JP2991187B2 - 燃焼式ヒータを有する内燃機関 - Google Patents
燃焼式ヒータを有する内燃機関Info
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Description
る昇温装置を有する内燃機関に係り、特に燃焼式ヒータ
を有する内燃機関に好適に利用できるものである。
は、内燃機関の吸気通路に取付けた燃焼式ヒータが出す
燃焼熱を利用して機関冷却水を暖めることにより、寒冷
時における内燃機関の始動性の向上や暖機の促進を図る
技術を示している。
路への取り付けは、吸気ダクトと排気ダクトとを介して
行う。そして、燃焼に必要な空気を吸気ダクトを介して
吸気通路から供給し、燃焼ガスを排気ダクトを介して吸
気通路へ出す。燃焼式ヒータの出す高熱な燃焼ガスは吸
気通路を経てやがて内燃機関本体に至りウォータジャケ
ットの機関冷却水を暖める。また、吸気通路のうち、吸
気ダクトとの接続箇所と、排気ダクトとの接続箇所との
間には、吸気通路を開閉する開閉弁を設けてある。この
開閉弁は、内燃機関の始動前には全閉し、始動後しばら
くの間は、半閉(半開)または全開することで、吸気ダ
クトを介した燃焼式ヒータへの燃焼用空気の供給量を調
整する。この調整によって、内燃機関の暖機促進や始動
性の向上を図る。
構成の従来技術において、吸気通路のうち、吸気ダクト
との接続箇所と、排気ダクトとの接続箇所との間に過給
機のコンプレッサを設置することが考えられる。しか
し、その場合、コンプレッサが吸気の流れを妨げるた
め、コンプレッサを境にした吸気通路の上流側と下流側
とで圧力差が生じる。すなわち、上流側圧力の方が下流
側圧力よりも大きくなってしまう。すると上流側で吸気
通路と接続している吸気ダクトと、下流側で吸気通路と
接続している排気ダクトとの間でも差圧が生じる。そし
て、この差圧に起因して吸気ダクトおよび排気ダクトを
介して吸気通路とつながっている燃焼式ヒータの本体内
に過大な空気流れが生じ、それ故に燃焼式ヒータの点火
性が悪くなる虞れがある。すなわち、強風時にライター
やマッチに火が着きにくいと同様であって、燃焼式ヒー
タ本体内を流れる空気速度が早いと、燃焼式ヒータに火
がつきにくい。またついても消え易いと考えられる。ま
た、コンプレッサの吸気通路への取付け箇所を、前記の
ように吸気通路における、吸気ダクトとの接続箇所と、
排気ダクトとの接続箇所との間にする場合において、コ
ンプレッサを作動すると、吸気通路のうちコンプレッサ
を境とした下流側でコンプレッサの近傍部分での圧力、
すなわち吸気通路と排気ダクトとの接続箇所側の圧力が
加圧されて高まり、同じくコンプレッサを境とした上流
側でコンプレッサの近傍部分での圧力である、吸気通路
と吸気ダクトとの接続箇所側の圧力よりも高まる。この
ため、吸気ダクトと排気ダクトとを介して吸気通路とつ
ながっている燃焼式ヒータ本体内でも排気ダクト側から
吸気ダクト側に向けて吸気が流れる逆流を生じるように
なる。この逆流が生じると、燃焼式ヒータの火炎の向き
が吸気ダクト側を向く、いわゆる逆火現象が起こり、燃
焼式ヒータが失火する等の可能性があり内燃機関は十分
な熱量を燃焼式ヒータから得られなくなってしまうこと
が考えられる。
のであって、燃焼式ヒータを有する内燃機関において、
内燃機関の吸気通路に過給機を取り付けた場合でも、吸
気通路に設けた燃焼式ヒータの点火を確実に行えるとと
もに、過給機が作動しても吸気通路内を吸気が逆流しな
いようにできる燃焼式ヒータを有する内燃機関を提供す
ることを技術的課題とする。
に、本発明の燃焼式ヒータを有する内燃機関は次のよう
な手段を講じた。 (1)燃焼室本体と、この燃焼室本体に燃焼用の空気を
供給する空気供給路と、前記燃焼室本体に燃焼燃料を供
給する燃料供給路と、この燃料供給路によって前記燃焼
室本体内に供給した前記燃焼燃料に点火する点火装置
と、この点火装置による前記点火によって前記燃焼室本
体内で燃焼した前記燃焼燃料の出す燃焼ガスを前記燃焼
室本体から排出する燃焼ガス排出路とを備える燃焼式ヒ
ータであって、内燃機関が所定の運転状態にある時に作
動して機関関連要素の温度を上げる燃焼式ヒータを有す
る内燃機関において、前記燃焼式ヒータは、前記内燃機
関の吸気通路に対して、前記空気供給路,前記燃焼室本
体および前記燃焼ガス排出路によりバイパス状に接続さ
れ、前記吸気通路における、前記空気供給路との接続箇
所および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以
外の部分に過給機を設置することを特徴とする。
とは、寒冷時や極寒冷時における、内燃機関の運転中あ
るいは内燃機関を始動させた後や内燃機関自身の発熱量
が少ないとき(例えば燃料消費が少ないとき)および内
燃機関自身の発熱量が少ないことにより冷却水の受熱量
が少ないときや常温時であっても機関始動直後の冷却水
温度が低いときのことであり、常温時とは15℃よりも
高い温度であり、寒冷時とは、−10℃〜15℃位の温
度であり、極寒冷時とは−10℃以下の温度である。
吸気に燃焼式ヒータの燃焼ガスを導入する内燃機関自体
のことである。 過給機とは、内燃機関のクランクシャフトの回転力を
駆動源とするスーパーチャージャおよび排気タービンを
用いてその回転力を駆動源とするターボチャージャであ
