JP3539262B2 - Internal combustion engine having a combustion heater - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼式ヒータを有する内燃機関に関し、詳しくは、冷却水や吸気あるいは排気等の機関関連要素を昇温させて内燃機関の低温始動性の向上、暖機促進，車室内暖房装置の性能向上、排気ガス浄化装置の暖機促進等を図る燃焼式ヒータを有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌に搭載するディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンその他の希薄燃焼式エンジンは、通常のガソリンエンジンに比べて発熱量が少ない。そこで、希薄燃焼式エンジンには、特に寒冷時における暖機促進や車室内暖房装置の性能向上等を目的として燃焼式ヒータが備えられる。
【０００３】
前記燃焼式ヒータの基本原理は、燃焼式ヒータの燃焼室で燃料を燃焼した際に生じる燃焼ガスの熱を、燃焼室の周囲を流通せしめられる熱媒体（例えば、水）で吸収して熱媒体を加熱し、この加熱された熱媒体を、機関本体のウォータジャケットや車室暖房用のヒータコアその他の必要箇所に送ることにより、これら必要箇所を昇温する。
【０００４】
また、燃焼式ヒータの出力制御は、燃焼室に供給される燃料の供給量制御と燃焼用空気の送風量制御により行うことが多く、このうち燃焼用空気の送風量制御は送風ファンの回転数制御により行うことが多い。
【０００５】
特開昭６０−７８８１９号公報には、従来の燃焼式ヒータを有する内燃機関が開示されている。この公報に記載の技術では、内燃機関の吸気管を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータの燃焼用空気として燃焼式ヒータの空気取入口から導入し、導入した燃焼用空気を送風ファンで燃焼式ヒータの燃焼室に圧送し、燃焼室に供給される燃料と混合し、その混合気を燃焼して生じた燃焼ガスを燃焼ガス排出口から触媒コンバータ上流の排気通路に排出し、燃焼ガスを機関から排出される排気ガスとともに触媒コンバータによって浄化するようにしている。この公報に記載の内燃機関は過給機を備えていない。なお、前記公報では燃焼ガスを排気通路に導入する目的を燃焼ガスの浄化としているが、燃焼ガスを排気通路に導入する目的はこれに限るものではなく、例えば触媒の昇温等種々の目的がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関が過給機を備えている場合には、機関運転中に排気ガス圧が高くなった時にも燃焼式ヒータの燃焼ガスを排気通路に流せるように、前記過給機により昇圧された吸気を燃焼式ヒータの燃焼用空気として導入することが考えられる。その場合には、新たに次のような問題が生じる虞れがある。
【０００７】
過給機の過給圧が大きくなると、燃焼式ヒータに燃焼用空気として導入される空気の圧力が大きくなり、燃焼式ヒータの前記空気取入口と前記燃焼ガス排出口との間に生じる差圧が大きくなって、前記送風ファンの回転によって制御される本来の風量よりも大きな風量の空気が燃焼式ヒータの燃焼室に導入されるようになる。このように燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れると、空燃比が不安定になって燃焼が不安定になったり、リーン失火を引き起こす虞れがある。
【０００８】
また、機関暖機等を目的として、吸気通路における燃焼用空気の取り出し口よりも下流の吸気通路に、前記燃焼式ヒータの燃焼ガスを戻すこともあるが、車両への搭載性の関係から、燃焼用空気の前記取り出し口と燃焼ガスの戻し口とを遠くに離して設置しなければならなかったり、前記取り出し口と前記戻し口との間の吸気通路の形状を変化させなければならない等、前記取り出し口と前記戻し口との間に圧力差が生じ易い設置条件になる場合がある。このような設置条件では、過給機の過給圧が大きくなると、前記取り出し口と前記戻し口との間の差圧が大きくなって、燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れ、着火不良や、空燃比が不安定になって燃焼が不安定になったり、リーン失火を引き起こす虞れがある。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、過給機の過給圧が大きくなっても燃焼式ヒータを安定して作動させることができる燃焼式ヒータを有する内燃機関を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
（１） 本発明は、内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する燃焼ガス排出通路と、前記空気供給路と前記燃焼ガス排出通路とを連通するヒータバイパス通路と、前記ヒータバイパス通路に設けられ前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると開弁し前記所定値に満たないときに閉弁する弁機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記（１）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると前記弁機構が開弁して、空気供給路を流れる燃焼用空気がヒータバイパス通路を通って燃焼ガス排出通路に流れる。その結果、空気供給路内の圧力が低下するとともに燃焼ガス排出通路内の圧力が高まり、空気供給路と燃焼ガス排出通路との間に生じる圧力差が低下する。したがって、燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れなくなり、燃焼式ヒータにおける空燃比が安定するとともに、リーン失火が生じなくなる。
【００１２】
機関関連要素とは、機関冷却水や、吸気に燃焼式ヒータの燃焼ガスを導入する内燃機関本体や、排気通路に設けられた排気浄化手段（ＤＰＦや触媒等）のことである。
【００１３】
前記（１）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関における弁機構は、逆止弁で構成することもできるが、あるいは、空気供給路と燃焼ガス排出通路との間の差圧を検出する差圧検出手段と、ヒータバイパス通路に設けた流量制御弁とから構成し、前記差圧検出手段で検出された差圧の大きさに応じて前記流量制御弁の開度制御をするようにしてもよい。
【００１４】
（２） また、本発明は、内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、前記空気供給路から導入された燃焼用空気を前記燃焼室に送り込む送風手段と、内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する燃焼ガス排出通路と、前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると燃焼室への燃焼用空気の導入量を減少させる方向に前記送風手段の作動を制御する空気導入量減少制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記（２）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると、前記空気導入量減少制御手段が燃焼用空気の導入量を減少させる方向に前記送風手段の作動を制御する。これにより、送風手段による燃焼用空気の加圧量が減少し、空気供給路と燃焼ガス排出通路との差圧と相殺されて、燃焼用空気の導入量が適正な量に減少せしめられる。したがって、燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れなくなり、燃焼式ヒータにおける空燃比が安定するとともに、リーン失火が生じなくなる。
【００１６】
前記（２）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関においては、前記送風手段を回転ファンとし、前記空気導入量減少制御手段による送風手段の作動制御は、前記回転ファンの回転数を低減する制御とすることができる。この場合、回転ファンの停止も回転数の低減制御に含まれる。
【００１７】
前記（１）または（２）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関においては、前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路と前記燃焼ガス排出通路とを、燃焼ガスを排気通路と吸気通路のいずれに導入するか選択的に切り換え可能な燃焼ガス経路切換手段を介して接続することができる。このようにすると、燃焼ガス経路切換手段により燃焼ガスの経路を切り換えることができ、その切り換えによって燃焼ガスを吸気通路に導入して吸気系の機関関連要素を昇温したり、燃焼ガスを排気通路に導入して排気系の機関関連要素を昇温したりすることができる。
【００１８】
（３） また、本発明は、内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する第１の燃焼ガス排出通路と、前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路と前記第１の燃焼ガス排出通路とを連通する導圧通路と、前記導圧通路に設けられ前記空気供給路内の圧力が前記第１の燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると前記導圧通路を開き前記所定値に満たないときに閉じる弁機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
前記（３）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関では、前記空気供給路内の圧力が前記第１の燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると、前記弁機構が開き、導圧通路を介して吸気通路と第１の燃焼ガス排気通路が連通し、前記空気供給路との接続個所よりも下流の吸気通路から吸気が導圧通路を介して第１の燃焼ガス排出通路に導入される。その結果、空気供給路内の圧力と第１の燃焼ガス排出通路内の圧力がほぼ同圧になり、燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れなくなり、燃焼式ヒータにおける空燃比が安定するとともに、リーン失火が生じなくなる。
【００２０】
前記（３）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関においては、前記導圧通路は、前記燃焼ガスを前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路に導入する第２の燃焼ガス排出通路から構成し、前記弁機構は、前記燃焼ガスを前記第１の燃焼ガス排出通路を介して排気通路に導入するか前記第２の燃焼ガス排出通路を介して吸気通路に導入するか選択的に切り換え可能な燃焼ガス経路切換手段で構成して、前記空気供給路内の圧力が前記第１の燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると、前記第１の燃焼ガス排出通路と前記第２の燃焼ガス排出通路を導通させるように前記燃焼ガス経路切換手段の作動を制御するようにしてもよい。
【００２１】
このようにすると、燃焼ガス経路切換手段により燃焼ガスの経路を切り換えることができ、その切り換えによって燃焼ガスを吸気通路に導入して吸気系の機関関連要素を昇温したり、燃焼ガスを排気通路に導入して排気系の機関関連要素を昇温したりすることができる。
【００２２】
前記（１）から（３）に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関においては、空気供給路と燃焼ガス排出通路との圧力差の代わりに、過給機の過給圧を代用することができ、さらに過給圧に代えて内燃機関の気筒の上流の吸気圧を代用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の実施の形態について図１から図８の図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
初めに、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第１の実施の形態について図１から図３の図面を参照して説明する。
【００２４】
内燃機関としてのエンジン１は、ディーゼルエンジンまたはガソリン直噴リーンバーンエンジンである。エンジン１は、図１にその全体構造を概略示すように、機関冷却水を含む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を経て前記気筒に送られる空気と気筒内に噴射供給される機関燃料とからなる混合気が燃焼室で燃焼後、気筒から出る排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、排気装置７から吸気装置５に向けて排気ガスを再循環させることで窒素酸化物の発生を抑制する排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８と、エンジン１とは別に燃料を燃焼しその時に発生する燃焼ガスの熱により機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータ９１と、エンジン搭載車輌の室内温度を高める車室内暖房装置であるヒータコア１０と、エンジン全体を制御するエンジン制御装置であるＥＣＵ１１とを有する。
【００２５】
前記吸気装置５は、外気をろ過するエアクリーナ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とする吸気通路１４を有する。吸気通路１４には、前記エアクリーナ１３と前記吸気ポートとの間に、ターボチャージャ（過給機）１５のコンプレッサ１５ａ，コンプレッサ１５ａを作動した場合に生ずる圧縮熱により昇温した吸気温を冷却するインタークーラ１９，吸入分岐管であるインテークマニホールド２２を順次配置してある。また、インタークーラ１９とインテークマニホールド２２との間には吸気通路１４を流れる吸気の量を制御する吸気絞り弁５１を設置してある。吸気通路１４のうちインタークーラ１９と吸気絞り弁５１との間には、前記燃焼式ヒータ９１を取り付けてある。
【００２６】
前記排気装置７は、エンジン本体３の図示しない排気ポートを始端とし図示しないマフラを終端とする排気通路４２を有する。排気通路４２には、前記排気ポートと前記マフラとの間に、排気分岐管であるエキゾーストマニホールド２８，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ，排気ガス浄化装置である触媒コンバータ３９を順次配置してある。触媒コンバータ３９に収容される触媒としては、選択還元型ＮＯx触媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒、あるいは酸化触媒を坦持したＤＰＦ等を例示することができる。
【００２７】
前記ＥＧＲ装置８は、吸気通路１４と排気通路４２とを結びエンジン本体３をバイパスするとともに排気ポートから出た排気ガスを吸気側に向けて戻すＥＧＲ通路８１と、ＥＧＲ通路８１を流れる排気ガスの量を制御するＥＧＲ弁３０とを有する。
【００２８】
前記燃焼式ヒータ９１は、エンジン１で用いる燃料と同じ燃料を燃焼して発生する燃焼ガスを吸気通路１４に導入することで、燃焼ガスが有する熱を利用して吸気装置５を流れる吸気を昇温することができるヒータである。燃焼式ヒータ９１によって昇温された吸気は、燃焼ガスを含んだ状態で前記気筒に向けて吸気通路１４を流れる。
【００２９】
また、燃焼式ヒータ９１は、前記燃焼ガスの熱で機関冷却水を暖めるようになっており、暖められた機関冷却水は、ヒータコア１０やエンジン本体３等の昇温の必要な箇所に送られ、当該昇温必要箇所の温度を高める（図面ではヒータコア１０とエンジン本体３のみ昇温必要箇所として示す。）。そして、前記昇温必要箇所に燃焼式ヒータ９１で暖めた機関冷却水を送れるように、エンジン１には熱媒体循環路Ｗを設けてある。
【００３０】
この熱媒体循環路Ｗは、エンジン本体３と燃焼式ヒータ９１とを結びエンジン本体３のウォータジャケットから燃焼式ヒータ９１に機関冷却水を導く冷却水導入路Ｗ1と、燃焼式ヒータ９１で暖められた機関冷却水をヒータコア１０に導く冷却水排出路Ｗ2と、ヒータコア１０から出てきた機関冷却水をエンジン本体３のウォータジャケットに戻す冷却水排出路Ｗ3とを有する。また、冷却水導入路Ｗ1には電動ウォータポンプ５０を設けてあり、この電動ウォータポンプ５０が作動することによって前記熱媒体循環路Ｗ内を機関冷却水が循環する。
【００３１】
ここで、燃焼式ヒータ９１の具体的な構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
燃焼式ヒータ９１は、その内部に、前記冷却水導入路Ｗ1と前記冷却水排出路Ｗ2とに連通して熱媒体循環路Ｗの一部となっているヒータ内部冷却水通路３７を有する。
【００３２】
ヒータ内部冷却水通路３７は、前記冷却水導入路Ｗ1と接続する冷却水導入口３７ａと、前記冷却水排出路Ｗ2と接続する冷却水排出口３７ｂとを有する。また、ヒータ内部冷却水通路３７は、燃焼式ヒータ９１の燃焼室４８の周りを巡回するように形成してある。
【００３３】
前記燃焼室４８は、火炎Ｆを発生させる燃焼源としての燃焼筒４０と、燃焼筒４０を覆うことで火炎Ｆが外部に漏れないようにするカップ形状の隔壁４１とからなる。燃焼筒４０を隔壁４１で覆うことにより、燃焼室４８が隔壁４１内に画される。そして、前記隔壁４１も燃焼式ヒータ９１の外壁４３で覆われている。
【００３４】
また、隔壁４１と外壁４３との間には、環状の隙間を設けてあり、この隙間が前記ヒータ内部冷却水通路３７として機能する。このヒータ内部冷却水通路３７内を機関冷却水が流れる間に、機関冷却水は燃焼室４８から受熱する。つまり機関冷却水は、燃焼室４８内の高熱な燃焼ガスとの間で熱交換をして昇温する。
【００３５】
さらに、燃焼室４８は、燃焼室４８に対して空気の出入りを行う空気流通口を有する。すなわち燃焼室４８は、空気流通口として、燃焼室４８に燃焼用空気を入れる空気供給口６２と、燃焼ガスを燃焼室４８から排出する燃焼ガス排出口６３，６５とを有する。そして、空気供給口６２は、燃焼室４８において火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側と反対側に位置し、燃焼ガス排出口６３は、燃焼室４８において燃焼筒４０の基端部近傍に設けてある。
【００３６】
また、燃焼ガス排出口６５は、火炎Ｆが燃焼筒４０から出る側にあって、火炎Ｆに対向して隔壁４１および外壁４３に連通して設けてある。
燃焼ガス排出口６３と６５とは燃焼式ヒータ９１の長手方向に並行に延びる連結管７４を介して連結されている。そして、これら空気供給口６２および燃焼ガス排出口６３，６５は、いずれも吸気通路１４に通じている。すなわち、空気供給口６２は、吸気通路１４から燃焼式ヒータ９１に燃焼用空気を供給する空気供給管（空気供給路）７１を介して吸気通路１４と通じており、燃焼ガス排出口６３，６５は、連結管７４、及び、燃焼ガスを燃焼式ヒータ９１から吸気通路１４に排出する燃焼ガス排出管７３を介して、吸気通路１４と通じている。
【００３７】
なお、空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所Ｃ１と、燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所Ｃ２とは近接しており、接続箇所Ｃ２の方がＣ１よりも下流にある。また、接続箇所Ｃ１およびＣ２は共に前記吸気絞り弁５１よりも上流でかつインタークーラ１９よりも下流に位置する。
【００３８】
前記燃焼ガス排出管７３は、前記燃焼ガス排出口６５を開閉制御する弁装置７８を備えており、弁装置７８を介して燃焼式ヒータ９１と接続されている。
弁装置７８は、その内部に燃焼ガス排出口６５を開閉する弁体８０を有する弁室７９を有している。弁室７９は二つの開口７９ａ，７９ｂを有し、これらの開口７９ａ，７９ｂは、それぞれ燃焼ガス排出口６５，燃焼ガス排出管７３と連通している。
【００３９】
弁装置７８は、弁体８０を駆動するアクチュエータ８２を有する。このアクチュエータ８２によって弁体８０が作動すると、開口７９ａが開閉され、これによって燃焼ガス排出口６５が開閉する。
【００４０】
また、燃焼ガス排出管７３の途中には三つのポート（第１，第２，第３ポート）を有する三方切換弁（燃焼ガス経路切換手段）８６が取り付けられている。三方切換弁８６の第１ポートは弁装置７８に連なる燃焼ガス排出管７３に接続され、第２ポートは吸気通路１４に連なる燃焼ガス排出管７３に接続され、第３ポートはエンジン本体３をバイパスする（即ち、エンジン本体３の気筒をバイパスする）分岐管８４に接続されており、分岐管８４は、排気通路４２における触媒コンバータ３９の上流側近傍の接続箇所Ｃ3に接続されている。
【００４１】
三方切換弁８６は、燃焼ガスを吸気通路１４に向けて流すか、または分岐管８４に向けて流すかを選択的に切り替える切換え弁である。三方切換弁８６の作動によって、燃焼ガスを吸気通路１４または排気通路４２のいずれに導入するかが決定される。
【００４２】
一方、前記燃焼筒４０には、図１に示すように燃焼筒４０に外部から燃料を導入する燃料導入通路８８を接続してある。燃料導入通路８８は燃料ポンプ８９と接続してあり、燃料ポンプ８９のポンプ圧を受けて燃料導入通路８８から燃焼筒４０に燃料が吐出する。さらに、燃焼筒４０は、燃料導入通路８８によって供給された燃料に着火するグロープラグ（図示せず）を有する。
【００４３】
また、燃焼式ヒータ９１の前記外壁４３には、燃焼筒４０のうち火炎Ｆの出る側と反対側に、駆動源としてのモータ９２を有する送風用の回転ファン（送風手段）９０を内包したハウジング９３を取付けてある。
【００４４】
ハウジング９３は、外部から空気を取り入れるための空気取入口９５を有し、この空気取入口９５に前記空気供給管７１を接続してある。また、ハウジング９３は、その内部空間Ｓが前記空気供給口６２と通じている。よって、空気供給口６２は、内部空間Ｓを介して間接的に空気供給管７１に接続されている。
【００４５】
そして、モータ９２により回転ファン９０を回転すると、空気供給管７１を経由して前記吸気通路１４からハウジング９３内に空気が導入される。このハウジング９３に導かれた空気は、前記内部空間Ｓを経て、前記空気供給口６２から燃焼筒４０に燃焼用空気として供給される。そして、この燃焼用空気によって燃料を燃焼した後の燃焼ガスは、その後、燃焼式ヒータ９１から燃焼ガス排出管７３を経由して、前記のごとく吸気通路１４または排気通路４２に導入される。吸気通路１４または排気通路４２に導入される燃焼ガスの量、即ち燃焼筒４０に導入される空気の量は、前記回転ファン９０のファン回転数によって決まる。すなわち、ファン回転数が多いほど風量が多くなり、ファン回転数に比例した量の空気が燃焼筒４０に導入され、燃焼後に燃焼ガスとなって燃焼式ヒータ９１から排出される。回転ファン９０の回転数は、ＥＣＵ１１によりモータ９２を制御することで決まる。
【００４６】
