JP2000009004A - 内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関等の置かれている状況に拘わらず燃
焼式ヒータの燃焼を良好に行うことができ、よって燃焼
式ヒータがスモークや失火を生じないようにできる内燃
機関用燃焼式ヒータの制御装置を提供すること。 【解決手段】 内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入する
内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置であって、燃焼式ヒ
ータ１７の燃焼用空気の密度を演算する空気密度演算手
段であるＥＣＵ４６と、このＥＣＵ４６の演算結果に基
づいて燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を制御する燃焼状態
制御手段である燃料ポンプ，送風ファン４５およびそれ
らの回転数を制御して最適な空燃比とするＥＣＵ４６と
を有する。

Description

【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
ヒータの制御装置に関し、詳しくは内燃機関の吸気系に
燃焼ガスを導入する内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関は、特に寒冷時において、その
始動性を高め暖機促進を図ることが望まれる。そこで、
例えば特開昭６２−７５０６９号公報では、内燃機関の
吸気通路に取付けた気化式燃焼ヒータが出す燃焼熱の利
用によって機関冷却水を暖め、これによって暖機促進や
車室用ヒータの性能向上を図る技術を示している。気化
式燃焼ヒータは、その燃焼用の液化燃料を気化し、この
気化した燃料に着火して火種を作り、この火種に空気を
送り込んで火炎を起こす。

【０００３】気化式燃焼ヒータの一般的な基本構造は、
周知のごとく、火炎を起こす燃焼室と、この燃焼室に燃
焼用の液化燃料を供給する燃料供給部と、この燃料供給
部によって供給した液化燃料を気化する燃料気化部と、
この燃料気化部によって気化した気化燃料に着火して火
種を起こす着火手段としてのグロープラグと、グロープ
ラグによってできた火種を火炎に成長させるための空気
供給用の送風ファンと、気化式燃焼ヒータの燃焼熱を内
燃機関の機関冷却水に吸収して暖機促進を図るための機
関冷却水を通す冷却水通路と、燃焼室に対して空気を供
給および排出する空気流通路とを少なくとも有する。ま
た、燃焼式ヒータを好適に作動させるには、送風ファン
の出力，空気の供給量，燃料の供給量等の各種調整を行
って空燃比を内燃機関や内燃機関搭載車輌（以下、特に
断らない限り、これらを総称して「内燃機関等」とい
う。）ごとによって定められる適切なものにする必要が
ある。そして、これらの調整はコンピュータが行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関等
が、例えば、気圧や気温の低い山岳地とか反対に気圧や
気温の高い海底トンネルにある等、平生な通常の大気状
態（以下「通常大気状態」という。）とは違う状況下
（以下「非通常大気状態」という。）にあるときに燃焼
式ヒータを作動すると、前記空燃比が変化してスモーク
や失火を燃焼式ヒータが生じてしまう場合が考えられ
る。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑みて為した
ものであって、内燃機関等の置かれている状況に拘わら
ず燃焼式ヒータの燃焼を良好に行うことができ、よって
燃焼式ヒータがスモークや失火を生じないようにできる
内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置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、本発明の内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置は、以
下の構成を採用する。 （１）内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入する内燃機関
用燃焼式ヒータの制御装置であって、この内燃機関用燃
焼式ヒータの制御装置は、前記燃焼式ヒータの燃焼用空
気の密度を演算する空気密度演算手段と、この空気密度
演算手段の演算結果に基づいて前記燃焼式ヒータの燃焼
状態を制御する燃焼状態制御手段と、を有する。

【０００７】ここで「燃焼式ヒータ」とは、燃焼用燃
料として液化燃料を使用し、この液化燃料を気化してこ
れに着火して火炎を起こす方式の気化式燃焼ヒータが好
ましい。

【０００８】「空気密度演算手段」とは、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）のことであるが、ＣＰＵはＥＣＵに
含まれるので、ＥＣＵであるともいえる。

【０００９】「燃焼状態制御手段」とは、燃焼式ヒー
タの燃焼状態を制御するものであるから燃焼式ヒータの
空燃比が決まる要因に影響を及ぼすものをいう。よっ
て、例えば燃焼式ヒータに含まれる構成部品のうち、燃
焼式ヒータの燃焼室に液化燃料を供給する燃料ポンプ，
燃料ポンプによって供給した液化燃料を気化する燃料気
化部，燃焼室に燃焼用空気を供給する送風ファン，燃焼
室に対して空気を供給および排出する空気流通路等なら
びに燃料ポンプおよび送風ファンの各回転数を制御する
ＣＰＵが挙げられる。しかし、本項（１）に係る燃焼状
態制御手段は、空気密度演算手段の割り出した演算結果
に基づいて燃焼式ヒータの燃焼状態を制御するものであ
り、また空気密度は時々刻々変化する。よって、これら
の条件に対応できるものといえば、燃料ポンプと送風フ
ァンおよびこれらの回転数を制御するＣＰＵが好適であ
る。しかし、空気密度の変化に合わせて燃焼式ヒータの
燃焼状態を時々刻々制御できるものであれば、これらに
限られるものではないことはもちろんである。

