JPH0541445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジンによつて駆動される自動車の
室内を急速暖房する自動車用暖房装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車に室内暖房は従来より、エンジンの冷却
水を温水配管で取り出し、これをヒータコアやブ
ロワなどにて構成されるヒータ本体に通じ、空気
をヒータ本体に送り込んでこれを加熱して室内暖
房を行うもの、またはエンジンとは無関係にバー
ナにて燃料を燃焼させ、発生する熱量で暖房を行
うものが用いられている。

また、吸気管の途中にバーナ装置と熱交換器を
備え、熱交換器から得られた熱を車輌の運転席な
どに送り込むエンジンの暖気装置が実開昭60−
73866号公報に記載されて公知であり、さらに、
インテークマニホールドにバイパス回路を設け、
このバイパス回路にバーナ装置とその下流に熱交
換器を設けた自動車用空調装置が、例えば特開昭
60−244614号公報に記載されている。

〔発明が解決すべき課題〕

このようなエンジンの冷却水を室内暖房に利用
する方法においては、冷却水の温度上昇の速度が
緩慢なため、ヒータ本体が温風を送出するまでに
時間を要し、その間ヒータの暖房機能は失われて
いる。また、エンジンとは別個に燃料を用いる暖
房方法にては、燃焼の周期や排気ガスの処理に手
数を要し、複雑な制御機構と装置により、そのコ
ストがかさむ欠点を生じ、なお環境汚染の点でも
問題が残る。

また、上記特開昭60−73866号公報に記載のも
のは、燃料の気化の制御及び点火装置の点火制御
を行つていないため、連続運転時はもとより、着
火時点において、燃料が不完全燃焼状態が発生し
たり、燃料が完全に気化しないような状態が発生
する。更に特開昭60−244614号公報に記載されて
いるものは、上記のような不都合な点を含んでい
るとともに、インテークマニホールドにバイパス
を設けてバーナ装置と熱交換器を配設しなければ
ならず、回路構成が複雑になるという欠点を有し
ている。

本発明の目的は、上記の従来のエンジンの有す
る室内暖房に関する問題点を解消し、複雑な制御
機構を必要とせず、環境汚染の問題もなく、かつ
始動後、ただちに暖気が得られる自動車用暖房装
置を提供することにある。

課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するに、本発明の自動車用暖房
装置は、エンジンの吸気管に燃料を燃焼させるバ
ーナ装置を設け、上記バーナ装置の下流に熱交換
器を設け、上記バーナ装置で燃料を燃焼させた熱
を上記熱交換器にて回収し、この回収された熱を
室内の暖房用熱源として用いるようにした自動車
用暖房装置において、上記バーナ装置に設けられ
た加熱装置の加熱素子を予め設定された燃料の気
化温度に保持する加熱素子制御回路と、上記バー
ナ装置に設けられた点火装置の点火素子を予め設
定された混合気の点火温度に保持する点火素子制
御回路と、上記熱交換器と室内暖房用の吹出口と
の間に設けられたブロワをエンジンの回転数が所
定回転数に到達時に作動させるブロワ制御手段
と、エンジンの水温が所定温度に到達時に上記加
熱装置、上記点火装置、上記ブロワの作動を停止
させる制御手段とを設けたことを特徴とするもの
である。

〔作 用〕

上記構成を有する本発明の自動車用暖房装置の
作用は、次の通りである。

エンジンのキースイツチをスタート位置まで回
転させると、エンジンの始動とともに、バーナ装
置中の加熱装置の加熱素子と点火装置の点火素子
に電圧が印加され、両素子が急速に加熱されると
ともに、夫々予め設定された所定温度に保持制御
される。このため、加熱装置に供給された燃料が
気化され、吸気との混合状態（混合気）で点火さ
れ、火炎となつて熱交換器に流入される。

