JPH11311154A - 燃焼式ヒータの出力制御装置 - Google Patents
燃焼式ヒータの出力制御装置Info
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- JPH11311154A JPH11311154A JP10117361A JP11736198A JPH11311154A JP H11311154 A JPH11311154 A JP H11311154A JP 10117361 A JP10117361 A JP 10117361A JP 11736198 A JP11736198 A JP 11736198A JP H11311154 A JPH11311154 A JP H11311154A
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Abstract
燃焼ガスを内燃機関の気筒内に導いて暖機促進を図る燃
焼式ヒータを有する内燃機関に用いる燃焼式ヒータの出
力制御装置において、内燃機関の温度が高くても内燃機
関の燃焼にあたってスモークの発生を抑えられかつ吸気
系構造物への熱害の心配のない燃焼式ヒータの出力制御
装置を提供すること。 【解決手段】 エンジン1の本流管29に燃焼ガスを導
入し、これにより燃焼ガスをエンジン本体3の気筒内に
導いて暖機促進を図る燃焼式ヒータ17を有するエンジ
ン1に用いられる燃焼式ヒータの出力制御装置であるE
CU46において、ECU46は、燃焼式ヒータ17の
出力をエンジン冷却水の温度に基づいて制御し、エンジ
ン冷却水の温度が低いときは燃焼式ヒータ17の出力を
低下することを特徴とする。
Description
力制御装置に関し、詳しくは内燃機関の暖機促進を図る
ため内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入する燃焼式ヒー
タの出力を制御する燃焼式ヒータの出力制御装置に関す
る。
である。
公報は、内燃機関本体とは別に燃焼式ヒータを設け、こ
の燃焼式ヒータの出す燃焼ガスを吸気系に導入し、その
燃焼熱の利用によって暖機促進を図るようにした技術を
示している。
温度が比較的高い場合に燃焼式ヒータが作動して吸気系
を通じて内燃機関の気筒内に燃焼式ヒータの高熱な燃焼
ガスが入ると気筒内の空気密度が下がる。このため、空
気密度の変化に拘わらず気筒内に供給する燃焼用燃料の
量が同じであれば、空燃比がリッチになって内燃機関の
燃焼時にスモークを発生する。したがって、スモークの
発生防止の観点からすれば、内燃機関の温度が高い場合
には燃焼式ヒータの出力を大きくすることは好ましくな
い。よって、低温時での使用が内燃機関の暖機を十分に
する上で効果的な燃焼式ヒータにあっては、これを外気
温が常温程度のあまり低くない温度で作動したとする
と、内燃機関の温度が高くなり過ぎてしまい、前記のよ
うにスモークの発生原因となってしまう。また、燃焼式
ヒータから出る燃焼ガスの温度が高過ぎると、この燃焼
ガスが吸気系に入ったときに吸気系構造物が熱害を被る
虞れがある。
のであって、吸気系に燃焼ガスを導入し、これにより前
記燃焼ガスを内燃機関の気筒内に導いて暖機促進を図る
燃焼式ヒータを有する内燃機関に用いる燃焼式ヒータの
出力制御装置において、内燃機関の温度が高くても内燃
機関の燃焼にあたってスモークの発生を抑えられかつ吸
気系構造物への熱害の心配のない燃焼式ヒータの出力制
御装置を提供することを技術的課題とする。
め、本発明の燃焼式ヒータの出力制御装置は、内燃機関
の吸気系に燃焼ガスを導入し、これにより前記燃焼ガス
を前記内燃機関の気筒内に導いて前記内燃機関の暖機促
進を図る燃焼式ヒータを有する内燃機関に用いる燃焼式
ヒータの出力制御装置において、前記燃焼式ヒータの出
力を前記内燃機関の温度に基づいて制御するようにし
た。
の温度に基づいて制御する」とは、燃焼式ヒータの出力
をどれだけにするかということを内燃機関の温度から決
めるということである。また、「内燃機関の温度」と
は、内燃機関それ自体の温度ということであり、よって
内燃機関を構成する機関構成要素の温度であることが望
ましい。機関構成要素としては、例えば機関冷却水の温
度を挙げることができる。
内燃機関本体を構成する壁の温度でもよい。
