(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させるとともに、その燃焼熱により圧縮した気体を膨張させて機械的出力を発生させる熱機関（２０１）の始動補助装置であって、
燃料を加熱手段（１５１、３０２）により加熱することにより燃料を蒸発させるを蒸発器（１００、３００）を有し、
少なくとも冷間始動時には、前記蒸発器（１００、３００）にて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給するようになっており、
前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を前記熱機関（２０１）に供給する燃焼用空気の温度に基づいて制御するとともに、
前記燃焼用空気の温度が低いときの前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を、前記燃焼用空気の温度が高いときの前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度に比べて低くすることを特徴とする熱機関の始動補助装置。
【請求項２】
さらに、前記燃焼用空気の温度の温度が低いときの前記蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量を、前記熱機関（２０１）の温度が高いときの前記蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量に比べて多くすることを特徴とする請求項１に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項３】
燃料を燃焼させるとともに、その燃焼熱により圧縮した気体を膨張させて機械的出力を発生させる熱機関（２０１）の始動補助装置であって、
燃料を加熱手段（１５１、３０２）により加熱することにより燃料を蒸発させるを蒸発器（１００、３００）を有し、
少なくとも冷間始動時には、前記蒸発器（１００、３００）にて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給するようになっており、
前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を前記熱機関（２０１）の温度に基づいて制御するとともに、
前記熱機関（２０１）の温度が低いときの前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を、前記熱機関（２０１）の温度が高いときの前記加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度に比べて低くすることを特徴とする熱機関の始動補助装置。
【請求項４】
さらに、前記熱機関（２０１）の温度が低いときの前記蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量を、前記熱機関（２０１）の温度が高いときの前記蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量に比べて多くすることを特徴とする請求項３に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項５】
前記蒸発器は、燃料を燃焼させることにより熱を発生させる燃焼器（１００）にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項６】
前記熱機関（２０１）が始動する前に前記燃焼器（１００）を着火始動させるプレ着火始動手段（１８２）を備え、
少なくとも冷間始動時には、前記燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給することを特徴とする請求項５に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項７】
前記燃焼器（１００）から蒸発燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記燃焼器（１００）を消火することを特徴とする請求項６に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項８】
前記燃焼器（１００）から蒸発燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記燃焼器（１００）に供給する燃焼用空気量を前記燃焼器（１００）に供給する燃料が必要とする量より増大させることを特徴とする請求項６に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項９】
前記燃焼器（１００）から蒸発燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記燃焼器（１００）に供給する燃焼用空気量を前記燃焼器（１００）に供給する燃料が必要とする量より減少させることを特徴とする請求項６に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１０】
前記燃焼器（１００）から蒸発燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記燃焼器（１００）の燃焼ガスを前記燃焼器（１００）の吸気側に供給することを特徴とする請求項６に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１１】
前記燃焼器（１００）から蒸発燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記燃焼器（１００）を不完全燃焼状態とすることを特徴とする請求項６に記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１２】
