JP2007224807A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】吸気温度を適切に調整して、安定した運転を可能にすることを目的とする。
【解決手段】燃料と空気との混合気を気筒内の燃焼室で燃焼するエンジン１１、主として、予混合圧縮自着火式エンジンであって、前記燃焼室への吸気を加熱する加熱装置３５を備え、吸気温度を所定の目標値に設定するように、及び／又は、前記燃焼室内の燃焼状態を示す燃焼パラメータを所定の目標値に設定するように、吸気温度を前記加熱装置３５によって調整する。好ましくは、２つの経路３８，３９の分岐する吸気管２７を備え、一方の経路３８に、吸気流量を調整する調量弁４３と、この調量弁４３よりも吸気流れ方向の下流側に前記加熱装置３５とを設け、他方の経路３９に、吸気流量を調整する調量弁４４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、気筒内の燃焼室で空気と燃料との混合気を燃焼させるエンジンに関する。

この種のエンジンとして、例えば、特許文献１には、空気と燃料とを予め混合した混合気をシリンダ内の燃焼室に供給し、該混合気を圧縮することによって自着火させる予混合圧縮式自着火式エンジンが開示されている。

この予混合圧縮式自着火式エンジンは、火花点火式のエンジンと比較して、高い圧縮比で運転可能なため熱効率が高いという利点がある。また、燃焼温度を低くすることができるので、ＮＯｘの生成を抑制することも可能である。しかし、混合気を自然に着火するものであるため、着火時期の制御が困難であり、適切に着火するための条件を整えてやることが重要である。

混合気の自着火は、エンジンのトルクと混合気の吸気温度に大きく左右される。図３のハッチングが施された領域Ｚは、エンジントルクと混合気の吸気温度との関係で、圧縮自着火運転が可能な範囲であり、トルクや吸気温度がこの限られた範囲から外れると、ノッキングや失火が生じ易くなる。したがって、トルクと吸気温度とが圧縮自着火運転可能な領域内に収まるようにするために、如何に条件を整えるかが重要な問題となっている。また、適切な燃焼状態（着火時期等）を得るために、吸気温度を適切に制御することが必要である。
特開２００５−６９０９７号公報

本発明は、上記の実情に鑑み、吸気温度を所定の目標値にするため、及び／又は、着火時期等の燃焼パラメータを所定の目標値にするために、吸気温度を適切に調整し、安定した運転を可能にすることを目的とする。

上記課題を解決するための第１の具体的手段は、燃料と空気との混合気を気筒内の燃焼室で燃焼するエンジンであって、前記燃焼室への吸気を加熱する加熱装置を備えており、
吸気温度を所定の目標値に設定するように、及び／又は、前記燃焼室内の燃焼状態を示す燃焼パラメータを所定の目標値に設定するように、吸気温度を前記加熱装置によって調整するようにしてあることを特徴とする。

第２の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記エンジンが、少なくとも定常運転で、燃料と空気とを予め混合した混合気を気筒内の燃焼室で圧縮自着火させて燃焼する、予混合圧縮自着火式であることを特徴とする。

第３の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記気筒に吸気管が接続されており、該吸気管が、前記気筒よりも吸気流れ方向の上流側で互いに合流する２つの経路を有しており、一方の経路には、吸気流量を調整する調量弁と、前記加熱装置とが設けられ、他方の経路には、吸気流量を調整する調量弁が設けられていることを特徴とする。

第４の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、前記気筒に接続された吸気管に設けられていることを特徴とする。

第５の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記気筒が複数備えられており、前記吸気管が、各気筒に対応して複数に分岐されており、前記加熱装置が、分岐された各吸気管に設けられていることを特徴とする。

第６の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記各吸気管に、吸気温度センサが設けられており、該吸気温度センサの検出に基づき、前記加熱装置が制御されることを特徴とする。

第７の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、電熱ヒータにより構成されていることを特徴とする。

第８の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、火炎バーナーにより構成されていることを特徴とする。

第９の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、前記気筒に設けられたグロープラグにより構成されていることを特徴とする。

第１０の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、排気ガスを熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする。

第１１の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、エンジン冷却水を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする。

第１２の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、エンジン潤滑油を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする。

第１３の具体的手段は、上記第１０〜第１２のいずれかの具体的手段において、前記熱交換器への前記熱交換媒体の供給流量を調整する流量調整弁が設けられており、エンジンの冷態運転の際に、前記熱交換媒体の温度が吸気温度の前記目標値よりも高くなってから前記熱交換媒体の供給を始めるように、前記流量調整弁が制御されることを特徴とする。

第１４の具体的手段は、上記第１の具体的手段において、前記加熱装置が、第１熱交換媒体を用いる第１熱交換器と、第１熱交換媒体とは異なった第２熱交換媒体を用いる第２加熱装置とで構成されており、前記各熱交換器への各熱交換媒体の供給流量を調整する流量調整弁がそれぞれ設けられており、エンジンの冷態運転の際に、前記各熱交換媒体の温度が吸気温度の前記目標値よりも高くなってから、その熱交換媒体の供給を始めるように、前記各流量調整弁が制御されており、さらに、第１，第２熱交換媒体の双方が前記目標値よりも高くなった場合には、第１，第２熱交換媒体のうち、温度が低い方の熱交換媒体の流量を調整する流量調整弁が全開に制御され、温度が高い方の熱交換媒体の流量を調整する流量調整弁が、前記目標値に応じて流量調整を行うように制御されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、加熱装置を用いて吸気温度を調整することによって、吸気温度を所定の目標値に設定したり、着火時期等の燃焼状態を所定の目標値に設定したりすることができ、これによって安定した運転が可能となる。

なお、本発明は、予混合圧縮式自着火エンジンに限らず、火花点火式エンジンにも適用することができる。しかしながら、トルクと吸気温度との関係で安定した運転範囲が狭く、また、着火時期の制御が困難な予混合圧縮式自着火エンジンに本発明を適用することがより好適である（請求項３）。

請求項２の発明によれば、吸気温度を上昇させる場合には、加熱装置を設けた一方の経路に吸気を流入し、吸気温度を下げる場合には、加熱装置を設けていない他方の経路に吸気を流入することで、吸気温度を可及的に速く上昇又は低下して、目標値に近づけることができる。また、双方の分岐吸気管に同時に吸気を流し、各流量調整弁によってその流入量を適宜調整することによって、細かい温度調整が可能となる。

請求項４〜５の発明によれば、吸気管に設けた加熱装置を用いて吸気（空気又は混合気）を加熱することができる。エンジンが複数気筒を備えていて、各気筒に対応するように１の吸気管が複数の吸気管に分岐される場合には、分岐前の１の吸気管に加熱装置を設けることもできるし、分岐後の複数の吸気管のそれぞれに加熱装置を設けることができる。前者の場合、１つの加熱装置によって各気筒への吸気を一度に加熱することができる。後者の場合は、個々の加熱装置の容量を小さくすることができるとともに、各気筒に入る吸気を個別に加熱することができるので、気筒ごとに最適な温度制御が可能となる。

