上させることが可能となる。
【０１２７】
その際、吸気絞り弁７を作動させて内燃機関１から排気浄化触媒１１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の排気による排気浄化触媒１１の温度低下を抑制することができるため、燃焼式ヒータ１４の燃焼ガスによる昇温率を一層向上させることが可能となる。
【０１２８】
また、燃焼式ヒータ１４の着火時に、燃焼式ヒータ１４の吸気導入経路と燃焼ガス排出経路とを過給機（コンプレッサハウジング５ａ）下流の吸気管３の近接した位置に切り換えることにより、燃焼式ヒータ１４内を過剰な吸気が通過することがなく、着火性の悪化を防止することができる。
【０１２９】
さらに、燃焼式ヒータ１４の着火時に、燃焼式ヒータ１４において冷却水との熱交換が行われていない燃焼ガスの排出を禁止することにより、内燃機関１の吸気系に高温の燃焼ガスが供給されることがなく、吸気系の熱害を防止することが可能となる。
【０１３０】
尚、本実施の形態では、排気浄化触媒１１を昇温させる場合に、燃焼式ヒータ１４において冷却水との熱交換が行われていない高温の燃焼ガスを直接排気浄化触媒１１へ供給する例について述べたが、弁機構２１を所定開度開くとともに三方切換弁１７で吸気側排出通路１８を開放させ、燃焼式ヒータ１４のおいて冷却水との熱交換が行われた燃焼ガスと熱交換が行われていない燃焼ガスとの混合ガスを吸気管３へ導入することにより、吸気系の熱害を防止しつつ内燃機関１の吸気温度を高め、それによって圧縮行程初期における筒内温度を高めて筒内燃焼温度を高め、その結果、内燃機関１の排気温度を高めるようにしても良い。
【０１３１】
このような制御によれば、低圧縮比の内燃機関において、排気温度上昇による排気浄化触媒の昇温効果に加え、低負荷運転時における燃焼を安定させて、排気中のＨＣ量を低減させるという効果も期待できる。
【０１３２】
また、上記の制御と並行して吸気絞り弁７を作動させ、内燃機関１の吸入空気量を減少させることにより、燃焼式ヒータ１４から排出すべき燃焼ガス量を少なくしつつ吸気温度を上昇させることができ、燃焼式ヒータ１４作動に係る燃料消費率の悪化を抑制することも可能となる。
【０１３３】
一方、本実施の形態では、第１の燃焼ガス排出通路１６を三方切換弁１７に接続し、第２の燃焼ガス排出通路１７を第１の燃焼ガス排出通路１６の途中に接続する構成を例に挙げたが、図８に示すように、第１の燃焼ガス排出通路１６を、吸気管３において吸気導入通路１５との接続部位より下流且つ吸気側排出通路１８との接続部位より上流に位置する部位に直に接続するとともに、第２の燃焼ガス排出通路２０を三方切換弁１７に接続し、更に吸気側排出通路１８を吸気管３において吸気絞り弁７より下流に接続するようにしてもよい。
【０１３４】
この場合、燃焼式ヒータ１４において熱交換が行われていない高温の燃焼ガスを吸気管３に供給する場合に、燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出された高温の燃焼ガスは、第２の燃焼ガス排出通路２０、三方切換弁１７、及び吸気側排出通路１８を経て吸気絞り弁７下流の吸気管３に供給されることになるため、吸気絞り弁７が高温の燃焼ガスに曝されることがなく、吸気絞り弁７の熱害を防止することが可能となる。
【０１３５】
また、燃焼式ヒータ１４において熱交換が行われていない高温の燃焼ガスを排気浄化触媒１１へ供給する場合は、弁機構２１を制御することにより燃焼ガスの供給量を容易に調節することが可能となる。
【０１３６】
〈実施の形態２〉
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第２の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１３７】
図９は、本実施の形態に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、燃焼式ヒータ１４の第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して、吸気管３における吸気導入通路１５の下流であって吸気絞り弁７より上流の部位と直接連通している。
【０１３８】
燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０を介して、吸気管３における吸気絞り弁７より下流の部位に連通している。
【０１３９】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進又は室内用暖房装置の性能向上を図るべく、機関関連要素たる冷却水を昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞する。
【０１４０】
この場合、前記燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１を通って第１の燃焼ガス排出ポート１４５へと流れる。
【０１４１】
一方、ウォータポンプ２４によって燃焼式ヒータ１４の冷却水導入ポート１４３へ圧送された冷却水は、前記冷却水導入ポート１４３からヒータ内冷却水路２００へ導かれ、ヒータ内冷却水路２００を通った後に冷却水排出ポート１４４へ排出される。
【０１４２】
その際、燃焼ガス通路２０１を流れる燃焼ガスの熱が中間筒１４１の壁面を介してヒータ内冷却水路２００内を流れる冷却水に伝達され、冷却水の温度が上昇する。
【０１４３】
このようにして昇温された冷却水は、冷却水排出ポート１４４から冷却水排出管２３へ排出され、ヒータコア２５を介して内燃機関１のウォータジャケット内へ戻され、前記ウォータジャケット内を循環する。前記ヒータコア２５では、冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気に伝達され、暖房用空気が昇温する。
【０１４４】