前記燃焼器（１００）内の流体を前記燃焼器（１００）以外の機器と前記燃焼器（１００）との間で循環させるポンプ手段（１６３）を備えており、
少なくとも前記燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給するときには、前記ポンプ手段（１６３）を停止させることを特徴とする請求項６ないし１１のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１３】
前記熱機関（２０１）が始動する前に前記燃焼器（１００）を着火始動させたときには、前記燃焼器（１００）の燃焼ガスを前記熱機関（２０１）の排気管（２０４）に排出することを特徴とする請求項６ないし１２のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１４】
前記燃焼器（１００）から前記熱機関（２０１）に供給される気体燃料が流通する配管（１０２）に、前記燃焼器（１００）が発生した熱を蓄える蓄熱器（１０５）が設けられていることを特徴とする請求項６ないし１３のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。
【請求項１５】
前記燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給した後、前記熱機関（２０１）が始動したときには、前記燃焼器（１００）から前記熱機関（２０１）に供給される気体燃料が流通する配管（１０２）に、少なくとも所定時間は前記燃焼器（１００）の燃焼ガスを流通させることを特徴とする請求項６ないし１４のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱機関の始動補助装置に関するもので、内燃機関を搭載した車両に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
走行用エンジン等の内燃機関の始動補助装置として、例えば特公平６−１３２５１号公報に記載の発明では、エンジン始動時に暖房用燃焼器の燃焼ガスをエンジンの吸気側に供給することにより、燃焼室、つまりエンジンのシリンダヘッドを加熱してエンジンの始動性を向上させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の発明は、二酸化炭素を多量に含む燃焼ガスを燃焼室に供給するので、燃焼に必要な酸素量、つまり空気量が足りず、燃料が着火爆発しても連続的な燃焼爆発に至らない可能性が高く、確実にエンジンの始動性を向上させることが難しい。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、確実にエンジン等の熱機関の始動性を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を燃焼させるとともに、その燃焼熱により圧縮した気体を膨張させて機械的出力を発生させる熱機関（２０１）の始動補助装置であって、
燃料を加熱手段（１５１、３０２）により加熱することにより燃料を蒸発させるを蒸発器（１００、３００）を有し、
少なくとも冷間始動時には、蒸発器（１００、３００）にて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給することを特徴とする。
【０００６】
ところで、通常、エンジン等の熱機関に備えられている気化器や燃料噴射装置は、燃料を気化させるものではなく、燃料を霧化させて吸気又は燃焼室内に供給するものである。そして、霧化して表面積が増大した液体燃料は、圧縮されて高温になった吸気中に晒されることにより蒸発気化して着火燃焼する。
【０００７】
このため、冷間始動時のごとく、熱機関（２０１）の温度又は吸気の温度が低いと、吸気を圧縮しても圧縮された吸気の温度が低いため、燃焼室内に供給された燃料が十分に気化せず、燃料が着火しないおそれがある。
【０００８】
これに対して、本発明では、加熱手段（１５１、３０２）により燃料を加熱することにより燃料を蒸発させ、その既に気化した燃料を熱機関（２０１）に供給するので、冷間始動時であっても燃料が十分に気化しないといった問題は根本的に発生しない。しかも、燃焼器の燃焼ガスを熱機関（２０１）に供給しないので、燃焼に必要な酸素量が足りず、燃料が着火しても連続的な燃焼に至らないといった問題も発生しない。
【０００９】
以上に述べたように、本発明によれば、確実に熱機関の始動性を向上させることができる。
【００１２】
通常、熱機関（２０１）の燃料は、単一成分から構成されているものではなく、蒸発温度（沸点）が異なる複数種類の成分からなる混合物であるので、加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度に応じて蒸発する成分及びその量が変化する。
【００１３】
このため、加熱温度が低いと、その加熱温度以下の蒸発温度を有する成分しか蒸発できないので、加熱温度が上昇していくと、蒸発することができる成分が増える。つまり、後述する図１７に示すように、蒸発する燃料成分の温度、つまり加熱温度に応じて蒸発する燃料の量が上昇していく。
【００１４】
これに対して、本発明では、加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を熱機関（２０１）に供給する燃焼用空気の温度に基づいて制御するとともに、
燃焼用空気の温度が低いときの加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を、燃焼用空気の温度が高いときの加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度に比べて低くするようになっている。