請求項６の発明によれば、前記各吸気管に設けた吸気温度センサによって吸気温度を検出し、その検出値をフィードバックして加熱装置の出力を調整することができる。したがって、より正確な吸気温度の調整が可能となる。

請求項７の発明によれば、電熱ヒータへの通電量を調整することにより吸気温度を正確に調整することができる。

請求項８の発明によれば、火炎バーナーへの燃料供給量を調整することにより吸気温度を正確に調整することができ、しかも、上記電熱ヒータに比べて急速に吸気温度を上昇させることができる。

請求項９の発明によれば、加熱装置がグロープラグにより構成されているので、電熱ヒータと比べて熱伝達が良く、小容量のものを用いることができる。

請求項１０の発明によれば、加熱装置が、排気ガスを熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されているので、電熱ヒータやグロープラグ、火炎バーナーを用いる場合に比べて、電力や燃料の消費がなく、エネルギー効率の悪化を防ぐことができる。

請求項１１の発明によれば、加熱装置が、エンジン冷却水を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されているので、電熱ヒータや火炎バーナー等を用いる場合に比べて、電力や燃料の消費がなく、また、排気ガスを用いる場合に比べて温度が安定し、正確な温度調整が可能となる。

請求項１２の発明によれば、加熱装置が、エンジン潤滑油を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されているので、電熱ヒータや火炎バーナー等を用いる場合に比べて、電力や燃料の消費がなく、排気ガスを用いる場合に比べて、温度が安定し、正確な温度調整が可能となる。また、エンジン冷却水に比べて、エンジン潤滑油はより高温になるので、熱交換器の容量を小さくすることができる。

請求項１３の発明によれば、吸気温度の目標値よりも熱交換媒体の温度が高くなってから熱交換器への熱交換媒体の供給を始めることで、効率よく吸気温度を上昇することができる。

請求項１４の発明によれば、熱交換媒体の温度が吸気温度の目標値よりも高くなってから、その熱交換媒体の供給を始めることで、効率よく吸気温度を上昇することができる。さらに、第１，第２熱交換媒体の双方の温度が吸気温度の目標値よりも高くなった場合には、それぞれの温度差を有効に利用して、より効率よく吸気温度を上昇することができる。

〔第１の実施形態〕
〔予混合圧縮自着火式エンジンの概要〕
図１は、本発明の実施形態に係る予混合圧縮自着火式エンジン１１の概略断面図、図２は、同概略平面図である。本実施形態の予混合圧縮自着火式エンジン１１は、４気筒の４サイクルエンジンであり、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１５、及びクランクケース１８によって構成されたエンジン本体１１Ａを備えている。シリンダブロック１２内には、複数（４つ）のシリンダ（気筒）１３が設けられ、各シリンダ１３内には、ピストン１４が摺動自在に嵌合されている。シリンダヘッド１５には、吸気ポート１６及び排気ポート１７が設けられ、吸気ポート１６及び排気ポート１７は、それぞれ吸気弁１９及び排気弁２０によって開閉されるようになっている。吸気弁１９及び排気弁２０は、動弁装置２１，２２によって駆動される。

吸気ポート１６には吸気管２４が接続され、排気ポート１７には排気マニホールド２５を有する排気管２６が接続されている。吸気管２４は、図２に示すように、主吸気管２７と、該主吸気管２７に接続された吸気サージタンク２８と、該吸気サージタンク２８から各シリンダ１３に接続された複数の分岐吸気管２９とを有している。

図１に示すように、主吸気管２７には、スロットルバルブ３１と、ミキサ３３と、加熱装置（調温装置）３５とが設けられている。主吸気管２７に導入された空気は、スロットルバルブ３１によって流量が調節され、燃料制御弁３２から噴射された燃料とミキサ３３で混合される。空気と燃料との混合気は、加熱装置３５によって加熱されて吸気サージタンク２８に流入し、各分岐吸気管２９から吸気ポート１６を経て各シリンダ１３内の燃焼室に吸気される（吸気行程）。吸気行程で燃焼室内に供給された混合気は、圧縮行程で圧縮され、ピストン１４が上死点付近にきたときに自着火し、これによりピストンが押し下げられる（膨張行程）。燃焼ガスは、排気行程で排気ポート１７から排気管２６を介して排出される。

このように予混合圧縮自着火式エンジン１１は混合気を圧縮自着火するものであるが、本実施形態では、混合気を火花点火する点火プラグ（点火装置）３７がシリンダヘッド１５に設けられている。この点火プラグ３７は、火花点火による運転の際に用いられる。

すなわち、本実施形態の予混合圧縮時着火式エンジン１１は、定常運転の際には圧縮自着火運転を行うが、火花点火による運転も可能になっている。そして、圧縮自着火のみの運転を行うときは、火花点火をオフにするようになっている。

加熱装置３５は、後述のごとく、エンジン１１を安定して運転させるために混合気を適切な温度に加熱するものである。本実施形態の加熱装置３５は、図２に示すように、２経路に分岐した主吸気管２７の一方の経路３８に設けられた熱交換器４０により構成されている。熱交換器４０は、エンジン冷却水を熱交換媒体とするものであり、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１５を循環した冷却水が流路４１を介して熱交換器４０に供給されると共に、流路４２を介して冷却器（図示略）に戻されるようになっている。主吸気管２７の双方の経路３８，３９には、それぞれ調量弁４３，４４が設けられている。

主吸気管２７の他方の経路３９には熱交換器４９は設けられておらず、この経路３９を通る混合気は加熱されることなくそのまま吸気サージタンク２８に導入される。調量弁４３，４４は、主吸気管２７の各経路３８，３９への混合気の流入量を調整（停止を含む）するものであり、例えば、一方の調量弁４３のみを開いて経路３８のみに混合気を通すことで、急速に混合気を加熱することができ、他方の調量弁４４のみを開いて経路３９のみに混合気を通すことで、混合気を加熱しないようにする（相対的に冷却する）ことができる。また、双方の調量弁４３，４４を開くことによって、加熱された混合気と加熱されていない混合気とを混合して、細かな温度制御を行うことができるようになっている。

図１に示すように、エンジン１１は、コントローラ４５を備えており、該コントローラ４５によって、点火プラグ３７やスロットルバルブ３１、燃料制御弁３２、加熱装置３５等が制御されるようになっている。また、エンジン１１には、冷却水温度センサ４７や吸気温度センサ４８、気筒内圧力センサ４９、機関回転数センサ５０、トルクセンサ５１等が設けられており、各種センサの検出信号は、前記コントローラ４５に入力されるようになっている。