り、具体的にはこれら過給機のコンプレッサのことであ
る。
は、燃焼式ヒータが、その構成要素である空気供給路、
前記燃焼室本体および前記燃焼ガス排出路によって、吸
気通路に対してバイパス状に接続され、前記吸気通路に
おける、前記空気供給路との接続箇所および前記燃焼ガ
ス排出路との接続箇所の間の部分以外の部分に過給機を
設置するので、前記吸気通路のうち、前記空気供給路と
の接続箇所および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間
には、過給機は存在しない。よって、吸気通路とそれぞ
れ接続している空気供給路および燃焼ガス排出路の間で
過大な圧力が生じない。このため、空気供給路および燃
焼ガス排出路を介して吸気通路とつながっている燃焼式
ヒータ本体内での空気速度が過大となることはない。よ
って、燃焼式ヒータへの点火ができない程に強い通風が
燃焼室本体内に生じないので、燃焼式ヒータの点火を確
実に行える。また、前記のように吸気通路における空気
供給路との接続箇所および前記燃焼ガス排出路との接続
箇所の間の部分に過給機がないので、当該部分で過給機
が作動することはない。このため、吸気通路と燃焼ガス
排出路との接続箇所側の圧力が高まることもなく、それ
に比して吸気通路と空気供給路との接続箇所側の圧力が
低くなることもなく、両者の圧力はほぼ均一である。し
たがって、空気供給路と燃焼ガス排出路とを介して吸気
通路とつながっている燃焼式ヒータ本体内に逆流を生じ
ることがない。故に、それに伴って燃焼式ヒータの火炎
の向きが空気供給路側を向く逆火現象を生じることもな
いので、燃焼式ヒータが失火することなく内燃機関は十
分な熱量を燃焼式ヒータから得られる。さらに、燃焼ガ
ス排出路を通じて吸気通路に流れる燃焼式ヒータの燃焼
ガスは、新気と混合後にその後内燃機関の気筒内に導か
れ、今度はそこで内燃機関の燃焼用空気として再び燃焼
される。そして、この再燃焼したガスが内燃機関の排気
ポートから出て内燃機関の排気通路に至ると、この再燃
焼ガスは排気通路に通常設けられる排気触媒によって浄
化される。なお、燃焼式ヒータの空気供給路および燃焼
ガス排出路は大気に直接開口していないので、騒音の低
減効果も期待できる。 (2)前記(1)において、前記吸気通路のうち、前記
過給機を設置する箇所よりも上流に前記燃焼式ヒータを
配置するようにしてもよい。この場合、燃焼式ヒータが
過給機よりも上流にあるので、燃焼式ヒータの構成部品
である空気供給路も燃焼ガス排出路も共に過給機よりも
上流に位置する。したがって、過給機の作動に伴い、吸
気通路のうち過給機設置個所よりも下流部分での吸気圧
が上昇しても、その上昇分の圧力が、過給機よりも上流
の、吸気通路と空気供給路との接続箇所および吸気通路
と燃焼ガス排出路との接続箇所に影響することはない。
したがって燃焼式ヒータに逆流は生じない。また、気筒
で発生した吸気脈動は過給機で減衰して燃焼式ヒータの
燃焼ガス排出路及び空気供給路に伝播するので、吸気脈
動に起因した燃焼ガス排出路及び空気供給路の圧力変動
は少なくなる。従って、燃焼式ヒータの燃焼状態が良好
に維持できる。 (3)前記(1)において、前記吸気通路のうち、前記
過給機設置箇所よりも下流に前記燃焼式ヒータを配置す
ることもできる。燃焼式ヒータが過給機よりも下流にあ
るので、燃焼式ヒータの構成部品である空気供給路も燃
焼ガス排出路も共に過給機よりも下流に位置するように
なる。ところでこの場合、過給機が作動するとその作動
に伴い、吸気通路のうち過給機設置個所よりも下流部分
での吸気圧が上昇する。しかし、この上昇分の圧力は、
吸気通路における空気供給路との接続箇所および前記燃
焼ガス排出路との接続箇所に均一に作用する。よって吸
気通路における空気供給路との接続箇所より前記燃焼ガ
ス排出路の接続箇所の方の圧力が高くなることはなく過
大な差圧は生じない。したがって、この場合も燃焼式ヒ
ータでの逆流はない。 (4)前記(1)〜(3)のいずれかにおいて、前記吸
気通路における、前記空気供給路との接続箇所および前
記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以外の部分
に、前記過給機による加圧によって熱を持つ前記吸気通
路内の吸気を冷却する吸気冷却器を設置することが好適
である。ここで、「吸気冷却器」としては、例えばイン
タークーラを挙げられるが、過給機同様に吸気通路にこ
れを設置するとインタークーラが吸気通路に存在するこ
とでこれが吸気の流れを妨げるため、インタークーラを
境としてその上流側圧力と下流側圧力とでは差がでる。
このように吸気通路における、前記空気供給路との接続
箇所および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分
以外の部分に、前記過給機による加圧によって熱を持つ
前記吸気通路内の吸気を冷却する吸気冷却器を設置する
ことで、吸気通路のうち、前記空気供給路との接続箇所
および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間には、吸気
冷却器が存在しない。よって、吸気通路とそれぞれ接続
している空気供給路および燃焼ガス排出路の間で過大な