【００１５】
これによれば、熱機関（２０１）に供給する燃焼用空気の温度が低くても、確実に気化した燃料を熱機関（２０１）に供給することができるので、確実に熱機関（２０１）の始動性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱機関の始動補助装置において、さらに、燃焼用空気の温度が低いときの蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量を、燃焼用空気の温度が高いときの蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量より多くすることを特徴とする。
これによれば、蒸発温度が低い燃料成分を熱機関（２０１）に供給しつつ、熱機関（２０１）に供給する燃料の量が減少してしまうことを防止できるので、始動に必要な燃料の量が不足することなく、確実に気化した燃料を熱機関（２０１）に供給することができ、確実に熱機関（２０１）の始動性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明では、燃料を加熱手段（１５１、３０２）により加熱することにより燃料を蒸発させるを蒸発器（１００、３００）を有し、
少なくとも冷間始動時には、蒸発器（１００、３００）にて蒸発気化された燃料を熱機関（２０１）に供給するようになっており、
加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を熱機関（２０１）の温度に基づいて制御するとともに、
熱機関（２０１）の温度が低いときの加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度を、熱機関（２０１）の温度が高いときの加熱手段（１５１、３０２）の加熱温度に比べて低くすることを特徴とする。
これによれば、熱機関（２０１）の温度が低くても、確実に気化した燃料を熱機関（２０１）に供給することができるので、確実に熱機関（２０１）の始動性を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の熱機関の始動補助装置において、さらに、熱機関（２０１）の温度が低いときの蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量を、熱機関（２０１）の温度が高いときの蒸発器（１００、３００）に供給する燃料の量に比べて多くすることを特徴とする。
これによれば、蒸発温度が低い燃料成分を熱機関（２０１）に供給しつつ、熱機関（２０１）に供給する燃料の量が減少してしまうことを防止できるので、始動に必要な燃料の量が不足することなく、確実に気化した燃料を熱機関（２０１）に供給することができ、確実に熱機関（２０１）の始動性を向上させることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置において、蒸発器は、燃料を燃焼させることにより熱を発生させる燃焼器（１００）にて構成できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の熱機関の始動補助装置において、熱機関（２０１）が始動する前に燃焼器（１００）を着火始動させるプレ着火始動手段（１８２）を備え、
少なくとも冷間始動時には、燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を前記熱機関（２０１）に供給することを特徴とする。
【００２６】
これにより、プレ着火始動手段（１８２）により熱機関（２０１）が始動する前に燃焼器（１００）を着火始動させて、冷間始動時に燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を熱機関（２０１）に供給すれば、熱機関（２０１）の始動時には、燃焼熱により温度が上昇した燃焼器（１００）の余熱によって加熱された空気及び蒸発燃料が熱機関（２０１）に供給されるので、確実に熱機関（２０１）の始動性を向上させることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、燃焼器（１００）を消火することを特徴とする。
【００２８】
これにより、熱機関（２０１）の始動時に熱機関（２０１）に二酸化炭素を供給してしまうことを確実に防止しながら、蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、燃焼器（１００）に供給する燃焼用空気量を燃焼器（１００）に供給する燃料が必要とする量より増大させることを特徴とする。
【００３０】
これにより、熱機関（２０１）が始動する前に着火始動させた燃焼器（１００）を吹き消すように確実に失火（消火）することができるので、熱機関（２０１）の始動時に熱機関（２０１）に二酸化炭素を供給してしまうことを確実に防止しながら、蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明では、請求項６に記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、燃焼器（１００）に供給する燃焼用空気量を燃焼器（１００）に供給する燃料が必要とする量より減少させることを特徴とする。
【００３２】
これにより、熱機関（２０１）の始動時に熱機関（２０１）が始動する前に着火始動させた燃焼器（１００）を不完全燃焼状態又は失火させることができるので、熱機関（２０１）に二酸化炭素を供給してしまうことを確実に防止しながら、蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明では、請求項６に記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、燃焼器（１００）の燃焼ガスを燃焼器（１００）の吸気側に供給することを特徴とする。