この結果、内燃機関１のウォータジャケット内を流れる冷却水の熱が内燃機関１の構成要素へ伝達されるため、内燃機関１本体の暖機性能が向上するとともに、前記ヒータコア２５において暖房用空気が昇温されるため、室内用暖房装置の暖房性能が向上する。
【０１４５】
次に、内燃機関１の吸気を昇温させる必要が生じた場合等は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、アクチュエータ８が必要に応じて吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動する。
【０１４６】
その際、吸気管３における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位（図９中ａの部位）は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位（図９中ｂの部位）、及び吸気管３における第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位（図９中ｃの部位）より低圧となるため、燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１５から吸気が導入されるとともに、第１の燃焼ガス排出通路１６からも吸気が導入されるようになる。
【０１４７】
前記吸気導入通路１５を介して燃焼式ヒータ１４に導入された吸気は、吸気ポート１５１を経てハウジング１４８内に取り込まれ、次いで送風ファン１４９によって燃焼筒１４２へ送り込まれ、燃焼筒１４２において燃料とともに燃焼される。燃焼筒１４２で燃焼された高温の燃焼ガスは、燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、第２の燃焼ガス排出ポート１４７に到達する。
【０１４８】
一方、前記第１の燃焼ガス排出通路１６を逆流して燃焼式ヒータ１４に導入された吸気は、第１の燃焼ガス排出ポート１４５を経て燃焼ガス通路２０１に導かれ、燃焼ガス通路２０１を逆流して第２の燃焼ガス排出ポート１４７に到達する。
【０１４９】
前記燃焼筒１４２経由の燃焼ガスと、燃焼ガス通路２０１経由の吸気とは、第２の燃焼ガス排出ポート１４７近傍で混合されつつ、第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出される。第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出されたガスは、吸気絞り弁７下流の吸気管３へ導かれ、吸気絞り弁３の上流から流れてきた吸気とともに内燃機関１の燃焼室へ供給され、燃料噴射弁から噴射される燃料と共に燃焼される。
【０１５０】
ここで、第１の燃焼ガス排出通路１６及び燃焼ガス通路２０１を経由した吸気が第２の燃焼ガス排出ポート１４７に供給されるため、吸気通路３における吸気導入通路１５の接続部位：ｂと第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位：ａとの圧力差が大きくなった場合でも燃焼筒１４２の上流と下流との圧力差が過剰に増加することがなく、燃焼筒１４２を通過する吸気の流量及び流速が過剰に増加することがない。その結果、燃焼筒１４２内の燃焼が不安定になることがない。
【０１５１】
また、燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス通路２０１を逆流する吸気によって、燃焼ガス通路２０１への流入が妨げられるため、前記燃焼ガスの持つ熱が冷却水へ放熱されることなく、第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出されることになる。
【０１５２】
更に、前記燃焼ガスは、第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出される際に、第１の燃焼ガス排出通路１６経由で燃焼式ヒータ１４内に導入された吸気と混合されるため、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出されるガスは、熱量が多く且つ燃焼ガスより温度の低いガスとなり、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０が過剰に昇温することが無く、弁機構２１や第２の燃焼ガス排出通路２０の耐久信頼性を向上させることも可能となる。
【０１５３】
上記したように熱量の多いガスを供給可能になると、吸気を加熱する際に、燃焼式ヒータ１４内で燃焼させる燃料を低減することも可能となる。
次に、内燃機関１が冷間始動される場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、アクチュエータ８が吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動し、グロープラグが通電され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させ、燃料ポンプ２６が作動して燃焼筒１４２へ燃料を供給する。
【０１５４】
この場合、燃焼式ヒータ１４は、上記したように、燃焼筒１４２から排出された高温の燃焼ガスと、第１の燃焼ガス排出通路１６を経由して該燃焼式ヒータ１４内に取り込まれた吸気との混合ガスを排出することになる。前記混合ガスには、多量の酸素を含有する吸気が含まれているため、内燃機関１の燃焼に必要な酸素を確保すべく燃焼筒１４２で燃焼させる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）をリーンにする必要がない。
【０１５５】
尚、弁機構２１の開度は、吸気管３における吸気導入通路３の接続部位の圧力と、吸気管３における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位の圧力との差に基づいて調整されるようにしてもよい。