差圧が生じない。このため、空気供給路および燃焼ガス
排出路を介して吸気通路とつながっている燃焼式ヒータ
本体内での空気速度が過大とならず、よって燃焼式ヒー
タへの点火ができない程に強い通風が燃焼室本体内に生
じる虞れはない。また、吸気冷却器をインタークーラに
すれば、インタークーラは、過給機に通常付属するもの
であるから、特段の装備品には当たらない。このためコ
ストダウンを図れる。 (5)前記(4)において、前記吸気通路のうち、前記
燃焼ガス排出路との接続箇所よりも上流に前記吸気冷却
器を配置するようにしてもよい。この場合、燃焼ガス排
出路から吸気通路に出る燃焼ガスは吸気冷却器によって
冷却されない。よって、比較的温度の高い燃焼ガスを内
燃機関に導入できるため、内燃機関の暖機性が向上す
る。 (6)前記(4)において、前記吸気通路のうち、前記
燃焼ガス排出路との接続箇所よりも下流に前記吸気冷却
器を配置するようにしてもよい。この場合、燃焼ガスが
吸気冷却器によって冷却されるので、吸気温が高まり過
ぎることに起因した吸気系構造物への熱害の心配もな
い。 (7)前記(6)において、前記吸気通路には、前記吸
気冷却器をバイパスするバイパス通路を備え、内燃機関
が前記所定の運転状態にある時に前記バイパス通路を介
して前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記内燃機関本体に
導くようにしても構わない。
定の運転状態にある時、すなわち外気温が所定値以下で
あるときは、燃焼式ヒータの燃焼ガスが、吸気冷却器を
通らずにバイパス通路を通って内燃機関本体に至るの
で、燃焼ガスは吸気冷却器によって冷却されない暖かい
状態のままである。したがって、寒冷時の暖機促進には
好適である。 (8)前記(7)において、前記燃焼式ヒータの燃焼ガ
スを前記バイパス通路に導く燃焼ガス流れ方向切り替え
装置を有すると好適である。 (9)前記(8)において、前記燃焼ガス流れ方向切り
替え装置は、前記バイパス通路を塞ぐ弁体と、その回転
軸とからなり、内燃機関が前記所定の運転状態にあると
きとそうでないときに応じて前記バイパス通路を開閉す
るものであることが好ましい。
は前記燃焼式ヒータの作動を停止するヒータ制御手段を
有することもできる。このようにすることで、非寒冷
時、例えば外気温が高い場合には燃焼式ヒータの作動が
停止するので、内燃機関の吸気通路に大気中から入った
吸気が燃焼式ヒータの燃焼ガス熱によって暖められな
い。したがって、吸気温度が高くなり過ぎることに起因
した吸気系構造物への熱影響の心配もなく、また、過給
機が高温吸気のもつ熱によって不具合を生じることもな
い。
空気と燃焼式ヒータによって暖められた空気との混合に
よって内燃機関に入る吸気を適温にできるが、非寒冷時
にあっても、燃焼式ヒータを機能させては反対に熱害の
影響を受けかねないので、これを防止するために非寒冷
時には燃焼式ヒータの作動を停止する。
した図面に基いて説明する。 〈第1の実施の形態〉図1および図2に基づいて本発明
の第1の実施の形態を示す。
1は水冷式であって、機関冷却水を含むウォータジャケ
ットを有するエンジン本体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、混合気が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を搭載する車両の室内
を暖める車室用ヒータ9とを有する。
鮮な空気を取り入れるエアクリーナ13を始端とし、エ
ンジン本体3の図示しない吸気ポートを終端する。そし
て、その間に、過給機であるターボチャージャ15のコ
ンプレッサ15a,寒冷時に吸気を暖める燃焼式ヒータ
17やコンプレッサ15aによる加圧によって受熱す
る、吸気管23におけるコンプレッサ15aの設置個所
よりも下流側の空気を冷却するインタークーラ19、お
よびインタークーラ19を経由して来た混合気を前記各
気筒に振り分けるインテークマニホールド21を備えて
いる。
は、吸気管23に属する次に述べる複数の連結管で連結
してある。 (吸気管23)複数の連結管からなる吸気管23は、コ
ンプレッサ15aを境に、吸気装置5に入って来る吸気
が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連
結管27とそうでない上流側連結管25とに大別でき
る。
は、エアクリーナ13とコンプレッサ15aとを結ぶ、
図1において左右方向に延びる棒状連結管である。 (下流側連結管27)下流側連結管27は、コンプレッ
サ15とインテークマニホールド21とを結ぶ図1にお
いて上下方向に延びるL字形をした本流管29と、本流
管29に対してバイパス状に接続してある支流管として
のヒータ用枝管31とからなる。
は、その途中に燃焼式ヒータ17を含み、この燃焼式ヒ
ータ17の上流側端と本流管29とを結びかつ燃焼式ヒ
ータ17に空気を供給する空気供給路33と、燃焼式ヒ
ータ17の下流側端と本流管29とを結びかつ燃焼式ヒ
ータ17の燃焼ガスを本流管29に排出する燃焼ガス排
出路35とからなる。また、空気供給路33と燃焼ガス
排出路35と本流管29との各接続箇所C1,C2は、
接続箇所C1の方が接続箇所C2よりも本流管29の上
流側に位置する。なお、燃焼ガス排出路35の本流管2