【００３４】
これにより、熱機関（２０１）が始動する前に着火始動させた燃焼器（１００）を吹き消すように確実に失火することができるので、熱機関（２０１）の始動時に熱機関（２０１）に二酸化炭素を供給してしまうことを確実に防止しながら、蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給することができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明では、請求項６に記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、燃焼器（１００）を不完全燃焼状態とすることを特徴とする。
【００３６】
これにより、熱機関（２０１）に二酸化炭素を供給してしまうことを確実に防止しながら、蒸発燃料を熱機関（２０１）に供給することができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明では、請求項６ないし１１のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）内の流体を燃焼器（１００）以外の機器と燃焼器（１００）との間で循環させるポンプ手段（１６３）を備えており、少なくとも燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を熱機関（２０１）に供給するときには、ポンプ手段（１６３）を停止させることを特徴とする。
【００３８】
これにより、燃焼器（１００）に蓄えられた余熱が外部に放熱されることを抑制できるので、熱機関の始動性をさらに向上させることができる。
【００３９】
なお、熱機関（２０１）が始動する前に燃焼器（１００）を着火始動させたときには、請求項１３に記載の発明のごとく、燃焼器（１００）の燃焼ガスを熱機関（２０１）の排気管（２０４）に排出することが望ましい。
【００４０】
請求項１４に記載の発明では、請求項６ないし１３のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）から熱機関（２０１）に供給される気体燃料が流通する配管（１０２）に、燃焼器（１００）が発生した熱を蓄える蓄熱器（１０５）が設けられていることを特徴とする。
【００４１】
これにより、燃焼器（１００）に蓄えられた余熱が外部に放熱されることを抑制できるので、熱機関の始動性をさらに向上させることができる。
【００４２】
請求項１５に記載の発明では、請求項６ないし１４のいずれか１つに記載の熱機関の始動補助装置において、燃焼器（１００）にて加熱されて蒸発気化された燃料を熱機関（２０１）に供給した後、熱機関（２０１）が始動したときには、燃焼器（１００）から熱機関（２０１）に供給される気体燃料が流通する配管（１０２）に、少なくとも所定時間は燃焼器（１００）の燃焼ガスを流通させることを特徴とする。
【００４３】
これにより、高温の燃焼ガスにより配管（１０２）の内壁に付着した燃料を蒸発気化させて、配管（１０２）内で燃焼させる、又は熱機関（２０１）に供給して熱機関（２０１）にて燃焼させることができるので、配管（１０２）内の状態を良好な状態に保つことができる。
【００４４】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る燃焼器システムを車両に適用したものであって、図１は本実施形態に係る燃焼器システム２００の模式図である。
【００４６】
図１中、エンジン２０１は車両走行用のコモンレール式水冷ディーゼルエンジンであり、エンジン２０１に空気を導く吸気管２０２には、吸気管２０２内をエンジン２０１に向けて流通する吸気流れを絞る可変絞り弁２０３が設けられている。
【００４７】
そして、吸気管２０２のうち可変絞り弁２０３の吸気流れ上流側には、後述する燃焼器１００の燃焼用空気を取り込む吸気管１０１が接続され、可変絞り弁２０３の吸気流れ下流側には、燃焼器１００の排気を吸気管２０２に導く排気管１０２が接続されている。
【００４８】
また、排気管２０４はエンジン２０１の排気を排出する管であり、この排気管２０４には排気中の炭化水素や窒素酸化等の酸化還元反応を促進することにより排気を浄化する三元触媒２０５、及び三元触媒２０５から流出する排気の騒音を低減するマフラー（図示せず。）が配設されている。
【００４９】
また、燃焼器１００は燃料を燃焼させるものであり、この燃焼器１００の燃焼熱により、エンジン冷却水を熱源として車室内を暖房するヒータコア（図示せず。）に供給する温水を加熱する。因みに、本実施形態では、燃焼器１００の燃料として、エンジン２０１の燃料を使用している。
【００５０】
なお、図２は燃焼器１００の模式図であり、第１燃焼筒１１０は燃料を燃焼させる燃焼部と燃焼ガスが流通する排気通路１２０とを区画する円筒状のものであり、この第１燃焼筒１１０は、燃料を着火燃焼させる燃焼室１３０側に位置する燃焼筒Ａと、燃焼室１３０と反対側に位置する燃焼筒Ｂとを溶接することにより構成されている。
【００５１】
第２燃焼筒１１１は燃焼室１３０を構成するとともに、第１燃焼筒１１０内において第１燃焼筒１１０の軸方向（紙面左右方向）と略平行な軸方向を有する円筒状のものであり、この第２燃焼筒１１１の円筒部には、第２燃焼筒１１１内に燃焼用空気を供給する空気穴１１２が、第２燃焼筒１１１の軸方向と直交する方向に向けて開口している。
【００５２】
また、第２燃焼筒１１１の軸方向一端側には、燃料を保持する略円盤状のウィック１４０が配設されており、このウィック１４０は、多数個の孔からなる金属メッシュ製のもので、その多数個の孔に燃料を一時的に保持することにより燃料の気化を促すものである。
【００５３】
