JPH0479849B2

JPH0479849B2 -

Info

Publication number: JPH0479849B2
Application number: JP57117095A
Authority: JP
Inventors: Toshimasu Tanaka; Shigeru Sakurai; Hideo Shiraishi; Satoshi Yatomi
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1992-12-17
Also published as: JPS598513A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、水冷エンジン搭載車の暖房装置に関
する。

車両特に自動車において、冬期運行する際の居
住性を良好にするためには車室内の暖房が不可欠
である。現在この暖房用の装置としては、自動車
が水冷エンジン搭載車の場合には、エンジン冷却
水の熱を利用する温水式のものが用いられてい
る。しかし、従来の温水式暖房装置にあつては、
特にエンジンの冷機時に冷却水温度が十分に高く
ならず、従つて暖房も十分には効かない。これ
は、エンジン冷機時においては、エンジンのヘツ
ド部はかなりの高温になつているが、ブロツク部
が低温のままであり、従つてエンジン本体の冷却
水套全体を流れる冷却水は、全体として平均化さ
れて低い温度となつてしまうからであると考えら
れる。

そこで、特開昭54−20248号においては、エン
ジン冷機時には、冷却水を温度の高くなつている
ヘツド部のみに流して、冷却水をできるだけ高温
に保つためのエンジン冷却水の通水機構が提案さ
れている。この通水機構によれば、ある程度冷却
水の温度を高めることができるが、これでも十分
な暖房装置を得ることができない場合がある。

また、他の方法として、ある程度シリンダで加
熱された冷却水を、排気ガスのもつ熱を利用して
更に加熱し、この更に加熱した冷却水を暖房用に
用いているものもあるが、これによつても十分な
暖房温度が得られていない場合があつた。以上の
従来の暖房装置の欠点は、燃焼効率のよいデイー
ゼルエンジンにおいて特に顕著となり、改良が望
まれていた。

そこで本発明は、冷却水のもつ熱を利用する温
水式暖房装置の上記欠点に鑑み、シリンダ高温部
で加熱された冷却水を、排気ガスのもつ熱を利用
して更に加熱して、暖房用ヒータコアに送り、こ
れによつて十分な暖房温度を得ることができるよ
うにした水冷エンジン搭載車の暖房装置を提供す
ることを目的とするものである。

すなわち、本発明による水冷エンジン搭載車の
暖房装置は、エンジン本体の冷却水套の高温部か
ら冷却水を取り出し、排気通路に設けられ、排気
ガスとの熱交換により、該冷却水を加熱する熱交
換器および車室内暖房用ヒータコアを経て、該冷
却水を前記冷却水套の高温部に戻す第１の冷却水
循環経路と、該第１の冷却水循環経路に設けられ
た第１のウオータポンプと、第１の冷却水循環経
路とは独立に設けられ、エンジン本体の前記冷却
水套の前記高温部以外の部分とラジエータとを連
結する第２の冷却水循環経路と、該第２の冷却水
循環経路に設けられた第２のウオータポンプとを
備えたことを特徴とするものである。

なお、上記冷却水套の高温部としては、例えば
シリンダヘツドの冷却水套を用いればよい。

以上の構造の本発明の水冷エンジン搭載車の暖
房装置は、冷却水套の高温部に連結された暖房用
冷却水循環経路と、冷却水套の上記高温部以外の
部分に連結されたラジエータ用冷却水循環経路と
をそれぞれ別個に備え、エンジンの冷機時にあつ
ても比較的高温となる冷却水套の部分から冷却水
を取り出し、この冷却水を排気ガスの熱を利用し
て更に加熱し、このようにして十分に加熱された
冷却水を暖房用ヒータコアに送るようにしたの
で、エンジン冷機時においても十分な暖房温度を
得ることができる。

さらに、独立した冷却水循環経路に各々ポンプ
を配置しているので、双方の経路における冷却水
流が相互に干渉することがなく、冷却水流量の制
御を正確に行うことができる。

また、二つの冷却水循環経路を独立させること
により、一つの冷却水循環経路における冷却水容
量を減少させることができるとともに、冷却水の
他方の経路への熱放出を防止することができ、暖
房効率を高めることが可能になる。

以下添付図面を参照しつつ本発明による水冷エ
ンジン搭載車の暖房装置について説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例による水冷エ
ンジン搭載車の暖房装置の概略図である。

第１図において符号Ｅは、自動車（図示せず）
に搭載される水冷式エンジンを示し、このエンジ
ンＥの燃焼室の外側には、冷却水套１が設けられ
ている。この冷却水套１は、仕切壁Ｐにより以上
に分けられ、シリンダヘツド部水套１ａ、シリン
ダブロツク部水套１ｂを構成している。

