JP2003063238A

JP2003063238A - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP2003063238A
Application number: JP2001256771A
Authority: JP
Inventors: Takatomo Narahara; 崇伴楢原; Teruhiko Kameoka; 輝彦亀岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼式ヒータに対して暖房時と異なった燃焼
制御をさせるとともに、その排気をエンジンの吸気系に
吸い込ませることで、エンジンの始動性の向上を可能と
する車両用暖房装置を実現する。【解決手段】吸入空気を圧縮して燃料を自己着火させ
るエンジン１０を搭載する車両に搭載され、燃料を燃焼
することにより車室内を暖房する燃焼式ヒータ２１を備
える車両用暖房装置において、燃焼式ヒータ２１の排気
をエンジン１０の吸気側に導く第１排気ダクト２８ａを
設けるとともに、エンジン１０のクランキングのとき
に、燃焼式ヒータ２１により第１排気ダクト２８ａに対
して未燃焼ガスが発生するように燃焼式ヒータ２１の燃
焼制御を行なう電子制御装置２４を有することで、エン
ジン１０の始動性の向上を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼するこ
とにより車室内を暖房する燃焼式ヒータを備える車両用
暖房装置に関するものであり、特に燃焼式ヒータの排気
をエンジンの吸気系に吸入させる燃焼制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車両用暖房装置として特
開昭６３−７１４１２号公報に記載されたものが知られ
ている。この公報の車両用暖房装置では、燃焼式ヒータ
の燃焼空気をディーゼルエンジンの吸気管から取り入れ
るように構成し、燃焼室で発生した排気を切換バルブに
よってディーゼルエンジンの吸気管または車室内を暖房
する暖房装置の熱交換器のいずれかに吸入するように構
成されている。

【０００３】そして、ディーゼルエンジンの始動時また
は暖機時には、切換バルブは前記吸気管に連通するよう
に切り換えられ、前記ディーゼルエンジンの始動後また
は暖機後には前記熱交換器に連通されるように切り換え
られている。

【０００４】これにより、ディーゼルエンジンの始動時
には、燃焼式ヒータの排気によってディーゼルエンジン
の吸気系の温度を高めることで、ディーゼルエンジンの
始動補助または暖機機能の向上を図るとともに、ディー
ゼルエンジンの暖機後には、排気が暖房用の熱交換器に
切り換えられため、直ちに熱交換器の暖房機能を最大限
に機能させることができるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の車両用暖房装置によれば、燃焼式ヒータの燃
焼空気をディーゼルエンジンの吸気系から取り入れてい
る燃焼空気を燃焼式ヒータにより酸素が消費されてしま
うため、ディーゼルエンジンで吸気する吸入空気の酸素
濃度が低下する。図９に示すように、一般的に、ディー
ゼルエンジンの始動にあたって、ディーゼルエンジンが
吸気する吸入空気の酸素濃度と吸気温度とによってエン
ジンの始動可能範囲が求められる。つまり、酸素濃度で
は、所定量の酸素濃度が必要であり、そのためには燃焼
式ヒータの燃焼能力の高低を表わす燃焼量を図中に示す
Ｑｏ₁以下の低めの燃焼量とする必要がある。

【０００６】また、吸気温度においても、燃焼式ヒータ
の排気によって所定値以上に高めることで始動性が向上
するが、吸気系の熱容量や外気温度などの条件によって
燃焼量を特定できないが、概して、図中に示すように、
Ｑｔ₁以上の燃焼量が必要とされ前者の燃焼量であるＱ
ｏ₁以下と両立できないことがある。

【０００７】その結果、どうしても低めの燃焼量となる
ためディーゼルエンジンの始動を行なうクランキングの
所要時間が長くなってしまう問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みて
なされたもので、エンジンのクランキングのときには、
燃焼式ヒータに対して暖房時と異なった燃焼制御をさせ
るとともに、その排気をエンジンの吸気系に吸い込ませ
ることで、エンジンの始動性の向上を可能とする車両用
暖房装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用
する。すなわち、請求項１に記載の発明では、エンジン
（１０）を搭載する車両に搭載され、燃料および燃焼空
気を供給して燃料を燃焼することにより車室内を暖房す
る燃焼式ヒータ（２１）を備える車両用暖房装置におい
て、燃焼式ヒータ（２１）の排気をエンジン（１０）の
吸気側に導く排気導入管（２８ａ）を設けるとともに、
エンジン（１０）のクランキングのときに、燃焼式ヒー
タ（２１）により未燃焼ガスが発生するように燃焼式ヒ
ータ（２１）の燃焼制御を行なう制御手段（２４）を有
することを特徴としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、エンジン
（１０）の吸気に未燃焼ガスが吸込まれることにより、
未燃焼ガスは、熱分解の進んだガスであるため、エンジ
ン（１０）の始動可能範囲が従来よりも低い酸素濃度の
吸入空気で、かつ従来よりも低い吸気温度でも始動でき
ることで、エンジン（１０）の始動を行なうクランキン
グの所要時間を従来よりも短時間に完了することができ
る。従って、エンジン（１０）の始動性の向上が図れ
る。