〔予混合圧縮自着火式エンジンの制御〕
図３には、予混合圧縮自着火式エンジン１１のトルクと吸気温度との関係で、予混合圧縮自着火運転が可能な領域Ｚをハッチングで示している。すなわち、トルクと吸気温度との双方が領域Ｚ内に収まる場合に、安定した運転が行えるようになっている。

本発明は、オペレータ等が所望のトルク（目標トルク）をコントローラ４５（図１）に入力することによって、当該目標トルクとの関係で前記領域Ｚ内に吸気温度が収まるように、該吸気温度を制御するようになっている。以下、その制御の詳細について述べる。

（基本制御）
コントローラ４５内のメモリには、目標吸気温度マップＭＡが記憶されている。目標吸気温度マップＭＡは、図３に示す領域Ｚ内で互いに適切に対応する目標トルクと目標吸気温度とを記録したものであり、かかる目標吸気温度マップＭＡは図３上で略直線状に示されている。そして、本実施形態のエンジン１１は、この目標吸気温度マップＭＡを用いて制御されるようになっている。

図４を参照して、本実施形態の基本制御について説明する。例えば、トルクＴ１及び吸気温度Ｔｍ１の状態でエンジン１１を運転していたとする。この場合、トルクＴ１及び吸気温度Ｔｍ１は、目標吸気温度マップＭＡ上に配置されているため、安定した運転を行っていると考えられる。この状態から、目標トルクとして、Ｔ２をコントローラ４５に入力する。すると、コントローラ４５は、メモリ内の目標吸気温度マップＭＡを参酌して、Ｔ２に対応する目標吸気温度Ｔｍ２を選定する。目標吸気温度Ｔｍ２は、それまでの吸気温度Ｔｍ１よりも高温であるので、コントローラ４５は、図２に示す加熱装置３５によって、混合気が目標吸気温度Ｔｍ２に達するように加熱する。このような制御を行うことによって、目標トルクＴ２に対応した適切な温度Ｔｍ２に混合気が調整されるようになっている。

上記と逆の場合、例えば、トルクＴ２、吸気温度Ｔｍ２で運転している状態から、目標トルクＴ１を与えた場合も、上記と同様の方法で、目標吸気温度マップから目標吸気温度Ｔｍ１を選定し、吸気温度の調整を行う。この場合、加熱装置の温度を低下することによって、吸気温度をＴｍ２からＴｍ１に下げるようになっている。

図５は、本実施形態の制御ロジック図である。この制御ロジック図を用いて上述の基本制御を説明すると、まず、エンジンコントローラ４５には、目標トルクが与えられ、該目標トルクは、リミッタ８２（詳細については後述する）を経て実トルクと比較され、ＰＩＤ制御８３により燃料制御弁３２の開度指令値が求められる。そして、燃料制御弁３２は、この開度指令値に基づいてコントローラ４５により制御され、これによって目標トルクが達成されるようになっている。なお、実トルクは、トルクセンサ５１（図１）によって検出される。

また、目標トルクが与えられると、目標吸気温度マップＭＡを参酌して目標吸気温度が選定され、該目標吸気温度に基づいて加熱装置３５が制御されるようになっている。

（応用制御１）
本実施形態では、上記基本制御を基礎として、より実際の運転に即した制御（応用制御）を行うようになっている。以下、この応用制御について説明する。

図３に示したエンジン１１の圧縮自着火運転が可能な領域Ｚは、例えば、外気の状態や燃料の状態、組成等の外部要因に起因して若干変動することがある。そのため、与えられた目標トルクから目標吸気温度マップＭＡを用いて一義的に得られた目標吸気温度では、適切な燃焼状態が得られない場合もある。そこで、本実施形態では、応用制御１として、以下のような制御を行っている。

図５の制御ロジック図において、エンジンコントローラ４５には、目標トルクや実トルクだけでなく、燃焼パラメータ及び燃焼パラメータ目標値が入力されるようになっている。燃焼パラメータは、シリンダ１３内の燃焼状態をセンサによって検出し、その検出値を用いて算出される。具体的に、本実施形態では、燃焼状態として気筒内圧力センサ４９（図１）で気筒内圧力を検出し、気筒内圧力の検出値から、他の燃焼状態である着火時期を燃焼パラメータとして算出するようになっている。

そして、この燃焼パラメータは、ＰＩＤ制御８４によって燃焼パラメータ目標値と比較演算され、ＰＩＤ演算結果を目標吸気温度に与えることによって、燃焼パラメータを燃焼パラメータ目標値に一致させるように、目標吸気温度が補正されるようになっている。例えば、燃焼パラメータとしての着火時期が目標値よりも遅い場合には、目標吸気温度がより高く補正され、着火時期が目標値よりも早い場合には目標吸気温度がより低く補正される。

すなわち、この応用制御１では、単に目標トルクから選定された目標吸気温度をそのまま適用するのではなく、実際の燃焼状態を加味することによって、目標吸気温度をフィードバック制御し、より適切な目標吸気温度で安定した運転を実現する。

（応用制御１の例外）
上記応用制御１は、気筒内圧力センサ４９により気筒内圧力を検出して燃焼パラメータを求めるものであるが、この検出値は、例えば、エンジン１１の始動直後やアイドリング時等のトルクが小さいときには、ノイズの割合が高くなり、正確に検出することが困難である。不正確な検出値を用いて燃焼パラメータを算出し、該燃焼パラメータによって目標吸気温度をフィードバック制御すると、かえって運転の安定性が阻害される可能性もある。

そこで、本実施形態では、目標トルクが所定以下の場合には、正確な燃焼パラメータが得られないものとして、目標吸気温度のフィードバック制御を行わずに上記基本制御のみを行うこととし、目標トルクが所定以上の場合に、目標吸気温度のフィードバック制御（応用制御１）を行うこととしている。

具体的には、図５に示すように、燃焼パラメータと燃焼パラメータ目標値とのＰＩＤ演算結果は、ON/OFFスイッチ８５がオンのときのみ目標吸気温度に与えられるようになっている。したがって、ON/OFFスイッチ８５は、目標トルクが所定以上のときはオンされ、所定以下のときはオフされるように制御されている。

これにより、燃焼状態を正確に検出可能な領域でのみフィードバック制御を行うことになり、燃焼状態の検出結果を適切に制御出力に反映し、安定した運転を実現することができる。

（応用制御２）
次に、上記基本制御を基礎とした第２の応用制御について説明する。
上述の基本制御では、エンジンコントローラ４５に目標トルクが与えられると、即座にその目標トルクに応じた燃料供給を行うように燃料制御弁３２が制御されるようになっている。その一方で、目標トルクから目標吸気温度マップＭＡを参酌して目標吸気温度が選定されても、その目標吸気温度が現実の吸気温度から大きく離れている場合には、混合気が目標吸気温度に達するまでにタイムラグが生じる。このタイムラグの間、吸気温度は、目標トルクに対応できず、図３に示す運転可能領域Ｚから外れる可能性がある。