9との接続箇所C2は、インタークーラ19の近傍で上
流側に位置する。
C1でヒータ用枝管31に分岐する吸気と分岐せずに本
流管29をそのまま流れる吸気とに分かれる。そして、
ヒータ用枝管31に分岐して入る吸気は、空気供給路3
3−燃焼式ヒータ17−燃焼ガス排出路35を経由し
て、接続箇所C2で本流管29に戻り、分岐しなかった
吸気と合流する。この結果、エンジン本体3に入る吸気
の温度を高める。
体3の図示しない排気ポートを始端として、そこから、
終端のマフラ41までの間に、エキゾーストマニホール
ド37,ターボチャージャ15のタービン15bおよび
排気触媒39を備えている。これらについては、周知で
あり、また本発明と直接関係しないので説明を省略す
る。
7の構造を概略示す。燃焼式ヒータ17は、エンジン1
が所定の運転状態にある時に作動して機関冷却水の温度
を上げるためのものであり、よって機関冷却水が入って
いる前記ウォータジャケットとつながっている。それ
故、燃焼式ヒータ17は、その内部に機関冷却水が通る
冷却水通路17aを備えている。この冷却水通路17a
は、熱源である燃焼室17dを流通する燃焼ガスによっ
て暖められる。また、前記「所定の運転状態」とは、−
10℃〜15℃位の温度である寒冷時や−10℃以下の
温度である極寒冷時における、内燃機関の運転中,内燃
機関を始動させた後,内燃機関自身の発熱量が少ない、
例えば燃料消費が少ないとき、および当該発熱量が少な
いことにより冷却水の受熱量が少ないときや15℃より
も高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときである。
燃焼筒17bが配置され、また燃焼筒17bを円筒状を
した隔壁17cで覆ってなる。隔壁17cで燃焼筒17
bを覆うことで、燃焼室17dを燃焼室本体43のケー
ス体43a内に画するとともに、ケース体43aの内面
と隔壁17cの外面との間に前記冷却水通路17aを形
成する。
機能しており、このため燃焼室17dは、燃焼式ヒータ
17の空気供給路33および燃焼ガス排出路35とつな
がっている。そして、既述のように吸気が本流管29か
ら分岐してヒータ用枝管31を通ると、図2に実線矢印
で示すように、空気供給路33−燃焼室17d−燃焼ガ
ス排出路35を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気
が本流管29に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃
焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気
が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体43から排
出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体とし
て前記冷却水通路17aを流れる冷却水を暖める。よっ
て、燃焼室17dは熱交換通路ともいえる。
供給路としての燃料供給管17eによって燃焼燃料を供
給するようになっており、ここから燃焼室17dに燃焼
燃料を供給すると、この燃料は燃焼室本体43内で気化
する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点
火し、気化燃料が燃焼する。
7aは、冷却水導入口17a1と冷却水排出口17a2と
を有し、冷却水導入口17a1は、図1からわかるよう
に、エンジン本体3の図示しないウォータジャケットの
冷却水排出口と水管路W1を介して連結している。
出口17a2は、車室用ヒータ9と水管路W2を介して
連結している。そして、車室用ヒータ9は、水管路W3
を介してエンジン本体3の前記ウォータジャケットの冷
却水導入口と連結している。
は、水管路W1を介して燃焼式ヒータ17に至るとそこ
で暖められ、その後、燃焼式ヒータ17から水管路W2
を介して車室用ヒータ9に至り、車室用ヒータ9の熱媒
体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によ
って温度が下がった冷却水は水管路W3を介してウォー
タジャケットに戻る。このように、水管路W1〜水管路
W3を介して冷却水がエンジン本体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。
図示しないエンジン電子制御装置(ECU)に属する中
央処理制御装置(CPU)47を備え、これらによって
燃焼式ヒータ17を好適に作動する。
び燃焼ガス排出路35は、吸気管23に属する本流管2
9の支流管であるが、燃焼式ヒータ17にのみ適用され
るものであることから考えて、これらの管を燃焼式ヒー
タ17の構成要素としてとらえられる。
べき点は、空気供給路33および燃焼ガス排出路35の
本流管29との各接続箇所C1,C2の間にターボチャ
ージャ15のコンプレッサ15aを介在していない、換
言すれば、接続箇所C1,C2の間以外の部分にコンプ
レッサ15aを設置してあるということである。そし
て、この第1の実施の形態では、コンプレッサ15aの
設置個所よりも下流に燃焼式ヒータ17を配置してい
る。
施の形態に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関Aであ