【００１１】請求項２に記載の発明では、制御手段（２
４）は、燃料供給量に対する燃焼空気量の比を表わす空
気過剰率が小さいリッチ燃焼、または空気過剰率が大き
いリーン燃焼のいずれかによる燃焼制御により未燃焼ガ
スを発生することを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、未燃焼ガ
スを発生するための燃焼制御には、例えば理論的には空
気過剰率が小さいリッチ燃焼、または空気過剰率が大き
いリーン燃焼の両者が相当する。好ましくは燃焼空気量
を少なくするリッチ燃焼の方が燃焼空気量を低減するよ
うに制御するため、燃焼制御が容易であり、かつ送風動
力も小さくてすむため望ましい。

【００１３】請求項３に記載の発明では、エンジン（１
０）は、吸入空気を圧縮して燃料を自己着火させるディ
ーゼルエンジン（１０）であり、制御手段（２４）は、
ディーゼルエンジン（１０）のクランキングのときに、
燃料を着火するときから未燃焼ガスを発生する着火燃焼
制御を行なうことを特徴としている。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、未燃焼ガ
スの発生量が多くなることで、クランキングの所要時間
を請求項１より短時間に完了することができる。

【００１５】請求項４に記載の発明では、外気温度を検
出する外気温センサー（２４ｂ）またはディーゼルエン
ジン（１０）の冷却水温度を検出する水温センサー（２
４ａ）のいずれかが設けられ、制御手段（２４）は、外
気温センサー（２４ｂ）または水温センサー（２４ａ）
のいずれかが検出した検出値に基づき、この検出値が所
定値以下のときに未燃焼ガスを発生するように燃焼制御
を行なうことを特徴としている。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、外気温セ
ンサー（２４ｂ）または水温センサー（２４ａ）のいず
れかが検出した検出値に基づき、例えば所定温度以下の
低いときに未燃焼ガスを発生するようにすることによ
り、未燃焼ガスの発生量を必要最小限に抑えることがで
きる。

【００１７】請求項５に記載の発明では、制御手段（２
４）は、外気温センサー（２４ｂ）または水温センサー
（２４ａ）のいずれかが検出した検出値が低いほど空気
過剰率が小さいリッチ燃焼となるように燃焼制御を行な
うことを特徴としている。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、例えば外
気温センサー（２４ｂ）または水温センサー（２４ａ）
のいずれかが所定温度よりも低いほど、空気過剰率が小
さいリッチ燃焼となるように燃焼制御を行なうことによ
り、必要に応じた未燃焼ガスの発生量に抑えることがで
きる。

【００１９】請求項６に記載の発明では、吸入空気を圧
縮して燃料を自己着火させるディーゼルエンジン（１
０）を搭載する車両に搭載され、燃料および燃焼空気を
供給して燃料を燃焼することにより車室内を暖房する燃
焼式ヒータ（２１）を備える車両用暖房装置において、
燃焼式ヒータ（２１）の排気をディーゼルエンジン（１
０）の吸気側に導く排気導入管（２８ａ）を設けるとと
もに、ディーゼルエンジン（１０）のクランキングのと
きに、燃焼式ヒータ（２１）によりディーゼルエンジン
（１０）の始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力
よりも高めの燃焼能力が得られる燃焼量によって着火燃
焼させた後、ディーゼルエンジン（１０）の始動に必要
な酸素濃度が確保できる燃焼能力よりも低めの燃焼能力
が得られる燃焼量によって燃焼させるように燃焼式ヒー
タ（２１）の燃焼制御を行なう制御手段（２４）を有す
ることを特徴としている。

【００２０】請求項６に記載の発明によれば、高めの燃
焼能力が得られる燃焼量から低めの燃焼能力が得られる
燃焼量に切り換える燃焼制御を行なう制御手段（２４）
を有することにより、まず、高めの燃焼能力が得られる
燃焼量によって吸気系の熱容量を短時間に上昇させるこ
とで吸気温度が高められ、その後、ディーゼルエンジン
（１０）の始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力
よりも低めの燃焼能力が得られる燃焼量によって燃焼さ
せた排気を吸入させることで、従来が着火燃焼より低め
の燃焼能力が得られる燃焼量で対応していたものと比較
してクランキングの所要時間を短くすることができる。

【００２１】請求項７に記載の発明では、吸気温度を検
出する吸気温度センサーが設けられ、制御手段（２４）
は、着火燃焼させた後、ディーゼルエンジン（１０）の
吸気温度が所定値を超えたときに、ディーゼルエンジン
（１０）の始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力
よりも低めの燃焼能力が得られる燃焼量によって燃焼さ
せるように燃焼式ヒータ（２１）の燃焼制御を行なうこ
とを特徴としている。