【００１０】本項（１）では、空気密度演算手段と燃焼
状態制御手段とを有し、空気密度演算手段が、内燃機関
の現在置かれている状況下での圧力や温度に基づいて燃
焼式ヒータの燃焼用空気密度を演算し、燃焼状態制御手
段が、空気密度演算手段の割り出した演算結果に基づい
て燃焼式ヒータの燃焼状態を制御するため、内燃機関等
が通常大気状態にある例えば町中等にある場合はもちろ
ん、非通常大気状態にある気圧や気温の低くなる山岳地
や気圧や気温の高くなる海底トンネル等の低地等普段あ
まり置かれない場所にある場合でも、そのときの状況に
応じて燃焼式ヒータの燃焼状態を制御する。したがっ
て、この制御をうまく調整して空燃比を好適にすれば、
燃焼式ヒータがスモークや失火を生じることがない。 （２）前記（１）項において、前記燃焼状態制御手段
は、燃焼式ヒータの空燃比を決める要因を制御するもの
であると好適である。

【００１１】ここで、「燃焼式ヒータの空燃比を決め
る要因」とは、前記（１）で燃焼式ヒータの空燃比が決
まるに影響を及ぼすものとして列挙した前記燃焼式ヒー
タの構成部品のことであり、そのうちの燃料ポンプと送
風ファンとは燃料と空気との混合比率である空燃比を決
める直接的要因といえる。また、空燃比を決めるこれら
直接的な要因に対し、燃料気化部や空気流通路は、例え
ばその設計寸法によって、液化燃料の気化の程度や流通
空気量が左右され、延いては空燃比に影響を与える要因
であるから、これらは空燃比を決める間接的要因といえ
る。そして、これら直接的要因と間接的要因のうち直接
的要因のみが空気密度演算手段の演算結果に基づいて制
御できる。すなわち、直接的要因である燃料ポンプと送
風ファンは、それらの回転数がＣＰＵによって制御さ
れ、その制御された回転数で空燃比が定まるので、「燃
焼式ヒータの空燃比を決める要因」とは、燃料ポンプと
送風ファンのことであるが、詳しくは、燃料ポンプの回
転数と送風ファンの回転数ということができる。燃料ポ
ンプの回転数を増減することで燃料が増減するので、燃
料ポンプの回転数の調整だけでも空燃比の調整はできる
し、送風ファンの回転数を増減することで空気量が増減
するので、燃料ポンプの回転数の調整だけでも空燃比の
調整はできる。しかし、燃料ポンプの回転数と送風ファ
ンの回転数の両方を調整するようにすればよりきめ細か
に空燃比の調整ができる。

【００１２】「制御する」とは、燃焼式ヒータからス
モークが発生したり、失火を生じたりしないようにでき
る適切な空燃比になるようにすることである。

【００１３】本項（２）では、燃焼式ヒータの燃焼状態
を左右する空燃比を決める要因を制御するので、内燃機
関等ごとに定めた理想の空燃比から空燃比が大きくずれ
ることがなく、極めて良好に燃焼式ヒータが燃焼する。
よって、燃焼式ヒータがスモークや失火を生じない。 （３）前記（２）項において、前記要因は、前記燃焼式
ヒータに供給する燃焼用空気量であることが好ましい。
燃焼用空気量は送風ファンの回転数によって決まるから
である。

【００１４】本項（３）では、燃焼用空気量は空燃比を
決める直接的要因であるから極めて効果的に空燃比調整
ができる。よって、効率的に燃焼式ヒータからスモーク
や失火を生じないようにできる。 （４）前記（２）項において、前記要因は、前記燃焼式
ヒータに供給する燃料供給量であってもよい。燃料供給
量は燃料ポンプの回転数によって決まるからである。

【００１５】本項（４）でも燃料供給量も空燃比を決め
る直接的要因であるから（３）と同様の作用効果を奏す
る。 （５）前記（２）項において、前記要因は、前記燃焼式
ヒータに供給する、燃焼用空気量および燃料供給量であ
ってもよい。

【００１６】本項（５）でも燃焼用空気量および燃料供
給量は空燃比を決める直接的要因であってそれらの両方
を制御するので（３）および（４）以上によりきめ細や
かに燃焼式ヒータからスモークや失火を生じないように
できる。 （６）前記（１）項〜（５）項において、空気密度演算
手段による空気密度の演算は、前記内燃機関の吸気系に
おける吸気圧力に基づいて為すと好適である。