例えば、図６に示すように、エンジン１１が、トルクＴ３及び吸気温度Ｔｍ３で運転している状態で目標トルクＴ４が与えられた場合、上記基本制御に基づけば目標吸気温度マップＭＡを参酌して目標吸気温度Ｔｍ４が選定される。そして、エンジンコントローラ４５は、目標トルクＴ４に応じた燃料を供給するように燃料制御弁３２を制御し、混合気が目標吸気温度Ｔｍ４になるように加熱装置３５を制御する。しかし、加熱装置３５が混合気を加熱するには時間がかかるため、（瞬間的ではあるが）トルクＴ４と吸気温度Ｔｍ３とが対応する状態になる。この場合、トルクＴ４と吸気温度Ｔｍ３とが対応する点Ｘは、目標吸気温度マップＭＡから上方（ノッキング側）に大きく離れてしまう。

応用制御２は、このような不都合を解消するため、与えられた目標トルクが実際の吸気温度との関係で運転可能領域Ｚから外れる場合には、目標トルクを実際の吸気温度に対応するように補正して運転領域Ｚ内に入るようにすることによって、目標トルクの大きな変動を抑制し、安定した運転を行えるようにしている。

この応用制御２について具体的に説明する。
エンジンコントローラ４５のメモリには、図６に示すように、上記目標吸気温度マップＭＡと同様に、許容最大目標トルクマップＭＢと、許容最小目標トルクマップＭＣとが記憶されている。許容最大目標トルクマップＭＢは、エンジンコントローラ４５に与えられた目標トルクを、現実の吸気温度を考慮して、許容可能な最大の目標トルクに制限するものである。同様に、許容最小目標トルクマップＭＣは、現実の吸気温度を考慮して、許容可能な最小の目標トルクに制限するものである。

図６に示すように、トルクＴ３及び吸気温度Ｔｍ３の運転状態で目標トルクＴ４が与えられた場合について、応用制御２を適用すると以下のようになる。まず、目標トルクＴ４を与えると、目標吸気温度マップＭＡを参酌して目標吸気温度Ｔｍ４が選定される。そして、加熱装置３５（図１）は、混合気を目標吸気温度Ｔｍ４にするように制御される。一方、吸気温度センサ４８（図１）によって検出される実際の吸気温度は、即座にＴｍ４にはならず、特に、目標トルクＴ４が与えられた直後は略Ｔｍ３である。そのため、目標トルクＴ４は、吸気温度がＴｍ３のときに許容可能な最大の目標トルク、すなわち、許容最大目標トルクマップＭＢ上で吸気温度Ｔｍ３とＢ点で交わる目標トルクＴ５に補正される。そして、コントローラ４５は、目標トルクＴ５に応じた制御を燃料制御弁３２に与える。

目標吸気温度はＴｍ４であるので、実際の吸気温度は、Ｔｍ３からＴｍ６、Ｔｍ７へと次第に下がっていく。一方、吸気温度の低下に伴って、目標トルクは許容最大目標トルクマップＭＢに沿って徐々にＴ６、Ｔ４と上昇する（点Ｃ、点Ｄ）。目標トルクがＴ４になると、所期の目標トルクが達成されることになるので、これ以上補正されることなく一定となり、後は、吸気温度がＴｍ４まで低下することによって、トルクＴ４と吸気温度Ｔｍ４とが目標吸気温度マップＭＡ上の点Ｅで対応する。したがって、安定した運転を維持したまま目標トルクが達成される。

次に、許容最小目標トルクマップＭＣを用いた目標トルクの補正を、図７を参照して説明する。
例えば、トルクＴ３’及び吸気温度Ｔｍ３’の状態でエンジン１１を運転している場合に、目標トルクとしてＴ４’を与えた場合、目標吸気温度マップＭＡを参酌して、目標吸気温度Ｔｍ４’が選定される。一方、目標トルクＴ４’を与えた直後、吸気温度は略Ｔ３’であり、トルクＴ４’と吸気温度Ｔ３’で運転を行うと、点Ｘ’での運転となって、目標吸気温度マップＭＡよりも下方（失火側）に大きく離れる。したがって、目標トルクは、即座にＴ４’になるのではなく、許容最小目標トルクマップＭＣを参酌して、実際の吸気温度Ｔｍ３’に対応するＴ５’に設定される。

吸気温度は、Ｔｍ３’からＴｍ６’，Ｔｍ’７へと次第に上昇し、それに応じて、目標トルクは、許容最小目標トルクマップＭＣに沿って徐々にＴ６’，Ｔ４’と下降する。したがって、目標トルクと吸気温度とが対応する点は、点Ａ’から点Ｂ’、点Ｃ’、点Ｄ’と推移する。目標トルクはＴ４’になると一定となり、吸気温度がＴｍ４’にまで低下することによって、トルクＴ４’と吸気温度Ｔｍ４’とが目標吸気温度マップＭＡ上の点Ｅ’で対応する。

以上のような目標トルクの補正（制御）は、図５の制御ロジック図において、リミッタ８２として表されている。すなわち、リミッタ８２には、目標トルクと吸気温度（実際には、燃焼パラメータ及び燃焼パラメータ目標値のＰＩＤ演算結果を加味した吸気温度）が入力され、目標トルクが補正される。

リミッタ８２をより詳細に示す図８から明らかなように、与えられた目標トルクは、吸気温度から許容最大目標トルクマップＭＢを参酌して得られる目標トルク（許容最大目標トルク）と比較され、与えられた目標トルクが許容最大目標トルクよりも大きい場合は、この許容最大目標トルクが補正目標トルクとして出力される。

目標トルクが、許容最大目標トルクよりも小さい場合には、吸気温度から許容最小目標トルクマップＭＣを参酌して得られる目標トルク（許容最小目標トルク）と比較される。与えられた目標トルクが許容最小目標トルクよりも小さい場合、この許容最小目標トルクが補正目標トルクとして出力される。

目標トルクが、許容最大目標トルクと許容最小目標トルクの間にあるとき、すなわち、例えば図６において、実際の吸気温度との関係で目標トルクが許容最大目標トルクマップＭＢと許容最小目標トルクマップＭＣとの間に配置されているときは、何ら補正されることなくそのまま出力される。

（応用制御２の例外）
エンジン１１が安定して定常運転を行っている場合には、与えられた目標トルクに対して上記応用制御２を行うことによって、安定した運転を継続することができる。しかし、エンジン１１を始動したあと吸気温度が上昇していない状態で目標トルクを与えた場合、応用制御２を行うと次のような不都合が生じることがある。