【００２２】請求項７に記載の発明によれば、具体的
に、ディーゼルエンジン（１０）の吸気温度を検出し
て、ディーゼルエンジン（１０）の始動に必要な酸素濃
度が確保できる低めの燃焼能力が得られる燃焼量に低下
させることにより、吸気温度に応じた燃焼量の燃焼制御
ができることで、クランキングの所要時間を短くするこ
とができる。

【００２３】請求項８に記載の発明では、制御手段（２
４）は、ディーゼルエンジン（１０）のクランキングの
ときに、着火燃焼させた後、ディーゼルエンジン（１
０）の始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力より
も低めの燃焼能力が得られる燃焼量によって燃焼させた
後、所定の時間経過後、またはディーゼルエンジン（１
０）の回転数のいずれかが所定値を超えたときに、正常
な燃焼状態を維持することの可能な所定範囲内の空気過
剰率による燃焼制御を行なうことを特徴としている。

【００２４】請求項８に記載の発明によれば、例えばク
ランキングが完了後に正常な燃焼状態を維持する燃焼を
させることにより、ディーゼルエンジン（１０）の暖機
運転を早めるとともに、冷却水温度の上昇を早めること
ができる。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
係る燃焼式ヒータを車両用暖房装置に適用した第１実施
形態について、図１ないし図５に基づいて説明する。な
お、本発明は液冷式の内燃エンジンに適用できるもので
あって、ここでは、最も好ましいディーゼルエンジンへ
の適用例を示す。

【００２７】まず、図１に示すように、本実施形態に係
る燃焼式ヒータを車両用暖房装置に適用した全体構成図
である。１０は車両走行用の水冷式ディーゼルエンジン
であり、１１は、エアクリーナ１２にて塵埃が除去され
た（浄化された）空気を水冷式ディーゼルエンジン（以
下、エンジンと略す。）の各気筒に導く吸気管であり、
１３は各気筒から排出される排気を集合させて、後述す
る触媒１４に導く排気管である。

【００２８】１４は排気中の炭化水素や窒素酸化などの
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（以下、触媒と略す。）であり、この触媒１４の排
気流れ下流側には、触媒１４から流出する排気の騒音
（排気音）を低減するマフラー（消音器）１５が配設さ
れている。

【００２９】また、１６はエンジン１０内を循環する冷
却水（冷却液）を冷却するラジエータであり、１７はエ
ンジン１０から駆動力を得て冷却水を循環させるウォー
タポンプである。１８はエンジン１０から流出した冷却
水を、ラジエータ１６を迂回させてエンジン１０に還流
させるパイパス通路であり、１９は冷却水温度に応じて
エンジン１０から流出した冷却水をラジエータ１６に流
通させる場合と、バイパス通路１８に流通させる場合と
を切り換える周知のサーモスタットである。

【００３０】因みに、ウォータポンプ１７およびバイパ
ス通路１８は、通常、エンジン１０内に内蔵されてい
る。

【００３１】２０は冷却水を熱源として車室内に吹き出
す空気を加熱することにより、車室内を暖房するヒータ
コア（暖房手段）であり、２１はヒータコア２０より冷
却水流れ上流側に配設されてヒータコア２０に流入する
冷却水を加熱する燃焼式ヒータである。なお、燃焼式ヒ
ータ２１の詳細については、後述する。

【００３２】２５はエンジン１０から流出した冷却水
を、電動ウォータポンプ２３を迂回させて燃焼式ヒータ
２１に導くバイパス通路であり、このバイパス通路２５
には、電動ウォータポンプ２３から吐出した冷却水がバ
イパス通路２５を流通して電動ウォータポンプ２３の吸
入側に還流することを防止する逆止弁２６が配設されて
いる。

【００３３】２７は、燃焼式ヒータ２１に燃焼空気を送
風する電動送風機（以下、送風機と略す。）であり、本
実施形態では、ターボ送風機を採用している。なお、タ
ーボ送風機とは、羽根車の回転運動によって気体に運動
エネルギを与える機械を言い、具体的には遠心式送風
機、斜流送風機及び軸流送風機などを言う（ＪＩＳＢ
０１３２より）。

【００３４】ここで、本実施形態の送風機２７は、エア
クリーナ１２にて浄化された空気をエンジン１０の吸気
管１１から導く第１吸気ダクト２９ａを介して吸気する
場合と、エンジンルーム内からの空気を導く第２吸気ダ
クト２９ｂを介して吸気する場合とを切り換えるように
送風機２７の上流側に第１切換弁３０ａが設けられてい
る。

【００３５】また、２８ａは燃焼式ヒータ２１の排気を
エンジン１０の吸気管１１に導く排気導入管である第１
排気ダクトであり、２８ｂは燃焼式ヒータ２１から排出
される排気を触媒１４に導く第２排気ダクトであり、両
排気ダクト２８ａ、２８ｂとの結合部位には、燃焼式ヒ
ータ２１の排気を第１排気ダクト２８ａに流通させる場
合と、燃焼式ヒータ２１の排気を第２排気ダクト２８ｂ
に流通させる場合とを切り換える第２切換弁３０ｂが設
けられている。なお、第２排気ダクト２８ｂは触媒１４
より排気流れ上流側の排気管１３に接続されている。

