JPS598514A - 水冷エンジン搭載車の暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

車輌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か不１拝欠である。現在
この暖房用の装置としては、自動車か水冷エンジン搭載
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ってｔま、特にエン
ノ′ンの冷機時に冷却水温度が十分に高くならず、従っ
て１段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、エンノンのヘッド部ハかなりの高温になっ
ているが、ブロック部が低温の１＼であり、従ってエン
ノン本体の冷却水］を全体を流れる冷却水け、全体と１
７で平均化さｆｌ−で低い７品度となってし捷うからで
あると考えられる。

そこで、特開昭、ｔ’ｌ−２０２’１ｇ号においては、
エンノン冷機時にＣよ、冷却水を温度の高くなっている
ヘッド部のみに流して、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、ｌ：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温度を得ること
ができない場合がある。

また、水冷式エンジン搭載車においては、ある程度７リ
ング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ｌｊ冷却水を暖房用に
用いているものもあるが、これによっても十分な暖房温
度が得られない場合があつだ。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、これによっ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、多気筒が並列されたタイプのエンジンのエンジン本
体の冷却水套の比較的高温部である中央気筒用水套のみ
から冷却水を取り出し、制気通路に設けられ、排気ガス
との熱交換にエリ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、該冷却水を前記中央気筒
用水套に戻すヒータ用冷却水循環経路を備え、少なくと
もエンノン冷機時、該循環経路により冷却水を循環させ
るようにしたことを特徴とするものである。

以上の構造の本発明の水冷エンジン搭載車の［圀房装置
は、エンジンの冷機時にあっても比較的高温となる多気
筒の中央気筒用水套から冷却水を取り出し、この冷却水
を排気ガスの熱金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、エンノ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。

以下添付図面を参照しつつ本発明による水冷エンノン搭
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ｑ気筒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が設ケラれている。この冷
却外套１は、仕切ｉＰ□、Ｐ２により分割されて、第ａ
、第３気筒用水套１ａと第１、第３気筒用水套１ｂに分
けられている。第ス、第３気筒用水套１ａが冷却水套１
の高温部をなし、第１、第り気筒用水套１ｂが冷却水＃
１の低温部をなす。以下第λ、第３気筒用水套を高温部
水套と称し、第１、第り気筒用水套を低温部水套と称す
。

高温部水套１８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によって連通されており、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によって送ら
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っ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６Ｉｒｉ、ＯＦＦ、Ｌ　ＯＷ　、　Ｈｉ　ル
ン；りを有する手動のブロワスイッチ７によって操作さ
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ｎている。この排
気通路９の途中であって、循環経路４の流出口３とヒー
タコア５の間には熱変換器１０が設けられており、循環
経路４を通ってヒータコア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って加熱される。□
排気通路９には、熱交換器１０が設けられた部分をパイ
・ゼ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１
０によっ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、パ
イ・ぐス通路１１の間で調節して流すようになっている
。

循環通路４のヒータコア５の下流側に開閉バルブ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１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および熱汝換器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
水を冷却するラジェータ１５が設けられている。このバ
イパス通路１４は、暖Ｊガを行なわないときに冷却水を
熱交換器１０およ０・ヒータコア５側の循環経路４に流
さないようにするグζめのものである。このため、循環
経路４とパイ・タス通路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、パイ・ぞス通路１４０間で調節して流ず
」二うになっている。

一方、低温部水套１ｂにも、冷却水の流入１］１１と流
出口１８が形成されている。この流入１」１７と流出１
」１８とは、ラジェータ用冷却水循環経路２０によって
連通されており、この循環経路２０には、ラノエータ２
１が設けられている。上記暖房用の循環経路４とこのラ
ソエータ用の循環経路２０は、そ几ぞ汎独立したものと
なっている。

９′Ｌって、循環経路４には第１のウォータポンプ２２
が、循環経路２０には第λのウォータポンプ０２３が、
それそ汎別個に設けられ、ている。＃、／のウォータポ
ンプ２２はマイクロコンピュータからなる制御回路２４
によって駆動制御され、一方第記のウォータポンプ０２
３はエンノンＥによって１駆動されるものである。

循環経路２０には、ラソエータ２１をパイノぐスするバ
イパス通路２５が設けられている。このバイパス通路２
５は、エンノンの冷機状態等において冷却水をラノエー
タ２１を通さずに環流させて、エンノンの暖機を助ける
ためのも９．のである。このため、循環通路２０とバイ
パス通路２５の分岐部にザーモスタットパルブ２６を設
けて、エンノンが十分な暖機状態となる丑で、冷却水を
バイパス通路２５に流すようにしている。

高温部水套１ａには、この部分の冷却水の温度を検出す
る水温センサ２γが設けられており、この水温センサ２
７の出力端は、上記制御回路２４の７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、プロ
ワスイッチ７が接続されており、該制御回路２４ば、プ
ロワスイッチ７からの暖房装置のＯＮ、ＯＦＦの信号Ｓ
□、水温センサ２γからの冷却水温を示す信号Ｓ２を受
けて、上記切換バルブ１２．１６および開閉バルブ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。

１ずエンノン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。暖房装置のプロワスイッチ１が
ＯＦＦからＯＮ状態であるＬＯＷまたばＨ・１のレンジ
に移動さｎｌ、それを示す信号Ｓよ、および水温センサ
２１からの信号Ｓ２が制御装置２４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。１また
、切換バルブ１６も、冷却水の温度が低いので、該冷却
水全循環経路４側に流すように制御回路２４により設定
されている。一方、サーモスタットバルブ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。