シリンダヘツド部水套１ａには、冷却水の流入
口２および流出口３が形成されている。この流入
口２および流出口３とは、暖房用冷却水循環経路
４によつて連通されており、この循環経路４に
は、熱交換器であるヒータコア５が介設されてい
る。このヒータコア５は、ブロワ６によつて送ら
れてくる空気を、該ヒータコア５内を通る加熱さ
れた冷却水との熱交換によつて加熱するものであ
る。この加熱された空気が、暖房用として車室内
に導入される。上記ブロワ６は、OFF、LOW、
Hiのレンジを有する手動のブロワスイツチ７に
よつて操作される。

図において符号８は、排気マニホルドを示し、
この排気マニホルド８には排気通路９が接続され
ている。この排気通路９の途中であつて、循環経
路４の流出口３とヒータコア５の間には熱交換器
１０が設けられており、循環経路４を通つてヒー
タコア５に送られる冷却水は、この熱交換器１０
において排気ガスによつて加熱される。排気通路
９には、熱交換器１０が設けられた部分をバイパ
スするバイパス通路１１が形成されている。この
バイパス通路１１は、流出口３から循環経路４内
に流入して来る冷却水の温度が十分に高く、冷却
水を熱交換器１０によつて加熱する必要がないと
きに、排気ガスを流すためのものである。このた
め、排気通路９からのバイパス通路１１の分岐部
に切換バルブ１２を設けて、排気ガスを、熱交換
器１０が設けられている排気通路９と、バイパス
通路１１の間で調節して流すようになつている。

循環経路４のヒータコア５の上流側に開閉バル
ブ１３が設けられており、この開閉バルブ１３は
暖房装置が不要のとき閉じて冷却水がヒータコア
５に送られないようにするためのものである。

循環経路４には、ヒータコア５および熱交換器
１０をバイパスするバイパス通路１４が設けられ
ている。このバイパス通路１４には、該バイパス
通路１４を流れる冷却水を冷却するラジエータ１
５が設けられている。このバイパス通路１４は、
暖房を行なわないときに冷却水を熱交換器１０お
よびヒータコア５側の循環経路４に流さないよう
にするためのものである。このため、循環経路４
とバイパス通路１４の分岐部に切換バルブ１６を
設けて、冷却水を、熱交換器１０等が設けられて
いる循環経路４と、バイパス通路１４の間で調節
して流すようになつている。

一方、シリンダブロツク部水套１ｂにも、冷却
水の流入口１７と流出口１８が形成されている。
この流入口１７と流出口１８とは、ラジエータ用
冷却水循環経路２０によつて連通されており、こ
の循環経路２０には、ラジエータ２１が設けられ
ている。上記暖房用の循環経路４とこのラジエー
タ用の循環経路２０は、それぞれ独立したものと
なつている。従つて、循環経路４には第１のウオ
ータポンプ２２が、循環経路２０には第２のウオ
ータポンプ２３が、それぞれ別個に設けられてい
る。第１のウオータポンプ２２はマイクロコンピ
ユータからなる制御回路２４によつて駆動制御さ
れ、一方第２のウオータポンプ２３はエンジンＥ
によつて駆動されるものである。

循環経路２０には、ラジエータ２１をバイパス
するバイパス通路２５が設けられている。このバ
イパス通路２５は、エンジンの冷機状態等におい
て冷却水をラジエータ２１を通さずに環流させ
て、エンジンの暖機を助けるためのものである。
このため、循環通路２０とバイパス通路２５の分
岐部にサーモスタツドバルブ２６を設けて、エン
ジンが十分な暖機状態となるまで、冷却水をバイ
パス通路２５に流すようにしている。

シリンダヘツド部水套１ａには、この部分の冷
却水の温度を検出する水温センサ２７が設けられ
ており、この水温センサ２７の出力端は、上記制
御回路２４の１つの入力端に接続されている。こ
の制御回路２４の他の入力端には、ブロワスイツ
チ７が接続されており、該制御回路２４は、ブロ
ワスイツチ７からの暖房装置のON、OFFの信号
S₁、水温センサ２７からの冷却水温を示す信号S₂
を受けて、上記切換スイツチ１２および開閉スイ
ツチ１３を制御する。

次に以上説明した構造の暖房装置の作動につい
て説明する。

まずエンジンＥが冷機運転状態にあるときの暖
房装置の作動について説明する。暖房装置のブロ
ワスイツチ７がOFFからON状態であるLOWま
たはHiのレンジに移動され、それを示す信号S₁、
および水温センサ２７からの信号S₂が制御装置２
４に入力されると、この制御回路２４は、切換バ
ルブ１２をバイパス通路１１を閉じる位置に設定
し、開閉バルブ１３を開く。サーモスタツトバル
ブ１６は、冷却水の温度が低いので、該冷却水を
循環経路４側に流すように開いている。一方、サ
ーモスタツトバルブ２６は、冷却水温度が低いの
で、該冷却水をバイパス通路２５に流すように開
いている。