そして、第２燃焼筒１１１内のうちウィック１４０近傍には、ウィック１４０に保持された燃料を加熱して燃料を蒸発気化させる第１グロープラグ１５１、及び第１グロープラグ１５１より高い温度で発熱してウィック１４０から蒸発した燃料を着火する第２グロープラグ１５２が設けられている。なお、両グロープラグ１５１、１５２は、通電することにより発熱するものである。
【００５４】
また、図２中、冷却水通路１６０は第１燃焼筒１１０周りに形成された円筒状の排気通路１２０を覆うように形成されたウォータジャケットであり、この冷却水通路１６０を流通する温水と排気通路１２０を流通する燃焼ガスとを熱交換することより、燃焼器１００の燃焼熱を取り出する熱交換部１７０を構成している。
【００５５】
なお、排気口１２１は燃焼ガスを燃焼器１００外に排出する開口部であり、流入口１６１は冷却水の入口であり、流出口１６２は冷却水の出口である。
【００５６】
また、燃料タンク１７０は、エンジン２０１用の燃料タンクを兼ねるものであり、燃料ポンプ１７１は燃料を燃焼器１００に送り出すものであり、バルブ１７２は燃料タンク２００と燃焼器１００とを結ぶ燃料通路を開閉する弁であり、エアポンプ１７３は燃焼器１００に燃焼用空気を送風する送風機である。
【００５７】
そして、エアポンプ１７３、バルブ１７２及び燃料ポンプ１７１、並びに第１、２グロープラグ１５１、１５２への通電は電子制御装置（ＥＣＵ）１８０により制御されており、ＥＣＵ１８０には、エンジン２０１の回転数を検出する回転数センサ１８１、及びエンジン２０１の始動、すなわちクランキングを行うスタータモータ（図示せず。）の始動信号等が入力されている。
【００５８】
因みに、燃焼器１００は、乗員が車両内の始動スイッチ（図示せず。）を直接に投入する、又はリモートコントロールやタイマー等により自動的に始動スイッチを投入することにより始動することができる。
【００５９】
なお、以下、リモートコントロールやタイマー等により自動的に始動スイッチを投入する手段を総称してプレ着火始動装置１８２と呼ぶ。なお、プレ着火始動装置１８２が特許請求の範囲に記載されたプレ着火始動手段に対応するものである。
【００６０】
次に、本実施形態の特徴的作動を述べる。
【００６１】
図４はエンジン２０１の始動スイッチが投入された時、つまりクランキングが開始された時を基準として、燃焼器１００の燃料ポンプ１７１、エアポンプ１７３及び第１、２グロープラグ１５１、１５２の作動を示すタイムチャートであり、冷間始動時において、エンジン２０１の始動スイッチが投入されてクランキングが開始されると同時に、可変絞り弁２０３を閉じる又は可変絞り弁２０３の開度を小さくして、燃料ポンプ１７１を稼動させるとともに、第１グロープラグ１５１に通電を開始する。
【００６２】
これにより、クランキングにより発生する負圧によって、ウイック１４０にて蒸発気化した燃料が、燃焼器１００内の空気と共に燃焼器用排気管１０２を経由してエンジン２０１の燃焼室内に吸入されてエンジン２０１が始動する。
ここで言う「クランキング」とは、いわゆるエンジンのクランクシャフトをモータ等にて回転させることは勿論のこと、熱機関を始動させる行為の全てを含む意味である。
【００６３】
なお、冷間始動時であるか否かは、エンジン冷却水の温度が所定温度以下であるか否か、又は吸気温度が過度に低い（例えば、０℃以下）か否か等に基づいて判定する。また、このときの燃料ポンプ１７１の回転数、すなわちウィック１４０に供給する燃料の量は、燃焼器１００を連続的に燃焼させる時に比べて小さくする。
【００６４】
そして、エンジン２０１が始動した後、すなわちクランキングをすることなく自立的にエンジンが稼動し始めた後、又はエンジン回転数が所定回転数（例えば、アイドリング回転数）以上となったときに、可変絞り弁２０３を開いた状態で第２グロープラグ１５２に通電し、ウイック１４０から蒸発した燃料を少なくとも一定時間ΔＴは燃焼器１００内で燃焼させる。
【００６５】
これにより、燃焼器１００の燃焼ガスは、燃焼器用排気管１０２を経由してエンジン２０１内に吸入されて、エンジン２０１の排気と共に三元触媒２０５にて浄化されて大気中に放出される。
【００６６】
なお、エンジン２０１の始動後、燃焼器１００にて暖房を行うときには、一定時間ΔＴを経過した後であっても、燃焼器１００を稼動し続ける。
【００６７】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００６８】
通常、エンジンに備えられている気化器や燃料噴射装置は、燃料を気化させるものではなく、燃料を霧化させて吸気又は燃焼室内に供給するものである。そして、霧化して表面積が増大した液体燃料は、圧縮されて高温になった吸気中に晒されることにより蒸発気化して着火燃焼する。
【００６９】
このため、冷間始動時のごとく、エンジン２０１の温度又は吸気の温度が低いと、吸気を圧縮しても圧縮された吸気の温度が低いため、燃焼室内に供給された燃料が十分に気化せず、燃料が着火しないおそれがある。
【００７０】
これに対して、本実施形態では、既に気化した燃料をエンジン２０１の燃焼室に供給するので、冷間始動時であっても燃料が十分に気化しないといった問題は根本的に発生しない。しかも、燃焼器１００の燃焼ガスを燃焼室に供給しないので、燃焼に必要な酸素量が足りず、燃料が着火しても連続的な燃焼に至らないといった問題も発生しない。
【００７１】
以上に述べたように、本実施形態によれば、確実にエンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【００７２】
また、暖房用の燃焼器１００のウイック１４０及び第１グロープラグ１５１を利用して燃料を蒸発気化させる蒸発器を構成しているので、エンジン始動補助のために新たな機器を設ける必要がないので、始動捕縄装置の製造原価が上昇することを抑制しつつ、エンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【００７３】