【００１７】本項（６）では、内燃機関の吸気系におけ
る空気状態を示す要因である吸気圧力に基づいて空気密
度を割り出せるので、適切な空燃比にすることができ
る。 （７）前記（１）項〜（５）項において、空気密度演算
手段による空気密度の演算は、前記内燃機関の吸気系に
おける吸気温度に基づいて為すと好適である。

【００１８】本項（７）も（６）と同様であって、内燃
機関の吸気系における空気状態を示す要因である吸気温
度に基づいて空気密度を割り出せるので、適切な空燃比
にすることができる。 （８）前記（１）項〜（５）項において、空気密度演算
手段による空気密度の演算は、外気圧に基づいて為すと
好適である。

【００１９】本項（８）では、外気の状態を示す要因で
ある外気圧に基づいて空気密度を割り出せるので、適切
な空燃比にすることができる。 （９）前記（１）項〜（５）項において、空気密度演算
手段による空気密度の演算は、外気温に基づいて為すと
好適である。

【００２０】本項（９）も（８）と同様であって、外気
の状態を示す要因である外気温度に基づいて空気密度を
割り出せるので、適切な空燃比にすることができる。

【００２１】

【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。 〈第１の実施の形態〉 （エンジン１）内燃機関としてのエンジン１は水冷式で
あって、機関関連要素の一つである冷却水が循環する図
示しないウォータジャケットを備えたエンジン本体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、この吸気装置５に
係る前記空気と図示しない燃料噴射装置による噴射燃料
とからなる混合気を前記気筒内で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、エンジン１を搭載す
る車輌の室内を暖める車室用ヒータ９とを有する。 （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，エンジン本体３の図示しない気筒内にお
ける燃焼時の圧力よりも低圧である大気圧下で燃焼する
燃焼式ヒータ１７，インタークーラ１９，インテークマ
ニホールド２１を備えている。

【００２２】これらの吸気系構造物は、吸気系構造物の
他の一つであってかつ複数の連結管を備える吸気通路と
しての吸気管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まれるため加圧状態となる下流
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）一方の上流側連結管２５は、図１
において、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する支流管としてのヒータ用
枝管３０とからなる。 （吸気圧センサ３１および吸気温センサ３２）本流管２
９のうちエアクリーナ１３の下流側近傍箇所には吸気圧
センサ３１および吸気温センサ３２を取付けてある。両
センサ３１および３２は、エアクリーナ１３から本流管
２９に入った外気Ａが、エアクリーナ１３を通過してエ
ンジン１の吸気Ａ’となったその吸気Ａ’の圧力および
温度を検出するものである。これらの検出結果は、ＥＣ
Ｕ４６のＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）に一時
記憶しておき、必要に応じてＥＣＵ４６の中枢部である
ＣＰＵに呼び出す。このＣＰＵは、吸気Ａ’の圧力およ
び温度に基づいて燃焼式ヒータ１７の燃焼用空気の密度
γ１（以下「空気密度γ１」という。）を演算するよう
になっている。そして、ＣＰＵはＥＣＵ４６に含まれる
のでＥＣＵ４６のことを空気密度演算手段ということに
する。 （ヒータ用枝管３０）ヒータ用枝管３０は、全体形状が
ほぼ”Ｕ”形をしており、その中途部分に燃焼式ヒータ
１７を含む。また、ヒータ用枝管３０の他の構成部材と
して、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、すなわち燃焼式ヒータ１７の燃
焼に供する新気ａ１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ａ２を本流管２９に出す燃焼ガス排出路３５とを有す
る。よって、ヒータ用枝管３０は、空気供給路３３と燃
焼ガス排出路３５とを介して空気を燃焼式ヒータ１７に
対して供給排出するので、「空気流通路」ということが
できる。なお、一般に燃焼式ヒータの燃焼ガスは、通常
の燃焼状態で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り、この実施の形態に係る燃
焼式ヒータ１７も同様である。よって、燃焼式ヒータ１
７の燃焼ガスａ２を内燃機関の吸気として使用しても支
障はない。

【００２３】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、続箇所ｃ１は接続箇所ｃ２よりも本流管２
９の上流側に位置する。よって、エアクリーナ１３から
の吸気Ａ’は、まず接続箇所ｃ１でヒータ用枝管３０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。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１
７−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。また、このａ２と前
記新気ａ１’とが接続箇所ｃ２で合流し、燃焼ガス混入
空気ａ３となる。 （下流側連結管２７）下流側連結管２７は、図１にある
ように、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、この実施の形態ではＬ字形をし
ている。また、下流側連結管２７のうち、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の終端であるマフラ４１までの間に、排気
系構造物であるエキゾーストマニホールド３８，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を同じく排気系構造物である排気管４２上に備えて
ある。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。 （燃焼式ヒータ１７）次に燃焼式ヒータ１７の構造を図
２および図３に概略示す。