【０１５６】
〈実施の形態３〉
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第３の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１５７】
図１０は、本実施の形態に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、燃焼式ヒータ１４の第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して、吸気管３における吸気導入通路１５の下流であって吸気絞り弁７より上流の部位と直接連通している。
【０１５８】
燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０を介して、排気管１０においてタービンハウジング５ｂより下流であって排気浄化触媒１１より上流に位置する部位に連通している。
【０１５９】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進、室内用暖房装置の性能向上、あるいは冷却水との熱交換が行われた後の比較的熱量の少ない燃焼ガスを吸気管３へ供給する必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞する。
【０１６０】
この場合、燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１にて冷却水と熱交換した後に第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出される。第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出された燃焼ガスは、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って吸気管３に排出される。
【０１６１】
次に、排気浄化触媒１１を昇温させる必要が生じた場合等は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させる。
その際、吸気管３における吸気導入管１５の接続部位及び第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位は、コンプレッサハウジング５ａ下流に位置し、排気管１０における第２の燃焼ガス排出通路の接続部位は、タービンハウジング５ｂ下流に位置するため、排気管１０における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位より低圧となる。
【０１６２】
このため、燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１５から吸気が導入されるとともに、第１の燃焼ガス排出通路１６からも吸気が導入されるようになる。
前記吸気導入通路１５を介して燃焼式ヒータ１４に導入された吸気は、吸気ポート１５１を経てハウジング１４８内に取り込まれ、次いで送風ファン１４９によって燃焼筒１４２へ送り込まれ、燃焼筒１４２において燃料とともに燃焼される。燃焼筒１４２で燃焼された高温の燃焼ガスは、燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、第２の燃焼ガス排出ポート１４７に到達する。
【０１６３】
一方、前記第１の燃焼ガス排出通路１６を逆流して燃焼式ヒータ１４に導入された吸気は、第１の燃焼ガス排出ポート１４５を経て燃焼ガス通路２０１に導かれ、燃焼ガス通路２０１を逆流して第２の燃焼ガス排出ポート１４７に到達する。
【０１６４】
前記燃焼筒１４２経由の燃焼ガスと、燃焼ガス通路２０１経由の吸気とは、第２の燃焼ガス排出ポート１４７近傍で混合されつつ、第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出される。第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出された混合ガスは、排気浄化触媒１１上流の排気管１０に導かれ、排気管１０の上流から流れてきた排気とともに排気浄化触媒１１に流入する。
【０１６５】
この結果、排気浄化触媒１１は、燃焼式ヒータ１４からの混合ガスが持つ熱を受けて昇温する。
ここで、第１の燃焼ガス排出通路１６及び燃焼ガス通路２０１を経由した吸気が第２の燃焼ガス排出ポート１４７に供給されるため、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位と排気管１０における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位との圧力差が大きくなった場合でも、燃焼筒１４２の上流と下流との圧力差が過剰に増加することがなく、燃焼筒１４２を通過する吸気の流量及び流速が過剰に増加することがない。その結果、燃焼筒１４２内の燃焼が不安定になることがない。
【０１６６】
また、燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス通路２０１を逆流する吸気によって、燃焼ガス通路２０１への流入が妨げられるため、前記燃焼ガスの持つ熱が冷却水へ放熱されることなく、第２の燃焼ガス排出通路２０へ排出されることになる。
【０１６７】
更に、前記燃焼ガスは、第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出される際に、第１の燃焼ガス排出通路１６経由で燃焼式ヒータ１４内に導入された吸気と混合されるため、前記第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排出されるガスは、熱量が多く且つ燃焼ガスより温度の低いガスとなり、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０が過剰に昇温することが無く、弁機構２１や第２の燃焼ガス排出通路２０の耐久信頼性を向上させることも可能となる。