ところで、本実施形態では、少なくとも冷間始動時に燃焼器１００で蒸発させた燃料を燃焼器用排気管１０２を経由してエンジン２０１に供給するので、燃焼器用排気管１０２内を蒸発燃料が流通する間に蒸発燃料が冷却されて燃焼器用排気管１０２の内壁に凝縮付着するおそれがある。
【００７４】
これに対して、本実施形態では、エンジン２０１が始動した後、又はエンジン回転数が所定回転数以上となったときに、少なくとも一定時間ΔＴは燃焼器１００内で燃焼させて燃焼器１００の燃焼ガスを燃焼器用排気管１０２に流すので、高温の燃焼ガスにより燃焼器用排気管１０２の内壁に付着した燃料を蒸発気化させて、燃焼器用排気管１０２内で燃焼させる又はエンジン２０１に供給してエンジン２０１にて燃焼させることができる。したがって、燃焼器用排気管１０２内の状態を良好な状態に保つことができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、クランキング中はエアポンプ１７３を停止させたが、可変絞り弁２０３を開いた状態で、図５に示すように、エアポンプ１７３を稼動させて蒸発燃料をエンジン２０１に供給してもよい。このとき、エアポンプ１７３の始動タイミングが、エンジン始動スイッチを投入すると同時又は投入した時から所定時間遅れてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、クランキング中は燃料ポンプ１７１の回転数を一定としてウィック１４０への燃料供給を一定としたが、始動スイッチを投入した直後、つまりクランキングの初期段階において、図４の一点鎖線に示すように、ウィック１４０への燃料供給を一時的に増大させれば、燃料の蒸発をさらに促すことができる。
【００７７】
（第２実施形態）
本実施形態は、図６に示すように、燃焼器１００の燃焼ガスをエンジン２０１の排気管２０４に導く第２燃焼器排気管１０３、及び燃焼器１００の燃焼ガスを燃焼器用排気管１０２（以下、第１燃焼器用排気管１０２と呼ぶ。）に流す場合と第２燃焼器用排気管１０２に流す場合とを切り換える切替弁１０４を設け、かつ、図７に示すように、エンジン２０１の始動スイッチを投入する前にプレ着火始動装置１８２により燃焼器１００を着火始動させて燃焼器１００の燃焼ガスを第２燃焼器排気管１０３に流通させるとともに、エンジン２０１の始動スイッチを投入する時又はそれ以前に燃焼器１００を停止させ、エンジン２０１の始動スイッチを投入後は、第１実施形態と同様に燃焼器１００及び可変絞り弁２０３を制御するものである。
【００７８】
これにより、エンジン始動時には、燃焼熱により温度が上昇した燃焼器１００、つまり冷却水通路１６０内の冷却水や第１、２燃焼筒１１０、１１１等の余熱によって加熱された空気及び蒸発燃料がエンジン２０１に供給されるので、より一層、エンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、燃焼器１００に蓄えられ余熱によりウイック１４０が加熱されるので、図８に示すように、第１グロープラグ１５１への通電開始タイミングを第１実施形態により遅くしてもよい。
【００８０】
この場合、第２グロープラグ１５２の通電開始タイミングは、第１グロープラグ１５１への通電開始タイミングより遅くする、つまり第２グロープラグ１５２通電する時点で燃料が蒸発している必要があるので、図８では、図７に比べて第２グロープラグ１５２の通電開始タイミングを遅らせている。
【００８１】
また、プレ着火始動装置１８２による燃焼器１００の燃焼時間は、タイマー又は燃焼器１００、すなわち冷却水通路１６０内の冷却水温度により管理することが望ましい。
【００８２】
また、本実施形態では、燃焼器１００を停止させるときに燃料ポンプ１７１及びエアポンプ１７３を停止させたが、これに加えて、燃焼器１００の燃焼ガスを燃焼器１００の吸気側に供給して燃焼器１００を速やかに消火させてもよい。
【００８３】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例であり、図９に示すように、可変絞り弁２０３を開いた状態で、燃焼器１００を停止させる時に、エアポンプ１７３の回転数を増大さて燃焼器１００に供給する燃焼用空気量を燃焼器１００に供給する燃料が必要とする量より増大させるものである。
【００８４】
これにより、燃焼器１００内の火炎が吹き消されるので、速やかに燃焼器１００消火することができる。
【００８５】
（第４実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例であり、燃焼器１００を速やかに消火するために、図１０に示すように、可変絞り弁２０３を開いた状態で、燃焼器１００を停止させる時に、エアポンプ１７３の回転数を低下させて燃焼器１００に供給する燃焼用空気量を燃焼器１００に供給する燃料が必要とする量より減少させるものである。
【００８６】
なお、「燃焼器１００に供給する燃焼用空気量を燃焼器１００に供給する燃料が必要とする量より減少させる」とは、エアポンプ１７３を停止させて燃焼器１００に供給する燃焼用空気量を０にする行為も含む意味である。
【００８７】
因みに、本実施形態では、一時的に燃焼器１００は不完全燃焼状態となるが、不完全燃焼ガスをエンジン２０１に供給しても、この不完全燃焼ガスによりエンジン２０１に供給される燃料がＣＯ、ＴＨＣ、Ｃ等に活性化されるので、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００８８】
（第５実施形態）
本実施形態は、第４実施形態の変形例であり、第３実施形態では、エンジン２０１の始動スイッチを投入する前に燃焼器１００を所定時間稼動させた後、燃焼器１００を消火させたが、本実施形態は、可変絞り弁２０３を閉じた状態で図１１に示すように、エンジン２０１の始動スイッチを投入すると同時に燃焼器１００を所定時間稼動させた後、クランキングが終了する前、すなわちエンジン２０１が始動する前に燃焼器１００を消火させるものである。なお、エンジン２０１が始動したときには、可変絞り弁２０３を開く。