次に、エンジンが所定回転数に到達すると、ブ
ロワが作動され、熱交換器からの温度が吹出口よ
り室内側に吹出される。

そして、エンジンの冷却水温度が所定温度に到
達時に、上記加熱装置、点火装置、上記ブロワの
作動が停止される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る自動車用暖房装置の一実
施例のブロツク図である。同図から明らかなよう
に、デイーゼルエンジンまたはガソリンエンジン
１のエアークリーナ２より吸気管３に至るパイプ
部途中に、バーナ装置４と、その下流に熱交換器
５が設けられている。バーナ装置４は、燃料ポン
プ６より燃料供給装置７を経由してくる燃料を気
化する加熱装置８と、該加熱装置８により気化し
た燃料に点火する点火装置９を有している。該加
熱装置８は第２図に示すごとく、燃料を加熱する
加熱素子８１、加熱素子８１にて加熱後、燃料が
気化して圧送される気化装置８２、気化後、空気
と混合され可燃混合気を生ずる混合気生成器８
３、端子８４により構成されている。なお、加熱
素子８１は内部に正の温度係数を有する抵抗線８
５が埋め込まれている。点火装置９は第２図に示
すように、加熱装置８の下流に設けられ、霧化し
た燃料を点火する点火素子９１を有している。点
火素子９１の内部には正の温度係数を有する抵抗
線９２が埋設されている。なお、９３は抵抗線９
２に電圧を印加するための端子である。そして、
加熱装置８により霧化された燃料は、混合気生成
器８３内で空気と混和され、該可燃混合気は点火
装置９により点火され火炎となり、その燃焼ガス
は熱交換器５に送られる。

熱交換器５は暖房を要する自動車の室内に連通
する吸入空気入口１０より新規空気を取入れ、該
新規空気が燃焼ガスから熱を奪つて熱交換を行つ
た後の温風を、吹出口１１まで送風するブロワ１
２を備えている。なお、該吹出口１１は室内暖房
のため別置されている冷却水ヒータコア１３の出
口部に開口している。したがつて、図示のブロワ
１４、エアコン用エバポレータ１５、および温水
通路１６は、冷却水利用のヒータ装置の各部材で
ある。

１７はコントローラであり、エンジン１によつ
て駆動されるゼネレータ１８よりの発電信号GT
と、動作スイツチ１９のオン・オフ信号FSと、
エンジンの冷却水温度を検出する水温スイツチ２
０からの水温信号WSと、スタート信号STと、
アクセル開度信号ASが入力される主制御部１７
１、前記加熱装置８の加熱素子８１を予め設定さ
れた燃料の気化温度に保持する制御回路としての
ブリツジ回路１７２、点火装置９の点火素子９１
を、混合気の点火温度に常に保持させる制御回路
としてのブリツジ回路１７３、スイツチ部１７４
により構成されている。

主制御部１７１は処理装置、メモリ、入出力イ
ンターフエースを持つたコンピユータ構成のもの
である。

上記ブリツジ回路１７２は、加熱用の抵抗線８
５を一辺とし、これと抵抗r₁〜r₃からなるホイー
トストンブリツジと、このホイートストン・ブリ
ツジのバランス状態を検出する比較器１７２ａ
と、この比較器１７２ａの出力がプラスの時にオ
ン、マイナスの時にオフとなるリレー１７２ｂと
を有する。なお、抵抗r₃の抵抗値は抵抗線８５の
抵抗値に比べて非常に小さい。

上記ブリツジ回路１７３は、加熱用の抵抗線９
２を一辺とし、これと抵抗r₁₁〜r₁₃からなるホイ
ートストン・ブリツジと、このホイートストン・
ブリツジのバランス状態を検出する比較器１７３
ａと、この比較器１７３ａの出力がプラスの時に
オン、マイナスの時にオフとなるリレート１７３
ｂを有する。なお、抵抗r₁₃の抵抗値は抵抗線９
２の抵抗値に比べて非常に小さい。

上記スイツチ部１７４はブロワ１２のオン・オ
フ制御を行う開閉器１７４ａ、ブリツジ回路１７
３への電源供給を制御する開閉器１７４ｂ、ブリ
ツジ回路１７２への電源供給を制御する開閉器１
７４ｃを有する。２１は電源用バツテリ、２２は
キースイツチ、２３はスタータモータである。

