JPH064019Y2 - 排気熱交換器のための制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はエンジンの排気ガスの熱を利用するための排気
熱交換器の制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、車輌用エンジンの排気系に設けられた熱交換
器を用いて冷機時に冷却水を加熱することでエンジンを
暖機する時間や車室ヒータが実質的に効き始める時間を
短縮することが行われている。この種の装置として、例
えば、実開昭６１−１０４２１６号或いは実開昭６１−
１０４２１７号公報には、エンジンのウォータジャケッ
トとラジエータとに設けられた温度センサを用いて排気
熱交換器の動作を制御するための装置が開示されてい
る。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、ヒータはヒータコアから冷却水の熱を放出す
ることにより車室内の暖房を行うが、ヒータが例えば２
つ設けられた車輌では、２つのヒータを同時に用いた場
合、ヒータコアからの放熱量が大きくなり、ヒータコア
を流通する冷却水の温度降下を考慮して、ヒータコアに
導入する冷却水温度を高くすることが好ましい。

しかしながら、特に前記したような排気熱交換器が用い
られた車輌に於て、熱交換器を、２つのヒータを併用し
た場合を基準として制御すると、一方のヒータのみを使
用した場合には、冷却水系全体が過度に高温となること
が考えられ、ラジエータファンの頻繁な作動による騒音
の発生や電力消費量が多くなる不都合があった。また、
熱交換器を、１つのヒータのみを用いた場合を基準とし
て制御すると、２つのヒータを両方とも使用した場合に
は冷却水温度が過度に低下し、特に冷機時に所望の暖房
能力が得られないことが考えられる。

このような従来技術の問題点に鑑み、本考案の主な目的
は、複数のヒータが設けられた車輌に於て、特に冷機時
のヒータ暖房能力を向上するべく最適な冷却水温度にて
制御するように改善された排気ガスと冷却水との排気熱
交換器のための制御装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本考案によれば、車室暖房を行うた
めの少なくとも２つのヒータコアを有する冷却水系を備
えるエンジンの排気通路中に設けられ、選択手段によ
り、排気ガスと前記冷却水との間で熱交換を行う第１の
状態及び前記熱交換が実質的に行われない第２の状態の
いずれかをとり得る排気熱交換器のための制御装置であ
って、前記冷却水温度の検出手段と、前記検出手段によ
る検出温度が、所定値より低いときには前記第１の状態
を選択し、前記所定値より高いときは前記第２の状態を
選択するように前記選択手段を制御する制御手段とを有
し、前記所定値を、前記ヒータのいずれか１つが作動し
ているときよりも、前記ヒータのいずれもが動作してい
るときのほうが高く設定したことを特徴とする排気熱交
換器のための制御装置を提供することにより達成され
る。

〈作用〉 このようにすれば、エンジンの冷機時にも複数のヒータ
が所望の暖房能力を得るように熱交換器を制御すること
が可能となる。

〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して本考案を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案が適用される車輌の冷却水系統及び排気
ガスの通路を図式化して示すダイヤグラム図である。エ
ンジン１のウォータジャケットは、該ウォータジャケッ
トから導出されサーモスタット７を有する冷却水通路２
と、ラジエータ３と、エンジン１のウォータジャケット
に戻る側のウォータポンプ６を有する冷却水通路４とを
有する冷却水の閉回路に接続され、ウォータポンプ６が
冷却水をエンジン１のウォータジャケットに向けて圧送
し、エンジン１に接して昇温した冷却水をラジエータ３
に送り出し、エンジンの冷却を行う。また、サーモスタ
ット７は高温時にのみ開弁するもので、その上流側とウ
ォータポンプ６の上流側との間にバイパス通路５が設け
られている。従って、エンジンの冷機時には、サーモス
タット７が閉じられているため、冷却水がバイパス通路
５を経てそのままエンジン１に戻され、暖機が促進され
る。

エンジン１のウォータジャケットは、更に比較的小径の
ヒータ通路８にも接続されている。ヒータ通路８は、後
記する排気熱交換器９の冷却水入口９ａを介してウォー
タジャケット２４に接続され、ウォータジャケット２４
から冷却水出口９ｂを介して導出された通路１１は、ヒ
ータスイッチ２８に制御される３方弁１０を経て第１ヒ
ータコア１２の入口端に接続され、この第１ヒータコア
の出口端には第２ヒータコア１３が直列に接続され、更
に第２ヒータコア１３の出口端は、戻し通路１５を介し
てウォータポンプ６の上流側に接続されている。ヒータ
を使用しない場合には、ヒータスイッチ２８により３方
弁１０を切換え、通路１１からの冷却水が両ヒータコア
をいずれも通過することなくバイパス通路１４からその
まま戻し通路１５を経てエンジン側に戻されるようにな
っている。