また、制御回路２４は、ブロワスイツチ７から
の信号S₁によつて第１のウオータポンプ２２を駆
動して、冷却水を循環経路４内に循環させる。こ
の循環経路４内に循環させられる冷却水は、シリ
ンダヘツド水套１ａにおいてエンジンＥのシリン
ダヘツドによつて加熱される。このシリンダヘツ
ドで加熱された冷却水は、流出口３から循環経路
４内に流入し、熱交換器１０において排気通路９
を流れる排気ガスによつて更に加熱される。この
更に加熱された冷却水がヒータコア５に送られ
る。ヒータコア５は、ブロワ６から送られて来る
空気を加熱して車室内に送り、車室内を暖房す
る。ヒータコア５を通つた冷却水は、ウオータポ
ンプ２２によつて再び流入口２からシリンダヘツ
ド部水套１ａへ戻される。このように、冷却水
は、比較的高温のシリンダヘツド部と熱交換器１
０によつて十分加熱されるので、エンジンＥの低
温時にも十分な暖房温度を得ることができる。

エンジンＥの回転数が序々に上昇し、シリンダ
ヘツド水套１ａ内の冷却水の温度が所定温度以上
となつたことを水温センサ２７が検知すると、制
御回路２４は、切換スイツチ１２をバイパス通路
１１を開き、排気通路９の熱交換器１０側を閉じ
るように設定する。かくして、熱交換器１０での
排気ガスによる冷却水の加熱を停止し、冷却水お
よびエンジンの過熱を防止する。このとき、上記
したように冷却水温度が高くなつているので、サ
ーモスタツトバルブ１６も徐々に冷却水をバイパ
ス通路１４側に通すように設定される。バイパス
通路１４側に流された冷却水は、ラジエータ１５
において冷却され、循環経路４を通る冷却水と合
流し、冷却水全体の温度を下げる。かくして、こ
の点からも冷却水およびエンジンＥのシリンダヘ
ツド部の過熱が防止される。

一方、第２のウオータポンプ２３は、エンジン
Ｅによつて駆動されて冷却水を循環経路２０に循
環させるが、上記したようにエンジンＥの冷機時
においてはサーモスタツトバルブ２６が冷却水を
バイパス通路２５に流すように設定されているの
で、冷却水はラジエータ２１を介しては流れず、
従つて熱を放熱せず、かくしてエンジンＥの暖機
を促進する。エンジンＥの回転速度が序々に上昇
し、循環経路２０内を循環する冷却水の温度が所
定温度以上となると、サーモスタツトバルブ２６
は序々にラジエータ２１にも冷却水を流すように
開き、かくして冷却水はラジエータ２１において
冷却され、冷却水およびエンジンＥのシリンダブ
ロツク部の過熱を防止する。

以上の実施例においては、冷却水套１を仕切壁
Ｐによりシリンダヘツド部水套１ａとシリンダブ
ロツク部水套１ｂに分割して、高温部と低温部を
形成するものについて説明したが、第２図に示す
ように仕切壁Ｐによつて冷却水套１を排気側と吸
気側に分け、排気側を高温部１ａ、吸気側を低温
部１ｂとすることもできる。更に、例えば４気筒
エンジン等においては、第３図に示すように仕切
壁P₁、P₂によつて、冷却水套１を中央気筒部側
と外側気筒部側に分け、中央気筒部側を高温部１
ａ、外側気筒側を低温部１ｂとすることができ
る。