は、内燃機関の温度が低いときは燃焼式ヒータの出力が
大きくなるようにこれを制御することが好ましい。但
し、燃焼式ヒータの出力が低下し過ぎて内燃機関の暖機
が不十分にならないような制御が望ましい。
は、燃焼式ヒータの出力を前記内燃機関の温度に基づい
て制御する。したがって、スモークの発生を抑え、かつ
吸気系構造物への熱害の心配もないという意味で内燃機
関の温度を最適にできる燃焼熱を有する燃焼ガスが燃焼
式ヒータから出るように、内燃機関の温度と燃焼式ヒー
タの出力値との相対関係を、いわゆるマップや演算式等
から求められるようにしておけば、スモークの発生を抑
制しかつ吸気系構造物への熱害防止を図れる最適な温度
に常に内燃機関をおくことができる。
した図面に基いて説明する。 〈装置の全体説明〉内燃機関としてのエンジン1は水冷
式であって、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、前記気筒内で混合気が燃焼した後の排気ガス
を大気中に放出する排気装置7と、エンジン1を搭載す
る車輌の室内を暖める車室用ヒータ9とを有する。 〈装置構成部材の説明〉 (エンジン本体3)エンジン本体3は、その内部にクラ
ンクシャフトを備え、図示しない気筒内でのピストンの
往復運動によってクランクシャフトを回転する。
段としての図示しないインジェクタによって燃焼用燃料
を噴射する。
ジン冷却水が循環する図示しない冷却水通路であるウォ
ータジャケットを備え、このウォータジャケットを起点
として、水管路W1,W2およびW3を介して、吸気装
置5に属する燃焼式ヒータ17およびエンジン本体3外
部の車室用ヒータ9の間で循環する冷却水循環通路10
を形成する。また、前記ウォータジャケットには、そこ
を流れる機関冷却水の温度を検出するエンジン水温セン
サ40aを取り付けてある。この実施の形態では水管路
W1とウォータジャケットとの接合部分に取付けたもの
として示してある。また、機関冷却水は、エンジン1の
構成要素であるから機関冷却水の温度が、エンジン本体
3の温度(内燃機関の温度)ということもできる。 (吸気装置5)吸気装置5は、気筒内に新鮮な空気を取
り入れるエアクリーナ13を吸気装置5の始端とする。
そして、このエアクリーナ13から吸気装置5の終端で
あるエンジン本体3の図示しない吸気ポートまでの間
に、吸気系構造物であるターボチャージャ15のコンプ
レッサ15a,燃焼式ヒータ17,インタークーラ19
およびインテークマニホールド21を備えている。
備える吸気管23に属する。 (吸気管23)吸気管23は、コンプレッサ15aを境
に、吸気装置5に入って来る外気をコンプレッサ15a
によって強制的に押し込んで加圧状態とする下流側連結
管27と、そうでない上流側連結管25とに大別でき
る。 (上流側連結管25)上流側連結管25は、エアクリー
ナ13からコンプレッサ15aに向けてまっすぐ延びる
棒状の本流管29と、本流管29に対してバイパス状に
接続してある支流管としてのヒータ用枝管31とからな
る。 (ヒータ用枝管31)ヒータ用枝管31は、その全体が
U字形をしており、その途中に燃焼式ヒータ17を含ん
でいる。また、ヒータ用枝管31は、燃焼式ヒータ17
の空気の流れ方向における上流側部位と本流管29とを
結ぶとともに本流管29から燃焼式ヒータ17に新気す
なわち空気を供給する空気供給路33と、燃焼式ヒータ
17の空気の流れ方向における下流側部位と本流管29
とを結びかつ燃焼式ヒータ17から出る燃焼(排気)ガ
スを本流管29に出す燃焼ガス排出路35とを有する。
なお、ヒータ用枝管31に係る空気とは、エアクリーナ
13を経由してヒータ用枝管31に入る新気a1のこと
だけを意味するのではなく、燃焼式ヒータから出る燃焼
ガスa2も意味する。焼式ヒータの燃焼ガスは、スモー
クのほとんどない、換言すればカーボンを含まないガス
である。よって、内燃機関の吸気として使用するに支障
ない。
路35の本流管29とのそれぞれの接続箇所c1および
c2のうち、接続箇所c1は接続箇所c2よりも本流管
29の上流側に位置する。よって、エアクリーナ13か
らの空気a1は、まず接続箇所c1でヒータ用枝管31
に分岐する空気a1と分岐せずに本流管29を接続箇所
c2に向かう空気a1’とに分かれる。また、接続箇所