また、図１に示すように、燃焼ガス排出管７３において連結管７４との接続部位よりも下流であって三方切換弁８６よりも上流に位置する部位と、空気供給管７１とは、ヒータバイパス管（ヒータバイパス通路）５２によって接続されており、このヒータバイパス管５２は、燃焼ガス排出管７３から空気供給管７１へ燃焼ガスが流れるのを阻止し、空気供給管７１から燃焼ガス排出管７３へ空気が流れるのを許容する逆止弁（弁機構）５３を備えている。この逆止弁５３の開弁圧は所定値に設定されており、ヒータバイパス管５２において逆止弁５３よりも上流側の空気圧力（換言すれば、空気供給管７１内の空気圧力）が逆止弁５３よりも下流側の燃焼ガス圧力（換言すれば、燃焼ガス排出管７３内の燃焼ガス圧力）よりも上記所定値以上に大きくなると逆止弁５３が開弁して、空気がヒータバイパス管５２を空気供給管７１側から燃焼ガス排出管７３側に流れるようになっている。また、逆止弁５３よりも上流側の空気圧力と逆止弁５３よりも下流側の燃焼ガス圧力との差圧が前記開弁圧に満たないときには、逆止弁５３は閉弁する。
【００４７】
前記ＥＣＵ１１は、双方向性バスによって相互に接続された、中央処理制御装置ＣＰＵ、読み出し専用メモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ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３０，電動ウォータポンプ５０，燃焼筒４０のグロープラグ，弁装置７８，三方切換弁８６，燃料ポンプ８９，モータ９２等が電気配線を介して接続されている。
【００４８】
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、吸気通路１４に取り付けられるエアフローメータ，触媒コンバータ３９に取り付けられる触媒温度センサ、ウォータジャケットに含まれる冷却水の温度を検出する水温センサ，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、イグニッションスイッチ、スタータスイッチ等を例示できる。これらセンサは、検出した検出値に相当する電気信号を出力してＥＣＵ１１に送る。なお、例示したこれらの各種センサは図示を省略してある。
【００４９】
ＥＣＵ１１は、前記した各種センサの出力信号値に基づいてエンジン１の運転状態を判定する。そして、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、燃焼式ヒータ９１の制御を行う。
【００５０】
このように構成された燃焼式ヒータ９１では、エンジン１の作動時で車室暖房用ヒータを働かせる場合等のように通常の使用時には、図２に示すように、前記弁装置７８の作動によって弁体８０を閉じ、燃焼ガス排出口６５を閉鎖し、さらに三方切換弁８６を制御して分岐管８４を閉鎖する。
【００５１】
そして、回転ファン９０を回転することにより、吸気通路１４を流れる吸気の一部を空気供給管７１を介して燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０へ導入する。また、前記燃料ポンプ８９が燃料タンク（図示せず）内の燃料を吸い上げて燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ吐出する。更に電動ウォータポンプ５０を作動することでエンジン１のウォータジャケット内の機関冷却水を燃焼式ヒータ９１のヒータ内部冷却水通路３７へ圧送する。
【００５２】
加えて、前記回転ファン９０によって燃焼筒４０に供給された吸気と燃料導入通路８８から燃焼筒４０に供給された燃料とからなる混合気が、前記グロープラグによって着火され、燃焼筒４０内で火炎Ｆを生じて燃焼が開始する。
【００５３】
燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することで生ずる気流に乗って燃焼室４８をその燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出され、さらに燃焼ガス排出管７３に排出される（図２の実線矢印ａ3参照）。
【００５４】
一方、電動ウォータポンプ５０により、前記ウォータジャケットから冷却水導入路Ｗ1を経由して燃焼式ヒータ９１のヒータ内部冷却水通路３７に圧送された機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７を前記隔壁４１の外面全体に亘って巡回するようにして流れ、その間に燃焼ガスの熱を吸収して上昇する。換言すれば、ヒータ内部冷却水通路３７の全域で機関冷却水と燃焼ガスとの間で熱交換が為される。
【００５５】
そして、前記燃焼ガスの熱を吸収した機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７から冷却水排出路Ｗ2を通ってヒータコア１０に導入され、ヒータコア１０から出た機関冷却水は冷却水排出路Ｗ3に排出され、エンジン本体３のウォータジャケットに戻る（図２の破線矢印、及び図１の破線参照）。なお、前記ヒータコア１０では、機関冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気との間で熱交換され、暖房用空気が昇温する。この結果、車輌室内に温風が出る。
【００５６】
以上のようにして、燃焼式ヒータ９１で暖められて高熱になった機関冷却水が、エンジン本体３のウォータジャケットや室用ヒータ１０へ流れ、その結果、内燃機関の暖機促進や始動性の向上、ヒータコア１０の性能等が向上する。
【００５７】
また、燃焼ガス排出管７３に排出された燃焼ガスは、三方切換弁８６を通って吸気通路１４へ戻され、燃焼式ヒータ９１に導入されなかった吸気とともにエンジン本体３の燃焼室に供給され、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して燃焼に供される（図１において実線矢印参照）。その際、エンジン本体３の燃焼室には、燃焼式ヒータ９１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よるエンジン１の熱害が防止される。さらに、ＣＯ2濃度が比較的に高い燃焼ガスをエンジン本体３の燃焼室へ少量供給することにより、エンジン本体３の燃焼室における燃焼により発生するＮＯx量を効率的に低減することができる。また、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスをエンジン本体３の燃焼室で再燃焼することになり、その上、エンジン本体３の燃焼室から排出される排気ガスは触媒コンバータ３９で浄化されるので、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを浄化してから外気に放出することができる。
【００５８】
さらに、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、インタークーラ１９の下流の吸気通路１４に流れ出ることから、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ及びインタークーラ１９には流れ込まないので、これらの熱害も防止される。
【００５９】
ところで、エンジン１を車両に搭載する際の搭載性の関係から、吸気通路１４における空気供給管７１との接続個所Ｃ1と燃焼ガス排出管７３との接続個所Ｃ2の取り付け間隔を大きくせざるを得なかったり、接続個所Ｃ1と接続個所Ｃ2との間において吸気通路１４の形状に変化を付けざるを得なかったりする場合がある。このようになっていると、接続個所Ｃ1と接続個所Ｃ2との間において差圧が大きくなり易く、特に、ターボチャージャ１５の過給圧が高くなった時には前記差圧がより大きくなる。
【００６０】
接続個所Ｃ1，Ｃ2間の差圧が大きくなると、ヒータバイパス管５２及び逆止弁５３を備えていない場合には、前記差圧に起因して燃焼式ヒータ９１内において空気取入口９５から燃焼ガス排出口６３に向かって空気の流れが生じ、本来の回転ファン９０の回転により生じる風量よりも大きな風量となって燃焼筒４０を流れるようになり、この過剰空気の流れによって、燃焼式ヒータ９１の着火性が悪くなったり、燃焼式ヒータ９１の作動中に燃焼筒４０内の混合気の空燃比がリーンになり過ぎてリーン失火したり、燃焼筒４０内の混合気の空燃比が不安定になるため燃焼が不安定になるなどの問題が生じる。
【００６１】
しかしながら、この燃焼式ヒータ９１では、ヒータバイパス管５２と逆止弁５３を備えていることにより、逆止弁５３の上流と下流との間の差圧（この差圧は、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間の差圧とほぼ同じとみなすことができる）が逆止弁５３の開弁圧を越えると逆止弁５３が開弁して、空気供給管７１を流れる吸気がヒータバイパス管５２を燃焼ガス排出管７３に向けて流れるようになり、空気取入口９５と燃焼ガス排出管６３との間の差圧を小さくする。これにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止することができ、その結果、燃焼式ヒータ９１の良好な着火性と安定した燃焼を確保することができるとともに、リーン失火を防止することができる。
【００６２】
なお、逆止弁５３は、その上流と下流の間の差圧が前記開弁圧よりも小さいときには閉弁しており、燃焼式ヒータ９１から排出されて燃焼ガス排出管７３を流れる燃焼ガスがヒータバイパス管５２を通って空気供給管７１に向かって流れるのを阻止する。
【００６３】
次に、触媒コンバータ３９の暖機促進時や、触媒コンバータ３９をＳＯx被毒やＳＯＦ被毒から回復させる処理（以下、これを被毒回復処理と称す）を行う時や、触媒コンバータ３９に対する還元処理時等において、触媒コンバータ３９を昇温させる必要が生じた場合には、図３に示すように、弁装置７８の作動によって弁体８０が開口７９ａを開き、これにより燃焼ガス排出口６５を開通し、さらに、三方切換弁８６を制御して吸気通路１４側を閉鎖する。
【００６４】
続いて、モータ９２により回転ファン９０が回転し吸気通路１４内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０へ供給する。また、前記燃料ポンプ８９が前記燃料タンク内の燃料を吸い上げてこの吸い上げた燃料を燃料導入通路８８から燃焼筒４０へ供給する。
【００６５】
そして、燃焼筒４０のグロープラグに通電され、回転ファン９０によって供給された吸気と燃料導入通路８８から供給された燃料とからなる混合気が燃焼筒４０内で燃焼される。
【００６６】
この燃焼により生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することにより生ずる気流によって燃焼室４８を燃焼ガス排出口６５へ向けて流れる。そして、燃焼ガスの大部分は、燃焼ガス排出口６５を通り、さらに弁装置７８の前記開口７９ａを経由して燃焼ガス排出管７３へ排出される（図３の実線矢印ａ4参照）。燃焼ガス排出口６３、連結管７４を経由して燃焼ガス排出管７３へと流れる燃焼ガスの量が微少なのは、この経路の摩擦損失の損失係数の方が前記経路（燃焼ガス排出口６５→開口７９ａ→燃焼ガス排出管７３）の摩擦損失の損失係数よりも大きいからである。
【００６７】
ここで、燃焼ガス排出口６３を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換により冷却されるが、燃焼ガス排出口６５を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換が殆ど行われない。このため、燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口６３から排出された燃焼ガスに比べてかなり高温である。
【００６８】
そして、前記燃焼ガス排出口６５経由で燃焼ガス排出管７３に排出された高温の燃焼ガスは三方切換弁８６に至る。三方切換弁８６では吸気通路１４側が閉鎖されているので、燃焼ガスは分岐管８４へ流れて触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3から排気通路４２へ出る（図１において破線矢印参照）。この実施の形態において、燃焼ガス排出管７３のうち弁装置７８と三方切換弁８６とを接続する部分と分岐管８４は、燃焼ガス排出通路を構成する。
【００６９】
したがって、燃焼ガス排出口６５から排出された高温の燃焼ガスを排気通路４２における触媒コンバータ３９の上流の接続箇所Ｃ3へ供給することにより、触媒コンバータ３９を早期に昇温することができる。
【００７０】
ここで、エンジン１の運転中には触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２内の排気ガス圧力が高くなるが、燃焼式ヒータ９１の燃焼用空気をターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａの下流から吸入している結果、ターボチャージャ１５の過給圧を利用して燃焼式ヒータ９１の燃焼ガス圧力を接続個所Ｃ3における排気通路４２内の排気ガス圧力よりも高くできるので、エンジン１の運転中も燃焼式ヒータ９１の燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２へ排出することができる。また、ターボチャージャ１５による過給時にも燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に排気ガスの逆流が発生せず、逆火による失火を防止することができる。
【００７１】
また、ターボチャージャ１５の過給圧が高くなって、吸気通路１４における空気供給管７１との接続個所Ｃ1と排気通路４２における分岐管８４との接続個所Ｃ3の間の差圧が大きくなり、その結果、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間の差圧が大きくなっても、この燃焼式ヒータ９１では、空気供給管７１と排気ガス排出管７３とを接続するヒータバイパス管５２と逆止弁５３を備えていることにより、逆止弁５３の上流と下流との間の差圧（この差圧は、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間の差圧とほぼ同じとみなすことができる）が逆止弁５３の開弁圧に達すると逆止弁５３が開弁して、空気供給管７１を流れる吸気がヒータバイパス管５２を燃焼ガス排出管７３に向けて流れるようになり、空気取入口９５と燃焼ガス排出管６３との間の差圧を小さくする。これにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止することができ、その結果、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に供給される混合気の空燃比を安定させることができ、安定した燃焼を確保することができるとともに、リーン失火を防止することができる。
【００７２】
また、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂの下流であって触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２に流れ出ることから、ターボチャージャ１５及びエキゾーストマニホールド２８等を流れず、これらにおいて冷却されることがないので、冷却されない分だけ高温な燃焼ガスを触媒の加熱に利用でき、触媒暖機性の向上と、触媒温度の高温化を効率的に行うことができる。
【００７３】
さらに、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ及びインタークーラ１９を流れないので、これらの熱害も防止することができる。
【００７４】
以上説明したように、この第１の実施の形態では、燃焼式ヒータ９１をバイパスして空気供給管７１と燃焼ガス排出管７３とを接続するヒータバイパス管５２と、逆止弁５３とを備えることにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れるのを防止し、ひいては燃焼式ヒータ９１の良好な着火性と安定した燃焼を確保すると共に、リーン失火を防止することができる。
【００７５】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第２の実施の形態について図４から図６の図面を参照して説明する。
図４は、第２の実施の形態における内燃機関の概略構成を示しており、その殆どの構成は前述した第１の実施の形態における内燃機関と同じである。そこで、この第２の実施の形態を説明するにあたっては、第１の実施の形態と同一態様部分には図中同一符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態との相違点についてだけ以下に説明することとする。
【００７６】
第２の実施の形態における内燃機関には、空気供給管７１と燃焼ガス排出管７３とを接続するヒータバイパス管５２と逆止弁５３が設けられていない。そして、インテークマニホールド２２に吸気圧センサ４９が設けられている。吸気圧センサ４９はインテークマニホールド２２内の吸気圧を検出して、その検出値に相当する電気信号をＥＣＵ１１に出力する。
【００７７】
また、第２の実施の形態では、ターボチャージャ１５の過給圧が高いときに燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを接続個所Ｃ2で吸気通路１４に戻しても、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れないように、換言すれば空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間の差圧が所定圧力以下に収まるように、接続個所Ｃ1，Ｃ2の設置位置を設定されているとともに、接続個所Ｃ1，Ｃ2間における吸気通路１４の形状が設定されているものとする。
【００７８】
したがって、第２の実施の形態では、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れないようにする対策は、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3の排気通路４２に戻すときだけを考えればよいことになる。
【００７９】
次に、第２の実施の形態の作用を説明する。第２の実施の形態では、ターボチャージャ１５の過給圧の大きさに基づいて燃焼筒４０に過剰空気が流れるか否かを判定し、過剰空気が流れると判定された場合には燃焼式ヒータ９１の回転ファン９０の回転数を通常時の制御回転数よりも低減するように制御することにより回転ファン９０による空気の加圧量を低減し、これにより燃焼筒４０を流れる風量を適正に制御するようにした。
【００８０】
詳述すると、第１の実施の形態において説明したように、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れるか否か、及び過剰空気の量は、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間に生じる差圧の大きさによって決定される。
【００８１】
ここで、燃焼式ヒータ９１の燃焼ガス排出口６５から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3の排気通路４２に戻すときを考えると、このときに空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間に生じる差圧の大きさは、ターボチャージャ１５の過給圧の大きさと密接な関係があり、過給圧が大きくなればなるほど前記差圧が大きくなることがわかっている。
【００８２】
図６は、燃焼式ヒータ９１の燃焼ガス排出口６５から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3の排気通路４２に戻した場合の、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａの上流の吸気圧（細い実線）と、コンプレッサ１５ａの下流であってインタークーラ１９の下流の吸気圧（太い実線）と、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂの下流の排気圧（二点鎖線）との関係を示す一例である。この図からも、ターボチャージャ１５の過給圧が大きくなればなるほど、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧が大きくなることがわかる。
【００８３】
そこで、ターボチャージャ１５の過給圧が大きくなり、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧が大きくなって燃焼筒４０内を過剰空気が流れるときには、回転ファン９０の回転数を低減して回転ファン９０による加圧量を低減することにより、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧を小さくして、燃焼筒４０内を流れる空気の風量を本来必要な適正な風量に制御するようにした。
【００８４】
そして、予めエンジン１に対して実験を行い、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気の流れが生じ始めるときのターボチャージャ１５の過給圧の大きさを求め、さらに、過給圧の大きさに応じて（換言すれば、過剰空気の風量に応じて）本来の適正な風量にするためには回転ファン９０の回転数をどのくらい低減させたらよいかのデータを採取し、これらのデータから過剰空気流通時の制御回転数マップを作成し、このマップをＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶させておく。
【００８５】
次に、図５を参照して、ＥＣＵ１１によって実行される燃焼式ヒータ９１の制御について説明する。
まず、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０１において、燃焼式ヒータ９１の作動制御を実行中であるか否か、即ち、燃焼式ヒータ９１が作動状態にあるか否かを判定する。
【００８６】
Ｓ３０１において燃焼式ヒータ９１が非作動状態にあると判定した場合には、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。なお、燃焼式ヒータ９１の非作動状態では、弁装置７８はその弁体８０を閉じ、三方切換弁８６は分岐管８４を閉鎖する。
【００８７】
一方、Ｓ３０１において燃焼式ヒータ９１が作動状態にあると判定した場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０２へ進み、触媒処理実行条件が成立しているか否かを判定する。触媒処理実行条件とは、例えば、触媒コンバータ３９の暖機促進時期である、触媒コンバータ３９の被毒回復処理時期である、触媒コンバータ３９の還元処理時期である等を例示することができる。
【００８８】
Ｓ３０２において触媒処理実行条件が成立していないと判定した場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０３へ進み、弁装置７８の作動により弁体８０を閉じ、三方切換弁８６を制御して分岐管８４を閉鎖する。さらに、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０４へ進み、回転ファン９０の回転数Ｎを、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５（６３）との間に差圧が殆どないときの通常の制御回転数Ｎ2に制御する。
【００８９】