【００８９】
これにより、第４実施形態同様に、燃焼器１００から供給されるエンジン２０１の不完全燃焼ガスにより、エンジン２０１に供給される燃料がＣＯ、ＴＨＣ、Ｃ等に活性化されるので、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００９０】
（第６実施形態）
本実施形態は、第２〜４実施形態の変形例であり、具体的には、図１２に示すように、第２燃焼器用排気管１０３及び切替弁１０４を廃止するとともに、エンジン２０１の始動前に発生した燃焼器１００の燃焼ガスを、エンジン２０１から排出される排気をエンジン２０１の吸気側に供給する排気再循環装置（ＥＧＲ）用の排気管２０６を介して排気管２０４に排出するようにしたものである。
【００９１】
なお、ＥＧＲ弁２０７は排気再循環装置用の排気管２０５の連通状態を調節する供給排気量調節手段である。
【００９２】
（第７実施形態）
本実施形態は、図１３に示すように、冷却水通路１６０内の冷却水を循環させる専用の電動ポンプ１６３を設けるとともに、少なくともエンジン始動時に蒸気燃料を供給する際には、電動ポンプ１６３を停止させるものである。
【００９３】
これにより、燃焼器１００に蓄えられた余熱が外部に放熱されることを抑制できるので、エンジンの始動性をさらに向上させることができる。
【００９４】
（第８実施形態）
本実施形態は、図１４に示すように、燃焼器用排気管１０２に燃焼器１００が発生した熱、つまり燃焼器用排気管１０２を流通する燃焼ガスの熱を蓄える蓄熱器１０５を設けたものである。
【００９５】
これにより、エンジン始動時に蒸発燃料を供給するときに、蓄熱器１０５に蓄えられた熱により蒸発燃料及び空気を加熱することができるので、エンジンの始動性をさらに向上させることができる。
【００９６】
（第９実施形態）
本実施形態は、エンジン始動時における、エンジン２０１に吸入される吸気の温度及びエンジン２０１の温度に基づいて、第１グロープラグ１５１の発熱温度及びウィック１４０、つまり燃焼器１００に供給する燃料の量を制御するものである。
【００９７】
なお、本実施形態では、エンジン２０１の温度としてエンジン冷却水の温度を検出しており、第１グロープラグ１５１の発熱温度、つまり第１グロープラグ１５１の加熱温度は、第１グロープラグ１５１への通電量を制御することにより制御している。
【００９８】
因みに、図１５は本実施形態に係る始動補助装置の模式図を示しており、本実施形態では、吸気温度を検出する吸気温センサ１８３、及びエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１８４の検出信号がＥＣＵ１８０に入力されている。始動用グロープラグ１８５は、エンジン始動時にエンジン２０１内の吸気を加熱する周知の着火手段である。
【００９９】
そして、図１６に示すように、吸気の温度が低いときの第１グロープラグ１５１の加熱温度が、吸気の温度が高いときの第１グロープラグ１５１の加熱温度に比べて低くなるように、吸気温度の上昇に応じて第１グロープラグ１５１の加熱温度、つまり蒸発する燃料の温度を上昇させるとともに、吸気の温度が低いときにウィック１４０に供給する燃料の量が、吸気の温度が高いときにウィック１４０に供給する燃料の量に比べて多くなるように、吸気温度の上昇に応じてウィック１４０に供給する燃料の量を減らしていく。
【０１００】
このとき、エンジン水温が低いときの第１グロープラグ１５１の加熱温度が、エンジン水温が高いときの第１グロープラグ１５１の加熱温度に比べて低くなるように、エンジン水温の上昇に応じて第１グロープラグ１５１の加熱温度をさせるとともに、エンジン水温が低いときにウィック１４０に供給する燃料の量が、エンジン水温が高いときにウィック１４０に供給する燃料の量に比べて多くなるように、エンジン水温の上昇に応じてウィック１４０に供給する燃料の量を減らしていく。
【０１０１】
なお、エンジン２０１がクランキングをすることなく自立的にエンジンが稼動し始めた後、又はエンジン回転数が所定回転数（例えば、アイドリング回転数）以上となったとき、又はエンジン２０１の発生トルクが所定値以上となってエンジン２０１が完全に始動したものと見なせる状態となった後は、ウィック１４０への燃料供給を停止した状態で第１グロープラグ１５１の温度を最高温度の９０％程度まで上昇させてウィック１４０に残存する燃料を全て蒸発させてエンジン２０１に供給する。因みに、エンジン２０１が完全に始動後、燃焼器１００を暖房用に使用するときは、この限りではない。
【０１０２】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【０１０３】
通常、エンジン２０１や燃焼器１００の燃料は、単一成分から構成されているものではなく、蒸発温度（沸点）が異なる複数種類の成分からなる混合物であるので、第１グロープラグ１５１の加熱温度に応じて蒸発する成分及びその量が変化する。
【０１０４】
このため、加熱温度が低いと、その加熱温度以下の蒸発温度を有する成分しか蒸発できないので、加熱温度が上昇していくと、蒸発することができる成分が増える。つまり、図１７に示すように、蒸発する燃料成分の温度、つまり加熱温度に応じて蒸発する燃料の量が上昇していく。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、吸気温度及びエンジン水温が低いときには、加熱温度を低くして蒸発温度が低い燃料成分をエンジン２０１に供給するので、吸気温度及びエンジン水温が低いときであっても、確実に気化した燃料をエンジン２０１に供給することができ、確実にエンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【０１０６】