c2では、接続箇所c1で分岐して燃焼式ヒータ17の
燃焼に供されて燃焼ガスとなった空気a2とc1で分岐
しなかった新気a1’とが合流し、燃焼ガス混入空気a
3になる。
供給路33−燃焼式ヒータ17−燃焼ガス排出路35を
経由して接続箇所c2から本流管29に空気a2となっ
て戻る。この本流管29に戻る空気a2は、燃焼式ヒー
タ17の燃焼に供されて熱を持った燃焼ガスであるか
ら、このガスが本流管29に戻されて前記分岐しなかっ
た空気a1’と接続箇所c2で合流して燃焼ガス混入空
気a3になると、その結果、この燃焼ガス混入空気a3
がエンジン本体3に入る高温の吸気となる。
は、コンプレッサ15aとインテークマニホールド21
とを結ぶ管であり、図1で示すものはL字形をしてい
る。また、インテークマニホールド21寄りの箇所には
インタークーラ19を配置してある。 (排気装置7)一方、排気装置7は、エンジン本体3の
図示しない排気ポートを排気装置7の始端とし、そこか
ら排気装置7の終端のマフラ41までの間に、エキゾー
ストマニホールド37,ターボチャージャ15のタービ
ン15bおよび排気触媒を有する触媒コンバータ39を
排気管42上に備えている。また、排気装置7を流れる
空気はエンジン1の排気ガスとして符号a4で示す。 (燃焼式ヒータ17)図2を用いて焼式ヒータ17の構
造を示す。
記ウォータジャケットと水管路W1を介してつながって
おり、燃焼式ヒータ17は、その内部に前記ウォータジ
ャケットからのエンジン冷却水を通す冷却水通路17a
を有する。
却水(図2に破線矢印で示す。)は、燃焼式ヒータ17
の内部に形成した燃焼部である燃焼室17dの周りを巡
るようにして通過し、その間に燃焼室17dからの熱を
受けて暖まる。これについては、以下、順次述べる。
の燃焼筒17bと、燃焼筒17bを覆うことで火炎が外
部に漏れないようにする円筒状の隔壁17cとからな
る。燃焼筒17bを隔壁17cで覆うことで、燃焼室1
7dが隔壁17c内に画される。そして、この隔壁17
cも燃焼式ヒータ17の燃焼室本体43の外壁43aで
覆ってあり、両者間には間隔を空けてある。この間隔を
空けることによって、外壁43aの内面と隔壁17cの
外面との間に前記冷却水通路17aができる。
3および燃焼ガス排出路35とそれぞれ直接つながる空
気供給口17d1および排気排出口17d2を有してい
る。
は、空気供給口17d1から燃焼室17dに入るとその
中を伝って排気排出口17d2に至り、その後、燃焼ガ
ス排出路35を経由して、既述のように本流管29に空
気a2として流れ入る。よって、燃焼室17dは、燃焼
式ヒータ17内において空気a2に燃焼によって変化す
る空気a1を通す空気通路の形態になっている。
燃焼ガス排出路35を経由して本流管29に戻る空気a
2は、燃焼式ヒータ17から出る排気ガスのことであ
り、よって熱を持つ。この熱を持った空気a2が燃焼式
ヒータ17から出るまでの間において、この空気a2の
持つ熱が、隔壁17cを通して前記冷却水通路17aを
流れるエンジン冷却水に伝わり、既述のようにエンジン
冷却水を暖める。したがって、燃焼室17dは熱交換通
路でもある。
ンプとつながっている燃料供給管17eを備え、そこか
ら前記燃料ポンプのポンプ圧を受けて燃焼用燃料を燃焼
筒17bに供給する。この供給した燃焼用燃料は、燃焼
式ヒータ17内で気化して気化燃料になり、この気化燃
料は、図示しない着火源によって火が着く。 (エンジン冷却水循環)次に、エンジン冷却水の循環に
ついて説明する。
記ウォータジャケットとつながる冷却水導入口17a1
と、車室用ヒータ9とつながる冷却水排出口17a2と
を有する。
のウォータジャケットと、水管路W1を介してつながっ
ており、冷却水排出口17a2は、水管路W2を介して
車室用ヒータ9とつながっている。これらの水管路W1
およびW2を介して、燃焼式ヒータ17はエンジン本体
3の前記ウォータジャケットおよび車室用ヒータ9とつ
ながっている。また、車室用ヒータ9とエンジン本体3
も水管路W3を介してつながっている。
用いてエンジン本体3,燃焼式ヒータ17,車室用ヒー
タ9を接続することで、エンジン本体3のウォータジャ
ケットにあるエンジン冷却水が、ウォータジャケットを
起点として、次のからの順次で流れ、再びウォータ