例えば、図９に示すように、エンジン１１を始動した後、吸気温度がまだ低温のＴｍＡの状態にあり、この運転状態で、初めて目標トルクＴiniを与えると、目標吸気温度マップＭＡに従って目標吸気温度ＴｍＢが選定される。

そして、上記応用制御２を適用すると、目標トルクＴiniは、実際の吸気温度ＴｍＡから許容最小目標トルクマップＭＣを参酌して選定された許容最小目標トルクＴＡに補正される。この許容最小目標トルクＴＡは、目標トルクＴiniよりも大きく、始動後、最初に目標トルクが与えられるまでの実トルクと比べると急激に上昇することになる。このような急激なトルクの上昇は、エンジンに対して大きな負荷を与えると共に、運転を著しく不安定にする原因となる。

そこで、本実施形態では、エンジン始動後に最初に目標トルクＴiniを与える場合において、この目標トルクＴiniに対応する目標吸気温度ＴｍＢが、実際の吸気温度ＴｍＡよりも大きい場合は、許容最小目標トルクマップＭＣを無視することとしている。

この場合、目標トルクＴiniと、実際の吸気温度ＴｍＡとが対応する点Ｘ”は、目標吸気温度マップＭＡから大きく離れるが、目標吸気温度がＴｍＢに設定されることによって、混合気が加熱され昇温するので、次第に安定した運転に移行するようになっている。

〔加熱装置３５に関する他の実施形態〕
次に、本発明に適用可能な加熱装置についての他の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、便宜上、加熱装置の設置箇所や設置構造等に応じて次の４つのグループに分け、各グループ毎に複数の実施形態を示している。
（グループ１）主吸気管２７に１つの加熱装置を設ける構造
（グループ２）各気筒１３に対応して加熱装置を設ける構造
（グループ３）主吸気管２７及び／又は分岐吸気管２９に複数の加熱装置を設ける構造
（グループ４）主吸気管２７を２経路に分岐して一方の経路に加熱装置を設ける構造（第１実施形態の変形例）

（グループ１）主吸気管２７に１つの加熱装置を設ける構造。
（１−１） 図１０は、電熱ヒータ５３により構成した加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。この実施形態の場合、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、電熱ヒータ５３への通電を増やし、高い場合には電熱ヒータ５３への通電を減らすことによって、吸気温度を調整することができる。

（１−２） 図１１は、火炎バーナー５４により構成した加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。燃料が直接火炎に触れて燃焼しないようにするため、加熱装置３５には空気のみが流通され、燃料制御弁３２は加熱装置３５よりも下流側の分岐吸気管２９に設けられている。

この実施形態の場合、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、火炎バーナー５４への燃料供給量を増やし、高い場合には火炎バーナー５４への燃料供給量を減らすことによって、吸気温度を調整することができる。また、上記電熱ヒータ５３と比べて、急速に吸気温度を上昇することができる。

（１−３） 図１２は、熱交換器４０により構成した加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。熱交換器４０には、熱交換媒体としてエンジン冷却水が供給されている。エンジン冷却水は、エンジン本体１１Ａから流路５６Ａを通って熱交換器４０へ供給され、熱交換器４０から流路５６Ｂを通って図示しない冷却器に戻されるようになっている。また、流路５６Ａと流路５６Ｂとの間には、バイパス流路５６Ｃが設けられている。流路５６Ａ及びバイパス流路５６Ｃには、それぞれエンジン冷却水の流量を調整する流量調整弁５７Ａ，５７Ｃが設けられている。

この実施形態の場合、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、流量調整弁５７Ａ，５７Ｃを調整して熱交換器４０へのエンジン冷却水の供給量を増やし、高い場合には、流量調整弁５７Ａ，５７Ｃを調整して熱交換器４０へのエンジン冷却水の供給量を減らす（又は０にする）ことによって、吸気温度を調整することができる。また、エンジン冷却水を熱交換媒体として用いているので、上記の電熱ヒータ５３（図１０）や火炎バーナー５４（図１１）と比較して、電力や燃料の消費がなく、後述するように排気ガスを熱交換媒体として用いる場合に比べて温度が安定しているという利点がある。

図２９には、エンジン始動時（冷態運転時）における時間の経過に伴う冷却水温度の変化を示している。始動直後、冷却水温度は目標吸気温度よりも低く、ある時間Ｔ１を過ぎると冷却水温度は目標吸気温度よりも高くなる。本実施形態においては、冷却水温度が目標吸気温度よりも低いうちは、流量調整弁５７Ｃ（図１２）を開くとともに流量調整弁５７Ａを閉鎖して熱交換器４０へのエンジン冷却水の供給を停止し、時間Ｔ１以降に流量調整弁５７Ｃを閉じるとともに流量調整弁５７Ａを開いて熱交換器４０へエンジン冷却水を供給することで、効率よく吸気温度を調整（上昇）できるようにしてある。

（１−４） 図１３は、上記（１−３）と同様に、熱交換器５８により構成した加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。熱交換媒体としては、エンジンの潤滑油が用いられている。エンジン潤滑油は、エンジン本体１１Ａから流路５９Ａを通って熱交換器３５へ供給され、熱交換器３５から流路５９Ｂを通ってエンジン本体１１Ａに戻されるようになっている。流路５９Ａと流路５９Ｂとの間には、バイパス流路５９Ｃが設けられている。流路５９Ａとバイパス流路５９Ｃには、それぞれエンジン潤滑油の流量を調整する流量調整弁６０Ａ，６０Ｃが設けられている。

この例の場合、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、流量調整弁６０Ａ，６０Ｃを調整して熱交換器５８へのエンジン潤滑油の供給量を増やし、高い場合には、流量調整弁６０Ａ，６０Ｃを調整して熱交換器５８へのエンジン潤滑油の供給量を減らすことによって、吸気温度を調整することができる。また、本実施形態の場合、熱交換媒体としてエンジン潤滑油を用いているので、上記の電熱ヒータ５３（図１０）や火炎バーナー５４（図１１）と比較して、電力や燃料の消費がなく、後述するように排気ガスを熱交換媒体として用いる場合に比べて温度が安定しているという利点がある。さらに、エンジン潤滑油はエンジン冷却水よりも高温であるので、熱交換器の容量を小さくすることができる。

図２９には、エンジンの始動時（冷態運転時）における時間の経過に伴う潤滑油温度の変化を示している。始動直後、潤滑油温度は目標吸気温度よりも低く、ある時間Ｔ２を過ぎると潤滑油温度は目標吸気温度よりも高くなる。本実施形態においては、潤滑油温度が目標吸気温度よりも低いうちは、流量調整弁６０Ｃ（図１３）を開くとともに流量調整弁６０Ａを閉鎖して熱交換器４０へのエンジン潤滑油の供給を停止し、時間Ｔ２以降に流量調整弁６０Ｃを閉じるとともに流量調整弁６０Ａを開いて熱交換器４０へ潤滑油を供給することで、効率よく吸気温度を調整（上昇）できるようにしてある。