【０１６８】
上記したように熱量の多いガスを供給可能になると、吸気を加熱する際に、燃焼式ヒータ１４内で燃焼させる燃料を低減することも可能となる。
尚、第２の燃焼ガス排出ポート１４７から排気管１０へ混合ガスを供給する場合は、弁機構２１の開度を制御することにより、混合ガスの供給量を調節し、混合ガスの過剰な供給による過給圧の低下及び機関出力の低下を抑制するようにしても良い。
【０１６９】
〈実施の形態４〉
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第４の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１７０】
図１１は、本実施の形態に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、燃焼式ヒータ１４の第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して、吸気管３における吸気導入通路１５の下流であって吸気絞り弁７より上流の部位と直接連通している。
【０１７１】
燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０を介して、三方切換弁３００に接続されている。
前記三方切換弁３００には、上記した第２の燃焼ガス排出通路２０に加え、吸気側排出通路２０ａと排気側排出通路２０ｂとが接続されている。前記吸気側排出通路２０ａは、吸気管３において吸気絞り弁７より下流の部位に接続され、前記排気側排出通路２０ｂは、排気管１０においてタービンハウジング５ｂより下流であって排気浄化触媒１１より上流の部位に接続されている。
【０１７２】
前記三方切換弁３００は、前記吸気側排出通路２０ａと前記排気側排出通路２０ｂとの何れか一方を選択的に閉塞することにより、第２の燃焼ガス排出通路２０及び吸気側排出通路２０ａの導通（排気側排出通路２０ｂの閉塞）と、第２の燃焼ガス排出通路２０及び排気側排出通路２０ｂの導通（吸気側排出通路２０ａの閉塞）と、を切り換えるものである。
【０１７３】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進、室内用暖房装置の性能向上、あるいは冷却水との熱交換が行われた後の比較的熱量の少ない燃焼ガスを吸気管３に供給する必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞する。
【０１７４】
この場合、燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１にて冷却水と熱交換した後に第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出される。第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出された燃焼ガスは、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って吸気管３に排出される。
【０１７５】
次に、内燃機関１の吸気を昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、三方切換弁３００が排気側排出通路２０ｂを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と吸気側排出通路２０ａとを導通させ、アクチュエータ８が必要に応じて吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動する。
【０１７６】
この場合、吸気管３における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位より低圧となるため、燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１５から吸気が導入されるとともに、第１の燃焼ガス排出通路１６からも吸気が導入されるようになり、前述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１７７】
また、内燃機関１が冷間始動される場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、三方切換弁３００が排気側排出通路２０ｂを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と吸気側排出通路２０ａとを導通させ、アクチュエータ８が吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動し、グロープラグが通電され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させ、燃料ポンプ２６が作動して燃焼筒１４２へ燃料を供給する。
【０１７８】
この場合、燃焼式ヒータ１４には、吸気管３から吸気導入通路１５経由で吸気が導入されるとともに、吸気管３から第１の燃焼ガス排出通路１６経由で吸気が導入されることなり、燃焼筒１４２の上流と下流との圧力差が緩和されるため、燃焼筒１４２の燃焼が安定する。
【０１７９】
そして、燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７からは、燃焼筒１４２から排出された高温の燃焼ガスと、第１の燃焼ガス排出通路１６を経由して該燃焼式ヒータ１４内に取り込まれた吸気との混合ガスが排出され、その混合ガスが第２の燃焼ガス排出通路１６及び吸気側排出通路１６ａを介して吸気管３に供給され、次いで吸気管３から内燃機関１の燃焼室へ供給される。