ジャケットに戻りこれを繰り返す、前記冷却水循環通路
10を形成する。
1を介して冷却水導入口17a1から燃焼式ヒータ17
に至り、そこで暖められる。
ヒータ17の冷却水排出口17a2から水管路W2を介
して車室用ヒータ9に至る。
用ヒータ9で熱交換されて温度が下がった後、あるいは
車室用ヒータ9の作動が停止している場合には熱交換さ
れずに素通りした後、水管路W3を介してウォータジャ
ケットに戻る。 (燃焼室本体43の他の構成部材)また、燃焼室本体4
3には、送風ファン45、およびエンジン全体の作動制
御を行うエンジン電子制御装置(ECU)46から分離
され燃焼式ヒータ17の作動制御を専ら行う中央処理制
御装置(CPU)47を有する。なお、ECU46の図
示しないCPUによって燃焼式ヒータ17を制御するよ
うにすれば、燃焼式ヒータ17のCPU47はなくても
よい。 (ECU46およびこれと電気的に接続されている関連
部材)ECU46は、エンジン水温センサ40a以外に
図示しない燃焼ガス温度センサ,回転数センサ等の各種
センサと、ならびに送風ファン45および図示しない燃
料ポンプとCPU47を介して電気的につながってい
る。
ンダムアクセスメモリRAMには、エンジン水温センサ
40aが検出した検出値に基づいて燃焼式ヒータ17の
出力値をどれだけにするかを決めるための図3に示すマ
ップMや図4に示すフローチャートを記憶してある。図
4については後で述べる。マップMは、その横軸がエン
ジン水温センサ40aによって求めたウォータジャケッ
ト内の冷却水の温度(以下「エンジン水温」という。)
を示し、縦軸はエンジン水温に基づいて定まる燃焼式ヒ
ータ17の出力値を示す。エンジン水温が決まれば、マ
ップMから燃焼式ヒータ17の出力値を特定できる。例
えば横軸上のエンジン水温tが求まれば、この温度tか
ら燃焼式ヒータ17の出力値はpとなる(図3の矢印a
参照)。そして、この出力値pに基づいて、燃焼式ヒー
タ17が作動する。
ジン水温が高い場合は燃焼式ヒータ17の出力値は小さ
く、エンジン水温が低い場合は燃焼式ヒータ17の出力
値は大きいことがわかる。
から求めた燃焼式ヒータ17の出力値は、この出力値で
燃焼式ヒータ17を作動すると、燃焼式ヒータ17から
出る燃焼ガスの持つ熱の影響によってエンジン1にスモ
ークが発生することもなく、また燃焼ガスが燃焼ガス排
出路35を通じて吸気系の本流管29に入っても、その
燃焼ガスの持つ熱によって吸気系構造物に熱害を及ぼさ
ないようにできる最適かつ十分な値である。マップMに
ついては、作動制御ルーチンの項でも述べる。また、各
種センサの各パラメータに応じて燃焼式ヒータ17のC
PU47が作動し、これによって燃焼式ヒータ17の燃
焼状態を制御する。換言すれば、CPU47によって、
燃焼式ヒータ17の火炎の勢いや大きさ,温度等を制御
し、この制御によって燃焼式ヒータ17の排気(燃焼ガ
ス)の温度を制御する。
センサのパラメータやエンジン水温に基づいて定まる燃
焼式ヒータ17の出力値は、ECU46の図示しない読
み出し専用メモリROMに一時的に記憶しておき、必要
に応じてこれを呼び出す。 (燃焼式ヒータの出力制御ルーチン)次に図4のフロー
チャートで燃焼式ヒータ17の出力制御ルーチンを説明
する。
めの図示しない通常のエンジン駆動用ルーチンの一部で
あり、以下に述べるステップ101〜ステップ103か
らなる。また、以下の手順における動作はすべてECU
46によるものである。そして、記号Sを用い、例えば
ステップ101であればS101と省略して示す。
チンに移行すると、まずS101でエンジン水温センサ
40aによる検出値からエンジン水温を読み込む。
ンジン水温に対応する燃焼式ヒータ17の出力値を求め
る。
タ17の出力値で燃焼式ヒータ17を作動し、その後こ
のルーチンを終了する。なお、S102で求めた燃焼式
ヒータ17の出力値は、これを一旦読み出し専用メモリ
ROMに記憶しておき、必要な補正をしてから燃焼式ヒ
ータの出力を正式に決めるようにしてもよい。
制御するので、図4のフローチャートおよび図3のマッ
プMを有するECU46を燃焼式ヒータの出力制御装置
ということができる。 〈実施の形態の作用効果〉次に、実施の形態に係るエン
ジン1の作用効果について説明する。