（１−５） 図１４は、上記（１−３）と同様に、熱交換器６２により構成した加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。熱交換媒体としては、エンジン１１の排気ガスが用いられている。排気ガスは、エキゾーストマニホルド２５から延びる排気管２６から分岐する流路６３Ａを通って熱交換器６２に供給され、流路６３Ｂから外部に排出される。また、流路６３Ａと、流路６３Ａよりも下流側の排気管２６とには、それぞれ流量調整弁６４，６５が設けられている。

本実施形態の場合、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、流量調整弁６４，６５を調整して熱交換器６２への排気ガスの供給量を増やし、高い場合には、流量調整弁６４，６５を調整して熱交換器６２への排気ガスの供給量を減らすことによって、吸気温度を調整することができる。また、排気ガスを熱交換媒体として用いているので、上記電熱ヒータ５３（図１０）や火炎バーナー５４（図１１）のように電力や燃料の消費がなく、さらに、エンジン潤滑油やエンジン冷却水よりも高温であるので、吸気温度を速く上昇させることができる。

（グループ２）各気筒１３に応じて加熱装置３５を設ける構造
（２−１） 図１５は、電熱ヒータ５３によって構成した加熱装置３５を各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。また、各電熱ヒータ５３は、温度調節計６７に接続され、温度調節計６７は、吸気温度センサ４８によって検出された吸気温度に基づいて電熱ヒータ５３への通電を調整するようになっている。

本実施形態の場合、上記（１−１）の実施形態（図１０）と同じ要領で吸気温度を目標吸気温度に調整することができ、また、上記（１−１）の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、加熱装置３５は、各分岐吸気管２９に設けられるとともに、それぞれ吸気温度センサ４８及び温度調節計６７を介して制御されるようになっているので、各気筒毎に最適な吸気温度の調整を行うことができる。

なお、本実施形態において、各気筒１３毎の温度調節計６７を省略した形態とすることも可能である。

（２−２） 図１６は、火炎バーナー５４によって構成した加熱装置３５を各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。また、燃料が直接火炎に触れて燃焼しないように、加熱装置３５には空気のみが流通され、燃料制御弁３２は加熱装置３５よりも下流側の分岐吸気管２９に設けられている。各火炎バーナー５４は、それぞれ温度調節計６７に接続され、温度調節計６７は、吸気温度センサ４８によって検出された吸気温度に基づいて火炎バーナー５４への燃料供給量を調整するようになっている。

本実施形態では、上記（１−２）の実施形態（図１１）と同じ要領で吸気温度を目標吸気温度に調節することができ、また、上記（１−２）の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、加熱装置３５は、各分岐吸気管２９に設けられるとともに、それぞれ吸気温度センサ４８及び温度調節計６７を介して制御されるようになっているので、各気筒毎に最適な吸気温度の調節を行うことができる。

なお、本実施形態において、各気筒１３毎の温度調節計６７を省略した形態とすることも可能である。

（２−３） 図１７は、熱交換器４０によって構成した加熱装置３５を各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。熱交換器４０には、熱交換媒体としてエンジン冷却水が供給されている。エンジン冷却水は、エンジン本体１１Ａから流路６９Ａを通って各熱交換器４０へ供給され、熱交換器４０から流路６９Ｂを通って図示しない冷却器に戻されるようになっている。流路６９Ａは、途中で分岐吸気管２９の数に対応して分岐されており、各分岐吸気管２９から延びる流路６９Ｂは、互いに１つに合流している。分岐した流路６９Ａには、それぞれエンジン冷却水の流量を調整する流量調整弁７０が設けられている。流路６９Ａと流路６９Ｂとの間には、バイパス流路６９Ｃが設けられており、該バイパス流路６９Ｃには、エンジン冷却水の流量を調整する流量調整弁５７Ｃが設けられている。

本実施形態では、上記（１−３）の実施形態（図１２）と同じ要領で吸気温度を目標吸気温度に調節することができ、また、上記（１−３）の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、加熱装置３５が各分岐吸気管２９に設けられるとともに、分岐した流路６９Ａにそれぞれ流量調整弁７０が設けられているので、各気筒１３毎に最適な吸気温度の調整を行うことができる。

なお、本実施形態において、分岐した各流路６９Ａの流量調整弁７０を省略した形態とすることも可能である。

（２−４） 図１８は、熱交換器５８によって構成した加熱装置３５を各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。熱交換器５８には、熱交換媒体としてエンジン潤滑油が供給されている。エンジン潤滑油は、エンジン本体１１Ａから流路７２Ａを通って各熱交換器５８へ供給され、熱交換器５８から流路７２Ｂを通ってエンジン本体１１Ａに戻されるようになっている。流路７２Ａは、途中で分岐吸気管２９の数に対応して分岐されており、各分岐吸気管２９から延びる各流路７２Ｂは、互いに１つに合流している。分岐した各流路７２Ａには、それぞれエンジン潤滑油の流量を調整する流量調整弁７３が設けられている。流路７２Ａと流路７２Ｂとの間には、バイパス流路７２Ｃが設けられており、該バイパス流路７２Ｃには、エンジン潤滑油の流量を調整する流量調整弁６０Ｃが設けられている。

本実施形態の場合、上記（１−４）の実施形態（図１３）と同じ要領で、吸気温度を目標吸気温度に調節することができ、また、上記（１−４）の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、加熱装置３５が各分岐吸気管２９に設けられるとともに、分岐した各流路７２Ａにそれぞれ流量調整弁７３が設けられているので、各気筒１３毎に最適な吸気温度の調整を行うことができる。

なお、本実施形態において、分岐した各流路７２Ａの流量調整弁７３を省略した形態とすることも可能である。

（２−５） 図１９に示す例は、熱交換器６２によって構成した加熱装置３５を各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。熱交換器６２には、熱交換媒体としてエンジンの排気ガスが供給されている。排気ガスは、エキゾーストマニホルド２５に接続された排気管２６から分岐吸気管２９の数に応じて分岐する複数の流路７５Ａを通って熱交換器６２へ供給され、各熱交換器６２から流路７５Ｂを通って排出される。各流路７５Ｂは、流路７５Ａよりも排気流れ方向の下流側で排気管２６に接続されている。分岐した流路７５Ａには、それぞれ流量調整弁７６が設けられ、流路７５Ａと流路７５Ｂとの間の排気管２６には、流量調整弁７７が設けられている。

本実施形態の場合、上記（１−５）の実施形態と同じ要領で、吸気温度を目標吸気温度に調節することができ、また、上記（１−５）の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、加熱装置３５が各分岐吸気管２９に設けられるとともに、分岐した各流路７５Ａにそれぞれ流量調整弁７６が設けられているので、各気筒１３毎に最適な吸気温度の調整を行うことができる。