【０１８０】
その際、混合ガスは、酸素過剰状態の吸気を含有しているため、内燃機関１の燃焼に必要な酸素を確保すべく燃焼筒１４２で燃焼させる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）をリーンにする必要がない。
【０１８１】
また、排気浄化触媒１１を昇温させる必要が生じた場合等は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、三方切換弁３００が吸気側排出通路２０ａを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と排気側排出通路２０ｂとを導通させる。
【０１８２】
この場合、吸気管３における吸気導入管１５の接続部位及び第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位は、コンプレッサハウジング５ａ下流に位置し、排気管１０における第２の燃焼ガス排出通路の接続部位は、タービンハウジング５ｂ下流に位置するため、排気管１０における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び第１の燃焼ガス排出通路１６の接続部位より低圧となる。
【０１８３】
この結果、燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１５から吸気が導入されるとともに、第１の燃焼ガス排出通路１６からも吸気が導入されるようになり、前述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１８４】
〈実施の形態５〉
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第５の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１８５】
図１２は、本実施の形態に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、燃焼式ヒータ１４の第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して、三方切換弁３１０に接続されている。
【０１８６】
前記三方切換弁３００には、上記した第１の燃焼ガス排出通路１６に加え、吸気側排出通路１６ａと、排気側排出通路１６ｂとが接続されている。前記吸気側排出通路１６ａは、吸気管３における吸気導入管１５の接続部位より下流であって吸気絞り弁７より上流に位置する部位に接続され、前記排気側排出通路１６ｂは、排気管１０においてタービンハウジング５ｂより下流であって排気浄化触媒１１より上流の部位に接続されている。
【０１８７】
前記三方切換弁３１０は、吸気側排出通路１６ａと排気側排出通路１６ｂとの何れか一方を選択的に閉塞することにより、第１の燃焼ガス排出通路１６及び吸気側排出通路１６ａの導通（排気側排出通路１６ｂの閉塞）と、第１の燃焼ガス排出通路１６及び排気側排出通路１６ｂの導通（吸気側排出通路１６ａの閉塞）と、を切り換えるものである。
【０１８８】
前記燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０を介して、吸気管３における吸気絞り弁７より下流の部位と接続されている。
【０１８９】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進、室内用暖房装置の性能向上、あるいは、冷却水との熱交換が行われた後の比較的熱量の少ない燃焼ガスを吸気管３又は排気管１０へ供給する必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７が閉塞される。
【０１９０】
この場合、燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１にて冷却水と熱交換した後に第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出される。
【０１９１】
第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出された燃焼ガスは、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って三方切換弁３１０に導かれ、三方切換弁３１０にて吸気側排出通路１６ａと排気側排出通路１６ｂとの何れか一方へ導かれ、吸気管３あるいは排気管１０に排出される。
【０１９２】
次に、内燃機関１の吸気を昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、三方切換弁３１０が排気側排出通路１６ｂを閉塞して第１の燃焼ガス排出通路１６と吸気側排出通路１６ａとを導通させる。
【０１９３】
その際、吸気管３における第２の燃焼ガス排出通路２０の接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び吸気側排出通路１６ａの接続部位より低圧となるため、燃焼式ヒータ１４には、吸気管３から吸気導入通路１５を介して吸気が導入されるとともに、吸気管３から吸気側排出通路１６ａ及び第１の燃焼ガス排出通路１６を介して吸気が導入されるようになり、前述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１９４】