る。
焼式ヒータを有する内燃機関Aの作用効果について説明
する。燃焼式ヒータを有する内燃機関Aでは、燃焼式ヒ
ータ17が、その構成要素である空気供給路33、燃焼
室本体43および燃焼ガス排出路35の順でかつそれら
によって吸気通路29に対してバイパス状に接続され、
吸気通路29における、空気供給路33との接続箇所C
1および燃焼ガス排出路35との接続箇所C2の間にタ
ーボチャージャ15のコンプレッサ15aを介在してい
ない、すなわちコンプレッサ15aの設置個所よりも下
流に燃焼式ヒータ17を配置してあるので、燃焼式ヒー
タ17の燃焼室本体43を中心とした空気供給路33側
と燃焼ガス排出路35側とで大きな圧力差が生じない。
このため、空気供給路33および燃焼ガス排出路35を
介して本流管29とつながっている燃焼室本体43での
空気速度が過大とならない。よって、燃焼式ヒータ17
への点火ができない程に強い通風が燃焼室本体43内に
生じる虞れはないので、燃焼式ヒータ17の点火を確実
に行える。また、本流管29における空気供給路33と
の接続箇所C1および燃焼ガス排出路35との接続箇所
C2の間の部分にはコンプレッサ15aがないので、当
該部分でコンプレッサ15aが作動することはないた
め、接続箇所C2側の圧力のみが高まることもなく、そ
れに比して接続箇所C1側の圧力が低くなることもなく
両者の圧力はほぼ均一である。このため、空気供給路3
3と燃焼ガス排出路35とを介して本流管29とつなが
っている燃焼式ヒータ17の燃焼室17d内に逆流を生
じることがない。したがって、それに伴って燃焼式ヒー
タ17の火炎の向きが空気供給路33側を向く逆火現象
を生じることもないので、燃焼式ヒータ17は失火する
ことなくエンジン1は十分な熱量を燃焼式ヒータ17か
ら得られる。また、燃焼式ヒータ17がコンプレッサ1
5aよりも下流にあるので、燃焼式ヒータ17の構成部
品である空気供給路33も燃焼ガス排出路35も共にコ
ンプレッサ15aよりも下流に位置する。ところでこの
場合、コンプレッサ15aが作動するとその作動に伴っ
て本流管29におけるコンプレッサ15aの設置個所よ
りも下流部分での吸気圧が上昇するが、この上昇分の圧
力は本流管29における空気供給路33との接続箇所C
1および燃焼ガス排出路35との接続箇所C2に均一に
作用する。よって接続箇所C1および接続箇所C2で、
接続箇所C1の方が接続箇所C2より圧力が低くなるよ
うな差圧は生じない。したがって、それに伴って燃焼式
ヒータ17の火炎の向きが空気供給路33側を向く、い
わゆる逆火現象を生じることもない。また、燃焼ガス排
出路35を通じて本流管29に流れる燃焼式ヒータ17
の燃焼ガスは、新気と混合後、エンジン1の図示しない
気筒に導かれてそこで再び燃焼に供される。そして、こ
の再燃焼したガスがエンジン1の燃焼ガス排出路35に
至ると、燃焼ガス排出路35に通常設けられる排気触媒
によって浄化される。なお、燃焼式ヒータ17の空気供
給路33および燃焼ガス排出路35は本流管29に開口
しており大気に直接開口していないので、騒音の低減効
果も期待できる。
ばカーボンを含まない燃焼式ヒータ17の燃焼ガスを利
用して暖機促進を図るので、カーボンが気筒内壁面付着
するようなこともなく、よって、エンジン1の耐久性向
上も期待できる。
との接続箇所C2およびエンジン本体3の間に、吸気抵
抗物としてのインタークーラ19を設置してある。換言
すれば本流管29における、空気供給路33との接続箇
所C1および燃焼ガス排出路35との接続箇所C2の間
の部分以外の部分に、インタークーラ19がある。よっ
て、本流管29のうち、本流管29の接続箇所C1と接
続箇所C2との間には、インタークーラ19が存在しな
い。よって、本流管29と接続している空気供給路33
および燃焼ガス排出路35の間で過大な圧力差が生じな
い。このため、空気供給路33および燃焼ガス排出路3
5を介して本流管29とつながっている燃焼式ヒータ1
7の燃焼室17d内での空気速度が過大とならず、よっ
て燃焼式ヒータ17への点火ができない程に強い通風が
燃焼室17dに生じる虞れもない。したがって燃焼式ヒ
ータ17への点火を確実にする。さらに、燃焼ガス排出
路35から出る燃焼ガスはインタークーラ19によって
冷却されるので、吸気ポートから気筒内に入る吸気の温
度が高過ぎることによる熱害の影響もない。
常付属するものであるから、特段の装備品にはあたらな
い。よって、コストダウンも図れる。
いて第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形
態が第1の実施の形態と異なるのは、燃焼ガス排出路3
5にインタークーラ19に対して本流管29とバイパス
状に接続したバイパス通路49を備え、寒い時にはこの
バイパス通路49を介して燃焼式ヒータ17の燃焼ガス
の流れ方向をエンジン本体3に切り替える燃焼ガス流れ
方向切り替え装置51を有する点だけであるので、他の
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
いてコ字形をしたものであり、インタークーラ19を跨
いで本流管29とバイパス状に接続してある。また、バ
イパス通路49の両端開口のうち上流側に位置する上流