【００３６】なお、第１、第２切換弁３０ａ、３０ｂ
は、本実施形態では、ステッピングモータにより弁体を
作動させる電気式切換弁であり、これらの第１、第２切
換弁３０ａ、３０ｂは、電子制御装置２４により制御さ
れており、エンジン１０を始動させるときには、第１吸
気ダクト２９ａから燃焼空気を取り入れ、燃焼によって
発生した排気が第１排気ダクト２８ａを介してエンジン
１０の吸気管１１に導くように流通通路が電子制御装置
２４により制御されて切り換えられる。

【００３７】そして、エンジン１０が始動を完了し暖機
運転が完了した後に、第２吸気ダクト２９ｂおよび第２
排気ダクト２８ｂ側の流通通路に切換えられる。

【００３８】２４は制御手段である電子制御装置（以
下、ＥＣＵと称す）２４であって、上記第１、第２切換
弁３０ａ、３０ｂの制御の他に、燃焼式ヒータ２１の燃
焼制御（停止、着火または燃焼式ヒータ２１の燃焼能
力）、燃焼式ヒータ２１に燃料を圧送する燃料ポンプ
（Ｆ／Ｐ）２２、燃焼式ヒータ２１に燃焼空気を送風す
る電動送風機（Ａ／Ｍ）２７、および電動ウォータポン
プ２３などを制御する。

【００３９】また、これらの制御のために、ＥＣＵ２４
には、乗員が操作するタイマスイッチ（図示せず）、リ
モートコントロール装置（図示せず）等の設定値、水温
センサー２４ａおよび外気温センサー２４ｂの検出信号
（検出温度）が入力されている。なお、２４ａは、エン
ジン１０から流出する冷却水温度を検出する水温センサ
ーであり、２４ｂは、車両周辺の外気温度を検出する外
気温センサーである。

【００４０】次に、燃焼式ヒータ２１について図２に基
づいて説明する。本実施形態の燃焼式ヒータ２１は、そ
の内部に、気化部材である気化プレート２１０を加熱す
ることによって、燃料を気化し燃焼空気と混合させて燃
料を燃焼させる燃焼室２１１と、燃焼空気を燃焼室２１
１に供給する給気口２７ａと、燃料を燃焼室２１１の一
部である気化プレート２１０に供給する燃料供給管２２
ａとを有している。

【００４１】図２に示すように、燃焼式ヒータ２１は、
左右一対の半容器体２１ａ、２１ｂを互いの開口縁で仕
切り板２１ｃを挟んで結合したもので、半容器体２１ａ
の上壁には、これを貫通して給気口２７ａが形成されて
おり、下壁には、排気口２７ｂが形成されている。一方
半容器体２１ｂには、側壁と上壁にそれぞれ、熱伝達媒
体としての水の流入口２３ａと流出口２３ｂとが設けら
れており、壁内に形成された液流通路２３ｃに通じてい
る。

【００４２】そして、半容器体２１ａ、２１ｂ内には中
心に燃焼室２１１が配設され、燃焼室２１１は仕切板２
１ｃの表裏にそれぞれ突設された燃焼筒部２１２、２１
３と、燃焼筒部２１２の内部に配置される気化プレート
２１０と、気化プレート２１０を加熱するヒータ部材
（以下、グロープラグと称す。）２１４とから構成され
ている。なお、グロープラグ２１４はＥＣＵ２４により
制御されている。

【００４３】また、燃焼室２１１の両燃焼筒部２１２、
２１３は、仕切板２１ｃの中心に設けた開口部２１５に
より連通している。燃焼筒部２１３はやや大径の円筒体
で、仕切板２１ｃの貫通孔２１５ａにより排気口２７ｂ
と通じる半容器体２１ｂの内空間に突出している。一
方、燃焼筒部２１２はやや小径の円筒体で、筒壁に多数
のエア導入孔２１２ａが設けられている。

【００４４】燃焼筒部２１２は給気口２７ａと通じる半
容器体２１ａの内空間に突出している。この突出端は閉
口されており、この閉口端面に近接する筒内にはこれを
横切って、気化部材である気化プレート２１０が配置さ
れている。気化プレート２１０は円板体で、焼結金属に
よる多数個の孔を有するものであり、燃料を一時的に保
持して燃料の気化を促進させるものである。

【００４５】また、気化プレート２１０には、半容器体
２１ａの端壁を貫通し、さらに燃焼筒部２１２を貫通し
た燃料供給管２２ａの先端開口が当接している。なお、
燃料供給管２２ａは燃料配管２２ｃに連結しており、燃
料ポンプ２２より図示しない遮断弁を経て燃料供給管２
２ａに燃料が供給される。そのため、気化プレート２１
０に至った燃料は毛細管現象により広く気化プレート２
１０全体に拡散する。