なお、本実施形態において、分岐した各流路７５Ａの流量調整弁７６を省略した形態とすることも可能である。

（２−６） 図２０は、グロープラグ７８によって構成した加熱装置３５を各気筒１３に応じてエンジン本体１１Ａ（シリンダヘッド１５）に設けた実施形態を示している。この実施形態では、実際の吸気温度が目標吸気温度よりも低い場合には、グロープラグ７８への通電量を増やし、高い場合にはグロープラグ７８への通電量を減らすことによって、ピストン上死点付近の混合気温度を調整することができる。また、グロープラグ７８は、各気筒１３への熱伝達が速いので電熱ヒータ５３を用いる場合に比べて小容量のものを用いることができる。

（グループ３）主吸気管２７及び／又は分岐吸気管２９に複数の加熱装置を設ける構造
（３−１） 図２１は、熱交換器４０，５８で構成した２つの加熱装置３５を主吸気管２７に設けた実施形態を示している。一方の熱交換器（第１熱交換器）４０には、熱交換媒体としてエンジン冷却水（第１熱交換媒体）が供給され、他方の熱交換器（第２熱交換器）５８にはエンジン潤滑油（第２熱交換媒体）が供給されている。すなわち、本実施形態は、上記（１−３）の実施形態（図１２）と上記（１−４）の実施形態（図１３）とを組み合わせたものとなっている。したがって、これら実施形態と同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、エンジンの始動時等の冷態運転時に、各流量調整弁５７Ａ，５７Ｃ，６０Ａ，６０Ｃが次のように制御されるようになっている。図２９に示すように、エンジン冷却水とエンジン潤滑油との双方の温度が目標吸気温度よりも低い場合（範囲Ａ）には、流量調整弁５７Ａ，６０Ａを閉鎖するとともに流量調整弁５７Ｃ，６０Ｃを開いて、熱交換器４０，５８への双方の供給を停止する。そして、冷却水温度のみが目標吸気温度を超える範囲Ｂでは、冷却水の流量調整弁５７Ａを開くとともに流量調整弁５７Ｃを閉じて熱交換器４０へ冷却水を供給し、潤滑油の流量調整弁６０Ａは閉じたままとし、流量調整弁６０Ｃは開いたままとする。

冷却水、潤滑油双方が目標吸気温度よりも高く、且つ、冷却水が潤滑油よりも高温の範囲Ｃでは、低温である潤滑油の流量調整弁６０Ａを全開にし、流量調整弁６０Ｃを全閉にし、高温である冷却水の流量調整弁５７Ａ，５７Ｃを目標吸気温度に応じて調整する。すなわち、低温である潤滑油を最大に供給して吸気温度をあるレベルまでに上昇させ、更に必要な温度上昇を高温の冷却水によって補うようになっている。

潤滑油は、ある時点Ｔ３で冷却水よりも高温となり、この時点Ｔ３以降の範囲Ｄでは、上記とは逆に、低温である冷却水の流量調整弁５７Ａを全開にし、流量調整弁５７Ｃを全閉にし、高温である潤滑油の流量調整弁６０Ａ，６０Ｃを目標吸気温度に応じて調整するようになっている。

このような流量調整弁５７Ａ，５７Ｃ，６０Ａ，６０Ｃの制御を行うことによって、各熱交換媒体の温度差を有効に利用して、より効率よく吸気温度を調整（上昇）することができる。

（３−２） 図２２は、熱交換器で構成した加熱装置３５を、主吸気管２７と各分岐吸気管２９とに設けた実施形態を示している。主吸気管２７に設けた熱交換器（第１熱交換器）４０には、熱交換媒体としてエンジン冷却水（第１熱交換媒体）が供給され、各分岐吸気管２９に設けた各熱交換器（第２熱交換器）５８にはエンジン潤滑油（第２熱交換媒体）が供給されている。すなわち、本実施形態は、上記（１−３）の実施形態（図１３）と上記（２−４）の実施形態（図１８）とを組み合わせたものとなっている。したがって、これら実施形態と同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

また、本実施形態の場合も、各流量制御弁５７Ａ，５７Ｃ，６０Ｃ，７３は、エンジンの始動時等に上記（３−１）の実施形態と同様に制御されるようになっている。

（３−３） 図２３は、熱交換器５８，４０で構成した加熱装置３５を主吸気管２７と各分岐吸気管２９とに設けた実施形態を示している。主吸気管２７に設けた熱交換器５８には、熱交換媒体としてエンジン潤滑油が供給され、各分岐吸気管２９に設けた熱交換器４０にはエンジン冷却水が供給されている。すなわち、本実施形態は、上記（１−４）の実施形態（図１３）と上記（２−３）の実施形態（図１７）とを組み合わせたものとなっている。したがって、これら実施形態と同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

また、本実施形態の場合も、流量制御弁５７Ｃ，７０，６０Ａ，６０Ｃは、エンジンの始動時等に上記（３−１）の実施形態と同様に制御されるようになっている。

（３−４） 図２４は、熱交換器４０，５８で構成した２種類の加熱装置３５を、それぞれ各分岐吸気管２９に設けた実施形態を示している。一方の熱交換器４０には、熱交換媒体としてエンジン冷却水が供給され、他方の熱交換器５８にはエンジン潤滑油が供給されている。すなわち、本実施形態は、上記（２−３）の実施形態（図１７）と上記（２−４）の実施形態（図１８）とを組み合わせたものとなっている。したがって、これら実施形態と同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

また、本実施形態の場合も、流量制御弁５７Ｃ，７０，６０Ｃ，７３は、エンジンの始動時に上記（３−１）の実施形態と同様に制御されるようになっている。

上記（グループ３）で説明した各実施形態は、エンジン冷却水を熱交換媒体とする熱交換器と、エンジン潤滑油を熱交換媒体とする熱交換器と組み合わせているが、排気ガスを熱交換媒体とする熱交換器と、エンジン冷却水又はエンジン潤滑油を熱交換媒体とする熱交換器とを組み合わせることもできる。また、複数の加熱装置３５として、電熱ヒータ、火炎バーナー、グロープラグ、熱交換器のうち、同じ種類のもの、又は、２種類以上のものを組み合わせて構成することもできる。

（グループ４）主吸気管２７を２経路に分岐して一方の経路に加熱装置を設ける構造（第１実施形態の変形例）。

（４−１） 図２５は、第１実施形態と同様に、主吸気管２７を２経路３８，３９に分岐し、一方の経路３８に加熱装置３５を設け、双方の経路３８，３９に調量弁４３，４４を設けた実施形態を示している。本実施形態では、加熱装置３５として電熱ヒータ５３が用いられている。したがって、電熱ヒータ５３が用いられていることを除いて第１実施形態と同様の作用効果を奏し、さらに、上記（１−１）の実施形態（図１０）で説明したような、電熱ヒータ５３を用いることによって得られる作用効果を奏する。