【００２４】燃焼式ヒータ１７は、その燃焼状態がＥＣ
Ｕ４６のＣＰＵで制御する。なお、燃焼式ヒータ１７に
専用のＣＰＵを設け、燃焼式ヒータ１７の制御をこのＣ
ＰＵで行うようにしてもよいが、ここでは説明を簡単に
するため省略する。

【００２５】燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３の前
記ウォータジャケットとつながっており、燃焼式ヒータ
１７は、その内部にウォータジャケットからの機関冷却
水を通す機関冷却水通路１７ａを有する。この機関冷却
水通路１７ａを流れる機関冷却水（図２に破線矢印で示
す。）は、燃焼式ヒータ１７の内部に形成した燃焼室１
７ｄの周りを巡るようにして通過し、その間に燃焼室１
７ｄからの熱を受けて暖まる。 （燃焼室１７ｄ）燃焼室１７ｄは、火炎を出す燃焼室本
体としての燃焼筒１７ｂと、燃焼筒１７ｂを覆うことで
火炎が外部に漏れないようにする円筒状の隔壁１７ｃと
からなる。燃焼筒１７ｂを隔壁１７ｃで覆うことで、燃
焼室１７ｄを隔壁１７ｃ内に画成する。そして、この隔
壁１７ｃも燃焼式ヒータ１７の外壁４３ａで覆われ、両
者間には間隔をあけてある。この間隔をおくことで、外
壁４３ａの内面と隔壁１７ｃの外面との間に前記機関冷
却水通路１７ａができる。

【００２６】また、燃焼室１７ｄは、前記空気供給路３
３および燃焼ガス排出路３５とそれぞれ直接つながる空
気供給口１７ｄ1および排気排出口１７ｄ2を有してい
る。

【００２７】そして、空気供給路３３から送られて来た
空気ａ１は、空気供給口１７ｄ1から燃焼室１７ｄに入
るとその中を伝って排気排出口１７ｄ2に至り、その
後、燃焼ガス排出路３５を経由して、既述のように本流
管２９に空気ａ２として流れる。よって、燃焼室１７ｄ
は、燃焼式ヒータ１７内において空気ａ２に燃焼によっ
て変化する空気ａ１を通す一連の空気流通路の形態にな
っている。

【００２８】燃焼式ヒータ１７が燃焼した後、燃焼ガス
排出路３５を経由して本流管２９に戻る空気ａ２は、い
わば燃焼式ヒータ１７が排出する燃焼ガスであるから熱
を持つ。そして、この熱を持った空気ａ２が燃焼式ヒー
タ１７から燃焼ガス排出路３５に出るまでの間におい
て、空気ａ２の持つ熱が、隔壁１７ｃを通して機関冷却
水通路１７ａを流れる機関冷却水に伝わり、既述のよう
に機関冷却水を暖め、この暖められた機関冷却水がエン
ジン１のウォータジャケットに送られてエンジン本体３
を暖機する。 （燃焼筒１７ｂ） また、燃焼筒１７ｂは、図示しない燃料ポンプとつなが
っている燃料供給管１７ｅを備え、そこから前記燃料ポ
ンプのポンプ圧を受けて燃焼用燃料を燃焼筒１７ｂに供
給する。よって燃料ポンプと燃料供給管１７ｅとは、燃
料供給手段といえる。燃料ポンプの作動による燃料の供
給量は、ＥＣＵ４６のＲＡＭに一時記憶しておき、必要
に応じてＥＣＵ４６の中枢部であるＣＰＵに呼び出す。 （燃料ポンプの作動）燃料ポンプの作動、すなわち燃料
の供給量は燃料ポンプの回転数Ｎ１によって決まり、こ
の回転数Ｎ１は、吸気Ａ’の圧力および温度に基づいて
決まる燃焼式ヒータ１７の燃焼用空気密度γ１から求め
る。燃焼用空気密度γ１を求めるには、図４に示すマッ
プＭ１を用いる。マップＭ１は、その縦軸が燃料ポンプ
の回転数Ｎ１を示し、横軸が燃焼用空気密度γ１を示し
ており、このようなマップＭ１は、ＥＣＵ４６のＲＯＭ
（読み出し専用メモリ）に記憶してある。また、Ｍ１に
おける破線グラフおよび実線グラフは、それぞれ燃料ポ
ンプの回転数Ｎ１が、空気密度γ１によって変化しない
場合および変化する場合を示す。つまり、回転数Ｎ１が
空気密度γ１によって変化しない場合、換言すれば暖機
を積極的に行ったりする必要のないときや車室用ヒータ
９の効きを高めたりする必要のないときには破線グラフ
に基づいてγ１から回転数Ｎ１を求める。反対に燃料ポ
ンプの回転数Ｎ１が空気密度γ１によって変化する場
合、換言すれば暖機を積極的に行ったり、あるいは車室
用ヒータ９の効きを高めたりする必要のあるときには実
線グラフに基づいてγ１から回転数Ｎ１を求める。な
お、破線が適用される場合は、γ１の程度に拘わらずＮ
１が一定であるからこれをＲＯＭに記憶しておいてもよ
い。 （液化燃料１８）供給する燃焼用燃料は、液化燃料１８
であり、図３に示す燃料気化部１７ｆを経て気化燃料１
８’とされ、この気化燃料１８’は、着火手段である、
図示しないバッテリからの通電によって発熱するグロー
プラグ１７ｇによって着火する。 （イオンセンサ１７ｈおよび燃料加熱蒸発板１７ｉ）ま
た、図３に符号１７ｈおよび１７ｉで示すものは、それ
ぞれ着火センサとしてのイオンセンサ、および燃料加熱
蒸発板である。燃料加熱蒸発板１７ｉの近傍で気化燃料
１８’が着火し、火炎Ｆの元となる火種Ｆ’ができる。
火種Ｆ’を火炎に成長させるものが送風ファン４５であ
る。 （送風ファン４５）送風ファン４５は空気流通路の形態
を為す燃焼室１７ｄの下流側に位置する。そして、送風
ファン４５はＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制
御することで出力調整が為される。この出力調整によっ
て、燃焼室１７ｄ内を流れる空気量が変わる。送風ファ
ン４５の作動は、その回転数Ｎ２によって決まり、この
回転数Ｎ２も前記空気密度γ１から求める。送風ファン
４５の回転数Ｎ２を求めるには、図５に示すマップＭ２
を用いる。マップＭ２は、その縦軸が送風ファン４５の
回転数Ｎ２を示し、横軸が燃焼用空気密度γ１を示して
おり、このようなマップＭ２もＥＣＵ４６のＲＯＭに記
憶してある。また、マップＭ２における破線グラフおよ
び実線グラフで示すものは、それぞれ送風ファン４５の
回転数Ｎ２が、空気密度γ１によって変化する場合およ
び変化しない場合を示す。つまり、回転数Ｎ２が空気密
度γ１によって変化する場合、換言すれば暖機を積極的
に行ったりする必要のないときや車室用ヒータ９の効き
を高めたりする必要のないときには破線グラフに基づい
てγ１から回転数Ｎ２を求める。反対に送風ファン４５
の回転数Ｎ２が空気密度γ１によって変化する場合、換
言すれば暖機を積極的に行ったり、あるいは車室用ヒー
タ９の効きを高めたりする必要のあるときには実線グラ
フに基づいてγ１から回転数Ｎ２を求める。

