JPS598512A - 水冷エンジン塔載車の暖房装置 - 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
好にするだ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ず、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１丑であり、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る
。

そこで、特開昭３ｌｌ−２０２ｌｌｇ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だめ
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、他の方法として、ある程度シリングで加熱された
冷却水を、排気力スのもつ熱を利用して更に加熱し、と
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。以上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シ、改良が
望すれていた。

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シ、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、エンジン本体の冷却水套高温部のみから冷却水を取
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、該冷却水を上記冷却水套高温部に戻す
ヒータ用冷却水循環経路を備え、少なくともエンジン冷
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。なお、上記冷却水套高温
部としては、例えばシリンダヘッ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
、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。

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によ如上下　　□に分けられて、シリン
ダヘッド部水套ｌａ、シリンダブロック部水套１ｂを構
成している。上記仕切壁Ｐは、不完全仕切壁であり、多
少冷却水が流通てきるようになっている。

シリンダヘッド部水套１ａの下部には、冷却水流入口２
が形成され、上部には第１の冷却水流出口３が形成され
ている。この流入口２と流出口３とは、ラジェータ用循
環通路４によって連通されており、この循環通路４の途
中には、冷却水を冷却するためのラジェータ５が介設さ
れている。循環通路４には、ラジェータ５をバイパスす
るバイパス通路６が形成されている。このバイパス通路
６の分岐口６ａには、冷却水温度が所定温度より低いと
きラジェータ５側への通路を閉じるサーモスタットバル
ブ７が配されている。

循環通路４のバイパス通路６の出口６ｂと」二記流入口
２の間には、エンジンＥによって駆動されるウォータポ
ンプ８が設けられている。循環通路４のこのポンプ８の
下流部分は、冷却水をシリンダブロック部水套１ｂに分
流させるだめの分岐１市路９が形成されている。この分
岐通路９には、シリンダブロック部水套の冷却水温度が
所定温度より高くなったとき該分岐通路９を開くサーモ
スタットバルブ１０が設けられている。

シリンダヘッド部水套１ａＫは、第２の冷却水流出口１
１が形成されており、この第ユの冷却水流出口１１と上
記バイパス通路６とは、ヒータ用冷却水循環経路１２に
よって連通されている。この循環通路１２には、熱交換
器であるヒータコア１３が介設されている。このヒータ
コア１３は、／ プロワ１４によって送られてくる空気を、該ヒータコア
１３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。上記プロワ１４は、０ＥＦＸ　Ｌ
ＯＷｌ　Ｈｌのレンジを有する手動のプロワスイッチ１
５によって操作される。

図において符号１６は、排気マニホルドを示し、この排
気マニホルド１６には排気通路１７が接続されている。

この排気通路１７の途中であって、循環通路１２の第２
の流出口１１とヒータコア１３の間には熱交換器１８が
設けられておシ、循環通路１２を通ってヒータコア１３
に送られる冷却水は、この熱交換器１８において排気ガ
スによって加熱される。排気通路１γには、熱交換器１
８が設けられた部分をバイパスするパイ／Ｆ２通路１９
が形成されている。このバイパス通路１９は、流出口１
１から循環通路１２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１８によって加熱する必要
がないとき、あるいは暖房装置を使用しないときに、排
気ガスを流すだめのものである。このため、排気通路１
７からのパイ／Ｆ２通路１９の分岐部に切換バルブ２０
を設けて、排気ガスを、熱交換器１８が設けられている
排気通路（１７と、バイパス通路１９の間で調節して流
すようになっている。

循環通路１２のヒータコア１３の下流側１（開閉バルブ
２１が設けられておシ、この開閉バルブ２１は暖房装置
が不要のとき閉じて冷却水がヒータコア１３に送られな
いようにするだめのものである。一方、シリンダヘッド
部水套１ａの第１の冷却水流出口３にも開閉バルブ２２
が設けられているが、この開閉バルブ２２は暖房装置が
不要のとき開いて、冷却水がラジェータ５に送られて冷
却されるようになっている。