エンジンから排出された排気ガスは、排気ガス通路１６
を経て排気熱交換器９に導入され、切換弁１７の状態に
応じて排気ガス中央通路１８または排気ガス環状通路１
９を通過し、マフラ２０を経て大気に放出される。即
ち、切換弁１７の閉弁時には、排気ガスは専ら排気ガス
環状通路１９を通過し排気ガスとウォータジャケット２
４内の冷却水との間で熱交換が活発に行われ、切換弁１
７の開弁時には、排気ガスが比較的排気抵抗を受けるこ
となく概ね排気ガス中央通路１８を直進することとな
る。

切換弁１７は、負圧アクチュエータ２１により開閉駆動
されるが、該負圧アクチュエータ２１の負圧室は、ソレ
ノイドバルブ２２を介してエンジンの吸気管に接続され
ている。このソレノイドバルブ２２のソレノイド２２ａ
はＥＣＵ２５に接続されている。また、ＥＣＵ２５に
は、排気熱交換器９の冷却水出口９ｂに連通する通路１
１に設けられた冷却水温度センサ２３と、ヒータスイッ
チ２６と、第１ヒータコア１２に付設された第１ヒータ
ファン１２ａを駆動する第１ファンスイッチ２７と、第
２ヒータコア１３に付設された第２ヒータファン１３ａ
を駆動する第２ファンスイッチ２８と、冷却水温度異常
表示用のディスプレイ２９とが接続されている。

第２図は、ＥＣＵ２５の機能を模式的に示すブロツク図
である。各センサから送られてきた信号は、レベル修正
回路３１、マルチプレクサ３２及びＡ／Ｄコンバータ３
３を介してＣＰＵ３０に送られる。ＣＰＵ３０は、ＲＯ
Ｍ３４に記憶されたプログラムに従い、同じくＲＯＭ３
４に記憶されたデータとＲＡＭ３５に一時的に記憶され
た各センサからのデータとを照合し、駆動回路３６を介
して第１図に示されているソレノイド２２ａに選択的に
電力を供給し、負圧アクチュエータ２１を介して切換弁
１７を開閉し、或いは必要に応じて異常表示用ディスプ
レイ２９を介して冷却水温度の異常を運転者に告知する
ととなる。

次に、本実施例の作動の要領を第３図に示されたフロー
図に基づき説明する。第３図のステップ４１に於てイニ
シャライズ動作を行い、ステップ４２に於て通路１１の
冷却水温度が１０７℃よりも高いか否かを判別し、１０
７℃よりも高ければ、ステップ４３へ進み、ディスプレ
イ２９に異常を表示し、ステップ４４に於てソレノイド
２２ａへの電力の供給を停止する。その結果、アクチュ
エータ２１にはソレノイドバルブ２２より大気圧が供給
され、切換弁１７に設けられた図示されない捩りコイル
ばね等の働きにより切換弁１７が全開状態にされる。こ
こで排気ガス中央通路１８は、排気ガス環状通路１９に
対して比較的流路抵抗が少なく排気ガスの大部分が排気
ガス中央通路１８を通過しウォータジャケット２４内の
冷却水とは殆ど熱交換を行うことなくそのままマフラ２
０を介して外気に放出されるようになる。

ステップ４２に於て冷却水温度が１０７℃よりも低けれ
ば、ステップ４５へ進み、ヒータステッチ２６がＯＮで
あるかＯＦＦであるかを判別し、ＯＦＦであればステッ
プ４６へ進み、通路１１に設けられた温度センサ２３に
て検出した冷却水温度が７０℃よりも高いか否かを判別
し、７０℃よりも高ければ即ちエンジン１の暖機が概ね
完了していれば、ステップ４４へ進み、ソレノイド２２
ａへの電力の供給を停止する。ステップ４６に於て、冷
却水温度が７０℃以下であれば、ステップ４７へ進み、
ソレノイド２２ａへ電力が供給され、エンジンの吸気負
圧が負圧アクチュエータ２１に供給され、切換弁１７が
作動し、ウォータジャケット２４内の冷却水が排気ガス
により加熱されることとなる。

ステップ４５に於てヒータスイッチ２６がＯＮであれば
ステップ４８へ進み、ステップ４８、ステップ４９及び
ステップ５０に於て、第１ファンスイッチと第２ファン
スイッチとが共にＯＮであるか、いずれか一方のみがＯ
Ｎであるか、或いは共にＯＦＦであるかを判別する。両
ファンスイッチが共にＯＦＦであればステップ４６へ進
み、前記したように冷却水温度が７０℃よりも高いか否
かを判別する。いずれか一方のみのファンスイッチがＯ
Ｎであればステップ５１へ進み、冷却水温度が８５℃よ
りも高いか否かを判別する。また、両ファンスイッチが
共にＯＮであればステップ５２へ進み、冷却水温度が９
５℃よりも高いか否かを判別する。