開口端と本流管29との接続部C3には、燃焼ガス流れ
方向切り替え装置51を設けてある。
4に示すように、弁体51aとその回転軸51bとから
なり、寒い時とそうでない時に応じて弁体51aが回転
軸51bを中心に回転することでバイパス通路49を自
動的に開閉するように前記ECUが自動制御する。
4の二点鎖線のように位置して、バイパス通路49を開
き、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスがバイパス通路49に
入るようにする。また寒くない時には、弁体51aが、
図4の実線のように位置して、バイパス通路49を塞
ぎ、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスがインタークーラ19
を通るようにする。
施の形態にあっては、第1の実施の形態と同一の作用効
果を奏するとともに、次の作用効果を奏する。
が、図4に破線矢印で示すようにバイパス通路49を通
り、インタークーラ19を通らないでインテークマニホ
ールド21からエンジン本体3に入るので、寒い時の暖
機促進を図るとともに、車室用ヒータ9の効きを早めら
れる。
い時には、燃焼式ヒータ17の燃焼ガスは、図4に実線
矢印で示すようにインタークーラ19を通って一旦冷や
されてからエンジン本体3に通るので、吸気温が高過ぎ
ることによる吸気通路の構造物への熱影響等の弊害も防
止できる。 〈第3の実施の形態〉第3の実施の形態を図5を用いて
説明する。第3の実施の形態が第2の実施の形態と異な
るのは、バイパス通路の取付け位置である。第3の実施
の形態に係るバイパス通路49’は、その上流側端およ
び下流側端がそれぞれ燃焼ガス排出路35とおよび本流
管29と接続した状態でインタークーラ19をバイパス
している。また、バイパス通路49’の上流側端には、
前記燃焼ガス流れ方向切り替え装置51を取付けてあ
る。 〈第3の実施の形態の作用効果〉この第3の実施の形態
にあっても、第2の実施の形態と同一の作用効果を奏す
る。
実施の形態を説明する。この第4の実施の形態が第1の
実施の形態と異なるのは、燃焼式ヒータ17の配置とそ
れに関連する部分だけであるので、他の同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。
23の上流側連結管25におけるターボチャージャ15
のコンプレッサ15aの設置箇所よりも上流位置に燃焼
式ヒータ17を配置してある。このため、第1の実施の
形態の下流側連結管27が単独になり、上流側連結管2
5に燃焼式ヒータ17を設置したことに伴い、上流側連
結管25は複数の管からなる。
ーナ13からターボチャージャ15のコンプレッサ15
aに向けてまっすぐ延びる本流管29と、燃焼式ヒータ
17の構成部材であるとともに本流管29の支流管でも
ある空気供給路33および燃焼ガス排出路35とを備え
ている。
ヒータを有する内燃機関Aにあっては、非寒冷時には、
ヒータ制御手段であるECU52によって燃焼式ヒータ
17の作動を停止するようになっている。寒冷時か非寒
冷時かの判断は、エアクリーナ13の付近にある例えば
エアダクト13aに外気温センサ53を設け、この外気
温センサ53のパラメータに応じて燃焼式ヒータ17の
前記CPU47により燃焼式ヒータ17の作動制御をす
る。
の実施の形態にあっても、第1の実施の形態と同一の作
用効果を奏するとともに、次の作用効果を奏する。
におけるターボチャージャ15のコンプレッサ15a設
置箇所よりも上流位置に燃焼式ヒータ17を配置してあ
るので、燃焼式ヒータ17の構成部品である空気供給路
33も燃焼ガス排出路35も共にコンプレッサ15aよ
りも上流に位置する。したがって、コンプレッサ15a
の作動に伴ってコンプレッサ15a設置個所よりも下流
部分での吸気圧が上昇しても、この上昇分の圧力が、コ
ンプレッサ15aよりも上流の、本流管29と空気供給
路33との接続箇所C1および本流管29と燃焼ガス排
出路35との接続箇所C2に影響することはない。した
がって、燃焼式ヒータ17に逆流は生じない。
5aの上流に位置するため、燃焼式ヒータ17はコンプ
レッサ15aの圧力の影響を受けない。よって、燃焼式
ヒータ17に高い耐圧性が不要となる。さらに、非寒冷
時にはヒータ制御手段であるECU52によって燃焼式
ヒータ17の作動を停止するようになっているで、非寒
冷時、例えば外気温の高い場合には、燃焼式ヒータ17
の作動が停止する。
にあっては、燃焼式ヒータ17の燃焼ガス熱によって大
気中から供給した吸気を暖めることがないため、吸気温
度が高くなり過ぎることに起因した燃費悪化もなく、ま
た、コンプレッサ15aが高温吸気のもつ熱によって不
具合を生じることもない。
空気と燃焼式ヒータ17によって暖められた空気との混
合によってエンジン本体3に入る吸気を適温にすること
ができるが、非寒冷時に燃焼式ヒータ17を機能させて
は、反対に弊害になりかねない。しかし、非寒冷時に燃
焼式ヒータ17の作動を停止することで、これを防止で
きる。
実施の形態を説明する。この第5の実施の形態が第1の
実施の形態と実質上異なるのは、インタークーラ19の
配置が異なる点だけであるので、他の同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。