）、シリンダヘッド部水套１ａには、この部分の冷却水
の温度を検出する水温センサ２３が設けられており、こ
の水温センサ２３の出力端は、マイクロコンピュータか
らなる制御回路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１
５が接続されており、該制御回路２４は、プロワスイッ
チ１５からの暖房装置のＯＮ、ＯＦＦの信号Ｓ／、水温
センサ２３からの水温を示す信号Ｓ２を受けて、上記切
換バルブ２０および開閉バルブ２１．２２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１５
がＯＦＦからＯＮ状態のＬＯＷまたはＨｌのレンジに移
動され、それを示す信号Ｓ／、および水温センサ２３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２ｏをバイパス通路１９を閉じ
る位置に設定し、開閉バルブ２１を開き、開閉バルブ２
２を閉じる。ザーモスタットパルブ７および１０は、冷
却水の温度が低いので閉じた状態となっている。以上の
バルブの状態で、ウォータポンプ８がエンジンＥにより
駆動されると、冷却水は、流入口２を経てシリンダヘッ
ド部水套１ａに導入され、ここでエンジンＥのシリンダ
ヘッドにより加熱される。このシリンダヘッドＥで加熱
−Ｊれた冷却水は、流出口１１から循環通路１２内に流
入し、熱交換器下８において排気通路１７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１３に送られる。ヒータコア１３は、プ
ロワ１４から送られて来る空気を加熱して車室内に送シ
、車室内を暖房する。ヒータコア１３を通った冷却水は
、循環通路１２のヒータコア１３の下流側の部分を通り
、次いでバイパス通路６および循環通路１２の一部を経
てシリンダヘッド部水套１ａに戻される。

エンジンＥの回転数が序々に上昇し、シリンダー・ラド
部水套り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２βが検知すると、制御回路２４は、切
換スイッチ２ｏを、バイパス通路１９を開き、排気通路
１７の熱交換器１８側を閉じるように設定する。かくし
て、熱交換器１８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加熱を防止する。このと
き、上記したように冷却水温度が高くなっているので、
サーモスタットバルブ７もこれを検知して開いておシ、
従ってヒータコア１３から戻って来る冷却水の一部は、
循環通路４へ流れ込み、ラジェータ５で冷却されてシリ
ンダヘット水套１　ａ　Ｋ戻され再び循環される。かく
して、この点からも冷却水およびエンジンＥの過熱が防
止される。更に、シリンダブロック部水套の冷却水温度
が高くなったら、サーモスタットバルブ１ｏも開き、ウ
ォータポンプ８によって循環されている冷却水の一部は
、分岐通路９を介してシリンダブロック水套１ｂにも流
れ込み、シリンダブロック部の過熱も防止きれる。

以上説明した実施例においては、冷却水套１の高温部と
低温部を分ける仕切壁Ｐを不完全仕切壁として、この壁
を冷却水が多少通れるようにしたが、第２図に示すよう
に完全仕切壁Ｐ′としてもよい。この場合は、シリンダ
ブロック部水套１ｂにも、ウオークポンプ４に連通ずる
循環通路３０のだめの冷却水流出口３１を設ける。また
、循環通路１２を第２図に示すように分岐させてラジェ
ータ用循環通路４としてもよい。この分岐部には、切換
パルプ３２を設けて、暖房装置使用時には冷却水を循環
通路１２側に流し、不使用時には冷却水をラジェータ用
循環通路４側に流すようにする。

この切換バルブ３２の制御も制御回路２４によって行な
う。

次に第３図以降を参照して本発明の第コの実施例による
暖房装置について説明する。この実施例において、第１
の実施例の部品、部材と同一のものについては、同一の
符号を付してその説明を省略する。