このときには、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内での燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することで生ずる気流に乗って燃焼室４８をその燃焼ガス排出口６３へ向けて流れ、その後、燃焼ガス排出口６３と接続している前記連結管７４へ排出され、さらに燃焼ガス排出管７３に排出される。
【００９０】
一方、電動ウォータポンプ５０により、前記ウォータジャケットから冷却水導入路Ｗ1を経由して燃焼式ヒータ９１のヒータ内部冷却水通路３７に圧送された機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７を前記隔壁４１の外面全体に亘って巡回するようにして流れ、その間に燃焼ガスの燃焼熱を吸収して上昇する。換言すれば、ヒータ内部冷却水通路３７の全域で機関冷却水と燃焼ガスとの間で熱交換が為される。
【００９１】
そして、前記燃焼熱を吸収した機関冷却水は、ヒータ内部冷却水通路３７から冷却水排出路Ｗ2を通ってヒータコア１０に導入され、ヒータコア１０から出た機関冷却水は冷却水排出路Ｗ3に排出され、エンジン本体３のウォータジャケットに戻る（図４の破線参照）。なお、前記ヒータコア１０では、機関冷却水が持つ熱の一部が暖房用空気との間で熱交換され、暖房用空気が昇温する。この結果、車輌室内に温風が出る。
【００９２】
以上のようにして、燃焼式ヒータ９１で暖められて高熱になった機関冷却水が、エンジン本体３のウォータジャケットや室用ヒータ１０へ流れ、その結果、内燃機関の暖機促進や始動性の向上、ヒータコア１０の性能等が向上する。
【００９３】
また、燃焼ガス排出管７３に排出された燃焼ガスは、三方切換弁８６を通って吸気通路１４へ戻され、燃焼式ヒータ９１に導入されなかった吸気とともにエンジン本体３の燃焼室に供給され、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して燃焼に供される（図４において実線矢印参照）。その際、エンジン本体３の燃焼室には、燃焼式ヒータ９１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よるエンジン１の熱害が防止される。さらに、ＣＯ2濃度が比較的に高い燃焼ガスをエンジン本体３の燃焼室へ少量供給することにより、エンジン本体３の燃焼室における燃焼により発生するＮＯx量を効率的に低減することができる。また、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスをエンジン本体３の燃焼室で再燃焼することになり、その上、エンジン本体３の燃焼室から排出される排気ガスは触媒コンバータ３９で浄化されるので、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを浄化してから外気に放出することができる。
【００９４】
さらに、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、インタークーラ１９の下流の吸気通路１４に流れ出ることから、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ及びインタークーラ１９には流れ込まないので、これらの熱害も防止される。
【００９５】
一方、Ｓ３０２において触媒処理実行条件が成立していると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０５へ進み、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えているか否かを判定する。なお、この実施の形態では、ターボチャージャ１５の過給圧は、吸気圧センサ４９で検出される吸気圧を代用する。
【００９６】
Ｓ３０５においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていないと判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０３に進み、さらにＳ３０４に進む。これは、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていない場合には、触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２の排気ガス圧の方が、インタークーラ１９の下流の吸気通路１４の吸気圧よりも大きくなる虞れがあり、そのようなときに三方切換弁８６を分岐管８４側に開くと、排気ガスが分岐管８４及び三方切換弁８６を通って燃焼式ヒータ９１に逆流する虞れがあるので、これを未然に防止するためである。
【００９７】
Ｓ３０５においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０６へ進み、弁装置７８の作動により弁体８０を開き、三方切換弁８６を制御して吸気通路１４に連なる燃焼ガス排出管７３を閉鎖する。
【００９８】
これにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内での燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することにより生ずる気流によって燃焼室４８を燃焼ガス排出口６５へ向けて流れる。そして、燃焼ガスの大部分は、燃焼ガス排出口６５を通り、さらに弁装置７８の前記開口７９ａを経由して燃焼ガス排出管７３へ排出される。
【００９９】
ここで、燃焼ガス排出口６３を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換により冷却されるが、燃焼ガス排出口６５を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換が殆ど行われない。このため、燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口６３から排出された燃焼ガスに比べてかなり高温である。
【０１００】
そして、前記燃焼ガス排出口６５経由で燃焼ガス排出管７３に排出された高温の燃焼ガスは三方切換弁８６に至り、三方切換弁８６では吸気通路１４側が閉鎖されているので、燃焼ガスは分岐管８４へ流れて触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3から排気通路４２へ出る（図４において破線矢印参照）。
【０１０１】
したがって、燃焼ガス排出口６５から排出された高温の燃焼ガスを排気通路４２における触媒コンバータ３９の上流箇所Ｃ３へ供給することにより、触媒コンバータ３９を早期に昇温することができる。
【０１０２】
次に、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０７へ進み、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えているか否かを判定する。ここで、所定圧力Ｐ2は前記所定圧力Ｐ1よりも大きい圧力である（図６参照）。
【０１０３】
Ｓ３０７においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていないと判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０４に進み、回転ファン９０の回転数Ｎを、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５（６３）との間に差圧が殆どないときの通常の制御回転数Ｎ2に制御する。ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていないということは、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れないということなので、回転ファン９０の回転数Ｎを通常の制御回転数Ｎ2に制御すれば、所期の適正な風量が得られるからである。
【０１０４】
一方、Ｓ３０７においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０８へ進み、ＲＯＭに格納されている過剰空気流通時の制御回転数マップを参照して、回転ファン９０の回転数Ｎを、その過給圧の大きさに応じた過剰空気流通時の制御回転数Ｎ1に制御する。ここで、過剰空気流通時の制御回転数Ｎ1は、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間に差圧が殆どないときの通常の制御回転数Ｎ2よりも小さい。このように回転ファン９０の回転数Ｎを制御回転数Ｎ1に制御することにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れるのが抑制され、燃焼筒４０内を流れる空気の風量を所期の適正な風量にすることができる。
【０１０５】
したがって、ターボチャージャ１５の過給圧の大きさにかかわらず、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に適正な風量の空気を流すことができるようになり、その結果、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内の混合気の空燃比を安定させることができ、安定した燃焼を確保することができるとともに、リーン失火を防止することができる。
【０１０６】
エンジン１の運転中には触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２内の排気ガス圧力が高くなるが、燃焼式ヒータ９１の燃焼用空気をターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａの下流から吸入している結果、ターボチャージャ１５の過給圧を利用して燃焼式ヒータ９１の燃焼ガス圧力を接続個所Ｃ3における排気通路４２内の排気ガス圧力よりも高くできるので、エンジン１の運転中も燃焼式ヒータ９１の燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２へ排出することができる。また、ターボチャージャ１５による過給時にも燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に排気ガスの逆流が発生せず、逆火による失火を防止することができる。
【０１０７】
また、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂの下流であって触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２に流れ出ることから、ターボチャージャ１５及びエキゾーストマニホールド２８等を流れず、これらにおいて冷却されることがないので、冷却されない分だけ高温な燃焼ガスを触媒の加熱に利用でき、触媒暖機性の向上と、触媒温度の高温化を効率的に行うことができる。
【０１０８】
さらに、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスは、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ及びインタークーラ１９を流れないので、これらの熱害も防止することができる。
【０１０９】
以上説明したように、この第２の実施の形態では、燃焼式ヒータ９１の回転ファン９０の回転数を制御することにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れるのを防止し、ひいては燃焼式ヒータ９１の良好な着火性と安定した燃焼を確保すると共に、リーン失火を防止することができる。
【０１１０】
なお、ＥＣＵ１１による一連の信号処理のうちＳ３０８を実行する部分は、燃焼用空気の導入量を減少させる方向に回転ファン（送風手段）９０の作動を制御する空気導入量減少制御手段ということができる。
【０１１１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第３の実施の形態について図７及び図８の図面を参照して説明する。
図７は、第３の実施の形態における内燃機関の概略構成を示しており、その構成は前述した第２の実施の形態における内燃機関と同じであるので、図中、第２の実施の形態と同一態様部分に同一符号を付して、第３の実施の形態の構成についての説明は省略する。
【０１１２】
第３の実施の形態と第２の実施の形態で相違する点は、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止するための制御方法にある。以下、これについて詳述する。
【０１１３】
第２の実施の形態では、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えたときに、換言すれば、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧が燃焼筒４０に過剰空気が流れる条件になったときに、燃焼式ヒータ９１の回転ファン９０の回転数を低減することによって燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止ししたが、第３の実施の形態では、前記のように燃焼筒４０に過剰空気が流れる条件になったときに、回転ファン９０の回転数は低減させることなく通常の回転数制御を行い、燃焼ガス排出口６５をターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａの下流の吸気通路１４に導通させることにより、燃焼ガス排出口６５における燃焼ガス圧力を高め、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧を低減して燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止するようにした。以下、これについて詳述する。
【０１１４】
第３の実施の形態においても、第２の実施の形態の場合と同様、ターボチャージャ１５の過給圧が高いときに燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを接続個所Ｃ2で吸気通路１４に戻しても、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れないように、換言すれば空気取入口９５と燃焼ガス排出口６３との間の差圧が所定圧力以下に収まるように、接続個所Ｃ1，Ｃ2の設置位置を設定されているとともに、接続個所Ｃ1，Ｃ2間における吸気通路１４の形状が設定されているものとする。
【０１１５】
したがって、第３の実施の形態では、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れないようにする対策は、燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3の排気通路４２に戻すときだけを考えればよいことになる。
【０１１６】
第２の実施の形態において説明したように、燃焼式ヒータ９１の燃焼ガス排出口６５から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3の排気通路４２に戻すときに空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間に生じる差圧の大きさは、ターボチャージャ１５の過給圧の大きさと密接な関係があり、過給圧が大きくなればなるほど前記差圧が大きくなる。
【０１１７】
ところで、前述のように燃焼ガス排出口６５から排出される燃焼ガスを触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２に戻すときには、三方切換弁８６は、吸気通路１４に連なる燃焼ガス排出管７３を閉鎖し分岐管８４を開くように制御されている。
【０１１８】
ここで、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えたときに、換言すれば、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間の差圧が燃焼筒４０に過剰空気が流れる条件を満足したときに、三方切換弁８６を、吸気通路１４に連なる燃焼ガス排出管７３側も若干開くように制御して、接続個所Ｃ2における吸気通路１４内の高圧な吸気を三方切換弁８６内に導入すると、燃焼ガス排気管７３及び弁装置７８を介して三方切換弁８６に連通する燃焼ガス排出口６５の圧力が、接続個所Ｃ2の吸気圧力とほぼ同圧になり、即ち、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間に殆ど差圧を生じなくすることができる。これによって、燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止することができ、燃焼筒４０内を流れる空気の風量を本来必要な適正な風量に制御することができる。
【０１１９】
この場合、燃焼ガス排出管７３のうち弁装置７８と三方切換弁８６とを接続する部分と分岐管８４は第１の燃焼ガス排出通路ということができる。また、吸気通路１４から弁装置７８に至る燃焼ガス排出管７３の全域は、第２の燃焼ガス排出通路ということができるとともに、空気供給路７１との接続個所（Ｃ1）よりも下流の吸気通路１４と前記第１の燃焼ガス排出通路とを連通する導圧通路ということができる。そして、三方切換弁８６は、導圧通路を開閉する弁機構ということができるとともに、燃焼ガスを第１の燃焼ガス排出通路を介して排気通路に導入するか第２の燃焼ガス排出通路を介して吸気通路に導入するか選択的に切り換え可能な燃焼ガス経路切換手段ということができる。
【０１２０】
第３の実施の形態においても、予めエンジン１に対して実験を行い、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気の流れが生じ始めるときのターボチャージャ１５の過給圧の大きさＰ2を求め、これをＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶しておく。
【０１２１】
また、予めエンジン１に対して実験を行って、上述のように三方切換弁８６を吸気通路１４と分岐管８４の両方に連通させるときの弁体位置を、燃焼筒４０内に過剰空気が流れない範囲において、吸気通路１４側の開度をなるべく小さくなるように決定しておく。吸気通路１４側の開度を過度に開くと、燃焼式ヒータ９１によって加熱される前の吸気通路１４内の冷たい吸気が分岐管８４を通って触媒コンバータ３９に流れ込むようになり、触媒コンバータ３９の昇温を妨げることになるからである。
【０１２２】
次に、図８を参照して、ＥＣＵ１１によって実行される燃焼式ヒータ９１の制御について説明する。
まず、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０１において、燃焼式ヒータ９１の作動制御を実行中であるか否か、即ち、燃焼式ヒータ９１が作動状態にあるか否かを判定する。
【０１２３】
Ｓ４０１において燃焼式ヒータ９１が非作動状態にあると判定した場合には、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。なお、燃焼式ヒータ９１の非作動状態では、弁装置７８はその弁体８０を閉じ、三方切換弁８６は分岐管８４を閉鎖する。
【０１２４】
一方、Ｓ４０１において燃焼式ヒータ９１が作動状態にあると判定した場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０２へ進み、触媒処理実行条件が成立しているか否かを判定する。触媒処理実行条件については第２の実施の形態の場合と同じであるので説明を省略する。
【０１２５】
Ｓ４０２において触媒処理実行条件が成立していないと判定した場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０３へ進み、弁装置７８の作動により弁体８０を閉じ、さらに、Ｓ４０４へ進み、三方切換弁８６を制御して分岐管８４を閉鎖し、吸気通路１４側を開く。
【０１２６】
このときの燃焼式ヒータ９１から排出される燃焼ガスの流れ及び作用は、前述の第２の実施の形態においてＳ３０３、Ｓ３０４を実行したときと全く同じであるので、説明を省略する。
【０１２７】
一方、Ｓ４０２において触媒処理実行条件が成立していると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０５へ進み、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えているか否かを判定する。なお、この実施の形態では、ターボチャージャ１５の過給圧は、吸気圧センサ４９で検出される吸気圧を代用する。
【０１２８】
Ｓ４０５においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていないと判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０３に進み、さらにＳ４０４に進む。これは、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていない場合には、触媒コンバータ３９の上流の排気通路４２の排気ガス圧の方が、インタークーラ１９の下流の吸気通路１４の吸気圧よりも大きくなる虞れがあり、そのようなときに三方切換弁８６を分岐管８４側に開くと、排気ガスが分岐管８４及び三方切換弁８６を通って燃焼式ヒータ９１に逆流する虞れがあるので、これを未然に防止するためである。
【０１２９】
Ｓ４０５においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1を越えていると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０６へ進み、ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えているか否かを判定する。ここで、所定圧力Ｐ2は前記所定圧力Ｐ1よりも大きい圧力である（図６参照）。
【０１３０】
Ｓ４０６においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていないと判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０７へ進み、弁装置７８の作動により弁体８０を開き、さらに、Ｓ４０８へ進み、三方切換弁８６を制御して吸気通路１４に連なる燃焼ガス排気管７３を閉鎖し、分岐管８４に連通する。ターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていないということは、三方切換弁８６を上述のように制御しても燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内に過剰空気が流れず、所期の適正な風量が得られるからである。
【０１３１】
これにより、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内での燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは、回転ファン９０が回転することにより生ずる気流によって燃焼室４８を燃焼ガス排出口６５へ向けて流れる。そして、燃焼ガスの大部分は、燃焼ガス排出口６５を通り、さらに弁装置７８の前記開口７９ａを経由して燃焼ガス排出管７３へ排出される。
【０１３２】