【００４６】さらに、気化プレート２１０に近接して、
燃焼筒部２１２の筒壁を貫通して燃料供給管２２ａの先
端近くへ至るグロープラグ２１４が設けてあり、気化プ
レート２１０はグロープラグ２１４により加熱される。
燃料は、加熱された気化プレート２１０から蒸発気化
し、給気口２７ａおよびエア導入孔２１２ａにより燃焼
筒部２１２内に供給された燃焼空気と混合して、グロー
プラグ２１４により着火し燃焼するようになっている。

【００４７】次に、本実施形態の車両用暖房装置の作動
について説明する。まず、燃焼式ヒータ２１の燃焼制御
を行なうＥＣＵ２４は、車室内を暖房するためにヒータ
コア２０に循環させる冷却水を加熱するための通常燃焼
制御と、エンジン１０の始動性を向上させるために、燃
焼式ヒータ２１の排気がエンジン１０の吸気管１１に導
くとともに、その導かれる排気を未燃焼ガスが発生する
ように燃焼空気量を低減させる不完全燃焼制御とを有し
ている。

【００４８】前者の通常燃焼制御は、燃焼が開始すると
きの着火時において、まず、気化プレート２１０を加熱
するグロープラグ２１４に通電する。そして、グロープ
ラグ２１４により気化プレート２１０が加熱され、気化
プレート２１０の温度が十分上昇するＴ１時間経過後、
燃料ポンプ２２により所定量（着火時）の燃料を供給す
るとともに、所定量（着火時）の燃焼空気を燃焼室２１
１に供給する。

【００４９】そして、Ｔ２時間経過後、燃焼室２１１の
火炎の状態が安定となると、燃料ポンプ２２を制御し、
必要な暖房能力を得る燃料供給量まで増加して、気化プ
レート２１０に燃料を供給する。同時に、燃焼空気量を
必要な暖房能力を得る燃焼空気量まで増加して、燃焼室
２１１に燃焼空気を供給する。続いて、燃料供給量およ
び燃焼空気量が設定量となってから、所定の時間が経過
したＴ３時間経過後、気化プレート２１０を加熱するグ
ロープラグ２１４への通電を中止する。

【００５０】なお、この通常燃焼制御では、まず、第
１、第２切換弁３０ａ、３０ｂが第２吸気ダクト２９ｂ
から吸気を取り入れ、燃焼された排気が第２排気ダクト
２８ｂ側に導くように流通通路が切り換えられるととも
に、燃料供給量に対する燃焼空気量の比を表わす空気過
剰率λが、図３に示す通常使用範囲内（例えば１．４か
ら２．３程度）となるように燃料および燃焼空気を供給
するように制御している。これにより、排出される排気
の排気ガス濃度である排出ＴＨＣ濃度は、極めて低くて
クリーンな燃焼状態を得ることができるものである。

【００５１】次に、乗員がエンジン１０を始動する際、
つまり、エンジン１０を始動させるクランキングのとき
には、上述の通常燃焼制御とは異なる不完全燃焼制御を
行なうものである。なお、クランキングとは、周知のご
とくエンジン１０のクランクシャフト（図示せず）を電
動モータなどの駆動手段により回転させることにより、
吸気を吸入圧縮することを言い、本発明ではこのクラン
キングの所要時間を短縮してディーゼルエンジン１０な
どエンジンの始動性を向上させたものである。

【００５２】この不完全燃焼制御では、まず、第１、第
２切換弁３０ａ、３０ｂが第１吸気ダクト２９ａから燃
焼空気を取り入れ、燃焼によって発生した排気が第１排
気ダクト２８ａを介してエンジン１０の吸気管１１に導
くように流通通路が切り換えられるとともに、図４に示
すタイムチャートに基づいた不完全燃焼制御処理を行な
うものである。

【００５３】図４に示すように、乗員のイグニッション
キーを０Ｎにより図示しないエンジン用グロープラグ０
Ｎ（図中ｔ０）されると、（ａ）に示すグロープラグ２
１４がＯＮされる。次に、クランキングが開始（図中ｔ
１）されると（ｃ）に示す燃料ポンプ２２により所定量
（着火時）の燃料を供給するとともに、（ｂ）に示す送
風機２７により所定量（着火時）の燃焼空気を燃焼室２
１１に供給する。

【００５４】そして、燃料供給量および燃焼空気量を順
次増加しながら着火燃焼制御を行なう。そして、燃料供
給量および燃焼空気量が設定量（Ｆ１、Ｖ１）となって
燃焼室２１１の火炎の状態が安定となるとグロープラグ
２１４がＯＦＦされて着火燃焼制御（ｔ２）が完了す
る。その後、空気量制御開始ｔ３において燃焼空気量を
Ｖ２に低減させるように（ｂ）に示す送風機２７の制御
を行なう。

