JPS598515A - 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】 する。

車両等に自動車において、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（・る。

しかし、従来の温水式暖房装置にあっては、特にエンジ
ンの冷機時に冷却水温度が十分に高くならす、従って暖
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、エンジンのヘッド部はかなりの高温になっている
が、ブロック部が低温のままであり、従ってエンジン本
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ってしまうからであると考えられろ
。

そこで、特開昭Ｓケーｉｏｘｌｌｇ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温度を得ることができない
場合がある。

また、他の方法としである程度／リノダで加熱された冷
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
、これによっても十分な暖房温度が得られない場合があ
った。以」二の従来の暖房装置の欠点は、燃焼効率のよ
いディ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。

暖房用の冷却水を効率よく加熱するためには、該冷却水
を、シリンダの高温部で加熱した後、排気ガスのもつ熱
を利用して更に加熱することが考えられるが、このよう
な構成をとっても、減速時のようにフィーニルカットを
行なった場合等においては、エンジン温度ひいては排気
ガス温度が低くなり、このため十分な暖房温度が得られ
なくなるという欠点がある。

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すること
によって、冷却水の加熱を効率よく行なうとともに、減
速時等のエンジンど１情度および排気ガス温度の低寸時
にも十分な暖房温度を得ることができるようにした水冷
エンジン捲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。

本発明の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、１′−該第１の冷却水循環経路に設けられた
第１のウォータポンプと、前記冷却水套の前記高温部以
外の部分とラジェータとを連結する第２の冷却水循環経
路と、該第Ωの冷却水循環経路に設けられた第λのウォ
ータポンプと、暖房温度を検出する暖房温度検出器と、
該暖房温度検出器により検出された暖房温度が所定温度
より低下したとき、前記第７　　′のウォータポンプの
回転数を高めるように制御する制御装置とを備えたこと
を特徴とするものである。なお、暖房温度の検出は、車
室内温度あるいはこの車室内に導入される温風の温度等
を検出すればよい。

以−Ｊ二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
経過と、冷却水套の上記高温部以外の部分に連結された
ラジェ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っ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１−１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。また、本発明においては、暖房温度が所定温
度より低下したとき、前記第１のウォータポンプの回転
数を上げるように制御するようにしたので、減速時等の
エンジン温度および排気温度の低下時にも十分な暖房温
度を得ることができろ。

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ゝ図は、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、自転車（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Ｐ１、Ｐ２により、分割されて第λ、第３気
筒用水套１ａと第ハ第グ気筒用水套１ｂに分けられてい
る。すなわち、第ハ第グ気筒用水套１ｂは外気にさらさ
れる表面積が広いための熱が逃げやすく、一方策２、第
３気筒用水套１ａは第ハ第ｑ気筒用水套に両側をはさま
れているため熱が逃げにくく第ａ、第３気筒用水套１ａ
の冷却水温は第１、第３気筒用水套１ｂに比べ比較的冷
却水温が高く、本実施例では第２、Ｍ３気筒用水套１ａ
を冷却水套１の高温部とし、第１、第り気筒用水套１ｂ
を冷却水套１の低温部としている。以下第コ、第３気筒
用水套を高温部水套と称し、第ハ第グ気筒用水套を低温
部水套と称す。

高温部水套１ａには、冷却水の流入口２および流出１」
３が形成されている。この流入［コ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。

」二記７’　Ｉ’ｍｌ　７６　ハ、Ｏ’Ｆ　Ｆ’、　Ｌ
　ＯＷ、　Ｈｉのレンジを有する手動のプロワスイッチ
７によって操作されろ。

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の途中であって、循環経路４の流出口３とヒー
タコア５０間には熱交換器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［」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、）（
イノくス通路１１０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）くルブ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、該ノ（イノ（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
のバイン（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の分岐部にザーモスタット
バルブである切換バルブ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っている。