ここで、燃焼ガス排出口６３を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換により冷却されるが、燃焼ガス排出口６５を経由して流れる燃焼ガスは機関冷却水との熱交換が殆ど行われない。このため、燃焼ガス排出口６５から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス排出口６３から排出された燃焼ガスに比べてかなり高温である。
【０１３３】
そして、前記燃焼ガス排出口６５経由で燃焼ガス排出管７３に排出された高温の燃焼ガスは三方切換弁８６に至り、三方切換弁８６では吸気通路１４側が閉鎖されているので、燃焼ガスは分岐管８４へ流れて触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3から排気通路４２へ出る（図７において破線矢印参照）。
【０１３４】
したがって、燃焼ガス排出口６５から排出された高温の燃焼ガスを排気通路４２における触媒コンバータ３９の上流箇所Ｃ３へ供給することにより、触媒コンバータ３９を早期に昇温することができる。
【０１３５】
一方、Ｓ４０６においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ2を越えていると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ４０９へ進み、三方切換弁８６を制御して吸気通路１４と分岐管８４の両方に連通するようにする。なお、三方切換弁８６の弁位置（即ち、吸気通路１４側の開度）は前述したように予め実験により求めた設定位置とする。
【０１３６】
次に、ＥＣＵ１１は、Ｓ４１０へ進み、弁装置７８の作動により弁体８０を開く。すると、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０内での燃焼によって生じた高温の燃焼ガスの大部分は、燃焼ガス排出口６５を通り、燃焼ガス排出管７３を通って三方切換弁８６に至り、さらに分岐管８４を通って触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3から排気通路４２へ出る（図７において破線矢印参照）。また、これと同時に、ターボチャージャ１５によって昇圧された高圧の吸気の一部が、吸気絞り弁５１の上流の接続個所Ｃ2から燃焼ガス排気管７３を通って三方切換弁８６に少量流入し、ここで燃焼ガスヒータ９１の燃焼ガスと混ざり、燃焼ガスとともに分岐管８４を通って触媒コンバータ３９の上流の接続個所Ｃ3から排気通路４２へ出る。
【０１３７】
このように高圧の吸気の一部を少量だけ三方切換弁８６に導入することにより、燃焼ガス排出管７３及び弁装置７８を介して三方切換弁８６に連通する燃焼ガス排出口６５の圧力を、吸気通路１４の接続個所Ｃ2の吸気圧力とほぼ同圧にすることができ、即ち、空気取入口９５と燃焼ガス排出口６５との間に殆ど差圧を生じなくすることができる。これによって、燃焼筒４０に過剰空気が流れるのを防止することができ、燃焼筒４０内を流れる空気の風量を本来必要な適正な風量に制御することができる。
【０１３８】
なお、Ｓ４０５においてターボチャージャ１５の過給圧が所定圧力Ｐ1よりも大きいことが確認されているので、上述のように三方切換弁８６を吸気通路１４に連通しても、排気通路４２の排気ガスが分岐管８４を逆流して三方切換弁８６に流れ込むことはない。
【０１３９】
以上説明したように、この第３の実施の形態では、三方切換弁８６の作動を制御することにより、ターボチャージャ１５の過給圧の大きさにかかわらず、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に適正な風量の空気を流すことができるようになり、その結果、燃焼式ヒータ９１の燃焼筒４０に供給される混合気の空燃比を安定させることができ、安定した燃焼を確保することができるとともに、リーン失火を防止することができる。
【０１４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関によれば、内燃機関に備えられた過給機の過給圧が大きくなったときにも、燃焼式ヒータの燃焼室に過剰空気が流れるのを防止することができ、その結果、燃焼式ヒータにおける空燃比を安定させることができ、また、リーン失火や着火不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第１の実施の形態の概略構成図
【図２】燃焼式ヒータの作動状態を示す断面図
【図３】燃焼式ヒータの別の作動状態を示す断面図
【図４】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第２の実施の形態の概略構成図
【図５】前記第２の実施の形態における燃焼式ヒータの制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】ターボチャージャ作動時の各部の圧力変化を示す圧力線図
【図７】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第３の実施の形態の概略構成図
【図８】前記第３の実施の形態における燃焼式ヒータの制御ルーチンを示すフローチャート
【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
８…ＥＧＲ装置
１０…ヒータコア
１１…ＥＣＵ（空気導入量減少制御手段）
１３…エアクリーナ
１４…吸気通路
１５…ターボチャージャ（過給機）
１５ａ…コンプレッサ
１５ｂ…タービン
１９…インタークーラ
２２…インテークマニホールド
２８…エキゾーストマニホールド
３０…ＥＧＲ弁
３７…ヒータ内部冷却水通
３７ａ…冷却水導入口
３７ｂ…冷却水排出口
３９…触媒コンバータ
４０…燃焼筒
４１…隔壁
４２…排気通路
４３…外壁
４８…燃焼室
４９…吸気圧センサ
５０…電動ウォータポンプ
５１…吸気絞り弁
５２…ヒータバイパス管（ヒータバイパス通路）
５３…逆止弁（弁機構）
６２…空気供給口
６３…燃焼ガス排出口
６５…燃焼ガス排出口
７１…空気供給管（空気供給路）
７３…燃焼ガス排出管（燃焼ガス排出通路）
７４…連結管
７８…弁装置
７９…弁室
８０…弁体
８１…ＥＧＲ通路
８２…アクチュエータ
８４…分岐管（燃焼ガス排出通路）
８６…三方切換弁（燃焼ガス経路切換手段、弁機構）
８８…燃料導入通路
８９…燃料ポンプ
９０…回転ファン（送風手段）
９１…燃焼式ヒータ
９２…モータ
９３…ハウジング
９５…空気取入口
Ｃ１…空気供給管７１と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出管７３と吸気通路１４との接続箇所
Ｃ３…排気通路１４と分岐管８４との接続個所
Ｆ…火炎
Ｓ…ハウジング９３の内部空間
Ｗ…熱媒体循環路
Ｗ1…冷却水導入通路
Ｗ2…冷却水排出路
Ｗ3…冷却水排出路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine having a combustion-type heater, and more particularly, to increasing the temperature of engine-related elements such as cooling water, intake air or exhaust gas, thereby improving low-temperature startability of the internal combustion engine, promoting warm-up, and improving a vehicle interior heating device. The present invention relates to an internal combustion engine having a combustion type heater for improving performance, promoting warm-up of an exhaust gas purifying device, and the like.
[0002]
[Prior art]
Diesel engines, lean burn engines, and other lean burn engines mounted on vehicles such as automobiles generate less heat than normal gasoline engines. Therefore, a lean-burn engine is provided with a combustion heater particularly for the purpose of promoting warm-up during cold weather, improving the performance of a vehicle interior heating device, and the like.
[0003]
The basic principle of the combustion type heater is that the heat of combustion gas generated when fuel is burned in the combustion chamber of the combustion type heater is absorbed by a heat medium (for example, water) which is allowed to flow around the combustion chamber, and the heat medium is heated. Is heated, and the heated heat medium is sent to a water jacket of the engine body, a heater core for heating the vehicle compartment, and other necessary parts, thereby raising the temperature of these necessary parts.
[0004]
In addition, the output control of the combustion heater is often performed by controlling the supply amount of fuel supplied to the combustion chamber and controlling the air flow rate of the combustion air. Of these, the air flow rate control of the combustion air is controlled by the rotation speed of the blowing fan. Often performed by control.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78819 discloses an internal combustion engine having a conventional combustion type heater. According to the technology described in this publication, a part of intake air flowing through an intake pipe of an internal combustion engine is introduced as air for combustion of a combustion type heater from an air intake of a combustion type heater, and the introduced combustion air is supplied to a combustion type air blower fan. The fuel is pumped into the combustion chamber of the heater, mixed with the fuel supplied to the combustion chamber, and the combustion gas generated by burning the mixture is discharged from the combustion gas discharge port to the exhaust passage upstream of the catalytic converter, and the combustion gas is discharged to the engine. It is purified by a catalytic converter together with the exhaust gas discharged from the fuel cell. The internal combustion engine described in this publication does not have a supercharger. Although the purpose of introducing the combustion gas into the exhaust passage is purifying the combustion gas in the above-mentioned publication, the purpose of introducing the combustion gas into the exhaust passage is not limited to this. is there.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the internal combustion engine is provided with a supercharger, the pressure is increased by the supercharger so that the combustion gas of the combustion heater can flow through the exhaust passage even when the exhaust gas pressure increases during operation of the engine. It is conceivable to introduce the sucked intake air as combustion air for the combustion type heater. In that case, the following problem may newly arise.
[0007]
When the supercharging pressure of the supercharger increases, the pressure of the air introduced as combustion air into the combustion heater increases, and the differential pressure generated between the air intake and the combustion gas outlet of the combustion heater increases. Becomes larger, and air having an air volume larger than the original air volume controlled by the rotation of the blower fan is introduced into the combustion chamber of the combustion heater. When excess air flows into the combustion chamber of the combustion type heater in this way, the air-fuel ratio may become unstable, making combustion unstable, or causing a lean misfire.
[0008]
In addition, for the purpose of warming up the engine, the combustion gas of the combustion heater may be returned to the intake passage downstream of the intake port for combustion air in the intake passage. The outlet for the combustion air and the return port for the combustion gas must be installed far apart, or the shape of the intake passage between the outlet and the return port must be changed. There may be an installation condition where a pressure difference easily occurs between the outlet and the return port. Under such an installation condition, when the supercharging pressure of the supercharger increases, the pressure difference between the outlet and the return port increases, and excess air flows into the combustion chamber of the combustion heater, causing poor ignition. Also, there is a possibility that the air-fuel ratio becomes unstable and the combustion becomes unstable, or a lean misfire may occur.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to stably operate a combustion heater even when the supercharging pressure of a turbocharger increases. It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine having a combustion type heater that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
(1) The present invention introduces combustion air from an intake passage of an internal combustion engine, mixes the air with fuel, and uses the heat of combustion gas generated by burning the mixture in a combustion chamber to remove engine-related elements. In an internal combustion engine having a combustion-type heater that raises the temperature, a supercharger that boosts the intake air in the intake passage, an air supply path that introduces the intake air boosted by the supercharger as the combustion air, A combustion gas exhaust passage that bypasses the cylinder and introduces the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine; a heater bypass passage that connects the air supply passage and the combustion gas exhaust passage; and a heater bypass passage that is provided in the heater bypass passage. A valve mechanism that opens when the pressure in the air supply passage becomes larger than the pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, and closes the valve when the pressure is less than the predetermined value.
[0011]
In the internal combustion engine having the combustion type heater according to the above (1), when the pressure in the air supply passage becomes larger than the pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, the valve mechanism is opened to supply air. The combustion air flowing through the passage flows through the heater bypass passage to the combustion gas discharge passage. As a result, the pressure in the air supply passage decreases and the pressure in the combustion gas discharge passage increases, and the pressure difference between the air supply passage and the combustion gas discharge passage decreases. Therefore, excess air does not flow into the combustion chamber of the combustion type heater, and the air-fuel ratio in the combustion type heater is stabilized, and lean misfire does not occur.