また、加熱温度を低くして蒸発温度が低い燃料成分のみエンジン２０１に供給すると、図１７に示すように、エンジン２０１に供給することができる燃料の量が減少するので、吸気温度及びエンジン水温が低いときには、加熱温度を低くして蒸発温度が低い燃料成分をエンジン２０１に供給しつつ、ウィック１４０に供給する燃料の量を増大させてエンジン２０１に供給する燃料の量が減少してしまうことを防止している。
【０１０７】
これにより、始動に必要な燃料の量が不足することなく、確実に気化した燃料をエンジン２０１に供給することができるので、確実にエンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【０１０８】
（第１０実施形態）
本実施形態は、図１８に示すように、第１グロープラグ１５１の加熱温度をクランキングを開始した時からの経過時間に応じて上昇させつつ、ウィック１４０に供給する燃料の量を加熱温度に連動させながら減少させるとともに、エンジン２０１の出力が安定してエンジン２０１が完全に始動した後は、ウィック１４０への燃料供給を停止した状態で第１グロープラグ１５１の温度を最高温度の９０％程度まで上昇させてウィック１４０に残存する燃料を全て蒸発させてエンジン２０１に供給する。
【０１０９】
これにより、第９実施形態と同様に、始動に必要な燃料の量が不足することなく、確実に気化した燃料をエンジン２０１に供給することができるので、確実にエンジン２０１の始動性を向上させることができる。
【０１１０】
（第１１実施形態）
上述の実施形態では、冷間始動時に蒸気燃料を発生させる蒸発器として燃焼器１００を用いたが、本実施形態は、図１９に示すように、エンジン始動専用の燃料蒸発器３００を設けて上述の実施形態を実施するものである。
【０１１１】
なお、燃料蒸発器３００は、上述の実施形態と同様に、燃料を保持する多孔質状のウィック３０１及び加熱手段であるグロープラグ３０２等からなるものである。
【０１１２】
（第１２実施形態）
本実施形態は、図２０に示すように、エンジン始動専用の燃料蒸発器３００を排気再循環装置（ＥＧＲ）用の排気管２０６途中に設けたものである。
【０１１３】
（その他の実施形態）
上述の実施形態（図１参照）では、可変絞り弁２０３が半開（点線で示す位置）のときに、燃焼器用吸気管１０１及び燃焼器用排気管１０２と吸気管２０２との接続部が、吸気流れにおいて可変絞り弁２０３以降で位置していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１６に示すように、可変絞り弁２０３が半開（点線で示す位置）のときに、燃焼器用吸気管１０１及び燃焼器用排気管１０２と吸気管２０２との接続部が、吸気流れにおいて可変絞り弁２０３以前に位置していてもよい。
【０１１４】
因みに、このような場合には、可変絞り弁２０３がＥＧＲ制御に用いられても、始動補助装置がエンジン２０１の排気の影響を大きく受けることがない。
【０１１５】
また、上述の実施形態では、車両用に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱機関にも適用することができる。
【０１１６】
また、上述の実施形態では、燃料を加熱して蒸発させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば圧力を低下させる等して燃料を蒸発させてもよい。
【０１１７】
また、上述の実施形態では、蒸発器をウイック及びグロープラグ等で構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばウィックに代えて燃料を噴霧するノズルを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱機関の始動補助装置に適用される燃焼器の模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図１６】本発明の第９実施形態に係る熱機関の始動補助装置における、吸気温と蒸発する燃料する燃料の温度及び燃料送量との関係を示すグラフである。
【図１７】燃料する燃料の温度と燃料蒸発量との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第１０実施形態に係る熱機関の始動補助装置の作動タイミングチャートである。
【図１９】本発明の第１１実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【図２０】本発明の第１２実施形態に係る熱機関の始動補助装置の模式図である。
【符号の説明】
２０１…エンジン（熱機関）、１００…燃焼器。
【図１】
0003801030.tif 000002
【図２】
0003801030.tif 000003
【図３】
0003801030.tif 000004
【図４】
0003801030.tif 000005
【図５】
0003801030.tif 000006
【図６】
0003801030.tif 000007
【図７】
0003801030.tif 000008
【図８】
0003801030.tif 000009
【図９】
0003801030.tif 000010
【図１０】
0003801030.tif 000011
【図１１】
0003801030.tif 000012
【図１２】
0003801030.tif 000013
【図１３】
0003801030.tif 000014
【図１４】
0003801030.tif 000015
【図１５】
0003801030.tif 000016
【図１６】
0003801030.tif 000017
【図１７】
0003801030.tif 000018
【図１８】
0003801030.tif 000019
【図１９】
0003801030.tif 000020
【図２０】
0003801030.tif 000021