【００５５】この燃焼空気量Ｖ２は、燃料供給量Ｆ１に
対して空気過剰率λが極めて低くなるリッチ燃焼（図３
参照）となるため、（ｄ）に示す排気のガス濃度を表わ
す排出ＴＨＣ濃度が上昇して未燃焼ガスが発生する。従
って、クランキングのときには、この未燃焼ガスがエン
ジンの吸気管１１に吸気されることになる。

【００５６】ところで、この未燃焼ガスは、熱分解の進
んだ燃料であるため、この未燃焼ガス吸気するエンジン
１０は着火しやすくなる。すなわち、図５に示すよう
に、従来技術と比較して、低い酸素濃度、低い吸気温度
でも始動性が良くなることで、クランキングの所要時間
を短縮できる。

【００５７】因みに、空気量制御開始ｔ３において燃焼
空気量を設定値Ｖ１（図４にＸ１で示す）のままで燃焼
を継続させると排出ＴＨＣ濃度は低くなる（図４にＸ２
で示す）が、吸気するエンジン１０には、燃焼によって
酸素が消費されてしまうため、吸気するエンジン１０側
の始動性が劣ってしまう。従って、ｔ５に示すように、
クランキングの所要時間が長くなってしまう。

【００５８】なお、ここでは、空気量制御開始ｔ３にお
いて、燃焼空気量をＶ１に低減させるように制御したリ
ッチ燃焼で未燃焼ガスを発生させたが、逆に燃焼空気量
を増加するように制御させて空気過剰率λが極めて高く
なるリーン燃焼（図３参照）でも未燃焼ガスを発生させ
ることができる。ただし、このリーン燃焼に比較して送
風機２７の動力増大、火炎の吹き消えなどの点で、好ま
しくはリッチ燃焼で不完全燃焼させる方が望ましい。

【００５９】以上の第１実施形態の車両用暖房装置によ
れば、エンジン１０の吸気に未燃焼ガスが吸込まれるこ
とにより、未燃焼ガスは、熱分解の進んだガスであるた
め、エンジン１０の始動可能範囲が従来よりも低い酸素
濃度の吸入空気で、かつ従来よりも低い吸気温度でも始
動できることで、エンジン１０の始動を行なうクランキ
ングの所要時間を従来よりも短時間に完了することがで
きる。従って、エンジン１０の始動性の向上が図れる。

【００６０】（第２実施形態）以上の第１実施形態で
は、ＥＣＵ２４の不完全燃焼制御において、着火させる
ときは、燃料供給量および燃焼空気量が設定量（Ｆ１、
Ｖ１）まで増加させ着火燃焼制御を行なったが、これに
限らず、着火するときから未燃焼ガスを発生させる不完
全燃焼制御を行なうことでも良い。

【００６１】図６に示すように、クランキングが開始
（図中ｔ１）されると（ｃ）に示す燃料ポンプ２２によ
り所定量（着火時）の燃料を供給するとともに、（ｂ）
に示す送風機２７により所定量（着火時）の燃焼空気を
燃焼室２１１に供給する。

【００６２】そして、燃料供給量および燃焼空気量を順
次増加しながら着火燃焼制御を行なう。このとき燃料供
給量は設定値（Ｆ１）として燃焼空気量が設定量（Ｖ
１）よりも低減された（Ｖ２）リツチ燃焼を行なう。こ
れにより、（ｄ）に示す排出ＴＨＣ濃度が第１実施形態
よりも多量に排出されるため、未燃焼ガスの発生量が多
くなることで、クランキングの所要時間を第１実施形態
より短時間に完了することができる。

【００６３】（第３実施形態）本実施形態では、冷却水
温度や外気温度に応じて不完全燃焼の度合いをへんこう
するものである。すなわち、図７の（ｂ）に示すように
送風機２７の制御において、空気量制御開始ｔ３を行な
うときに、（ｂ１）に示す外気温または冷却水温度に応
じて燃焼空気量を予め設定しておいて、水温センサー２
４ａまたは外気温センサー２４ｂの検出値に応じて、例
えば燃焼空気量をＶ２１やＶ２２となるように送風機２
７が制御されるようにしている。なお、この燃焼空気量
Ｖ２１やＶ２２は、いずれも燃料供給量Ｆ１に対して空
気過剰率λが小さいリッチ燃焼であり、未燃焼ガスが排
出される。

【００６４】これにより、エンジン１０の始動時におい
て、外気温度や冷却水温度の状況に応じて、例えば所定
温度以下の低いときに未燃焼ガスを多く発生するように
制御することで、未燃焼ガスの発生量を必要最小限に抑
えることができる。

【００６５】また、例えば外気温センサー２４ｂまたは
水温センサー２４ａのいずれかが所定温度よりも低いほ
ど、空気過剰率λが小さいリッチ燃焼となるように燃焼
制御を行なうことにより、必要に応じた未燃焼ガスの発
生量に抑えることができる。