そして、ステップ４６に於て冷却水温度が７０℃よりも
高いか、ステップ５１に於て冷却水温度が８５℃よりも
高いか、或いはステップ５２に於て冷却水温度が９５℃
よりも高ければ、ステップ４４へ進み、ソレノイド２２
ａへの電力の供給を停止する。ステップ４６に於て冷却
水温度が７０℃以下であるか、ステップ５１に於て冷却
水温度が８５℃以下であるか或いはステップ５２に於て
冷却水温度が９５℃以下であればステップ４７へ進み、
ソレノイド２２ａへ電力が供給されることによりヒータ
コア１２及び１３が早期に暖房能力を有するようにな
る。そして２つのヒータが使用されている場合は冷却水
温度が９５℃以上になるまで、１つのヒータのみ使用さ
れている場合は８５℃、またヒータが使用されていない
場合は７０℃以上になるまで熱交換を行う。

ここで、センサ２３は冷却水温度が最も高温となる熱交
換器９の冷却水出口９ｂ近傍にて温度検出しているた
め、熱交換により必要以上に冷却水が加熱され局部的に
ボイリング等を生じることがない。また、ヒータを使用
しない場合にも冷機時には熱交換されることによりエン
ジンの暖機を促進する働きも得られる。

第３図のフローは、所定のサイクルにて繰返し実行され
ており、常に切換弁１７を制御し即ち熱交換器９を制御
することとなる。

尚、本考案は上記に限定されず様々な応用が可能である
ことは云うまでもなく、例えば第３図のフロー図のステ
ップ４２、４６、５１及び５２に於ける冷却水の設定温
度は、サーモスタット７の開弁温度やラジエータファン
の作動温度等に応じて車輌による差異を考慮し任意のレ
ベルに設定することができる。また、ステップ４３に於
ても異常を表示するのみでなく冷却水温度を積極的に下
げるようなヒータファンの強制駆動等を行っても良い。

〈考案の効果〉 このように本考案によれば、複数のヒータが設けられた
車輌に於て、好適に熱交換器を制御し、冷機時のヒータ
暖房能力が向上することにより、車室内の早期暖房が可
能となるため、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に基づく排気熱交換器のための制御装置
が適用された車輌の冷却スイッチ系統を示すダイヤフラ
ム図である。 第２図は第１図の要部を拡大して示すブロック図であ
る。 第３図は本考案に基づく排気熱交換器の制御を示すフロ
ー図である。 １…エンジン、２…通路 ３…ラジエータ、４…通路 ５…バイパス通路、６…ウォータポンプ ７…サーモスタット、８…通路 ９…排気熱交換器、１０…３方弁 １１…通路、１２、１３…ヒータコア １２ａ、１３ａ…ヒータファン １４…バイパス通路、１５…通路 １６…排気ガス通路、１７…切換弁 １８…排気ガス中央通路 １９…排気ガス環状通路 ２０…マフラ、２１…負圧アクチュエータ ２２…ソレノイドバルブ ２２ａ…ソレノイド、２３…温度センサ ２４…ウォータジャケット ２５…ＥＣＵ，２６…ヒータスイッチ ２７…第１ファンスイッチ ２８…第２ファンスイッチ ２９…ディスプレイ、３０…ＣＰＵ ３１…レベル修正回路、３２…マルチプレクサ ３３…Ａ／Ｄコンバータ ３４…ＲＯＭ、３５…ＲＡＭ ３６…駆動回路、４１〜５２…ステップ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車室暖房を行うための少なくとも２つのヒ
   ータコアを有する冷却水系を備えるエンジンの排気通路
   中に設けられ、選択手段により、排気ガスと前記冷却水
   との間で熱交換を行う第１の状態及び前記熱交換が実質
   的に行われない第２の状態のいずれかをとり得る排気熱
   交換器のための制御装置であって、 前記冷却水温度の検出手段と、 前記検出手段による検出温度が、所定値より低いときに
   は前記第１の状態を選択し、前記所定値より高いときは
   前記第２の状態を選択するように前記選択手段を制御す
   る制御手段とを有し、 前記所定値を、前記ヒータのいずれか１つが作動してい
   るときよりも、前記ヒータのいずれもが動作していると
   きのほうが高く設定したことを特徴とする排気熱交換器
   のための制御装置。