[0012]
The engine-related elements are an engine cooling water, an internal combustion engine body that introduces combustion gas of a combustion type heater into intake air, and an exhaust gas purifying means (DPF, catalyst, etc.) provided in an exhaust passage.
[0013]
The valve mechanism in the internal combustion engine having the combustion type heater according to the above (1) may be constituted by a check valve, or alternatively, a differential valve for detecting a differential pressure between the air supply passage and the combustion gas discharge passage. A pressure detecting means and a flow control valve provided in the heater bypass passage may be provided, and the opening of the flow control valve may be controlled in accordance with the magnitude of the differential pressure detected by the differential pressure detecting means. Good.
[0014]
(2) Further, the present invention relates to an engine-related engine utilizing heat of combustion gas generated by introducing combustion air from an intake passage of an internal combustion engine, mixing the fuel with fuel, and burning the mixture in a combustion chamber. An internal combustion engine having a combustion-type heater that raises the temperature of an element, a supercharger that boosts intake air in the intake passage, an air supply path that introduces the intake air boosted by the supercharger as the combustion air, A blower for feeding combustion air introduced from an air supply passage into the combustion chamber; a combustion gas discharge passage for introducing the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine bypassing a cylinder of the internal combustion engine; and the air supply passage Air introduction amount reduction control means for controlling the operation of the blowing means in a direction to reduce the introduction amount of combustion air into the combustion chamber when the pressure in the inside becomes larger than the pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, Characterized by having And
[0015]
In the internal combustion engine having the combustion type heater according to the above (2), when the pressure in the air supply passage becomes larger than the pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, the air introduction amount reduction control means may control the combustion. The operation of the blower is controlled in a direction to reduce the amount of introduced air. As a result, the amount of pressurization of the combustion air by the blower decreases, and is offset by the pressure difference between the air supply passage and the combustion gas discharge passage, so that the amount of combustion air introduced is reduced to an appropriate amount. Therefore, excess air does not flow into the combustion chamber of the combustion type heater, and the air-fuel ratio in the combustion type heater is stabilized, and lean misfire does not occur.
[0016]
In the internal combustion engine having the combustion type heater according to the above (2), the blower is a rotating fan, and the operation control of the blower by the air introduction amount reduction controller is a control to reduce the rotation speed of the rotary fan. It can be. In this case, the stop of the rotating fan is also included in the rotation speed reduction control.
[0017]
In the internal combustion engine having the combustion type heater according to (1) or (2), the intake passage and the combustion gas discharge passage downstream of the connection point with the air supply passage are connected to the combustion gas exhaust passage. It can be connected via a combustion gas path switching means which can selectively switch between the gas and the intake passage. With this configuration, the path of the combustion gas can be switched by the combustion gas path switching means, and by the switching, the combustion gas is introduced into the intake passage to raise the temperature of the engine-related elements of the intake system, or the combustion gas is transferred to the exhaust passage. To increase the temperature of engine-related elements of the exhaust system.
[0018]
(3) Further, the present invention relates to an engine-related engine utilizing heat of combustion gas generated by introducing combustion air from an intake passage of an internal combustion engine and mixing the fuel with fuel, and burning the mixture in a combustion chamber. In an internal combustion engine having a combustion heater for increasing the temperature of an element, a supercharger for increasing the intake air in the intake passage, an air supply passage for introducing the intake air increased by the supercharger as the combustion air, A first combustion gas exhaust passage for bypassing a cylinder of the engine and introducing the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine; an intake passage downstream of a connection point with the air supply passage; and the first combustion gas. A pressure guiding passage communicating with a discharge passage; and opening the pressure guiding passage when a pressure in the air supply passage provided in the pressure guiding passage becomes larger than a pressure in the first combustion gas discharge passage by a predetermined value or more. Valve machine that closes when the value is less than the predetermined value And a structure.
[0019]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to the above (3), when the pressure in the air supply passage becomes larger than the pressure in the first combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, the valve mechanism is opened and the induction is started. The intake passage and the first combustion gas exhaust passage communicate with each other via the pressure passage, and the intake air flows from the intake passage downstream of the connection point with the air supply passage to the first combustion gas exhaust passage via the pressure guiding passage. be introduced. As a result, the pressure in the air supply passage and the pressure in the first combustion gas discharge passage become substantially the same, so that excess air does not flow into the combustion chamber of the combustion type heater, and the air-fuel ratio in the combustion type heater becomes stable. Lean misfire does not occur.
[0020]
In the internal combustion engine having the combustion type heater according to (3), the pressure guiding passage introduces the combustion gas into the intake passage downstream of a connection point with the air supply passage. A discharge passage, wherein the valve mechanism selects whether to introduce the combustion gas into the exhaust passage through the first combustion gas discharge passage or into the intake passage through the second combustion gas discharge passage. The first combustion gas discharge passage when the pressure in the air supply passage becomes higher than the pressure in the first combustion gas discharge passage by a predetermined value or more. The operation of the combustion gas path switching means may be controlled so as to allow the second combustion gas discharge passage to communicate with the combustion gas path.
[0021]
With this configuration, the path of the combustion gas can be switched by the combustion gas path switching means, and by the switching, the combustion gas is introduced into the intake passage to raise the temperature of the engine-related elements of the intake system, or the combustion gas is transferred to the exhaust passage. To increase the temperature of engine-related elements of the exhaust system.
[0022]
In the internal combustion engine having the combustion heater according to any one of (1) to (3), the supercharging pressure of the supercharger can be used instead of the pressure difference between the air supply passage and the combustion gas discharge passage. Further, the intake pressure upstream of the cylinder of the internal combustion engine can be substituted for the boost pressure.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an internal combustion engine having a combustion type heater according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
[First Embodiment]
First, a first embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0024]
The engine 1 as an internal combustion engine is a diesel engine or a gasoline direct injection lean burn engine. As shown schematically in FIG. 1, the engine 1 includes an engine body 3 having a water jacket (not shown) including engine cooling water, and air required for combustion in a plurality of cylinders (not shown) of the engine body 3. An air-intake device 5 to be fed and a mixture of air sent to the cylinder via the intake device 5 and engine fuel injected and supplied into the cylinder are burned in a combustion chamber, and then exhaust gas emitted from the cylinder is released into the atmosphere. An exhaust system 7, an EGR system 8 as an exhaust gas recirculation system for suppressing the generation of nitrogen oxides by recirculating exhaust gas from the exhaust system 7 to the intake system 5, and separate fuel from the engine 1. A combustion-type heater 91 that raises the temperature of the engine-related elements by the heat of the combustion gas generated at the time of combustion; a heater core 10 that is a vehicle interior heating device that raises the interior temperature of a vehicle with an engine; Having ECU11 and an engine control unit for controlling the overall emissions.
[0025]
The intake device 5 has an intake passage 14 that starts with an air cleaner 13 that filters outside air and ends with an intake port (not shown) of the engine body 3. In the intake passage 14, between the air cleaner 13 and the intake port, an compressor 15a of a turbocharger (supercharger) 15, an interface for cooling the intake air heated by the compression heat generated when the compressor 15a is operated. A cooler 19 and an intake manifold 22 as a suction branch pipe are sequentially arranged. An intake throttle valve 51 for controlling the amount of intake air flowing through the intake passage 14 is provided between the intercooler 19 and the intake manifold 22. The combustion heater 91 is attached between the intercooler 19 and the intake throttle valve 51 in the intake passage 14.
[0026]
The exhaust device 7 has an exhaust passage 42 starting from an exhaust port (not shown) of the engine body 3 and terminating at a muffler (not shown). In the exhaust passage 42, an exhaust manifold 28, which is an exhaust branch pipe, a turbine 15b of the turbocharger 15, and a catalytic converter 39, which is an exhaust gas purification device, are sequentially arranged between the exhaust port and the muffler. Examples of the catalyst accommodated in the catalytic converter 39 include a selective reduction type NOx catalyst, a storage reduction type NOx catalyst, and a DPF carrying an oxidation catalyst.
[0027]
The EGR device 8 connects the intake passage 14 and the exhaust passage 42, bypasses the engine body 3, and returns the exhaust gas discharged from the exhaust port toward the intake side, and the exhaust gas flowing through the EGR passage 81. And an EGR valve 30 for controlling the amount.
[0028]
The combustion type heater 91 introduces a combustion gas generated by burning the same fuel as the fuel used in the engine 1 into the intake passage 14, thereby increasing the intake air flowing through the intake device 5 by using the heat of the combustion gas. It is a heater that can be heated. The intake air whose temperature has been increased by the combustion heater 91 flows through the intake passage 14 toward the cylinder while containing combustion gas.
[0029]
Further, the combustion type heater 91 warms the engine cooling water by the heat of the combustion gas, and the warmed engine cooling water is sent to the heater core 10, the engine main body 3, and other places where the temperature needs to be raised. Then, the temperature of the portion requiring the temperature increase is increased (only the heater core 10 and the engine body 3 are shown as the portions requiring the temperature increase in the drawing). The engine 1 is provided with a heat medium circulating passage W so that the engine cooling water heated by the combustion heater 91 can be sent to the above-mentioned required temperature rising point.
[0030]
The heat medium circulation path W is heated by a cooling water introduction path W1 that connects the engine main body 3 and the combustion type heater 91 and guides engine cooling water from the water jacket of the engine main body 3 to the combustion type heater 91, and a combustion type heater 91. A cooling water discharge passage W2 for guiding the engine cooling water to the heater core 10 and a cooling water discharge passage W3 for returning the engine cooling water flowing out of the heater core 10 to the water jacket of the engine body 3. Further, an electric water pump 50 is provided in the cooling water introduction passage W1, and the engine cooling water circulates in the heat medium circulation passage W when the electric water pump 50 operates.
[0031]
Here, a specific configuration of the combustion heater 91 will be described with reference to FIGS.
The combustion type heater 91 has therein a heater internal cooling water passage 37 which is connected to the cooling water introduction passage W1 and the cooling water discharge passage W2 and is a part of the heat medium circulation passage W.
[0032]
The heater internal cooling water passage 37 has a cooling water inlet 37a connected to the cooling water inlet W1 and a cooling water outlet 37b connected to the cooling water outlet W2. Further, the heater internal cooling water passage 37 is formed so as to circulate around the combustion chamber 48 of the combustion type heater 91.
[0033]
The combustion chamber 48 includes a combustion tube 40 as a combustion source that generates the flame F, and a cup-shaped partition wall 41 that covers the combustion tube 40 to prevent the flame F from leaking to the outside. By covering the combustion cylinder 40 with the partition 41, a combustion chamber 48 is defined in the partition 41. The partition wall 41 is also covered with an outer wall 43 of the combustion type heater 91.
[0034]
Further, an annular gap is provided between the partition wall 41 and the outer wall 43, and this gap functions as the heater internal cooling water passage 37. The engine coolant receives heat from the combustion chamber 48 while the engine coolant flows in the heater internal coolant passage 37. That is, the engine cooling water exchanges heat with the hot combustion gas in the combustion chamber 48 to increase the temperature.
[0035]
Further, the combustion chamber 48 has an air circulation port through which air enters and exits the combustion chamber 48. That is, the combustion chamber 48 has, as air circulation ports, an air supply port 62 for introducing combustion air into the combustion chamber 48 and combustion gas discharge ports 63 and 65 for discharging combustion gas from the combustion chamber 48. The air supply port 62 is located on the side opposite to the side where the flame F exits from the combustion cylinder 40 in the combustion chamber 48, and the combustion gas discharge port 63 is provided near the base end of the combustion cylinder 40 in the combustion chamber 48. is there.
[0036]
Further, the combustion gas discharge port 65 is provided on the side where the flame F exits from the combustion tube 40, and is provided to face the flame F and communicate with the partition wall 41 and the outer wall 43.
The combustion gas outlets 63 and 65 are connected via a connection pipe 74 extending in parallel with the longitudinal direction of the combustion type heater 91. Each of the air supply port 62 and the combustion gas discharge ports 63 and 65 communicates with the intake passage 14. That is, the air supply port 62 communicates with the intake path 14 via an air supply pipe (air supply path) 71 that supplies combustion air from the intake path 14 to the combustion heater 91, and the combustion gas discharge ports 63 and 65. Is connected to the intake passage 14 via a connecting pipe 74 and a combustion gas discharge pipe 73 for discharging combustion gas from the combustion heater 91 to the intake passage 14.
[0037]
The connection point C1 between the air supply pipe 71 and the intake passage 14 and the connection point C2 between the combustion gas discharge pipe 73 and the intake passage 14 are close to each other, and the connection point C2 is located downstream of C1. . The connection points C1 and C2 are both located upstream of the intake throttle valve 51 and downstream of the intercooler 19.
[0038]
The combustion gas discharge pipe 73 includes a valve device 78 that controls opening and closing of the combustion gas discharge port 65, and is connected to the combustion heater 91 via the valve device 78.
The valve device 78 has a valve chamber 79 having a valve body 80 for opening and closing the combustion gas discharge port 65 therein. The valve chamber 79 has two openings 79a and 79b, and these openings 79a and 79b communicate with the combustion gas discharge port 65 and the combustion gas discharge pipe 73, respectively.
[0039]
The valve device 78 has an actuator 82 that drives the valve element 80. When the valve element 80 is actuated by the actuator 82, the opening 79a is opened and closed, whereby the combustion gas discharge port 65 is opened and closed.
[0040]
A three-way switching valve (combustion gas path switching means) 86 having three ports (first, second, and third ports) is attached in the middle of the combustion gas discharge pipe 73. A first port of the three-way switching valve 86 is connected to a combustion gas exhaust pipe 73 connected to the valve device 78, a second port is connected to the combustion gas exhaust pipe 73 connected to the intake passage 14, and a third port bypasses the engine body 3. (That is, bypasses the cylinder of the engine body 3), and the branch pipe 84 is connected to a connection point C3 in the exhaust passage 42 near the upstream side of the catalytic converter 39.
[0041]
The three-way switching valve 86 is a switching valve that selectively switches between flowing the combustion gas toward the intake passage 14 and flowing the combustion gas toward the branch pipe 84. The operation of the three-way switching valve 86 determines whether the combustion gas is introduced into the intake passage 14 or the exhaust passage 42.
[0042]
On the other hand, as shown in FIG. 1, a fuel introduction passage 88 for introducing fuel from the outside to the combustion cylinder 40 is connected to the combustion cylinder 40. The fuel introduction passage 88 is connected to a fuel pump 89, and discharges fuel from the fuel introduction passage 88 to the combustion cylinder 40 under the pump pressure of the fuel pump 89. Further, the combustion cylinder 40 has a glow plug (not shown) that ignites the fuel supplied by the fuel introduction passage 88.
[0043]
Further, on the outer wall 43 of the combustion type heater 91, a housing in which a rotating fan (blowing means) 90 for blowing air having a motor 92 as a drive source is provided on the side of the combustion cylinder 40 opposite to the side where the flame F is emitted. 93 is attached.
[0044]
The housing 93 has an air intake 95 for taking in air from outside, and the air supply pipe 71 is connected to the air intake 95. The housing 93 has an internal space S communicating with the air supply port 62. Therefore, the air supply port 62 is indirectly connected to the air supply pipe 71 via the internal space S.
[0045]
When the rotating fan 90 is rotated by the motor 92, air is introduced from the intake passage 14 into the housing 93 via the air supply pipe 71. The air guided to the housing 93 is supplied from the air supply port 62 to the combustion cylinder 40 as combustion air via the internal space S. Then, the combustion gas after burning the fuel by the combustion air is introduced into the intake passage 14 or the exhaust passage 42 from the combustion heater 91 via the combustion gas discharge pipe 73 as described above. The amount of combustion gas introduced into the intake passage 14 or the exhaust passage 42, that is, the amount of air introduced into the combustion tube 40, is determined by the fan speed of the rotary fan 90. That is, as the fan rotation speed increases, the air volume increases, and air in an amount proportional to the fan rotation speed is introduced into the combustion cylinder 40, and after combustion, becomes combustion gas and is discharged from the combustion heater 91. The rotation speed of the rotating fan 90 is determined by controlling the motor 92 by the ECU 11.