【００６６】なお、外気温度や冷却水温度が所定温度以
上のときには、不完全燃焼制御ではなく通常燃焼制御を
行なうことでも良い。

【００６７】（第４実施形態）以上の実施形態では、エ
ンジン１０をクランキングのときに、燃焼式ヒータ２１
の燃焼制御を未燃焼ガスが発生する不完全燃焼制御を行
なって、エンジン１０の吸気に未燃焼ガスを吸込ませる
説明をしたが、これに限らず、燃焼量を可変させること
でもエンジン１０の始動性を向上させることができる。

【００６８】つまり、エンジ１０の始動性は上述したよ
うに、エンジン１０が吸気する吸入空気の酸素濃度と吸
気温度とによってエンジンの始動可能範囲が求められ
る。つまり、吸気温度を高めることによって始動性が向
上するため、必要レベル以上の酸素濃度を確保できる燃
焼式ヒータ２１の燃焼制御を行なうことでエンジン１０
の始動性の向上が図れる。

【００６９】具体的には、図８に示すように、燃焼量を
可変する燃焼制御を行なうと良い。

【００７０】すなわち、（ｂ）に示す送風機２７および
（ｃ）に示す燃料ポンプ２２の制御をクランキング開始
（図中ｔ１）から着火燃焼制御完了ｔ２までは、上述の
第１、第３実施形態と同様の燃料供給量および燃焼空気
量が設定量（Ｆ１、Ｖ１）となるようにエンジン１０の
始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力よりも高め
の燃焼能力が得られる燃焼量によって着火燃焼させた
後、着火燃焼制御完了ｔ２後、燃料供給量をＦ３、燃焼
空気量をＶ３に低減させて、つまり、エンジン１０の始
動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力よりも低めの
燃焼能力が得られる燃焼量によって燃焼させるように燃
焼式ヒータ２１の燃焼制御を行なう。

【００７１】なお、この時の高めの燃焼量および低めの
燃焼量はいずれも空気過剰率λが通常使用範囲（図３参
照）で燃焼している。

【００７２】これにより、（ｇ）に示すエンジン１０が
吸気する吸入空気の酸素濃度が実線で示すように、高め
の燃焼量のときに必要レベル以下を示し、低めの燃焼量
にすると必要レベルが確保される。一方、（ｆ）に示す
エンジンの吸気温度では、実線で示すように、高めの燃
焼量のときに急激に上昇し、低めの燃焼量のときに緩だ
やかであるが上昇し必要レベルに到達する。酸素濃度お
よび吸気温度の両者が必要レベルに達することでエンジ
ン始動ｔ４が完了する。

【００７３】ここで、破線で示すＹ１ないしＹ４は、酸
素濃度が必要レベルを確保するための最小の燃焼量で燃
焼制御させたものであって、最小の燃焼量であるため
に、吸気温度の上昇が緩だやかであるため、クランキン
グの所要時間が長くなる。

【００７４】以上の実施状態によれば、高めの燃焼能力
が得られる燃焼量から低めの燃焼能力が得られる燃焼量
に切り換える燃焼制御を行なうことにより、まず高めの
燃焼量によって吸気系の熱容量を短時間に上昇させるこ
とで吸気温度が高められ、その後、低めの燃焼量によっ
て燃焼させた排気を吸入させることで、従来が着火燃焼
より低めの燃焼能力が得られる燃焼量で対応していたも
のと比較してクランキングの所要時間を短くすることが
できる。

【００７５】なお、吸気管１１内の吸気温度を検出する
吸気温度センサーを設け、この吸気温度を検出して、所
定値を超えるまで高めの燃焼量で制御させ、所定値を超
えたときに低めの燃焼量となるようにＥＣＵ２４により
制御させると良い。これにより、吸気温度に応じた燃焼
量の燃焼制御ができることで、クランキングの所要時間
を短くすることができる。

【００７６】また、エンジン始動完了ｔ４後所定時間経
過後またはエンジン１０の回転数が所定値を超えたとき
に、燃焼式ヒータ２１が通常燃焼制御に切り換えるよう
にＥＣＵ２４により制御させると良い。これにより、例
えばクランキングが完了後に燃焼量を増加することによ
り、ディーゼルエンジン１０の暖機運転を早めるととも
に、冷却水温度の上昇を早めることができる。

【００７７】（他の実施形態）以上の実施形態では、燃
焼式ヒータ２１の熱を冷却水に与えて車室内を暖房した
が、燃焼式ヒータ２１にて直接に車室内を加熱暖房して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼式ヒータ２１
を車両用暖房装置に適用した模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態における燃焼式ヒータ２
１の全体構成を示す縦断面図である。

【図３】燃焼式ヒータ２１の空気過剰率λと排出ＴＨＣ
濃度との関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第１実施形態における不完全燃焼制御
の制御処理を示すタイムチャートおよび特性図である。