【００２９】よって、マップＭ１とマップＭ２に係る破
線同士および実線同士は、それぞれ対応しており、前記
のようにγ１が決まればマップＭ１とマップＭ２の破線
または実線から燃料ポンプの回転数Ｎ１と送風ファン４
５の回転数Ｎ２を特定できる。これらの回転数Ｎ１およ
びＮ２は、燃焼式ヒータ１７の空燃比が決まる直接的要
因であって、空燃比が決まれば燃焼式ヒータ１７の燃焼
状態を制御できるので、燃料ポンプ，送風ファン４５お
よびこれらの回転数を制御するＣＰＵを含むＥＣＵ４６
を燃焼状態制御手段といえる。

【００３０】これらマップＭ１およびＭ２から求めたそ
れぞれの回転数Ｎ１およびＮ２は、ＥＣＵ４６のＲＡＭ
に一時的に記憶される。そしてこれらの回転数Ｎ１，Ｎ
２を目標回転数として、ＣＰＵによって燃料ポンプと送
風ファン４５の回転数を調整することで空燃比を適切な
ものにする。

【００３１】なお、図４および図５における空気密度γ
１に係る範囲Ｉは、この範囲に空気密度γ１があるとき
は、燃焼式ヒータ１７からスモークが発生したり失火を
生じたりしないことを意味する範囲であり、空気密度γ
１が、範囲Ｉを超えて高いときは燃焼式ヒータ１７の空
燃比がリーンであって失火を生じ、反対に少ないときは
空燃比がリッチであってスモークを発生することを示
す。よってこの範囲Ｉのことを便宜上適正範囲Ｉという
ことにする。そして、この適正範囲Ｉから外れた領域に
空気密度γ１があるときにマップＭ１およびＭ２から燃
料ポンプと送風ファン４５の各目標回転数を求め、この
目標回転数になるように、燃料ポンプと送風ファン４５
の各回転数をＣＰＵが調整することで、適正範囲Ｉに空
気密度γ１がないときでも空燃比が適切になってスモー
クを発生したり失火を生じたりしないようにできる。 （機関冷却水の循環）次に、機関冷却水通路１７ａに対
する機関冷却水の循環について図１と図２を参照して説
明する。 （機関冷却水通路１７ａ）機関冷却水通路１７ａは、エ
ンジン本体３の前記ウォータジャケットとつながってい
る冷却水導入口１７ａ1と、車室用ヒータ９とつながっ
ている機関冷却水排出口１７ａ2とを有する。 （水管路Ｗ１〜Ｗ３）機関冷却水導入口１７ａ1とエン
ジン本体３との間には水管路Ｗ１を介在して連結してあ
り、機関冷却水排出口１７ａ2と車室用ヒータ９との間
は水管路Ｗ２で介して連結してある。