[0046]
As shown in FIG. 1, a portion of the combustion gas discharge pipe 73 that is located downstream of the connection with the connection pipe 74 and upstream of the three-way switching valve 86 and the air supply pipe 71 are connected to the heater bypass. The heater bypass pipe 52 prevents the combustion gas from flowing from the combustion gas discharge pipe 73 to the air supply pipe 71, and is connected from the air supply pipe 71 to the combustion gas discharge pipe 73. A check valve (valve mechanism) 53 that allows air to flow to the outside is provided. The valve opening pressure of the check valve 53 is set to a predetermined value, and the air pressure upstream of the check valve 53 in the heater bypass pipe 52 (in other words, the air pressure in the air supply pipe 71) is reversed. When the pressure of the combustion gas downstream of the stop valve 53 (in other words, the pressure of the combustion gas in the combustion gas discharge pipe 73) becomes greater than or equal to the predetermined value, the check valve 53 opens, and the air passes through the heater bypass. The pipe 52 flows from the air supply pipe 71 to the combustion gas discharge pipe 73. When the pressure difference between the air pressure upstream of the check valve 53 and the combustion gas pressure downstream of the check valve 53 is less than the valve opening pressure, the check valve 53 closes.
[0047]
The ECU 11 includes a central processing controller CPU, a read-only memory ROM, a random access memory RAM, an input interface circuit, an output interface circuit, and the like, which are interconnected by a bidirectional bus. Various sensors are connected to the input interface circuit via electric wiring. The output interface circuit includes an EGR valve 30, an electric water pump 50, a glow plug of a combustion cylinder 40, a valve device 78, a three-way switching valve. 86, a fuel pump 89, a motor 92 and the like are connected via electric wiring.
[0048]
The sensors connected to the input interface circuit include an air flow meter attached to the intake passage 14, a catalyst temperature sensor attached to the catalytic converter 39, a water temperature sensor for detecting the temperature of cooling water contained in the water jacket, an accelerator pedal or an accelerator. An accelerator position sensor, an ignition switch, a starter switch, and the like attached to an accelerator lever or the like that operates in conjunction with the pedal can be exemplified. These sensors output an electric signal corresponding to the detected value and send it to the ECU 11. In addition, illustration of these various sensors is omitted.
[0049]
The ECU 11 determines the operating state of the engine 1 based on the output signal values of the various sensors described above. Then, the fuel injection control and the like are performed based on the determination result, and the control of the combustion heater 91 is performed.
[0050]
In the combustion type heater 91 configured as described above, during normal use such as when the heater for cabin heating is operated when the engine 1 is operated, as shown in FIG. The body 80 is closed, the combustion gas outlet 65 is closed, and the three-way switching valve 86 is controlled to close the branch pipe 84.
[0051]
Then, by rotating the rotary fan 90, a part of the intake air flowing through the intake passage 14 is introduced into the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 via the air supply pipe 71. Further, the fuel pump 89 sucks up fuel in a fuel tank (not shown) and discharges the fuel from the fuel introduction passage 88 to the combustion cylinder 40. Further, by operating the electric water pump 50, the engine cooling water in the water jacket of the engine 1 is pumped to the cooling water passage 37 inside the heater of the combustion type heater 91.
[0052]
In addition, a mixture of intake air supplied to the combustion cylinder 40 by the rotary fan 90 and fuel supplied to the combustion cylinder 40 from the fuel introduction passage 88 is ignited by the glow plug, and a flame is generated in the combustion cylinder 40. The combustion starts with the occurrence of F.
[0053]
The high-temperature combustion gas generated by the combustion flows through the combustion chamber 48 toward the combustion gas outlet 63 on the airflow generated by the rotation of the rotary fan 90, and is thereafter connected to the combustion gas outlet 63. The gas is discharged to the connection pipe 74 and further discharged to the combustion gas discharge pipe 73 (see a solid arrow a3 in FIG. 2).
[0054]
On the other hand, the engine cooling water pumped from the water jacket to the heater internal cooling water passage 37 of the combustion type heater 91 via the cooling water introduction passage W1 by the electric water pump 50 passes through the heater internal cooling water passage 37 to the partition wall. Flowing around the entire outer surface of 41, it absorbs the heat of the combustion gas and rises during that time. In other words, heat is exchanged between the engine cooling water and the combustion gas in the entire area of the heater internal cooling water passage 37.
[0055]
Then, the engine cooling water having absorbed the heat of the combustion gas is introduced into the heater core 10 from the heater internal cooling water passage 37 through the cooling water discharge passage W2, and the engine cooling water discharged from the heater core 10 is cooled by the cooling water discharge passage W3. And returns to the water jacket of the engine body 3 (see the dashed arrow in FIG. 2 and the dashed line in FIG. 1). In the heater core 10, a part of the heat of the engine cooling water is exchanged with the heating air, and the temperature of the heating air rises. As a result, warm air is generated in the vehicle cabin.
[0056]
As described above, the engine cooling water warmed by the combustion type heater 91 and heated to a high temperature flows to the water jacket of the engine body 3 and the room heater 10, and as a result, the warm-up of the internal combustion engine and the startability are improved. And the performance of the heater core 10 is improved.
[0057]
Further, the combustion gas discharged to the combustion gas discharge pipe 73 is returned to the intake passage 14 through the three-way switching valve 86, and is supplied to the combustion chamber of the engine body 3 together with the intake air not introduced to the combustion heater 91, An air-fuel mixture is formed with fuel injected from a fuel injection valve (not shown) and is supplied to combustion (see a solid arrow in FIG. 1). At this time, since the combustion gas of the combustion type heater 91 exchanges heat with the cooling water and the temperature of the combustion gas becomes low, the combustion gas in the combustion chamber of the engine body 3 is supplied by inhaling high-temperature intake air for a long time. The heat damage of the engine 1 is prevented. In addition, CO Two By supplying a small amount of combustion gas having a relatively high concentration to the combustion chamber of the engine body 3, the amount of NOx generated by combustion in the combustion chamber of the engine body 3 can be reduced efficiently. Further, the combustion gas discharged from the combustion heater 91 is reburned in the combustion chamber of the engine body 3, and the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine body 3 is purified by the catalytic converter 39. Therefore, the combustion gas discharged from the combustion heater 91 can be purified and then released to the outside air.
[0058]
Further, since the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 flows out into the intake passage 14 downstream of the intercooler 19, it does not flow into the compressor 15a and the intercooler 19 of the turbocharger 15, so that these heat damages are also prevented. Is done.
[0059]
By the way, due to the mountability when the engine 1 is mounted on a vehicle, the installation interval between the connection point C1 between the air supply pipe 71 and the connection point C2 between the combustion gas discharge pipe 73 in the intake passage 14 must be increased. In some cases, the shape of the intake passage 14 must be changed between the connection point C1 and the connection point C2. With this configuration, the pressure difference between the connection point C1 and the connection point C2 is likely to increase. Particularly, when the supercharging pressure of the turbocharger 15 increases, the pressure difference increases.
[0060]
If the pressure difference between the connection points C1 and C2 becomes large, the combustion gas from the air inlet 95 in the combustion type heater 91 is caused by the pressure difference if the heater bypass pipe 52 and the check valve 53 are not provided. An air flow is generated toward the discharge port 63, and the air flow becomes larger than the original air flow generated by the rotation of the rotary fan 90, and flows through the combustion tube 40. The ignitability deteriorates, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion cylinder 40 becomes too lean during the operation of the combustion type heater 91, causing a lean misfire, or the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion cylinder 40 becomes unstable. This causes problems such as unstable combustion.
[0061]
However, in the combustion type heater 91, since the heater bypass pipe 52 and the check valve 53 are provided, the differential pressure between the upstream and downstream of the check valve 53 (this differential pressure is When the pressure difference between the fuel gas and the combustion gas outlet 63 exceeds the opening pressure of the check valve 53, the check valve 53 opens and the intake air flowing through the air supply pipe 71 is discharged. The heater bypass pipe 52 flows toward the combustion gas discharge pipe 73, and the pressure difference between the air intake 95 and the combustion gas discharge pipe 63 is reduced. Thus, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91, and as a result, it is possible to ensure good ignitability and stable combustion of the combustion type heater 91, and to achieve lean misfire. Can be prevented.
[0062]
The check valve 53 is closed when the differential pressure between the upstream and downstream thereof is smaller than the valve opening pressure, so that the combustion gas discharged from the combustion heater 91 and flowing through the combustion gas discharge pipe 73 is discharged. The air is prevented from flowing toward the air supply pipe 71 through the heater bypass pipe 52.
[0063]
Next, when promoting warm-up of the catalytic converter 39, when performing a process of recovering the catalytic converter 39 from SOx poisoning or SOF poisoning (hereinafter, referred to as a poisoning recovery process), When it is necessary to raise the temperature of the catalytic converter 39 during processing or the like, as shown in FIG. 3, the valve element 80 opens the opening 79a by the operation of the valve device 78, thereby opening the combustion gas discharge port 65. Open, and further, the three-way switching valve 86 is controlled to close the intake passage 14 side.
[0064]
Subsequently, the rotating fan 90 is rotated by the motor 92 to supply a part of the intake air flowing through the intake passage 14 to the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91. Further, the fuel pump 89 sucks up the fuel in the fuel tank and supplies the sucked up fuel to the combustion cylinder 40 from the fuel introduction passage 88.
[0065]
Then, the glow plug of the combustion cylinder 40 is energized, and a mixture of intake air supplied by the rotating fan 90 and fuel supplied from the fuel introduction passage 88 is burned in the combustion cylinder 40.
[0066]
The high-temperature combustion gas generated by this combustion flows through the combustion chamber 48 toward the combustion gas discharge port 65 by the airflow generated by the rotation of the rotary fan 90. Most of the combustion gas is discharged to the combustion gas discharge pipe 73 through the combustion gas discharge port 65 and the opening 79a of the valve device 78 (see a solid arrow a4 in FIG. 3). The reason why the amount of the combustion gas flowing to the combustion gas discharge pipe 73 via the combustion gas discharge port 63 and the connection pipe 74 is small is that the loss coefficient of the friction loss of this path is smaller than that of the path (combustion gas discharge port 65 → opening). This is because the friction coefficient is larger than the friction coefficient of the combustion gas exhaust pipe 73).
[0067]
Here, the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 63 is cooled by heat exchange with the engine cooling water, but the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 65 exchanges heat with the engine cooling water. Rarely done. For this reason, the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 has a considerably higher temperature than the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 63.
[0068]
Then, the high-temperature combustion gas discharged to the combustion gas discharge pipe 73 via the combustion gas discharge port 65 reaches the three-way switching valve 86. Since the intake passage 14 side of the three-way switching valve 86 is closed, the combustion gas flows to the branch pipe 84 and exits from the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 to the exhaust passage 42 (see the broken arrow in FIG. 1). In this embodiment, a portion of the combustion gas discharge pipe 73 connecting the valve device 78 and the three-way switching valve 86 and the branch pipe 84 constitute a combustion gas discharge passage.
[0069]
Accordingly, by supplying the high-temperature combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 to the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 in the exhaust passage 42, the temperature of the catalytic converter 39 can be raised quickly.
[0070]
Here, during the operation of the engine 1, the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39 increases, but the combustion air of the combustion heater 91 is sucked in from the downstream of the compressor 15 a of the turbocharger 15. As a result, the combustion gas pressure of the combustion heater 91 can be made higher than the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 at the connection point C3 by utilizing the supercharging pressure of the turbocharger 15, so that the combustion heater The combustion gas of 91 can be discharged to the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39. In addition, even when the turbocharger 15 is supercharging, the exhaust gas does not flow backward in the combustion tube 40 of the combustion heater 91, and misfire due to flashback can be prevented.
[0071]
Further, the supercharging pressure of the turbocharger 15 increases, and the pressure difference between the connection point C1 of the intake passage 14 with the air supply pipe 71 and the connection point C3 of the exhaust passage 42 with the branch pipe 84 increases. As a result, even if the pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 63 increases, the combustion type heater 91 has a heater bypass pipe 52 connecting the air supply pipe 71 and the exhaust gas discharge pipe 73. By providing the check valve 53, the differential pressure between the upstream and downstream of the check valve 53 (this differential pressure is substantially the same as the differential pressure between the air intake 95 and the combustion gas outlet 63) When the pressure reaches the opening pressure of the check valve 53, the check valve 53 opens and the intake air flowing through the air supply pipe 71 flows through the heater bypass pipe 52 toward the combustion gas discharge pipe 73. And the air intake 95 and the combustion gas To reduce the differential pressure between the extraction tube 63. Accordingly, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91, and as a result, it is possible to stabilize the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91. In addition, stable combustion can be ensured, and lean misfire can be prevented.
[0072]
Further, since the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 flows into the exhaust passage 42 downstream of the turbine 15b of the turbocharger 15 and upstream of the catalytic converter 39, the combustion gas does not flow through the turbocharger 15, the exhaust manifold 28 and the like. Since the cooling is not performed in these, the combustion gas having a high temperature can be used for heating the catalyst by the amount of the cooling, and the catalyst warm-up property can be improved and the catalyst temperature can be efficiently increased.
[0073]
Further, the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 does not flow through the compressor 15a and the intercooler 19 of the turbocharger 15, so that the heat damage thereof can be prevented.
[0074]
As described above, the first embodiment includes the heater bypass pipe 52 that connects the air supply pipe 71 and the combustion gas discharge pipe 73 while bypassing the combustion heater 91, and the check valve 53. Thus, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91, thereby ensuring good ignitability and stable combustion of the combustion type heater 91, and to prevent lean misfire.
[0075]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
FIG. 4 shows a schematic configuration of the internal combustion engine according to the second embodiment. Most of the configuration is the same as that of the internal combustion engine according to the first embodiment. Therefore, in describing the second embodiment, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be described. Only the points will be described below.
[0076]
The internal combustion engine according to the second embodiment is not provided with the heater bypass pipe 52 connecting the air supply pipe 71 and the combustion gas discharge pipe 73 and the check valve 53. An intake pressure sensor 49 is provided on the intake manifold 22. Intake pressure sensor 49 detects an intake pressure in intake manifold 22 and outputs an electric signal corresponding to the detected value to ECU 11.
[0077]
Further, in the second embodiment, even when the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 is returned to the intake passage 14 at the connection point C2 when the supercharging pressure of the turbocharger 15 is high, the combustion of the combustion type The installation positions of the connection points C1 and C2 are set so that excess air does not flow into the cylinder 40, in other words, so that the differential pressure between the air intake 95 and the combustion gas outlet 63 falls below a predetermined pressure. And the shape of the intake passage 14 between the connection points C1 and C2 is set.
[0078]
Therefore, in the second embodiment, a measure for preventing excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91 is to reduce the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 by connecting the combustion gas upstream of the catalytic converter 39. It is only necessary to consider when returning to the C3 exhaust passage 42.
[0079]
Next, the operation of the second embodiment will be described. In the second embodiment, it is determined whether or not excess air flows into the combustion cylinder 40 based on the magnitude of the supercharging pressure of the turbocharger 15. If it is determined that excess air is flowing, the combustion type heater is determined. By controlling the number of rotations of the rotating fan 90 so as to be lower than the control speed at the normal time, the amount of pressurization of air by the rotating fan 90 is reduced, thereby appropriately controlling the amount of air flowing through the combustion tube 40. I did it.
[0080]
More specifically, as described in the first embodiment, whether or not excess air flows into the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 and the amount of excess air are determined by the air intake 95 and the combustion gas exhaust. 63 is determined by the magnitude of the differential pressure generated between them.