次に、上述の如き構成を有する本発明の自動車
用暖房装置の作動を説明する。

エンジンのキースイツチ２２をオンにすると、
自動車の電源がオンとなるが、エンジン１が始動
していないため、主制御部１７１は開閉器１７４
ａ〜１７４ｃを全てオフのままに保持する。この
ため、暖房装置は何等作動しない。キースイツチ
２２をさらにスタート位置まで回転させ、スター
タモータ２３に電圧を印加してこれを回転させる
と、エンジン１が始動する。エンジン１の始動と
同時に主制御部１７１が開閉器１７４ｂと１７４
ｃをオンとし、ブリツジ回路１７２と１７３に電
圧が印加される。これによりバーナ装置４に設け
た加熱装置８と点火装置９に電圧が印加され、そ
れらの抵抗線８５と９２が加熱される。電圧印加
当初、これら抵抗線８５と９２の温度が低いの
で、それらの抵抗値も小さく、比較器１７２ａと
１７３ａの出力もプラスであるため、リレー１７
２ｂおよび１７３ｂはオンのままである。このた
め、これらには連続的に電圧が印加されて急速に
加熱される。そして、これら抵抗線８５と９２の
温度が所定値に到達すると、それら抵抗値も所定
値にまで上昇するので抵抗線８５と９２にかかる
電圧も上昇し、比較器１７２ａと１７３ａの出力
はマイナスに反転する。したがつて、リレー１７
２ｂおよび１７３ｂはただちにオフとなり、抵抗
線８５と９２への電圧の供給は停止され、これら
の温度も低下し始める。リレー１７２ｂおよび１
７３ｂがオフとなるため抵抗線８５と９２への電
圧の供給も停止され、比較器１７２ａと１７３ａ
の出力がプラスに戻る。したがつて、リレー１７
２ｂおよび１７３ｂは再びオンとなり、抵抗線８
５と９２が加熱される。このような動作が繰り返
し行われて、これら抵抗線８５と９２は予め設定
された所定の温度に保たれる。ちなみに、抵抗線
８５の設定温度は、500℃前後の温度であり、抵
抗線９２の設定温度は、ほぼ900℃である。これ
らの設定温度は、前記値に限定することなく、他
の設定温度に変更するときは、ホイートストン・
ブリツジの抵抗定数を変更し、所定の温度で比較
器が反転するように構成すればよい。なお、上記
実施例における各ブリツジ回路のオン・オフ時間
は、主としてリレー１７２ｂおよび１７３ｂの接
点が機械的にオン・オフする時間により決定され
るが、オン・オフの時間をこれよりも長くしよう
とするときには、各リレーのオフからオンへの動
作に遅延特性を持たせればよい。また、上記ブリ
ツジ回路１７２と１７３は同時にオン・オフ動作
を行うようなことはなく、それぞれ独立にオン・
オフ動作を繰り返して、それぞれの抵抗線を所定
の温度に保つものである。

前述の如き動作により加熱装置８および点火装
置９が所定温度に保たれると同時に燃料供給装置
駆動源７２が動作し、燃料供給装置７の燃料供給
弁７１を開いて加熱装置８に燃料が供給される。
このため、前述の如き加熱素子８１、気化装置８
２、混合気生成器８３の関連の動作で可燃混合気
となつた燃料は、点火装置９により点火され、火
炎となり、吸気管３の下流の熱交換器５に流入さ
れる。

なお、燃料供給装置７に設けた燃料供給弁７１
は、ステツプモータにより構成される燃料供給装
置駆動源７２によつてその開閉が制御され、図示
していないがエンジンアクセルセンサからのアク
セル開度信号ASにより、該燃料供給弁７１の開
度が段階的に制御される。すなわち、アクセルの
踏込量が最大時においてはバーナ装置４に供給の
燃料が０となり、任意のアクセル踏込量の場合に
ては、アイドリング時の供給燃料の1/4程度の流
量となる如く制御される。

一方、エンジン１が始動動作を終了して正常運
転に入ると、ゼネレータ１８よりの発電信号GT
と、動作スイツチ１９のオン信号FSとの論理積
が主制御部１７１内にてソフトウエア的に取られ
る。これにより、主制御部１７１は開閉器１７４
ａをオンとし、ブロワ１２が送風を開始する。し
たがつて、前記の熱交換器５にて加熱された吸入
空気取入口１０よりの空気は、吹出口１１から温
風となつて吹出し、エンジンスタート直後から室
内暖房を開始する。

つぎに、エンジン１が運転開始より時間を経過
し、冷却水温が室内暖房用の温水として使用可能
程度に温度上昇すると、エンジン１に設けた水温
センサ２５が作動して水温信号WSを出力し、主
制御部１７１が燃料供給装置駆動源７２に指令し
て、燃料供給装置７に設けた供給弁７１を断にす
る。さらに、バーナ装置４に関連の加熱装置８、
点火装置９および熱交換器５に付随するブロワ１
２の作動を停止させるとともに、別設した、エン
ジンの冷却水を利用したヒータ装置のブロワ１４
を運転させ、エンジンの冷却水を利用したヒータ
装置（冷却水ヒータ）が暖房動作を開始する。

なお、動作スイツチ１９を最初からオフの状態
にしてエンジン１をスタートさせた場合には、ゼ
ネレータ１８よりの発電信号GTと、動作スイツ
チ１９のオン信号FSとの論理積が主制御部１７
１内にて取られないため、主制御部１７１は開閉
器１７４ａをオンとせず、ブロワ１２は動作しな
い。しかしこのような場合、エンジン１内には火
炎により暖められた空気が大量に送り込まれるた
め、冬期にエンジン１が冷えているような場合で
あつても、エンジン１を急速に始動させることが
できるクイツク・スタート装置になる。