４た、制御回路２４は、プロワスイッチ７からの信号Ｓ
□によって第１のウォータポン７’２２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、中央気筒
用水套１ａにおいてエンノンＥのシリンダヘッドによっ
て加熱される。このシリンダヘッ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って更に加熱
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
通った冷却水は、ウォータポンプ０２２によって再び流
入口２から中央気筒用水套１ａへ戻される。このように
、冷却水は、比較的高温の中央気筒部と熱交換器１０に
よって十分に加熱されるので、エンノン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、中央気筒用水套１
ａ内の冷却水の温度が所定温度以上となったことを水温
センサ２γが検知すると、制御回路２４は、切換スイッ
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
およびエンノンの過熱を防止する。このとき、制御回路
２４ば、切換バルブ１６も徐々に冷却水をパイノ？ス通
路１４側に通すように設定する。バイパイ通路１４側に
流された冷却水は、ラジェータ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の高温部の過熱が防止される。

一方、第スのウォータポンプ０２３は、エンノンＥによ
っ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
タットバルブ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、冷却水はラジェータ２１を介
しては流ｎず、従って熱を放熱せず、かくしてエンノン
Ｅの暖機を促進する。エンノン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、サーモスタットバルブ２６は序々にラ
ジェータ２１にも冷却水を流すように開き、かくして冷
却水はラジェータ２１において冷却され、冷却水および
エンジンＥのシリンダロック部の過熱を防止する。

以上の暖房装置において、第／のウォータポン７°２２
は、基本的には暖房装置作動時は一定の回転速度で回転
させればよく、また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し、あるいはクランキ
ング時には該ウォータポンプ２２を停止させてもよい。

例えは、冷却水の温度に応じてウォータポンプ２２を制
御する場合は、暖房装置作動時は暖房性向上のためウォ
ータポンプ２２は所定の高回転数で一定回転させ、暖房
装置を使用しないときは第Ω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Ｔ□に
なるまでは、ウォータポンプを一定の低速回転で運転し
て、局部的なオーバヒートを防止しつつ、エンノンの暖
機を促進さ　　。

せ、次いで冷却水の温度が温度Ｔ２になる丑で、冷却水
の温度上昇に応じてウォータポンプ２２の回転数を上げ
るようになしてエンノンの過熱を防止し、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ォー
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ノンＥの局部的過熱が発生
する場合があるので、上記とはソ同様にして負荷の増大
に応じてウォータポンプ２２の回転数を制御することが
望丑しい。−！だ、エンジン始動時、すなわちクランキ
ング時には、ウォータポンプ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ク
ポンプ２２の作動を一時的に停止させるのが望丑しい。

以上の制御を行なうためには、水温センサ２７の他に、
エンジン負荷センツ、エンジン回転数センサ、クランキ
ンギセンザを設け、これらのセンサの出力信号を上記制
ｍ４１回路に入力するようになすことが必要である。

また、第９図に示すように各気筒の排気ポートＥＸを吸
気ポートＩＮに対して内側に配置するようにすれば、比
較的層温である排気ポート側の熱が逃げにくいので、こ
の配置が望丑しい。

以上の実施例においては、ウォータポンプ２２の作動の
制御をマイクロコンピュータを用いた制御回路２４によ
って行なうものを説明したが、この制御は第Ｓ図に示す
ような電気回路で行なってもよい。

第Ｓ図に示す電気回路３１は、ウォータポンプ２２の駆
動制御回路であって、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２７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■、と、水温センサ２７
が高温部水套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を出カスる。トランジ
スタ３２は、冷却水温が丁□以上のとき、この差信号Ｓ
ｄ２に応じた電流でウォータポンプ５１を第９図に示ず
ように作動制御する。

−ｌ二記したように、ポンプ２２は、冷却水が第１の所
定温度Ｔ工になる寸で、一定の低速で回転していること
が重重しいので、該ポンン０２２は一定の低重：圧を発
生する電源３４にも接続されている。

この電源、３４とポンプ２２の間には、」二記ブロワス
イッチＩが介設されており、このプロワスイッチ１が投
入されたとき、ポンプ２２は冷却水温が所定温度１−０
になる寸で一定回転させられる。以上により、ポンプ２
２ｒｒｉ全体として第７図に示さハ、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、第に図
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
ことが重重しい。なお、スイッチγは暖房装置の作動、
例えばプロワスイッチのＯＮ状態と連動して閉じ、トラ
ンノスタ３２を水温に関係なくＯＮさせ、ウォータポン
プ２２を所定の冒回転数で一定回転させるためのもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による暖房装置の概略
図、 第一図は、第１のウォータポンプの作動例を示すグラフ
、 第３図は、本発明の第λの実施例による暖房装置の概略
図、 第り図は、各気筒の吸、排気ポートの配置例を示す平面
図、 第Ｓ図は、第１のウォ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。 ［・・・エンジン、１・・・冷却水套、１ａ・・・中央
気筒用水套、１ｂ・・・外側気筒用水套、４・・・暖房
用冷却水循環経路、５・・・ヒータコア、９・・・排気
通路、１０・・・熱交換器、２０・・・ラジェータ用冷
却水循環経路、２２・・・第１のウォータポンプ０．２
３・・・第コのウォータポンプ、２４・・・制御回路。 特許出願人　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多気筒が並列されたタイゾのエンジンのエンノン本体の
   冷却水套の比較的高温部である中央気筒用水套のみから
   冷却水を取シ出し、排気通路に設けられ、排気力スとの
   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、該冷却水を前記中央気筒用水
   套に戻すヒータ用冷却水循環経路を備え、少なくともエ
   ンノン冷機時、該循環経路により冷却水を循環させる」
   二うにした水冷エンジン搭載車の暖房装置。