温に基づいてマップMから燃焼式ヒータ17の出力値を
求める。そして、この求めた燃焼式ヒータ17の出力値
に基づいて燃焼式ヒータ17を作動する。このときに燃
焼式ヒータ17から出る燃焼ガスの温度は、エンジン水
温に基づいてマップMから求めた出力値に基づくもので
あり、前記出力値は、その値で燃焼式ヒータ17を作動
すると、燃焼式ヒータ17から出る燃焼ガスの持つ熱の
影響によってエンジン1にスモークを発生させることも
なく、また燃焼ガスが燃焼ガス排出路35を通じて吸気
系の本流管29に入っても、その燃焼ガスの持つ熱によ
ってターボチャージャ15等の吸気系構造物に熱害を及
ぼさないようにできる最適かつ十分な値である。よっ
て、前記出力値は、エンジン1の温度が低いときは燃焼
式ヒータ17の出力が大きくなる値となり、エンジン1
の温度が高いときは燃焼式ヒータ17の出力が小さくな
る値となる。このため、エンジン1は、これが駆動する
ときは、常に最適な温度となるため、スモークの発生を
抑制しかつ吸気系構造物への熱害防止を図れる。
のほとんどない、換言すれば、カーボンを含まない、ま
た、二酸化炭素の濃度の濃い燃焼ガスを出す。したがっ
て、このような燃焼ガスをエンジン1の気筒に吸入する
ことで、従来より知られているNOx低減装置といえる
EGR装置に比して、内燃機関の摩耗と腐食発生の心配
がなく耐久性向上も期待でき、低水温からの窒素酸化物
の低減が可能となる。
雰囲気温度が1400℃において、CO2→2CO+
O2)により生成した酸素がすすを再燃焼し、かつ二酸
化炭素が生成した炭素を酸化する(すなわち、CO2+
C→2CO)ので、エンジン1にかかる負荷が高いとき
でもスモークの抑制効果を期待できる。
気系に燃焼ガスを導入し、これにより前記燃焼ガスを内
燃機関の気筒内に導いて暖機促進を図る燃焼式ヒータを
有する内燃機関に用いる燃焼式ヒータの出力制御装置に
おいて、内燃機関の温度が高くても内燃機関の燃焼にあ
たってスモークの発生を抑えられかつ吸気系構造物への
熱害の心配がない。
制御装置の概略構成図
を求めるためのマップ
チャート
気(新気) a1’…接続箇所c1で分岐せず本流管29を接続箇所
c2に向かう空気 a2…燃焼式ヒータ17の燃焼に供されて燃焼ガスとな
った空気 a3…燃焼ガス混入空気 a4…エンジン1の排気ガス、またはエンジン1がかか
る前に気筒の暖機に供してエンジン本体3に入る前より
も温度が下がった状態の空気a3
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の吸気系に燃焼ガスを導入し、
これにより前記燃焼ガスを前記内燃機関の気筒内に導い
て前記内燃機関の暖機促進を図る燃焼式ヒータを有する
内燃機関に用いる燃焼式ヒータの出力制御装置におい
て、 前記燃焼式ヒータの出力を前記内燃機関の温度に基づい
て制御することを特徴とする燃焼式ヒータの出力制御装
置。 - 【請求項2】 前記内燃機関の温度は機関冷却水の温度
であることを特徴とする請求項1に記載の燃焼式ヒータ
の出力制御装置。 - 【請求項3】 前記内燃機関の温度は内燃機関本体を構
成する壁の温度であることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載の燃焼式ヒータの出力制御装置。 - 【請求項4】 前記内燃機関の温度が低いときは燃焼式
ヒータの出力が大きくなるように前記燃焼式ヒータの出
力を制御することを特徴とする請求項1〜請求項3のい
ずれかに記載の燃焼式ヒータの出力制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11736198A JP3562309B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 燃焼式ヒータの出力制御装置 |
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JP11736198A JP3562309B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 燃焼式ヒータの出力制御装置 |
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