また、この暖房装置が動作中に動作スイツチ１
９をオフにした場合も、ブロワ１２がただちに停
止され、火炎により暖められた空気がエンジン１
に送り込まれることになる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の自動車用暖房装置は、
エンジンの吸気管に燃料を燃焼させるバーナ装置
を設け、上記バーナ装置の下流に熱交換器を設
け、上記バーナ装置で燃料を燃焼させた熱を上記
熱交換器にて回収し、この回収された熱を室内の
暖房用熱源として用いるようにした自動車用暖房
装置において、上記バーナ装置に設けられた加熱
装置の加熱素子を予め設定された燃料の気化温度
に保持する加熱素子制御回路と、上記バーナ装置
に設けられた点火装置の点火素子を予め設定され
た混合気の点火温度に保持する点火素子制御回路
と、上記熱交換器と室内暖房用の吹出口との間に
設けられたブロワをエンジンの回転数が所定回転
数に送達時に作動させるブロワ制御手段と、エン
ジンの水温が所定温度に到達時に上記加熱装置、
上記点火装置、上記ブロワの作動を停止させる制
御手段とを設けたことを特徴とするので、次のよ
うな効果が得られる。

先ず、エンジンに至る吸気管の途中にバーナ装
置と熱交換器を設け、バーナ装置で燃料を燃焼さ
せて発生させた熱を該熱交換器にて回収し、この
回収された熱を暖房用熱源として用いるので、エ
ンジンスタート直後にても室内暖房が急速にかつ
効果的に行える。

さらに、本発明の暖房装置は従来装置の如く、
燃焼周期の制御など必要としないので、制御機構
の構造も簡単になり、バーナ装置から排出される
燃焼気体は一旦エンジンの中に取り込まれて外部
に直接排出されないので、上記バーナ装置のオ
ン・オフ時に排出される特に未然ガスの処理にお
いて暖房装置から排出されることなく、排気ガス
の処理が簡単になるとともに、環境汚染の問題も
解消される。

また、上記バーナ装置に設けられた加熱装置の
加熱素子と点火装置の点火素子を予め設定された
所定温度に夫々独立して保持制御するので、燃料
の気化、混合気の点火が最適温度でかつ確実に行
うことができる。

さらに、エンジン回転数が所定回転数到達時即
ち、エンジン回転数が安定した時に上記ブロワを
作動させ、上記熱交換器からの温風を吹出口より
室内側に送風するようにしたので、エンジンの始
動時の暖機運転を阻害させることがない。

また、エンジンの水温が所定温度に到達時に、
即ちエンジンの水温が十分に上昇し、エンジンの
冷却水を利用したヒータ装置の使用が可能となつ
た時点で、上記バーナ装置の加熱装置、点火装
置、そしてブロワの作動を自動的に停止させるよ
うにしたので、上記冷却水利用のヒータ装置によ
る暖房への切り換えは、室内への暖房効果を損う
ことなく円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用暖房装置の一実
施例の構成を示すブロツク図、第２図は加熱装置
および点火装置の断面図である。 １…エンジン、３…吸気管、４…バーナ装置、
５…熱交換器、７…燃料供給装置、８…加熱装
置、９…点火装置、１１…吹出口、１２…ブロ
ワ、１３…冷却水ヒータコア、１７…はコントロ
ーラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気管に燃料を燃焼させるバーナ
   装置を設け、上記バーナ装置の下流に熱交換器を
   設け、上記バーナ装置で燃料を燃焼させた熱を上
   記熱交換器にて回収し、この回収された熱を室内
   の暖房用熱源として用いるようにした自動車用暖
   房装置において、上記バーナ装置に設けられた加
   熱装置の加熱素子を予め設定された燃料の気化温
   度に保持する加熱素子制御回路と、上記バーナ装
   置に設けられた点火装置の点火素子を予め設定さ
   れた混合気の点火温度に保持する点火素子制御回
   路と、上記熱交換器と室内暖房用の吹出口との間
   に設けられたブロワをエンジンの回転数が所定回
   転数に到達時に作動させるブロワ制御手段と、エ
   ンジンの水温が所定温度に到達時に上記加熱装
   置、上記点火装置、上記ブロワの作動を停止させ
   る制御手段とを設けたことを特徴とする自動車用
   暖房装置。