一方、低温部水套１ｂにも、冷却水の流入口１７と流出
１」１８が形成されている。この流入口１７と流出口１
８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、ラジェータ２１が
設けられている。上記暖房用の循環経路４とこのラジェ
ータ用の循環経路２０は、それぞれ独立したものとなっ
ている。

従って、循環経路４には第１のウォータポンプ２２が、
循環経路２０には第コのウォータポンプ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、一方策スのウォータポンプ２３はエンジン
Ｅによって駆動されるものである。

循環経路２０には、ラジェータ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ェータ
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の分岐部にザーモスタソトバルブ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。

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２７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２７からの冷却水温を示ず信号Ｓ２を受
けて、上記切換スイッチ１２および開閉スイッチ１３を
制御する。また、ヒータコア５によって加熱された温風
を受ける位置には、該温風の温度、を検出するだめの温
風温度検出器２８が設けられている。この温風温度検出
器２８の出力端は、−上記制御回路２４の更に他の入力
端に接続されており、該制御回路２４は、温風温度検出
器２８からの温風温度検出信号Ｓ３　　を受けて、この
信号Ｓ３で示された温風温度すなわち暖房温度が所定温
度以上のとき、ウォータポンプ２２の回転数を上げて暖
房性を向」−＼せる。

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ぎの暖房装置の
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。サーモスタ
ットバルブ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、ザーモ
スタツトバルプ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、プロワスイッチ７かもの信号Ｓ
１によって第１のウォータポンプ２２を駆動し゛Ｃ１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、高温部水套１ａにおいてエン
ジンＥによって加熱される。このエンジンで加熱された
冷却水は、流出口３かも循環経路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かも送られて
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を通って冷却水は、ウォータポンプ２２に
よって再び流入口２から高温部水套１ａへ戻される。こ
のように、冷却水は、比較的高温の第コ、第３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７、高温部水套１ａ
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２７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１
０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、」二記し
たように冷却水温度が高くなっているので、サーモスタ
ットパルプ１６も徐々に冷却水をバイパス通路１４０１
１１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
の高温部である第２、第３気筒部の過熱が防止される。

また、何等かの原因、例えば減速時のフィーニルカット
等に基づき、エンジン温度および排気ガス温度が低下し
、これによって温風温度検出器２８が温風温度を検出し
て出力する信号ｓ３が所定値以下になったとき、制御回
路２４は、第１のウォータポンプ２２０回転数を上昇さ
せ、ヒータコア５に十分な冷却水が供給されるようにな
して、温風温度を上げ、暖房性を良好にする。

一方、第ユのウォータポンプ２３は、エンジン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
は流れず、従って熱を放熱せず、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
」二となると、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の第１、第ｑ気筒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
第コ、第３気筒用水套１ａと、第１、第り気筒用水套１
ｂ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によって冷却
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。

以」二の暖房装置において、第１のウォータポンプ２２
は、基本的には暖房装置の作動時には一定の回転速度で
回転させればよいが、水温センサ２７で検出される冷却
水の温度により回転を補正し、局部的オーバヒートを防
止するように制御したり、あるいはクランキング時には
ウォータポンプ駆動によりスタータモータの回転が低下
することを防止するため該ウォータポンプ２２を停止さ
せてもよい。また暖房装置を使用しない時には温度セン
サ２７で検出される冷却水の温度やあるいはエンジンの
回転数や負荷によってウォータポンプ２２を制御するよ
うにすればよい。例えば、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、第３図に示すように水
温センサ２７で検出されろ冷却水の温度が第１の所定温
度Ｔ１になるまでは、ウォータポンプ２２を一定の低速
回転で運転して、局部的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温度Ｔ２に
なるまで、冷却水の温度上昇に応じてウォータポンプ２
２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一方、暖房装置作
動時には所定の高回転でウォータポンプ２２を回転させ
、ヒータの効きを早める。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
増大に応じてウォータポンプ２２０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、上記したようにウォー
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」二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７図に示ず
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３０は、ウォータポンプ２２の駆
動制御回路であって、第１および第一の差動増幅器３１
および３２、およびこの差動増幅器３１．３２のいずれ
かの出力端に切換スイッチ３３を介してベースが接続さ
れた駆動−用トランジスタ３４を備えている。第１の作
動増幅器３１は、冷却水の温度に基づいてウォータポン
プ２２の運転を制御するためのものであって、この第１
の作動増幅器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、　
　を発生する第１の定電圧発生器３５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２
７が高温部水套１ａ内の冷却水の温度を検出して出力す
る信号Ｓ２と比較して差信号Ｓｄ１を出力する。ト・ラ
ンジスタ３２は、それ自体が差動増幅器３１に接続され
ているときであって、かつ冷却水温がＴ□以上のとき、
この差信号Ｓｄ１　　に応じた電流でウォータポンプ２
２を第３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Ｔ□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、上記
温度Ｔ□になるまで該ポンプ２２を一定の低電圧を発生
する電源に接続するようにしておく。