[0081]
Here, considering the case where the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 of the combustion type heater 91 is returned to the exhaust passage 42 at the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39, at this time, the air intake 95 and the combustion gas The magnitude of the differential pressure generated between the discharge port 65 and the discharge port 65 is closely related to the magnitude of the supercharging pressure of the turbocharger 15, and it is known that the greater the supercharging pressure, the greater the differential pressure. .
[0082]
FIG. 6 is a diagram illustrating the suction of the upstream of the compressor 15a of the turbocharger 15 when the combustion gas discharged from the combustion gas outlet 65 of the combustion heater 91 is returned to the exhaust passage 42 at the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39. An example showing the relationship between the atmospheric pressure (thin solid line), the intake pressure downstream of the compressor 15a and downstream of the intercooler 19 (thick solid line), and the exhaust pressure downstream of the turbine 15b of the turbocharger 15 (two-dot chain line). It is. It can also be seen from this figure that as the supercharging pressure of the turbocharger 15 increases, the differential pressure between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65 increases.
[0083]
Therefore, when the supercharging pressure of the turbocharger 15 increases and the pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65 increases and excess air flows through the combustion cylinder 40, the rotation speed of the rotary fan 90 is reduced. By reducing the amount of pressurization by the rotating fan 90 by reducing the pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65, the air volume of the air flowing through the combustion cylinder 40 is essentially required. The air volume was controlled to be appropriate.
[0084]
Then, an experiment is performed on the engine 1 in advance, and the magnitude of the supercharging pressure of the turbocharger 15 when the flow of excess air starts to occur in the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 is determined. According to the size (in other words, according to the flow rate of the excess air), data on how much the number of rotations of the rotating fan 90 should be reduced in order to obtain the proper flow rate is collected. From this, a control rotation speed map at the time of excess air flow is created, and this map is stored in the ROM of the ECU 11.
[0085]
Next, the control of the combustion heater 91 performed by the ECU 11 will be described with reference to FIG.
First, in S301, the ECU 11 determines whether or not the operation control of the combustion heater 91 is being executed, that is, whether or not the combustion heater 91 is operating.
[0086]
If it is determined in S301 that the combustion type heater 91 is in the non-operation state, the ECU 11 once ends the execution of this routine. When the combustion heater 91 is not operated, the valve device 78 closes the valve body 80 and the three-way switching valve 86 closes the branch pipe 84.
[0087]
On the other hand, when it is determined in S301 that the combustion heater 91 is in the operating state, the ECU 11 proceeds to S302 and determines whether the catalyst processing execution condition is satisfied. Examples of the catalyst processing execution condition include, for example, the warm-up promotion time of the catalytic converter 39, the poisoning recovery processing time of the catalytic converter 39, the reduction processing time of the catalytic converter 39, and the like.
[0088]
If it is determined in S302 that the catalyst processing execution condition is not satisfied, the ECU 11 proceeds to S303, closes the valve body 80 by operating the valve device 78, controls the three-way switching valve 86, and closes the branch pipe 84. I do. Further, the ECU 11 proceeds to S304 and controls the rotation speed N of the rotary fan 90 to the normal control rotation speed N2 when there is almost no pressure difference between the air intake 95 and the combustion gas outlet 65 (63). I do.
[0089]
At this time, the high-temperature combustion gas generated by the combustion in the combustion tube 40 of the combustion heater 91 rides the airflow generated by the rotation of the rotary fan 90 to direct the combustion chamber 48 toward the combustion gas outlet 63. After that, it is discharged to the connection pipe 74 connected to the combustion gas discharge port 63 and further discharged to the combustion gas discharge pipe 73.
[0090]
On the other hand, the engine cooling water pumped from the water jacket to the heater internal cooling water passage 37 of the combustion type heater 91 via the cooling water introduction passage W1 by the electric water pump 50 passes through the heater internal cooling water passage 37 to the partition wall. The gas flows so as to circulate over the entire outer surface of the combustion gas 41, while absorbing the heat of combustion of the combustion gas and rising. In other words, heat is exchanged between the engine cooling water and the combustion gas in the entire area of the heater internal cooling water passage 37.
[0091]
Then, the engine cooling water having absorbed the combustion heat is introduced into the heater core 10 from the heater internal cooling water passage 37 through the cooling water discharge passage W2, and the engine cooling water discharged from the heater core 10 is discharged to the cooling water discharge passage W3. Then, it returns to the water jacket of the engine body 3 (see the broken line in FIG. 4). In the heater core 10, a part of the heat of the engine cooling water is exchanged with the heating air, and the temperature of the heating air rises. As a result, warm air is generated in the vehicle cabin.
[0092]
As described above, the engine cooling water warmed by the combustion type heater 91 and heated to a high temperature flows to the water jacket of the engine body 3 and the room heater 10, and as a result, the warm-up of the internal combustion engine and the startability are improved. And the performance of the heater core 10 is improved.
[0093]
Further, the combustion gas discharged to the combustion gas discharge pipe 73 is returned to the intake passage 14 through the three-way switching valve 86, and is supplied to the combustion chamber of the engine body 3 together with the intake air not introduced to the combustion heater 91, An air-fuel mixture is formed with fuel injected from a fuel injection valve (not shown) and is supplied to combustion (see solid arrows in FIG. 4). At this time, since the combustion gas of the combustion type heater 91 exchanges heat with the cooling water and the temperature of the combustion gas becomes low, the combustion gas in the combustion chamber of the engine body 3 is supplied by inhaling high-temperature intake air for a long time. The heat damage of the engine 1 is prevented. In addition, CO Two By supplying a small amount of combustion gas having a relatively high concentration to the combustion chamber of the engine body 3, the amount of NOx generated by combustion in the combustion chamber of the engine body 3 can be reduced efficiently. Further, the combustion gas discharged from the combustion heater 91 is reburned in the combustion chamber of the engine body 3, and the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine body 3 is purified by the catalytic converter 39. Therefore, the combustion gas discharged from the combustion heater 91 can be purified and then released to the outside air.
[0094]
Further, since the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 flows out into the intake passage 14 downstream of the intercooler 19, the combustion gas does not flow into the compressor 15a of the turbocharger 15 and the intercooler 19, so that these heat damage is also prevented. Is done.
[0095]
On the other hand, when it is determined in S302 that the catalyst processing execution condition is satisfied, the ECU 11 proceeds to S305, and determines whether the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds the predetermined pressure P1. In this embodiment, the supercharging pressure of the turbocharger 15 substitutes the intake pressure detected by the intake pressure sensor 49.
[0096]
If it is determined in S305 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has not exceeded the predetermined pressure P1, the ECU 11 proceeds to S303, and further proceeds to S304. This is because when the supercharging pressure of the turbocharger 15 does not exceed the predetermined pressure P1, the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39 is higher than the intake gas pressure in the intake passage 14 downstream of the intercooler 19. When the three-way switching valve 86 is opened to the branch pipe 84 side in such a case, the exhaust gas may flow back to the combustion heater 91 through the branch pipe 84 and the three-way switching valve 86. This is to prevent this from happening.
[0097]
If it is determined in S305 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds the predetermined pressure P1, the ECU 11 proceeds to S306, opens the valve body 80 by operating the valve device 78, and controls the three-way switching valve 86. Then, the combustion gas discharge pipe 73 connected to the intake passage 14 is closed.
[0098]
As a result, the high-temperature combustion gas generated by the combustion in the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 flows through the combustion chamber 48 toward the combustion gas discharge port 65 by the airflow generated by the rotation of the rotary fan 90. Most of the combustion gas passes through the combustion gas discharge port 65 and is further discharged to the combustion gas discharge pipe 73 through the opening 79a of the valve device 78.
[0099]
Here, the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 63 is cooled by heat exchange with the engine cooling water, but the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 65 exchanges heat with the engine cooling water. Rarely done. For this reason, the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 has a considerably higher temperature than the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 63.
[0100]
The high-temperature combustion gas discharged to the combustion gas discharge pipe 73 via the combustion gas discharge port 65 reaches the three-way switching valve 86. Since the intake passage 14 is closed in the three-way switching valve 86, the combustion gas is branched. It flows into the pipe 84 and exits from the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 to the exhaust passage 42 (see the dashed arrow in FIG. 4).
[0101]
Therefore, by supplying the high-temperature combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 to the upstream portion C3 of the catalytic converter 39 in the exhaust passage 42, the temperature of the catalytic converter 39 can be raised at an early stage.
[0102]
Next, the ECU 11 proceeds to S307 and determines whether the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds a predetermined pressure P2. Here, the predetermined pressure P2 is a pressure higher than the predetermined pressure P1 (see FIG. 6).
[0103]
If it is determined in step S307 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has not exceeded the predetermined pressure P2, the ECU 11 proceeds to step S304, in which the number of revolutions N of the rotary fan 90 is reduced to the air inlet 95 and the combustion gas outlet. The control speed is controlled to the normal control rotation speed N2 when there is almost no differential pressure between the control pressure 65 and the pressure 63 (63). The fact that the supercharging pressure of the turbocharger 15 does not exceed the predetermined pressure P2 means that excess air does not flow into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91. This is because, if the number is controlled to the number N2, a desired appropriate air volume can be obtained.
[0104]
On the other hand, if it is determined in S307 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has exceeded the predetermined pressure P2, the ECU 11 proceeds to S308, and displays the control rotation speed map during excessive air circulation stored in the ROM. With reference to this, the rotation speed N of the rotary fan 90 is controlled to the control rotation speed N1 during excessive air flow according to the magnitude of the supercharging pressure. Here, the control rotation speed N1 at the time of excess air flow is smaller than the normal control rotation speed N2 when there is almost no pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65. By controlling the rotation speed N of the rotary fan 90 to the control rotation speed N1, the flow of excess air into the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 is suppressed, and the air volume of the air flowing through the combustion cylinder 40 is reduced. It is possible to achieve the desired appropriate air volume.
[0105]
Therefore, regardless of the magnitude of the supercharging pressure of the turbocharger 15, it becomes possible to flow air of an appropriate air volume to the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91, and as a result, the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 It is possible to stabilize the air-fuel ratio of the air-fuel mixture inside, to ensure stable combustion, and to prevent lean misfire.
[0106]
During the operation of the engine 1, the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39 increases, but the combustion air of the combustion type heater 91 is sucked from the downstream of the compressor 15 a of the turbocharger 15, Since the combustion gas pressure of the combustion heater 91 can be made higher than the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 at the connection point C3 by using the supercharging pressure of the turbocharger 15, the combustion of the combustion heater 91 during the operation of the engine 1 is also possible. The gas can be discharged to the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39. In addition, even when the turbocharger 15 is supercharging, the exhaust gas does not flow backward in the combustion tube 40 of the combustion heater 91, and misfire due to flashback can be prevented.
[0107]
Further, since the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 flows into the exhaust passage 42 downstream of the turbine 15b of the turbocharger 15 and upstream of the catalytic converter 39, the combustion gas does not flow through the turbocharger 15, the exhaust manifold 28 and the like. Since the cooling is not performed in these, the combustion gas having a high temperature can be used for heating the catalyst by the amount of the cooling, and the catalyst warm-up property can be improved and the catalyst temperature can be efficiently increased.
[0108]
Further, the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 does not flow through the compressor 15a and the intercooler 19 of the turbocharger 15, so that the heat damage thereof can be prevented.
[0109]
As described above, in the second embodiment, by controlling the rotation speed of the rotary fan 90 of the combustion type heater 91, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91. Thus, good ignitability and stable combustion of the combustion heater 91 can be ensured, and lean misfire can be prevented.
[0110]
In addition, the part that executes S308 in the series of signal processing by the ECU 11 can be referred to as an air introduction amount decrease control unit that controls the operation of the rotary fan (blowing unit) 90 in a direction to decrease the introduction amount of combustion air. .
[0111]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the internal combustion engine having the combustion heater according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
FIG. 7 shows a schematic configuration of an internal combustion engine according to the third embodiment. Since the configuration is the same as that of the internal combustion engine according to the above-described second embodiment, FIG. The same reference numerals are given to the same aspects as those described above, and the description of the configuration of the third embodiment is omitted.
[0112]
The difference between the third embodiment and the second embodiment lies in a control method for preventing excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91. Hereinafter, this will be described in detail.
[0113]
In the second embodiment, when the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds the predetermined pressure P2, in other words, the differential pressure between the air intake 95 and the combustion gas outlet 65 is applied to the combustion cylinder 40. When the condition for excess air flow is reached, the number of revolutions of the rotary fan 90 of the combustion heater 91 is reduced to prevent excess air from flowing to the combustion cylinder 40. However, in the third embodiment, When the excess air flows into the combustion cylinder 40 as described above, the normal rotation speed control is performed without reducing the rotation speed of the rotary fan 90, and the combustion gas outlet 65 is set to the compressor 15a of the turbocharger 15. Of the combustion gas at the combustion gas discharge port 65, the pressure difference between the air intake 95 and the combustion gas discharge port 65 is reduced, and the excess I prevented it from flowing. Hereinafter, this will be described in detail.
[0114]
Also in the third embodiment, as in the case of the second embodiment, when the supercharging pressure of the turbocharger 15 is high, the combustion gas discharged from the combustion heater 91 is supplied to the intake passage 14 at the connection point C2. Even if it is returned, the excess air does not flow into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91, in other words, so that the differential pressure between the air intake 95 and the combustion gas outlet 63 falls below a predetermined pressure. It is assumed that the installation positions of the connection points C1 and C2 are set, and the shape of the intake passage 14 between the connection points C1 and C2 is set.
[0115]
Therefore, in the third embodiment, a measure for preventing excess air from flowing into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91 is to reduce the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 by connecting the combustion gas upstream of the catalytic converter 39. It is only necessary to consider when returning to the C3 exhaust passage 42.
[0116]
As described in the second embodiment, when returning the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 of the combustion type heater 91 to the exhaust passage 42 at the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39, the air intake 95 The magnitude of the differential pressure generated between the turbocharger 15 and the combustion gas outlet 65 has a close relationship with the magnitude of the supercharging pressure of the turbocharger 15, and the greater the supercharging pressure, the greater the differential pressure.
[0117]
Incidentally, when returning the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 to the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39 as described above, the three-way switching valve 86 closes the combustion gas discharge pipe 73 connected to the intake passage 14. The branch pipe 84 is controlled to open.
[0118]
Here, when the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds the predetermined pressure P2, in other words, the pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65 causes the excess air to flow through the combustion cylinder 40. Is satisfied, the three-way switching valve 86 is controlled so that the side of the combustion gas discharge pipe 73 connected to the intake passage 14 is also slightly opened, and the high-pressure intake air in the intake passage 14 at the connection point C2 is passed through the three-way switching valve 86. The pressure at the combustion gas exhaust port 65 communicating with the three-way switching valve 86 via the combustion gas exhaust pipe 73 and the valve device 78 becomes substantially the same as the intake pressure at the connection point C2. It is possible to make almost no pressure difference between the fuel gas outlet 95 and the combustion gas outlet 65. Thereby, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40, and it is possible to control the air volume of the air flowing through the combustion cylinder 40 to an originally necessary appropriate air volume.
[0119]
In this case, the portion of the combustion gas discharge pipe 73 connecting the valve device 78 and the three-way switching valve 86 and the branch pipe 84 can be referred to as a first combustion gas discharge passage. Further, the entire area of the combustion gas exhaust pipe 73 from the intake passage 14 to the valve device 78 can be referred to as a second combustion gas exhaust passage, and the intake passage downstream of the connection point (C1) with the air supply passage 71. It can be said that the pressure guiding passage connects the first combustion gas discharge passage 14 with the first combustion gas discharge passage. The three-way switching valve 86 can be regarded as a valve mechanism that opens and closes the pressure guiding passage, and introduces the combustion gas into the exhaust passage through the first combustion gas discharge passage or through the second combustion gas discharge passage. Thus, it can be said that the combustion gas path switching means can be selectively switched to be introduced into the intake passage.
[0120]
Also in the third embodiment, an experiment is performed on the engine 1 in advance, and the magnitude P2 of the supercharging pressure of the turbocharger 15 when the flow of excess air starts to occur in the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91 is determined. This is obtained and stored in the ROM of the ECU 11.