冷却水套１のシリンダブロック部水套１ｂには、第１の
実施例のラジェータ用冷却水循環通路４と同様のラジェ
ータ用冷却水循環通路４′が、そしてシリンダヘラ１゛
部水套１ａには、第１の実施例のヒータ用冷却水循環通
路１２と同様のヒータ用冷却水循環通路１２′がそれぞ
れ連通されている。

これら循環通路４′および１２’ｕ、それぞれ完全に独
立したものとなっている。従って、循環通路４′には第
１のウォータポンプ５０が、循環通路１２′には第２の
ウォータポンプ５１が、それぞれ別個に取シ付けられて
いる。これらウォータポン７°５０．５１け、いずれも
制御回路２４によりその運転が制御される。

循環通路１２′には、ヒータコア１３および熱交換器１
８をバイパスするバイパス通路５２が設けられている。

このバイパス通路５２には、該バイパス通路５２を流れ
る冷却水を冷却するラジェータ５３が設けられている。

このバイパス通路５２は、暖房を行なわないときに冷却
水を熱交換器１８およびヒータコア１３側の循環通路１
２′に流さないようにするだめのものである。このため
、循環通路１２′とバイパス通路５２の分岐部に切換バ
ルブ５４を設けて、冷却水を、熱交換器１８等が設けら
れている循環通路１２′と、バイパス通路５２０間で調
節して流すようになっている。シリンダブロック部水套
１ｂには、この中の冷却水の温度を検出して、信号Ｓ３
を°制御回路２４に出力する水温センサ５５が設けられ
ている。

一方、循環通路４′には、ラジェータ５をバイパスする
パイ・ぐス通路５６が設けられている。このバイパス通
路５６は、エンジンの冷機状態等において冷却水をラジ
ェータ５を通さずに環流させて、エンノンの暖機を助け
るだめのものである。

このだめ、循環通路４′とバイパス通路５６の分岐部に
サーモスタットパルプ５７を設けて、エン・シンが十分
な暖機状態となるまで、冷却水をバイパス通路５６に流
すようにしている。

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。暖房装置のグロワスイソテ１５
がＯＦＦからＯＮ状態のＬＯＷ’！たはＨｌのレンジに
移動され、それを示す信号Ｓ／、および水温センサ２３
および５５からの信号Ｓ２およＵ　Ｓ　３が制御装置２
４に大刀されると、この制御回路２４は、切換バルブ２
ｏをバイパス通路１９を閉じる位置に設定し、切換バル
ブ５４をバイパス通路５２を閉じる位置に設定し、開閉
パルプ２１を開く。サーモスタットパルプ５１は、冷却
水の温度が低いので開いておシ、従って冷却水はバイパ
ス通路を流れるようになっている。

以上のパルプの状態でウォータポンプ５ｏおよび５１を
始動する。ウォータポンプ５ｏは、第９図に示すように
水温センサ５５によって検出されるシリンダブロック１
ｂ内の冷却水の温度が第１の所定温度１．から第コの所
定温度ｔ２となるまで、その温度の上昇に比例して回転
数が上げられるように制御回路２４によって制御される
。冷却水の温度が第２の所定温度ｔ２となったとき、つ
オークポンプ０５０は一定回転数で運転される。このと
き、サーモパルプ５７が開いて、冷却水がラノエータに
流れるようにする。なお、このウオークポンプ５０は、
エンジンで駆動されるように１７でもよい。

ウォータポンプ５１は、基本的には暖房装置作動時には
一定回転数で運転し、暖房装置を使用しないときは、水
温センサ２３で検出されるシリンダヘッド部水套りａ内
の冷却水の温度、エンジンの回転数、負荷等に応じて制
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５１を制御する場合は、第Ｓ図に示す
ように水温センサ２３で検出される冷却水の温度が第１
の所定温度Ｔｌになるまでは部分的なオーバヒートを防
止するためウォータポンプ５１を一定の低速回転で運転
して、次いで冷却水の温度が所定の温度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０５１の回転
数を上げるようになし、その後は一定回転数で回転させ
る。なお、エンジン始動時は、スタータに十分な電流を
供給するため、ウォータポンプ５１の作動を一時的に停
止させておくことが望ましい。