29のうち空気供給路33と本流管29との接続箇所C
1と、ターボチャージャ15のコンプレッサ15aの設
置箇所との間にインタークーラ19を配置する、換言す
れば本流管29のうち、燃焼ガス排出路35との接続箇
所C2よりも上流にインタークーラ19を配置してあ
る。
の実施の形態にあっても、吸気通路29における、空気
供給路33との接続箇所C1および燃焼ガス排出路35
との接続箇所C2の間にターボチャージャ15のコンプ
レッサ15aやインタークーラ19を介在させないの
で、第1の実施の形態と同一の作用効果を奏する。ま
た、燃焼ガス排出路35から本流管29に出る燃焼ガス
はインタークーラ19によって冷却されない。よって、
比較的温度の高い燃焼ガスをエンジン本体3に導入でき
るため、エンジン1の暖機性が向上する。
燃機関の吸気通路に過給機を取り付けた場合でも、吸気
通路に設けた燃焼式ヒータの点火を確実に行えるととも
に、過給機が作動しても吸気通路内を吸気が逆流しない
ようにできる。
の第1の実施の形態の概略構成図
の第2の実施の形態の概略構成図
の第3の実施の形態の概略構成図
の第4の実施の形態の概略構成図
の第5の実施の形態の概略構成図
通路における空気供給路との接続箇所) C2…燃焼ガス排出路35と本流管29との接続箇所
(吸気通路における燃焼ガス排出路との接続箇所) C3…バイパス通路49と燃焼ガス排出路35との接続
部 符号なし…点火手段(点火源) 符号なし…気筒
Claims (17)
- 【請求項1】 燃焼室本体と、 この燃焼室本体に燃焼用の空気を供給する空気供給路
と、 前記燃焼室本体に燃焼燃料を供給する燃料供給路と、 この燃料供給路によって前記燃焼室本体内に供給した前
記燃焼燃料に点火する点火装置と、 この点火装置による前記点火によって前記燃焼室本体内
で燃焼した前記燃焼燃料の出す燃焼ガスを前記燃焼室本
体から排出する燃焼ガス排出路とを備える燃焼式ヒータ
であって、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動し
て機関関連要素の温度を上げる燃焼式ヒータを有する内
燃機関において、 前記燃焼式ヒータは、前記内燃機関の吸気通路に対し
て、前記空気供給路,前記燃焼室本体および前記燃焼ガ
ス排出路によりバイパス状に接続され、 前記吸気通路における、前記空気供給路との接続箇所お
よび前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以外の
部分に過給機を設置するとともに、 前記吸気通路のうち、過給機を設置する箇所よりも上流
に前記燃焼式ヒータを配置し、 内燃機関が前記所定の運転状態にある時に前記燃焼式ヒ
ータの出す燃焼ガスを前記燃焼ガス排出路を介して前記
吸気通路に流すことを特徴とする燃焼式ヒータを有する
内燃機関。 - 【請求項2】 前記吸気通路における、前記空気供給路
との接続箇所および前記燃焼ガス排出路との接続箇所の
間の部分以外の部分に、前記過給機による加圧によって
熱を持つ前記吸気通路内の吸気を冷却する吸気冷却器を
設置することを特徴とする請求項1記載の燃焼式ヒータ
を有する内燃機関。 - 【請求項3】 燃焼室本体と、 この燃焼室本体に燃焼用の空気を供給する空気供給路
と、 前記燃焼室本体に燃焼燃料を供給する燃料供給路と、 この燃料供給路によって前記燃焼室本体内に供給した前
記燃焼燃料に点火する点火装置と、 この点火装置による前記点火によって前記燃焼室本体内
で燃焼した前記燃焼燃料の出す燃焼ガスを前記燃焼室本
体から排出する燃焼ガス排出路とを備える燃焼式ヒータ
であって、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動し
て機関関連要素の温度を上げる燃焼式ヒータを有する内
燃機関において、 前記燃焼式ヒータは、前記内燃機関の吸気通路に対し
て、前記空気供給路,前記燃焼室本体および前記燃焼ガ
ス排出路によりバイパス状に接続され、 前記吸気通路における、前記空気供給路との接続箇所お
よび前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以外の
部分に過給機を設置するとともに、 前記吸気通路のうち、過給機を設置する箇所よりも下流
に前記燃焼式ヒータを配置し、前記吸気通路における、
前記空気供給路との接続箇所および前記燃焼ガス排出路
との接続箇所の間の部分以外の部分に、前記過給機によ
る加圧によって熱を持つ前記吸気通路内の吸気を冷却す
る吸気冷却器を設置する燃焼式ヒータを有する内燃機
関。 - 【請求項4】 内燃機関が前記所定の運転状態にある時
に前記燃焼式ヒータの出す燃焼ガスを前記燃焼ガス排出
路を介して前記吸気通路に流すことを特徴とする請求項
3記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。 - 【請求項5】 前記吸気通路のうち、前記燃焼ガス排出
路との接続箇所よりも上流に前記吸気冷却器を配置する
ことを特徴とする請求項3または4記載の燃焼式ヒータ
を有する内燃機関。 - 【請求項6】 前記吸気通路のうち、前記燃焼ガス排出
路との接続箇所よりも下流に前記吸気冷却器を配置する
ことを特徴とする請求項2から4いずれか記載の燃焼式
ヒータを有する内燃機関。 - 【請求項7】 前記吸気通路には、前記吸気冷却器をバ