また、内燃機関１が冷間始動される場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、三方切換弁３１０が排気側排出通路１６ｂを閉塞して第１の燃焼ガス排出通路１６と吸気側排出通路１６ａとを導通させ、アクチュエータ８が吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動し、燃焼筒１４２のグロープラグに駆動電力が印加され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させ、燃料ポンプ２６が作動して燃焼筒１４２へ燃料を供給する。
【０１９５】
この場合、燃焼式ヒータ１４は、上記したように、燃焼筒１４２から排出された高温の燃焼ガスと、吸気側排出通路１６ａ及び第１の燃焼ガス排出通路１６を経由して該燃焼式ヒータ１４内に取り込まれた吸気との混合ガスを排出することになり、その結果、前述の第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１９６】
〈実施の形態６〉
以下、本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第６の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１９７】
図１３は、本実施の形態に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の概略構成を示す図である。
本実施の形態では、燃焼式ヒータ１４の第１の燃焼ガス排出ポート１４５は、第１の燃焼ガス排出通路１６を介して、第１の三方切換弁３１０に連通している。  第１の三方切換弁３１０には、前記した第１の燃焼ガス排出通路１６に加え、吸気側燃焼ガス通路１６ａと排気側燃焼ガス通路１６ｂとが接続されている。
【０１９８】
前記吸気側燃焼ガス通路１６ａは、前記吸気管３において吸気導入通路１５より下流であって吸気絞り弁７より上流の部位に接続されている。
前記排気側燃焼ガス通路１６ｂは、前記排気管１０においてタービンハウジング５ｂより下流であって排気浄化触媒１１より上流の部位に接続されている。
【０１９９】
前記第１の三方切換弁３１０は、前記吸気側排出通路１６ａと前記排気側排出通路１６ｂとの何れか一方を選択的に閉塞することにより、第１の燃焼ガス排出通路１６及び吸気側排出通路１６ａの導通（排気側排出通路１６ｂの閉塞）と、第１の燃焼ガス排出通路１６及び排気側排出通路１６ｂの導通（吸気側排出通路１６ａの閉塞）と、を切り換えるものである。
【０２００】
次に、燃焼式ヒータ１４の第２の燃焼ガス排出ポート１４７は、弁機構２１及び第２の燃焼ガス排出通路２０を介して、第２の三方切換弁３００に接続されている。
【０２０１】
前記第２の三方切換弁３００には、上記した第２の燃焼ガス排出通路２０に加え、吸気側排出通路２０ａと排気側排出通路２０ｂとが接続されている。
前記吸気側排出通路２０ａは、吸気管３において吸気絞り弁７より下流の部位に接続され、前記排気側排出通路２０ｂは、前記排気側排出通路１６ｂに接続されている。
【０２０２】
前記第２の三方切換弁３００は、前記吸気側排出通路２０ａと前記排気側排出通路２０ｂとの何れか一方を選択的に閉塞することにより、第２の燃焼ガス排出通路２０及び吸気側排出通路２０ａの導通（排気側排出通路２０ｂの閉塞）と、第２の燃焼ガス排出通路２０及び排気側排出通路２０ｂの導通（吸気側排出通路２０ａの閉塞）と、を切り換えるものである。
【０２０３】
このように構成された燃焼式ヒータ付内燃機関では、例えば、内燃機関１本体の暖機促進、室内用暖房装置の性能向上、あるいは、比較的熱量の少ない燃焼ガスを内燃機関１もしくは排気浄化触媒１１に供給する必要が生じた場合は、弁機構２１が閉弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を閉塞する。
【０２０４】
この場合、燃焼筒１４２内で燃焼された高温の燃焼ガスは、送風ファン１４９によって送り出される吸気の圧力によって燃焼筒１４２の燃焼ガス排出部１４６から排出され、燃焼ガス通路２０１にて冷却水と熱交換した後に第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出される。
【０２０５】
第１の燃焼ガス排出ポート１４５から排出された燃焼ガスは、第１の燃焼ガス排出通路１６を通って三方切換弁３１０に導かれ、三方切換弁３１０にて吸気側排出通路１６ａと排気側排出通路１６ｂとの何れか一方へ導かれ、吸気管３あるいは排気管１０に排出される。
【０２０６】
次に、内燃機関１の吸気を昇温させる必要が生じた場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、第１の三方切換弁３１０が排気側排出通路１６ｂを閉塞して第１の燃焼ガス通路１６と吸気側排出通路１６ａとを導通させ、第２の三方切換弁３００が排気側排出通路２０ｂを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と吸気側排出通路２０ａとを導通させ、アクチュエータ８が必要に応じて吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動する。
【０２０７】
その際、吸気管３における吸気側排出通路２０ａの接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び吸気側排出通路１６ａの接続部位より低圧となるため、燃焼式ヒータ１４には、吸気管３から吸気導入通路１５経由で吸気が導入されるとともに、吸気管３から吸気側排出通路２０ａ及び第１の燃焼ガス排出通路１６を介して吸気が導入されることになり、前述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０２０８】