【図５】エンジンの吸気温度および吸気酸素濃度とエン
ジンの始動可能範囲を示す特性図である。

【図６】本発明の第２実施形態における不完全燃焼制御
の制御処理を示すタイムチャートおよび特性図である。

【図７】本発明の第３実施形態における不完全燃焼制御
の制御処理を示すタイムチャートおよび特性図である。

【図８】本発明の第４実施形態における不完全燃焼制御
の制御処理を示すタイムチャートおよび特性図である。

【図９】従来技術におけるエンジンの吸気温度および吸
気酸素濃度とエンジンの始動可能範囲を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０…水冷式ディーゼルエンジン（エンジン、ディーゼ
ルエンジン）２１…燃焼式ヒータ２４…電子制御装置（制御手段）２４ａ…水温センサー２４ｂ…外気温センサー２８ａ…第１排気ダクト（排気導入管）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン（１０）を搭載する車両に搭載
され、燃料および燃焼空気を供給して燃料を燃焼するこ
とにより車室内を暖房する燃焼式ヒータ（２１）を備え
る車両用暖房装置において、前記燃焼式ヒータ（２１）の排気を前記エンジン（１
０）の吸気側に導く排気導入管（２８ａ）を設けるとと
もに、前記エンジン（１０）のクランキングのときに、
前記燃焼式ヒータ（２１）により未燃焼ガスが発生する
ように前記燃焼式ヒータ（２１）の燃焼制御を行なう制
御手段（２４）を有することを特徴とする車両用暖房装
置。
【請求項２】前記制御手段（２４）は、燃料供給量に
対する燃焼空気量の比を表わす空気過剰率が小さいリッ
チ燃焼、または前記空気過剰率が大きいリーン燃焼のい
ずれかによる燃焼制御により未燃焼ガスを発生すること
を特徴とする請求項１に記載の車両用暖房装置。
【請求項３】前記エンジン（１０）は、吸入空気を圧
縮して燃料を自己着火させるディーゼルエンジン（１
０）であり、前記制御手段（２４）は、前記ディーゼル
エンジン（１０）のクランキングのときに、燃料を着火
するときから未燃焼ガスを発生する着火燃焼制御を行な
うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車
両用暖房装置。
【請求項４】外気温度を検出する外気温センサー（２
４ｂ）または前記ディーゼルエンジン（１０）の冷却水
温度を検出する水温センサー（２４ａ）のいずれかが設
けられ、前記制御手段（２４）は、前記外気温センサー（２４
ｂ）または前記水温センサー（２４ａ）のいずれかが検
出した検出値に基づき、前記検出値が所定値以下のとき
に未燃焼ガスを発生するように燃焼制御を行なうことを
特徴とする請求項３に記載の車両用暖房装置。
【請求項５】前記制御手段（２４）は、前記外気温セ
ンサー（２４ｂ）または前記水温センサー（２４ａ）の
いずれかが検出した検出値が低いほど前記空気過剰率が
小さいリッチ燃焼となるように燃焼制御を行なうことを
特徴とする請求項４に記載の車両用暖房装置。
【請求項６】吸入空気を圧縮して燃料を自己着火させ
るディーゼルエンジン（１０）を搭載する車両に搭載さ
れ、燃料および燃焼空気を供給して燃料を燃焼すること
により車室内を暖房する燃焼式ヒータ（２１）を備える
車両用暖房装置において、前記燃焼式ヒータ（２１）の排気を前記ディーゼルエン
ジン（１０）の吸気側に導く排気導入管（２８ａ）を設
けるとともに、前記ディーゼルエンジン（１０）のクラ
ンキングのときに、前記燃焼式ヒータ（２１）により前
記ディーゼルエンジン（１０）の始動に必要な酸素濃度
が確保できる燃焼能力よりも高めの燃焼能力が得られる
燃焼量によって着火燃焼させた後、前記ディーゼルエン
ジン（１０）の始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼
能力よりも低めの燃焼能力が得られる燃焼量によって燃
焼させるように前記燃焼式ヒータ（２１）の燃焼制御を
行なう制御手段（２４）を有することを特徴とする車両
用暖房装置。
【請求項７】吸気温度を検出する吸気温度センサーが
設けられ、前記制御手段（２４）は、着火燃焼させた
後、前記ディーゼルエンジン（１０）の吸気温度が所定
値を超えたときに、前記ディーゼルエンジン（１０）の
始動に必要な酸素濃度が確保できる燃焼能力よりも低め
の燃焼能力が得られる燃焼量によって燃焼させるように
前記燃焼式ヒータ（２１）の燃焼制御を行なうことを特
徴とする請求項６に記載の車両用暖房装置。
【請求項８】前記制御手段（２４）は、前記ディーゼ
ルエンジン（１０）のクランキングのときに、着火燃焼
させた後、前記ディーゼルエンジン（１０）の始動に必
要な酸素濃度が確保できる燃焼能力よりも低めの燃焼能
力が得られる燃焼量によって燃焼させた後、所定の時間
経過後、または前記ディーゼルエンジン（１０）の回転
数のいずれかが所定値を超えたときに、正常な燃焼状態
を維持することの可能な所定範囲内の前記空気過剰率に
よる燃焼制御を行なうことを特徴とする請求項６または
請求項７に記載の車両用暖房装置。