（４−２） 図２６は、第１実施形態と同様に、主吸気管２７を２経路３８，３９に分岐し、一方の経路３８に加熱装置３５を設け、双方の経路３８，３９に調量弁４３，４４を設けた実施形態を示している。本実施形態では、加熱装置３５として火炎バーナー５４が用いられている。したがって、火炎バーナー５４が用いられていることを除いて第１実施形態と同様の作用効果を奏し、さらに、上記（１−２）の実施形態（図１１）で説明したような、火炎バーナー５４を用いることによって得られる作用効果を奏する。

（４−３） 図２７は、第１実施形態と同様に、主吸気管２７を２経路３８，３９に分岐し、一方の経路３８に加熱装置３５としての熱交換器５８を設け、双方の経路３８，３９に調量弁４３，４４を設けた実施形態を示している。本実施形態では、熱交換媒体としてエンジン潤滑油が用いられている。したがって、エンジン潤滑油が用いられていることを除いて第１実施形態と同様の作用効果を奏し、さらに、上記（１−４）の実施形態（図１３）で説明したような、エンジン潤滑油を用いることによって得られる作用効果を奏する。

（４−４） 図２８は、第１実施形態と同様に、主吸気管２７を２経路３８，３９に分岐し、一方の経路３８に加熱装置３５としての熱交換器６２を設け、双方の経路３８，３９に調量弁４３，４４を設けたものである。熱交換器６２には、直接排気管２６が接続されている。本実施形態では、熱交換媒体として排気ガスが用いられている。したがって、排気ガスが用いられていることを除いて第１実施形態と同様の作用効果を奏し、更に、上記（１−５）の実施形態（図１４）で説明したような、排気ガスを用いることによって得られる作用効果を奏する。

〔その他の実施形態〕
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように適宜設計変更可能である。

（１）本発明の予混合圧縮自着火式エンジンは、少なくとも定常運転の際に予混合圧縮自着火運転を行うものであればよく、点火装置３７の有無や、点火装置３７を用いるかどうかによって何ら制限されるものではない。

（２）本発明は、予混合圧縮自着火式エンジンだけでなく、通常の火花点火式エンジンにも適用することができる。

（３）上記実施形態では、燃焼パラメータとして、検出した気筒内圧力から着火時期を算出しているが、他の燃焼状態、例えば、ノッキング強度、失火率、燃焼質量割合等を採用することができる。

（４）上記実施形態では、４気筒の予混合圧縮自着火式エンジンを例示しているが、気筒数は適宜変更可能である。

（５）本発明の予混合圧縮自着火式エンジンは、上記基本制御を中心にして、応用制御１及び応用制御２の双方を行うものであってもよいし、一方のみを行うものであってもよい。

本発明の実施形態に係るエンジンの概略断面図である。 同概略平面図である。 正味平均有効圧力と吸気温度との関係で運転可能な領域を示すグラフである。 目標吸気温度マップを示すグラフである。 実施形態に係るエンジンの制御ロジック図である。 許容最大目標トルクマップを用いた応用制御２を説明するグラフである。 許容最小目標トルクマップを用いた応用制御２を説明するグラフである。 目標トルクのリミッタを示す制御ロジック図である。 応用制御２の例外を説明するグラフである。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 加熱装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 エンジン冷態時の時間の経過に伴う冷却水温度及び潤滑油温度の変化を示すグラフである。

符号の説明

３５ 加熱装置
１３ シリンダ（気筒）
２４ 吸気管
２７ 主吸気管
２９ 分岐吸気管
４０ 熱交換器（エンジン冷却水用）
５３ 電熱ヒータ
５４ 火炎バーナー
５７ 流量調整弁
５８ 熱交換器（エンジン潤滑油用）
６０ 流量調整弁
６２ 熱交換器（排気ガス用）

Claims (14)

1. 燃料と空気との混合気を気筒内の燃焼室で燃焼するエンジンであって、
   前記燃焼室への吸気を加熱する加熱装置を備えており、
   吸気温度を所定の目標値に設定するように、及び／又は、前記燃焼室内の燃焼状態を示す燃焼パラメータを所定の目標値に設定するように、吸気温度を前記加熱装置によって調整するようにしてあることを特徴とするエンジン。
2. 少なくとも定常運転で、燃料と空気とを予め混合した混合気を気筒内の燃焼室で圧縮自着火させて燃焼する、予混合圧縮自着火式であることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
3. 前記気筒に吸気管が接続されており、
   該吸気管が、前記気筒よりも吸気流れ方向の上流側で互いに合流する２つの経路を有しており、
   一方の経路には、吸気流量を調整する調量弁と、前記加熱装置とが設けられ、他方の経路には、吸気流量を調整する調量弁が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
4. 前記加熱装置が、前記気筒に接続された吸気管に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
5. 前記気筒を複数備えており、前記吸気管が、各気筒に対応して複数に分岐されており、
   前記加熱装置が、分岐された各吸気管に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
6. 前記各吸気管に、吸気温度センサが設けられており、
   該吸気温度センサの検出に基づき、前記加熱装置が制御されることを特徴とする、請求項５記載のエンジン。
7. 前記加熱装置が、電熱ヒータにより構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
8. 前記加熱装置が、火炎バーナーにより構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
9. 前記加熱装置が、前記気筒に設けられたグロープラグにより構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
10. 前記加熱装置が、排気ガスを熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
11. 前記加熱装置が、エンジン冷却水を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
12. 前記加熱装置が、エンジン潤滑油を熱交換媒体として用いる熱交換器により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジン。
13. 前記熱交換器への前記熱交換媒体の供給流量を調整する流量調整弁が設けられており、
    エンジンの冷態運転の際に、前記熱交換媒体の温度が吸気温度の前記目標値よりも高くなってから前記熱交換媒体の供給を始めるように、前記流量調整弁が制御されることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載のエンジン。
14. 前記加熱装置が、第１熱交換媒体を用いる第１熱交換器と、第１熱交換媒体とは異なった第２熱交換媒体を用いる第２加熱装置とで構成されており、
    前記各熱交換器への各熱交換媒体の供給流量を調整する流量調整弁がそれぞれ設けられており、
    エンジンの冷態運転の際に、前記各熱交換媒体の温度が吸気温度の前記目標値よりも高くなってから、その熱交換媒体の供給を始めるように、前記各流量調整弁が制御されており、
    さらに、第１，第２熱交換媒体の双方が前記目標値よりも高くなった場合には、第１，第２熱交換媒体のうち、温度が低い方の熱交換媒体の流量を調整する流量調整弁が全開に制御され、温度が高い方の熱交換媒体の流量を調整する流量調整弁が、前記目標値に応じて流量調整を行うように制御されることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
    

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