一方、第一の差動増幅器３２は、暖房のための温風の温
度に基づいてウォータポンプ２２の運転を制御するため
のものであって、この第一の差動増幅器３２の一方の入
力端には、温風温度検出器２８が接続されており、他方
の入力端には、希望する暖房温度を示す定電圧ｖｒ２を
発生する第一の定電圧発生器３６が接続されている。差
動増幅器３２は、上記定電圧ｖｒ２と温風温度検出器２
８が温風の温度を検出して出力する信号Ｓ３と比較して
差信号Ｓｄ２を出力する。この差信号Ｓｄ２は、温風温
度が」二記希望する暖房温度より低ければ低（・はど大
きくなるようになっている。トランジスタ３２は、それ
が差動増幅器３２に接続されているとき、この差信号Ｓ
ｄ２に応じた電流でウォータポンプ２２を作動制御する
。従って、ウォータポンプ２２は、温風温度が低ければ
低いほど高速で回転されろ。なお、切換スイッチ３３は
暖房装置の作動を検出するセンサ３７（例えばプロワス
イッチ７）により制御され、暖房装置を使用していない
時は第１の差動増幅器３１をトランジスタ３４に接続す
る側に一方、暖房装置作動時は、第λの差動増幅器３２
をトランジスタ３４に接続する側に切替えられる。以上
により、通常は冷却水温によってウォータポンプ２２の
運転を制御し、一方暖房装置作動時には冷却水温による
制御系を切り、今度は温風温度による制御系に切換えて
常に良好な暖房温度を得るものである。

なお、上記実施例では暖房装置使用時、温風温度に応じ
てウォータポンプ回転数を制御する構成としだが、基本
的にはウォータポンプ回転を所定の一定回転数で回転さ
せ、温風温度が所定温度以下に低下したとき、ウォータ
ポンプ回転数を上昇させるようにしてもよい。

【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１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のモータポンプの作動例を示すグラフ、 第７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・・・第
コ、第３気筒用水套、１ｂ・・第１、第３気筒用水套、
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・・・ラジェー
タ用冷却水循環通路、２２・・・第１のウォータポンプ
、２３・・・第２の（紗オータボンプ、２４・・・制御
回路、２８・・・温風温度検出器。

Claims (1)

【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シ、該
   冷却水を加熱する熱交換器おまひ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７
   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のウォータポンプと、前記冷却水套の前記高温
   部以外の部分とラジェータとを連結する第一の冷却水循
   環経路と、該第二の冷却水循環経路に設けられた第二の
   ウォータポンプと、暖房温度を検出する暖房温度検出器
   と、該暖房温度検出器の出力により暖房湯度が低下した
   とき、前記第１のウォータポンプの回転数を高めるよう
   に制御する制御装置とを備えた水冷エンジン搭載車の暖
   房装置。