【００３２】これらの水管路Ｗ１および水管路Ｗ２を介
して、燃焼式ヒータ１７はエンジン本体３の前記ウォー
タジャケットおよび車室用ヒータ９とつながっている。
また、車室用ヒータ９とエンジン本体３も水管路Ｗ３を
介してつながっている。

【００３３】したがって、エンジン本体３のウォータジ
ャケットの機関冷却水は、その流れの順序として、水
管路Ｗ１を介して機関冷却水導入口１７ａ1から燃焼式
ヒータ１７に至り、そこで暖められる。この暖められ
た機関冷却水は、燃焼式ヒータ１７の機関冷却水排出口
１７ａ2から水管路Ｗ２を介して車室用ヒータ９に至
る。そして、機関冷却水は、車室用ヒータ９で熱交換
されて温度が下がった後、水管路Ｗ３を介してウォータ
ジャケットに戻る。

【００３４】このように、機関冷却水は、水管路Ｗ１
と、水管路Ｗ２と、水管路Ｗ３を介して、エンジン本体
３と、燃焼式ヒータ１７と、車室用ヒータ９との間を循
環する。 （ＥＣＵ４６へのセンサ等の電気的接続）また、ＥＣＵ
４６は、温度検出センサ１７ｈ，吸気圧センサ３１およ
び吸気温センサ３２その他の図示しない各種センサ類な
らびに送風ファン４５および燃料ポンプと電気的につな
がっている。そして、これら各種センサ等の出力値およ
び燃料ポンプ等の各パラメータに応じて、ＣＰＵが、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
式ヒータ１７の空燃比を調整する。 （燃焼式ヒータ１７の空燃比制御実行ルーチン）次に図
６を用いて燃焼式ヒータ１７の空燃制御実行ルーチンに
ついて述べる。

【００３５】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って、以下に述
べるＳ１０１〜Ｓ１０６の各ステップからなる。また、
これらのステップからなるフローチャートは、ＥＣＵ４
６のＲＯＭに記憶してある。また、第２の実施の形態に
係るフローチャートもエンジン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、これらもＥＣＵ４
６のＲＯＭに記憶してある。そして、各フローチャート
の各ステップにおける処理は、すべてＥＣＵ４６のＣＰ
Ｕによるものである。

【００３６】なお、記号Ｓを用い、例えばステップ１０
１であればＳ１０１と省略して示す。

【００３７】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でエンジン１の吸気管
２３における吸気圧力および吸気温度をそれぞれ吸気圧
センサ３１および吸気温センサ３２で読み込んでよい条
件が成立しているかどうかを判定する。ここでいう、吸
気圧センサ３１および吸気温センサ３２で読み込んでよ
い条件が成立しているかどうかとは、吸気圧や吸気温が
安定した状態にあるかどうかということであり、具体的
には例えばエンジン１がアイドル状態にあってエンジン
回転が一定にある場合等を挙げられる。吸気圧や吸気温
が変化し易い場合を避けてできるだけ定常状態にある方
が吸気圧力と吸気温度とが特定され易いからである。Ｓ
１０１で肯定判定すればＳ１０２に進み、否定判定すれ
ばこのルーチンを終了する。

【００３８】Ｓ１０２では、吸気圧センサ３１および吸
気温センサ３２で吸気圧および吸気温を読み込む。

【００３９】Ｓ１０３では、吸気圧センサ３１および吸
気温センサ３２で読み込んだ吸気圧および吸気温に基づ
いて、燃焼式ヒータ１７の燃焼用空気の密度γ１を演算
して求める。

【００４０】Ｓ１０４ではＳ１０３で求めた空気密度γ
１に基づいてマップＭ１から燃料ポンプの目標回転数Ｎ
１を求める。目標回転数Ｎ１は、この回転数Ｎ１に燃料
ポンプの回転数を設定することで、空燃比を適正なもの
に制御するから制御回転数ともいえる。

【００４１】なお、マップＭ１における破線グラフを適
用するか実線グラフを適用するかは、前記のように暖機
を積極的に行ったりする必要のないときや車室用ヒータ
９の効きを高めたりする必要の有無で判断し、これはＣ
ＰＵが行う。この判断についてのフローチャートは本発
明の要旨とするところではないので説明を省略する。こ
の破線グラフにするか実線グラフにするかの判断は、マ
ップＭ２についても同様である。