[0121]
Further, an experiment is performed on the engine 1 in advance, and the position of the valve body when the three-way switching valve 86 is communicated with both the intake passage 14 and the branch pipe 84 as described above is set so that excess air flows into the combustion cylinder 40. In such a range, the opening degree of the intake passage 14 is determined to be as small as possible. If the opening of the intake passage 14 is excessively opened, the cold intake air in the intake passage 14 before being heated by the combustion heater 91 flows into the catalytic converter 39 through the branch pipe 84, and This is because it will hinder the temperature rise.
[0122]
Next, control of the combustion heater 91 performed by the ECU 11 will be described with reference to FIG.
First, in S401, the ECU 11 determines whether or not the operation control of the combustion type heater 91 is being executed, that is, whether or not the combustion type heater 91 is operating.
[0123]
If it is determined in S401 that the combustion heater 91 is in the non-operating state, the ECU 11 once ends the execution of this routine. When the combustion heater 91 is not operated, the valve device 78 closes the valve body 80 and the three-way switching valve 86 closes the branch pipe 84.
[0124]
On the other hand, when it is determined in S401 that the combustion heater 91 is in the operating state, the ECU 11 proceeds to S402 and determines whether the catalyst processing execution condition is satisfied. The conditions for executing the catalyst treatment are the same as those in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0125]
If it is determined in S402 that the catalyst processing execution condition is not satisfied, the ECU 11 proceeds to S403, closes the valve body 80 by operating the valve device 78, further proceeds to S404, and controls the three-way switching valve 86. To close the branch pipe 84 and open the intake passage 14 side.
[0126]
The flow and action of the combustion gas discharged from the combustion type heater 91 at this time are exactly the same as those at the time when S303 and S304 are executed in the above-described second embodiment, and therefore the description is omitted.
[0127]
On the other hand, when it is determined in S402 that the catalyst processing execution condition is satisfied, the ECU 11 proceeds to S405 and determines whether the supercharging pressure of the turbocharger 15 exceeds the predetermined pressure P1. In this embodiment, the supercharging pressure of the turbocharger 15 substitutes the intake pressure detected by the intake pressure sensor 49.
[0128]
If it is determined in S405 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has not exceeded the predetermined pressure P1, the ECU 11 proceeds to S403, and further proceeds to S404. This is because when the supercharging pressure of the turbocharger 15 does not exceed the predetermined pressure P1, the exhaust gas pressure in the exhaust passage 42 upstream of the catalytic converter 39 is higher than the intake gas pressure in the intake passage 14 downstream of the intercooler 19. When the three-way switching valve 86 is opened to the branch pipe 84 side in such a case, the exhaust gas may flow back to the combustion heater 91 through the branch pipe 84 and the three-way switching valve 86. This is to prevent this from happening.
[0129]
If it is determined in S405 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has exceeded the predetermined pressure P1, the ECU 11 proceeds to S406 and determines whether the supercharging pressure of the turbocharger 15 has exceeded the predetermined pressure P2. judge. Here, the predetermined pressure P2 is a pressure higher than the predetermined pressure P1 (see FIG. 6).
[0130]
If it is determined in S406 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has not exceeded the predetermined pressure P2, the ECU 11 proceeds to S407, opens the valve element 80 by operating the valve device 78, and further proceeds to S408. By controlling the three-way switching valve 86, the combustion gas exhaust pipe 73 connected to the intake passage 14 is closed and communicated with the branch pipe 84. The fact that the supercharging pressure of the turbocharger 15 does not exceed the predetermined pressure P2 means that even if the three-way switching valve 86 is controlled as described above, no excess air flows into the combustion cylinder 40 of the combustion type heater 91, and This is because an appropriate air volume can be obtained.
[0131]
As a result, the high-temperature combustion gas generated by the combustion in the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 flows through the combustion chamber 48 toward the combustion gas discharge port 65 by the airflow generated by the rotation of the rotary fan 90. Most of the combustion gas passes through the combustion gas discharge port 65 and is further discharged to the combustion gas discharge pipe 73 through the opening 79a of the valve device 78.
[0132]
Here, the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 63 is cooled by heat exchange with the engine cooling water, but the combustion gas flowing through the combustion gas discharge port 65 exchanges heat with the engine cooling water. Rarely done. For this reason, the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 has a considerably higher temperature than the combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 63.
[0133]
The high-temperature combustion gas discharged to the combustion gas discharge pipe 73 via the combustion gas discharge port 65 reaches the three-way switching valve 86. Since the intake passage 14 is closed in the three-way switching valve 86, the combustion gas is branched. It flows into the pipe 84 and exits from the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 to the exhaust passage 42 (see the dashed arrow in FIG. 7).
[0134]
Therefore, by supplying the high-temperature combustion gas discharged from the combustion gas discharge port 65 to the upstream portion C3 of the catalytic converter 39 in the exhaust passage 42, the temperature of the catalytic converter 39 can be raised at an early stage.
[0135]
On the other hand, if it is determined in S406 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 has exceeded the predetermined pressure P2, the ECU 11 proceeds to S409 and controls the three-way switching valve 86 to control the intake passage 14 and the branch pipe 84. Communicate with both. Note that the valve position of the three-way switching valve 86 (that is, the opening degree on the intake passage 14 side) is set at a preset position obtained by an experiment in advance as described above.
[0136]
Next, the ECU 11 proceeds to S410 and opens the valve body 80 by operating the valve device 78. Then, most of the high-temperature combustion gas generated by the combustion in the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 passes through the combustion gas discharge port 65, passes through the combustion gas discharge pipe 73, reaches the three-way switching valve 86, and furthermore, The air exits from the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 to the exhaust passage 42 through the branch pipe 84 (see a broken line arrow in FIG. 7). At the same time, a part of the high-pressure intake air boosted by the turbocharger 15 flows into the three-way switching valve 86 through the combustion gas exhaust pipe 73 from the connection point C2 upstream of the intake throttle valve 51 in a small amount. At the connection point C3 upstream of the catalytic converter 39 to the exhaust passage 42 through the branch pipe 84 together with the combustion gas of the combustion gas heater 91.
[0137]
By introducing a small amount of the high-pressure intake to the three-way switching valve 86 in this manner, the pressure of the combustion gas discharge port 65 communicating with the three-way switching valve 86 via the combustion gas discharge pipe 73 and the valve device 78 is reduced. The intake pressure at the connection point C2 of the intake passage 14 can be made substantially equal to the intake pressure, that is, a pressure difference between the air inlet 95 and the combustion gas outlet 65 can be hardly generated. Thereby, it is possible to prevent excess air from flowing into the combustion cylinder 40, and it is possible to control the air volume of the air flowing through the combustion cylinder 40 to an originally necessary appropriate air volume.
[0138]
Since it is confirmed in S405 that the supercharging pressure of the turbocharger 15 is higher than the predetermined pressure P1, even if the three-way switching valve 86 communicates with the intake passage 14 as described above, the exhaust gas in the exhaust passage 42 Does not flow backward through the branch pipe 84 and flow into the three-way switching valve 86.
[0139]
As described above, in the third embodiment, by controlling the operation of the three-way switching valve 86, the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 is controlled regardless of the supercharging pressure of the turbocharger 15. Air with an appropriate air volume can flow, and as a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion cylinder 40 of the combustion heater 91 can be stabilized, and stable combustion can be ensured. At the same time, lean misfire can be prevented.
[0140]
【The invention's effect】
As described above, according to the internal combustion engine having the combustion type heater according to the present invention, even when the supercharging pressure of the supercharger provided in the internal combustion engine increases, the excess Air can be prevented from flowing, and as a result, the air-fuel ratio in the combustion heater can be stabilized, and lean misfire and poor ignition can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an operation state of a combustion heater.
FIG. 3 is a sectional view showing another operation state of the combustion heater.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of an internal combustion engine having a combustion heater according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of a combustion heater according to the second embodiment.
FIG. 6 is a pressure diagram showing a pressure change of each part when the turbocharger operates.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine having a combustion heater according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a control routine of a combustion heater according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Engine (internal combustion engine)
3. Engine body
5. Intake device
7 Exhaust device
8 EGR device
10 ... heater core
11 ... ECU (air introduction amount reduction control means)
13 ... Air cleaner
14. Intake passage
15. Turbocharger (supercharger)
15a ... Compressor
15b ... turbine
19. Intercooler
22 ... intake manifold
28… Exhaust manifold
30 ... EGR valve
37: Cooling water inside the heater
37a: Cooling water inlet
37b: Cooling water outlet
39 ... catalytic converter
40 ... combustion cylinder
41 ... partition wall
42 ... Exhaust passage
43 ... Outer wall
48… Combustion chamber
49… Intake pressure sensor
50 ... Electric water pump
51 ... intake throttle valve
52: heater bypass pipe (heater bypass passage)
53 ... check valve (valve mechanism)
62 ... Air supply port
63… combustion gas outlet
65: Combustion gas outlet
71 ... Air supply pipe (air supply path)
73: combustion gas discharge pipe (combustion gas discharge passage)
74 ... connecting pipe
78 ... Valve device
79… Valve room
80 ... Valve
81: EGR passage
82 ... actuator
84 branch pipe (combustion gas discharge passage)
86 ... three-way switching valve (combustion gas path switching means, valve mechanism)
88: Fuel introduction passage
89… Fuel pump
90 ... Rotating fan (blowing means)
91: Combustion heater
92 ... Motor
93 ... Housing
95 ... Air intake
C1: connection point between the air supply pipe 71 and the intake passage 14
C2: connection point between the combustion gas exhaust pipe 73 and the intake passage 14
C3: connection point between the exhaust passage 14 and the branch pipe 84
F ... Flame
S: Internal space of housing 93
W: Heat medium circulation path
W1… Cooling water introduction passage
W2: Cooling water discharge path
W3: Cooling water discharge path

Claims (6)

内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、
前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、
前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、
内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する燃焼ガス排出通路と、
前記空気供給路と前記燃焼ガス排出通路とを連通するヒータバイパス通路と、前記ヒータバイパス通路に設けられ前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると開弁し前記所定値に満たないときに閉弁する弁機構と、
を備えたことを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。A combustion-type heater that introduces combustion air from an intake passage of an internal combustion engine and mixes it with fuel, uses the heat of combustion gas generated by burning the mixture in a combustion chamber, and raises the temperature of engine-related elements. An internal combustion engine having
A supercharger that boosts intake air in the intake passage;
An air supply path for introducing the intake air pressurized by the supercharger as the combustion air,
A combustion gas exhaust passage that bypasses a cylinder of the internal combustion engine and introduces the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine;
A heater bypass passage communicating between the air supply passage and the combustion gas discharge passage; and a heater bypass passage provided in the heater bypass passage, and opened when a pressure in the air supply passage becomes larger than a pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more. A valve mechanism that closes when the valve is below the predetermined value;
An internal combustion engine having a combustion-type heater, comprising: 内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、
前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、
前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、
前記空気供給路から導入された燃焼用空気を前記燃焼室に送り込む送風手段と、
内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する燃焼ガス排出通路と、
前記空気供給路内の圧力が前記燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると燃焼室への燃焼用空気の導入量を減少させる方向に前記送風手段の作動を制御する空気導入量減少制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。A combustion-type heater that introduces combustion air from an intake passage of an internal combustion engine and mixes it with fuel, uses the heat of combustion gas generated by burning the mixture in a combustion chamber, and raises the temperature of engine-related elements. An internal combustion engine having
A supercharger that boosts intake air in the intake passage;
An air supply path for introducing the intake air pressurized by the supercharger as the combustion air,
Blowing means for feeding combustion air introduced from the air supply path into the combustion chamber,
A combustion gas exhaust passage that bypasses a cylinder of the internal combustion engine and introduces the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine;
When the pressure in the air supply passage becomes larger than the pressure in the combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, the amount of air introduced to control the operation of the blowing means in a direction to reduce the amount of combustion air introduced into the combustion chamber is reduced. Control means;
An internal combustion engine having a combustion-type heater, comprising: 前記送風手段は回転ファンであり、前記空気導入量減少制御手段による送風手段の作動制御は、前記回転ファンの回転数を低減する制御であることを特徴とする請求項２に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。The combustion type heater according to claim 2, wherein the blower is a rotary fan, and the operation control of the blower by the air introduction amount reduction controller is control to reduce the number of rotations of the rotary fan. An internal combustion engine having: 前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路と前記燃焼ガス排出通路は、燃焼ガスを排気通路と吸気通路のいずれに導入するか選択的に切り換え可能な燃焼ガス経路切換手段を介して接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。The intake passage and the combustion gas discharge passage downstream of the connection point with the air supply passage are provided via a combustion gas passage switching means capable of selectively switching whether the combustion gas is introduced into the exhaust passage or the intake passage. An internal combustion engine having a combustion type heater according to claim 1 or 2, wherein the internal combustion engine is connected to the internal combustion engine. 内燃機関の吸気通路から燃焼用空気を導入して燃料と混合し、その混合気を燃焼室で燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱を利用して機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータを有する内燃機関において、
前記吸気通路の吸気を昇圧する過給機と、
前記過給機により昇圧された吸気を前記燃焼用空気として導入する空気供給路と、
内燃機関の気筒を迂回して前記燃焼ガスを内燃機関の排気通路に導入する第１の燃焼ガス排出通路と、
前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路と前記第１の燃焼ガス排出通路とを連通する導圧通路と、
前記導圧通路に設けられ前記空気供給路内の圧力が前記第１の燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると前記導圧通路を開き前記所定値に満たないときに閉じる弁機構と、
を備えたことを特徴とする燃焼式ヒータを有する内燃機関。A combustion-type heater that introduces combustion air from an intake passage of an internal combustion engine and mixes it with fuel, uses the heat of combustion gas generated by burning the mixture in a combustion chamber, and raises the temperature of engine-related elements. An internal combustion engine having
A supercharger that boosts intake air in the intake passage;
An air supply path for introducing the intake air pressurized by the supercharger as the combustion air,
A first combustion gas exhaust passage for bypassing a cylinder of the internal combustion engine and introducing the combustion gas into an exhaust passage of the internal combustion engine;
A pressure guiding passage communicating the intake passage and the first combustion gas discharge passage downstream of a connection point with the air supply passage;
A valve mechanism provided in the pressure guiding passage for opening the pressure guiding passage when the pressure in the air supply passage is larger than a pressure in the first combustion gas discharge passage by a predetermined value or more and closing the pressure guiding passage when the pressure is less than the predetermined value; When,
An internal combustion engine having a combustion-type heater, comprising: 前記導圧通路は、前記燃焼ガスを前記空気供給路との接続個所よりも下流の前記吸気通路に導入する第２の燃焼ガス排出通路からなり、前記弁機構は、前記燃焼ガスを前記第１の燃焼ガス排出通路を介して排気通路に導入するか前記第２の燃焼ガス排出通路を介して吸気通路に導入するか選択的に切り換え可能な燃焼ガス経路切換手段で構成されており、前記空気供給路内の圧力が前記第１の燃焼ガス排出通路内の圧力よりも所定値以上大きくなると、前記第１の燃焼ガス排出通路と前記第２の燃焼ガス排出通路を導通させるように前記燃焼ガス経路切換手段の作動が制御されることを特徴とする請求項５に記載の燃焼式ヒータを有する内燃機関。The pressure guide passage includes a second combustion gas discharge passage that introduces the combustion gas into the intake passage downstream of a connection point with the air supply passage, and the valve mechanism transmits the combustion gas to the first passage. A combustion gas path switching means that can selectively switch between introducing the fuel gas into the exhaust passage through the combustion gas discharge passage and introducing the fuel gas into the intake passage through the second combustion gas discharge passage. When the pressure in the supply passage becomes larger than the pressure in the first combustion gas discharge passage by a predetermined value or more, the combustion gas is connected so as to connect the first combustion gas discharge passage and the second combustion gas discharge passage. The internal combustion engine having a combustion type heater according to claim 5, wherein the operation of the path switching means is controlled.
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