また、内燃機関１が冷間始動される場合は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、第１の三方切換弁３１０が排気側排出通路１６ｂを閉塞して第１の燃焼ガス通路１６と吸気側排出通路１６ａとを導通させ、第２の三方切換弁３００が排気側排出通路２０ｂを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と吸気側排出通路２０ａとを導通させ、アクチュエータ８が必要に応じて吸気絞り弁７を所定開度まで閉弁方向に駆動する。
【０２０９】
続いて、燃焼筒１４２のグロープラグに駆動電力が通電され、モータ１５０が送風ファン１４９を作動させ、燃料ポンプ２６が作動して燃焼筒１４２へ燃料を供給する。
【０２１０】
この場合、燃焼式ヒータ１４は、前述した第２の実施の形態で述べたように、燃焼筒１４２から排出された高温の燃焼ガスと、第１の燃焼ガス排出通路１６を経由して該燃焼式ヒータ１４内に取り込まれた吸気との混合ガスを排出することになる。前記混合ガスには、多量の酸素を含有する吸気が含まれているため、内燃機関１の燃焼に必要な酸素を確保すべく燃焼筒１４２で燃焼させる混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）をリーンにする必要がない。
【０２１１】
次に、排気浄化触媒１１を昇温させる必要が生じた場合等は、弁機構２１が開弁して第２の燃焼ガス排出ポート１４７を導通させ、第１の三方切換弁３１０が排気側排出通路１６ｂを閉塞して第１の燃焼ガス通路１６と吸気側排出通路１６ａとを導通させ、第２の三方切換弁３００が吸気側排出通路２０ａを閉塞して第２の燃焼ガス排出通路２０と排気側排出通路２０ｂとを導通させる。
【０２１２】
その際、吸気管３における吸気導入管１５の接続部位及び吸気側排出通路１６ａの接続部位はコンプレッサハウジング５ａ下流に位置し、排気管１０における排気側排出通路２０ｂの接続部位はタービンハウジング５ｂ下流に位置するため、排気管１０における排気側排出通路２０ｂの接続部位は、吸気管３における吸気導入通路１５の接続部位及び吸気側排出通路１６ａの接続部位より低圧となる。
【０２１３】
この結果、燃焼式ヒータ１４には、吸気管３から吸気導入通路１５経由で吸気が導入されるとともに、吸気管３から吸気側排出通路１６ａ経由で吸気が導入されるようになり、前述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０２１４】
【発明の効果】
本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関によれば、燃焼式ヒータにおいて熱交換部を経由した比較的低温の燃焼ガスと熱交換部と経由していない比較的高温の燃焼ガスとを必要に応じて内燃機関の吸気通路又は排気浄化触媒に供給することができるため、内燃機関の始動性向上、内燃機関の暖機促進、排気浄化触媒の暖機促進を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第１の実施態様を示す図
【図２】  燃焼式ヒータの内部構成を示す図
【図３】  燃焼式ヒータの動作を説明する図
【図４】  始動時ヒータ制御ルーチンを示すフローチャート図
【図５】  内燃機関の吸入空気中で燃焼ガスが占める割合と機関回転数との関係を示す図
【図６】  燃焼式ヒータにおいて熱交換された燃焼ガスと熱交換されていない燃焼ガスとの温度特性を示す図
【図７】  排気浄化用ヒータ制御ルーチンを示すフローチャート図
【図８】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の他の実施態様を示す図
【図９】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第２の実施態様を示す図
【図１０】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第３の実施態様を示す図
【図１１】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第４の実施態様を示す図
【図１２】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第５の実施態様を示す図
【図１３】  本発明に係る燃焼式ヒータ付内燃機関の第６の実施態様を示す図
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・吸気枝管
３・・・・吸気管
５・・・・遠心過給機
７・・・・吸気絞り弁
９・・・・排気枝管
１０・・・排気管
１１・・・排気浄化触媒
１４・・・燃焼式ヒータ
１５・・・吸気導入通路
１６・・・第１の燃焼ガス排出通路
１６ａ・・吸気側排出通路
１６ｂ・・排気側排出通路
１７・・・三方切換弁
１８・・・吸気側排出通路
１９・・・排気側排出通路
２０・・・第２の燃焼ガス排出通路
２０ａ・・吸気側排出通路
２０ｂ・・排気側排出通路
２１・・・弁機構
２２・・・冷却水導入管
２３・・・冷却水排出管
２５・・・ヒータコア
２６・・・燃料ポンプ
２７・・・燃料供給管
２８・・・ＥＣＵ
１４５・・第１の燃焼ガス排出ポート
１４７・・第２の燃焼ガス排出ポート
３００・・三方切換弁
３１０・・三方切換弁
【図１】
0004269407.tif 000002
【図２】
0004269407.tif 000003
【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】
0004269407.tif 000008
【図８】
0004269407.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004269407.tif 000011
【図１１】
0004269407.tif 000012
【図１２】
0004269407.tif 000013
【図１３】
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