【００４２】Ｓ１０５では、Ｓ１０３で求めた空気密度
γ１に基づいてマップＭ２から送風ファン４５の目標回
転数Ｎ２を求める。この送風ファン４５に係る目標回転
数Ｎ２も回転数Ｎ１と同様であって、この目標回転数Ｎ
２に送風ファン４５の回転数を設定することで、空燃比
を適正なものに制御するから制御回転数ともいえる。

【００４３】Ｓ１０６では、Ｓ１０４およびＳ１０５で
求めた回転数Ｎ１およびＮ２になるように燃料ポンプの
回転数および送風ファン４５の回転数を調整する。

【００４４】これらのステップを経ることで、前記のよ
うに燃焼式ヒータ１７の空気密度γ１が適正範囲Ｉにな
いときでも空燃比を適切にしてスモークを発生したり失
火を生じたりしないようにできる。

【００４５】このように燃焼式ヒータ１７の燃焼用空気
の密度を演算する空気密度演算手段としてのＥＣＵ４６
と、この空気密度演算手段であるＥＣＵ４６の演算結果
に基づいて燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を制御する燃焼
状態制御手段である燃料ポンプ，送風ファン４５および
これらの回転数を制御するＣＰＵを含むＥＣＵ４６とと
を有するものが本発明第１の実施の形態に係る内燃機関
用燃焼式ヒータの制御装置である。 〈第１の実施の形態の作用効果〉本発明第１の実施の形
態に係る内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置では、空気
密度演算手段であるＥＣＵ４６が、エンジン１の現在置
かれている状況下での圧力や温度に基づいて燃焼式ヒー
タ１７の燃焼用空気密度γ１を演算し、燃焼状態制御手
段である燃料ポンプ，送風ファン４５およびこれらの回
転数を制御するＣＰＵを含むＥＣＵ４６が、空気密度演
算手段であるＥＣＵ４６の割り出した演算結果に基づい
て燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を制御するため、エンジ
ン１やこれを搭載する車輌が通常大気状態の町中等にあ
る場合はもちろん、非通常大気状態である気圧や気温の
低くなる山岳地や気圧や気温の高くなる海底トンネル等
の低地等普段あまり置かれない場所にある場合でも、そ
のときの状況に応じて燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を制
御する。

【００４６】また、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を左右
する空燃比を決める要因である燃料ポンプの回転数や送
風ファンの回転数を制御するので、エンジン１やこれを
搭載する車輌ごとに定めた理想の空燃比から空燃比が大
きくずれることがなく極めて良好に燃焼式ヒータが燃焼
する。よって、燃焼式ヒータがスモークや失火を生じな
い。 〈第２の実施の形態〉図７および図８を用いて、第２の
実施の形態を説明する。

【００４７】この第２の実施の形態は、図７からわかる
ように、第１の実施の形態とエンジンの全体構成におい
て次の点が異なる。

【００４８】吸気圧センサ３１による吸気圧と吸気温
センサ３２による吸気温との代わりに外気圧センサ３
１’による外気圧と外気温センサ３２’による外気温と
に基づいて空燃比を制御するようにしたこと。

【００４９】燃焼式ヒータ１７の空気供給路３１’を
大気に開放してあること。よって、空気供給路３１’に
は外気Ａが入ること。また、燃焼ガス混入空気ａ３はエ
アクリーナを通過した吸気Ａ’と燃焼式ヒータ１７から
出る燃焼ガスａ２とからなること。また、本流管２９と
空気供給路３３との接続箇所ｃ１がないこと。 燃焼式ヒータ１７の燃焼ガス排出路３５’に開閉自在
な駆動モータで開閉する開閉弁４４を設けたこと。

【００５０】そして、他の部分は第１の実施の形態のエ
ンジン１と同じであるので、同一部分には同一符号を付
すに止める。

【００５１】このような構成の違いからなるエンジン
１’にも本発明に係る内燃機関用燃焼式ヒータの制御装
置を適用でき、その場合の燃焼式ヒータ１７の空燃比制
御実行ルーチンが第１の実施の形態の場合とわずかに異
なる。よって、その異なる部分について説明し、他の同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００５２】図８に示すルーチンが第１の実施の形態に
係る図６のルーチンと異なる点は、図６のＳ１０１がな
いことと、Ｓ１０２に相当する部分のＳ１０２’が違う
だけである。したがって、この第２の実施の形態に係る
ルーチンは、Ｓ１０２’〜Ｓ１０６のステップからな
る。また、第１の実施の形態に係るマップＭ１およびＭ
２も同一である。

【００５３】Ｓ１０２’では、外気圧センサ３１’およ
び外気温センサ３２’で外気圧および外気温を読み込
み、その後Ｓ１０３〜Ｓ１０６のステップを経由して燃
焼式ヒータ１７の空燃比制御を実行する。