イパスするバイパス通路を備え、内燃機関が前記所定の
運転状態にある時に前記バイパス通路を介して前記燃焼
式ヒータの燃焼ガスを前記内燃機関本体に導くことを特
徴とする請求項6記載の燃焼式ヒータを有する内燃機
関。 - 【請求項8】 前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記バイ
パス通路に導く燃焼ガス流れ方向切り替え装置を有する
ことを特徴とする請求項7に記載の燃焼式ヒータを有す
る内燃機関。 - 【請求項9】 前記燃焼ガス流れ方向切り替え装置は、
前記バイパス通路を塞ぐ弁体と、その回転軸とからな
り、内燃機関が前記所定の運転状態にあるときとそうで
ないときに応じて前記弁体が前記回転軸を中心に回転す
ることで前記バイパス通路を開閉するものであることを
特徴とする請求項8に記載の燃焼式ヒータを有する内燃
機関。 - 【請求項10】 燃焼室本体と、 この燃焼室本体に燃焼用の空気を供給する空気供給路
と、 前記燃焼室本体に燃焼燃料を供給する燃料供給路と、 この燃料供給路によって前記燃焼室本体内に供給した前
記燃焼燃料に点火する点火装置と、 この点火装置による前記点火によって前記燃焼室本体内
で燃焼した前記燃焼燃料の出す燃焼ガスを前記燃焼室本
体から排出する燃焼ガス排出路とを備える燃焼式ヒータ
であって、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動し
て機関関連要素の温度を上げる燃焼式ヒータを有する内
燃機関において、 前記燃焼式ヒータは、前記内燃機関の吸気通路に対し
て、前記空気供給路,前記燃焼室本体および前記燃焼ガ
ス排出路によりバイパス状に接続されるとともに送風フ
ァンを備え、 前記吸気通路における、前記空気供給路との接続箇所お
よび前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以外の
部分に過給機を設置し、 内燃機関が前記所定の運転状態にある時に前記燃焼式ヒ
ータの出す燃焼ガスを前記燃焼ガス排出路を介して前記
吸気通路に流すことを特徴とする燃焼式ヒータを有する
内燃機関。 - 【請求項11】 前記吸気通路のうち、過給機の設置箇
所よりも上流位置に前記燃焼式ヒータを配置することを
特徴とする請求項10に記載の燃焼式ヒータを有する内
燃機関。 - 【請求項12】 燃焼室本体と、 この燃焼室本体に燃焼用の空気を供給する空気供給路
と、 前記燃焼室本体に燃焼燃料を供給する燃料供給路と、 この燃料供給路によって前記燃焼室本体内に供給した前
記燃焼燃料に点火する点火装置と、 この点火装置による前記点火によって前記燃焼室本体内
で燃焼した前記燃焼燃料の出す燃焼ガスを前記燃焼室本
体から排出する燃焼ガス排出路とを備える燃焼式ヒータ
であって、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動し
て機関関連要素の温度を上げる燃焼式ヒータを有する内
燃機関において、 前記燃焼式ヒータは、前記内燃機関の吸気通路に対し
て、前記空気供給路,前記燃焼室本体および前記燃焼ガ
ス排出路によりバイパス状に接続されるとともに送風フ
ァンを備え、 前記吸気通路における、前記空気供給路との接続箇所お
よび前記燃焼ガス排出路との接続箇所の間の部分以外の
部分に過給機を設置し、 前記吸気通路のうち、前記過給機の設置箇所よりも下流
に前記燃焼式ヒータを配置することを特徴とする燃焼式
ヒータを有する内燃機関。 - 【請求項13】 前記バイパス通路は、その上流側に位
置する上流開口端と前記吸気通路との接続部に前記燃焼
ガス流れ方向切り替え装置を設けてあることを特徴とす
る請求項7〜9いずれか記載の燃焼式ヒータを有する内
燃機関。 - 【請求項14】 前記バイパス通路は、その上流側端が
前記燃焼ガス排出路と接続され、下流側端が前記吸気通
路と接続された状態で前記吸気冷却器をバイパスしてい
ることを特徴とする請求項7〜9いずれか記載の燃焼式
ヒータを有する内燃機関。 - 【請求項15】 前記燃焼ガス流れ方向切り替え装置
は、前記バイパス通路の前記上流側端に取り付けてある
ことを特徴とする請求項14記載の燃焼式ヒータを有す
る内燃機関。 - 【請求項16】 前記吸気通路を通る吸気は、前記吸気
通路における前記空気供給路との接続箇所で、前記空気
供給路に分岐する吸気と分岐せずに前記吸気通路をその
まま流れる吸気とに分かれることを特徴とする請求項1
から15いずれか記載の燃焼式ヒータを有する内燃機
関。 - 【請求項17】 非寒冷時には前記燃焼式ヒータの作動
を停止するヒータ制御手段を有することを特徴とする請
求項1から16いずれか記載の燃焼式ヒータを有する内
燃機関 。
Priority Applications (10)
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CA002245365A CA2245365C (en) | 1997-10-20 | 1998-09-23 | Internal combustion engine having combustion heater |
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