以上の暖房装置において、第１のウオータポン
プ２２は、基本的には暖房装置作動時には一定の
回転速度で回転させ、暖房装置を使用しないとき
は水温センサ２７で検出される冷却水の温度、エ
ンジン負荷または回転速度等に応じて回転を設定
するようにすればよい。またクランキング時には
該ウオータポンプ２２を停止させスタータモータ
の回転低下による始動性の悪化を防止するように
してもよい。例えば、暖房装置を使用しない時冷
却水の温度に応じてウオータポンプ２２を制御す
る場合は、第４図に示すように水温センサ２７で
検出される冷却水の温度が第１の所定温度T₁に
なるまでは、ウオータポンプ２２を一定の低速回
転で運転して、局部的なオーバーヒートを防止し
つつエンジンの暖機を促進し、次いで冷却水の温
度が上昇して温度T₂になるまで、冷却水の温度
上昇に応じてウオータポンプ２２の回転数を上げ
るようになしてエンジンの過熱を防止し、その後
は一定回転数で運転させる。以上、冷却水温度に
応じてウオータポンプ２２の運転を制御する場合
について説明したが、負荷が増大する場合もエン
ジンＥの局部的過熱が発生する場合があるので、
上記とほぼ同様にして負荷の増大に応じてウオー
タポンプ２２の回転数を制御することが望まし
い。また、エンジン始動時、すなわちクランキン
グ時には、ウオータポンプ２２の作動による電圧
低下による始動性悪化防止のため、上記したよう
にウオータポンプ２２の作動を一時的に停止させ
るのが望ましい。以上の制御を行なうためには、
水温センサ２７の他に、エンジン負荷センサ、エ
ンジン回転数センサ、クランキングセンサを設
け、これらのセンサの出力信号を上記制御回路に
入力するようになすことが必要である。

以上の実施例においては、ウオータポンプ２２
の作動の制御をマイクロコンピユータを用いた制
御回路２４によつて行なうものを説明したが、こ
の制御は第５図に示すような電気回路で行なつて
もよい。

第５図に示す電気回路３１は、ウオータポンプ
２２の駆動制御回路であつて、差動増幅器３１お
よびこの差動増幅器３１の出力端にベースが接続
された駆動用トランジスタ３２を備えている。差
動増幅器３１の一方の入力端には、水温センサ２
７が接続されており、他方の入力端には、定電圧
Vrを発生する定電圧発生器３３が接続されてい
る。差動増幅器３１は、上記定電圧Vrと、水温
センサ２７がシリンダヘツド部水套１ａ内の冷却
水の温度を検知して出力する信号S₂と比較して差
信号Sd₂を出力する。トランジスタ３２は、冷却
水温がT₁以上のとき、その差信号Sd₂に応じた電
流でウオータポンプ５１を第４図に示すように作
動制御する。上記したように、ポンプ２２は、冷
却水が第１の所定温度T₁になるまで、一定の低
速で回転していることが望ましいので、該ポンプ
２２は一定の低電圧を発生する電源３４にも接続
されている。一方、トランジスタ３２のベースに
はブロワスイツチ７と連動するスイツチ３６が介
設されており、暖房装置作動時（ブロワスイツチ
７がON時）には水温センサ２７の出力に関係な
く、トランジスタ３２をONとし、ポンプ２２を
所定の一定回転数で回転させるようになつてい
る。以上により、ポンプ２２は全体として第４図
に示されているように駆動されるが、クランキン
グ時、すなわちエンジンの始動時には、スタータ
Stに多く電流を供給するため、第５図のようにポ
ンプ５１の手前に、スタータStのON時にポンプ
２２の作動回路を断つリレー３５を設けておくこ
とが望ましい。なお、水温センサ２７は、冷却水
温がある所定温度（例えばT₁）以上になつたと
き初めて信号S₂を出力するものとする。従つて、
差動増幅器３１は、上記ある所定温度となるまで
は差信号Sdを出力せず、かくしてポンプ２２も
作動しない。

また、上記実施例では第２のウオータポンプ２
３はエンジン駆動構造としたが、第１のウオータ
ポンプ２３と同様、水温センサ等により制御され
る電動ポンプとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による暖房装置の概
略図、第２図は、第１図に示された暖房装置に使
用された冷却水套の変形例、第３図は、第１図に
示された暖房装置に使用された冷却水套の他の変
形例、第４図は、第１のモータポンプの作動例を
示すグラフ、第５図は、第１のモータポンプを作
動する電気回路の一例を示す回路図である。Ｅ…エンジン、１…冷却水套、１ａ…シリンダ
ヘツド部水套、１ｂ…シリンダブロツク部水套、
４…暖房用冷却水循環通路、５…ヒータコア、９
…排気通路、１０…熱交換器、２０…ラジエータ
用冷却水循環通路、２２…第１のウオータポン
プ、２３…第２のウオータポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジン本体の冷却水套の高温部から冷却水
を取り出し、排気通路に設けられ、排気ガスとの
熱交換により、該冷却水を加熱する熱交換器およ
び車室内暖房用ヒータコアを経て、該冷却水を前
記冷却水套の高温部に戻す第１の冷却水循環経路
と、該第１の冷却水循環経路に設けられた第１の
ウオータポンプと、前記第１の冷却水循環経路と
は独立に設けられ、エンジン本体の前記冷却水套
の前記高温部以外の部分とラジエータとを連結す
る第２の冷却水循環経路と、該第２の冷却水循環
経路に設けられた第２のウオータポンプとを備え
た水冷エンジン搭載車の暖房装置。