以上の実施例においては、ウォータポンプ５０．５１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２
４によって行なうものを説明したが、この制御は、第４
図および第７図に示すような電気回路で行なってもよい
。

第４図に示す電気回路６０Ｖｉ、第１のウォータポンプ
５０の駆動制御回路であって、差動増幅器６１およびこ
の差動増幅器６１の出力端にベースが接続された駆動用
トランジスタ６２からなっている。差動増幅器６１の一
方の入力端には、水温センサ５５が接続されてお９、他
方の入力端には、定電圧ｒｌを発生する定電圧発生器６
３が接続されている。差動増幅器６１Ｖｉ、上記定電圧
ｒ１と、水温センサ５５がシリンダブロック水套１ｂ内
の冷却水の温度を検知して出力する信号Ｓ３とを比較し
て差信号Ｓｄｌを出力する。トランジスタ６２は、この
差信号Ｓｄ１に応じた電流でウォータポンプ５０を第７
図に示すように作動制御する。

一方、第７図に示す電気回路７０１ｄ、ウォータポンプ
５１の駆動制御回路であって、差動増幅器７１およびこ
の差動増幅器７１の出力端にベースが接続された駆動用
トランジスタ７２を備えている。差動増幅器７１の一方
の入力端には、水温センサ２３が接続されておシ、他方
の入力端には、定電圧Ｖｒ２を発生する定電圧発生器７
３が接続されている。差動増幅器１１は、上記定電圧Ｖ
ｒ２と、水温センサ２３がンリンダヘッド用水套りａ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Ｓｄｚを出力する。Ｉ・ランジスタフ２は、冷却
水温がＴ１以上のとき、この差信号Ｓｄｚに応じた電流
でウォータポンプ５１を第に図に示すように作動制御す
る。ｌ上記したように、ポンプ５１は、冷却水が第１の
所定温度ＴＩになるまで、一定の低速で回転しているこ
とが望捷しいので、該ポンプ５１は一定の低電圧を発生
する電源γ４にも接続されている。一方トランジスタフ
２０ベースには上記プロワスイッチ１５と連動するスイ
ッチ７６が介設されており、暖房装置作動時（グロワス
イッチＯＮ時）には水温センサ２３の出力に関係なく、
トランジスタ１２をＯＮさせポンプ５１を所定の回転数
で一定回転させるようになっている。以上により、ポン
プ５１１ｄ全体として第Ｓ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７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５１の作動回路を断つリレー７５を設けておくこ
とが望ましい。なお、水温センサ２３および５５は、冷
却水温がある所定温度（例えばＴ＋）以上となったとき
初めて信号ｓ、２、ｓ３を出力するものとする。従って
、差動増幅器６１および７１け、上記ある所定温度とな
るまでは差信号Ｓｄ、、Ｓｄ２を出力せず、かくシテポ
ンプ５Ｃｌ、５１も作動しない。

【図面の簡単な説明】

第７図は、本発明の第１の実施例による暖房装置の概略
図、 第２図は、冷却水套の変形例、 第３図は、本発明の第一の実施例による暖房装置の概略
図、 第７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、第一のモータポンプの作動例を示すグラフ、 第４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、 第７図は、第一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
ンダヘッド部水套、１ｂ・・・シリンダブロック部水套
、１３・・ヒータコア、１γ・・・排気通路、１８・・
・熱交換器。 特許出願人　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エンジン本体の冷却水套高温部のみから冷却
   水をＪ＆　！２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
   高温部に戻すヒータ用冷却水循環経路を備え、少なくと
   もエンジン冷機時、該循環経路により冷却水を循環させ
   るようにした水冷エンジンの搭載車の暖房装置。 （至）　前記冷却水套高温部をシリングヘッドの冷却水
   套としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   水冷エンジン搭載車の暖房装置。