【００５４】これらのステップＳ１０２’〜Ｓ１０６を
経ることで、前記のように燃焼式ヒータ１７の空気密度
γ１が適正範囲Ｉにないときでも空燃比を適切にしてス
モークを発生したり失火を生じたりしないようにでき
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
燃焼式ヒータの制御装置によれば、空気密度演算手段と
燃焼状態制御手段とを有し、空気密度演算手段が、内燃
機関の現在置かれている状況下での圧力や温度に基づい
て燃焼式ヒータの燃焼用空気密度を演算し、燃焼状態制
御手段が、空気密度演算手段の割り出した演算結果に基
づいて燃焼式ヒータの燃焼状態を制御するため、内燃機
関の置かれている状況に拘わらず燃焼式ヒータの燃焼を
良好に行うことができ、よって燃焼式ヒータがスモーク
や失火を生じないようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関用燃
焼式ヒータの制御装置の適用例を示す概略構成図

【図２】本発明の実施の形態に係る燃焼式ヒータの概略
断面図

【図３】図２のIII-III線を含む仮想断面で切断し矢印
方向に見た断面図

【図４】マップＭ１を示す図

【図５】マップＭ２を示す図

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る燃焼式ヒータ
の空燃制御実行ルーチンを構成するフローチャートの一
部

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関用燃
焼式ヒータの制御装置の適用例を示す概略構成図

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る燃焼式ヒータ
の空燃制御実行ルーチンを構成するフローチャートの一
部

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関） ３…エンジン本体 ５…吸気装置 ７…排気装置 ９…車室用ヒータ 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…燃焼式ヒータの機関冷却水通路 １７ａ1…機関冷却水導入口 １７ａ2…機関冷却水排出口 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 １７ｆ…燃料気化部 １７ｇ…グロープラグ １７ｈ…イオンセンサ １７ｉ…燃料加熱蒸発板 １８…液化燃料 １８’…気化燃料 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 ３０…ヒータ用枝管 ３１…吸気圧センサ ３２…吸気温センサ ３３…空気供給路 ３５…燃焼ガス排出路 ３８…エキゾーストマニホールド ３９…触媒コンバータ ４１…マフラ ４２…排気管 ４３ａ…外壁 ４４…弁装置 ４５…送風ファン（燃焼状態制御手段） ４６…ＥＣＵ（空気密度演算手段，燃焼状態制御手段） 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 Ｗ１…水管路 Ｗ２…水管路 Ｗ３…水管路 Ｆ…火炎 Ｆ’…火種 Ａ…エアクリーナ１３から本流管２９に入って来る外気 Ａ’…エアクリーナ１３を通過してエンジン１の吸気と
なった外気 ａ１…接続箇所ｃ１で外気Ａから分岐して空気供給路３
３を流れる空気（燃焼用の空気） ａ１’…本流管２９を接続箇所ｃ２に向かう空気 ａ２…燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されてる排気である
燃焼ガス ａ３…ａ２とａ１’との燃焼ガス混入空気または吸気
Ａ’とａ２との燃焼ガス混入空気 ａ４…エンジン１の排気ガス γ１…空気密度 Ｍ１…マップ Ｍ２…マップ Ｉ…空燃比が適切な適正範囲 符号なし…燃料ポンプ（燃焼状態制御手段）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入する
   内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置であって、 前記燃焼式ヒータの燃焼用空気の密度を演算する空気密
   度演算手段と、 この空気密度演算手段の演算結果に基づいて前記燃焼式
   ヒータの燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、を有
   する内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記燃焼状態制御手段は、燃焼式ヒータ
   の空燃比を決める要因を制御するものであることを特徴
   とする請求項１に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記要因は、前記燃焼式ヒータに供給す
   る燃焼用空気量であ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制御装置。
4. 【請求項４】 前記要因は、前記燃焼式ヒータに供給す
   る燃料供給量であ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制御装置。
5. 【請求項５】 前記要因は、前記燃焼式ヒータに供給す
   る、燃焼用空気量および燃料供給量であることを特徴と
   する請求項２に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの制御装
   置。
6. 【請求項６】 前記空気密度演算手段による空気密度の
   演算は、前記内燃機関の吸気系における吸気圧力に基づ
   いて為すことを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の
   内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置。
7. 【請求項７】 前記空気密度演算手段による空気密度の
   演算は、前記内燃機関の吸気系における吸気温度に基づ
   いて為すことを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の
   内燃機関用燃焼式ヒータの制御装置。
8. 【請求項８】 前記空気密度演算手段による空気密度の
   演算は、外気圧に基づいて為すことを特徴とする請求項
   １〜請求項５に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの制御装
   置。
9. 【請求項９】 前記空気密度演算手段による空気密度の
   演算は、外気温に基づいて為すことを特徴とする請求項
   １〜請求項５に記載の内燃機関用燃焼式ヒータの制御装
   置。