JPS61188217A - 燃焼器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関によって駆動される自動車の室内を急
速暖房する暖房装置の燃焼器に関する。

（従来技術） 自動車の室内暖房は従来より、内燃機関の冷却水を温水
配管で取り出し、これをヒータコアやブロアなどにて構
成されるヒータ本体に通じ、空気をヒータ本体に送り込
んで加熱して室内暖房を行なうもの、または、内燃機関
とは謳関係にバーナにて燃料を燃焼させ、発生する熱量
により室内暖房を行なうもの（特願昭５９−１０６８６
９号）が用いられている。

（従来技術の問題点） このような内燃機関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
はヒータの暖房機能は失われている。特に内燃機関が暖
房機能が完了するまでには、ガソリンエンジンで１０分
以上、ディーゼルエンジンで２０分以上を要する。この
間、寒冷地では車内は寒く防寒具を着けなければならず
、また車両の窓等の霜、氷等を除去するデフロスタは十
分に作動することができない等の不都合があった。また
車両が長い下り坂等を走行中は、冷却水温度が降下し暖
房用として供与できない等の欠点もある。特にディーゼ
ルエンジンは圧縮着火タイプのエンジンであるため、エ
ンジン負荷に対する排気ガス温度または冷却水温度に敏
感で上記欠点が顕著である。また、ディーゼルエンジン
は、寒冷時の燃焼に敏感で、不完全燃焼の結果である白
煙、臭気の発生も著しい。

また、内燃機関とは別個に燃料を用いる暖房方法にては
、燃焼の臭気や排気ガスの処理に手数を要し、複雑な制
御機構と制御装置を必要とするので、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こと
となる。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記の如き従来の内燃機関の有する室
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、かつエンジンの始動直
後より急速に暖気が得られる自動車用暖房装置の燃焼器
を提供することにある。

（発明の概要） 上記の如き本発明の目的を達成するために、空気ダクト
中に設けられ燃料を気化する加熱グロープラグと、該加
熱グロープラグにて気化された気化燃料に着火する点火
プラグをそなえた燃焼器が提供される。

（実施例） 第１図（Ａ）は本発明に係る燃焼器の一実施例を示す構
成断面図であり、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）において
矢印方向Ａよりみた構成説明図であり、第２図は本実施
例の主要部分に係る回路図、第３図は本実施例を用いた
自動車用暖房装置のブロック図である。

図において明らかなように、ディーゼルエンジン、また
はガソリンエンジン１のエアークリーナ２より空気ダク
トを構成する吸気管３に至るパイプ部の途中に、燃焼器
４と、その下流に熱交換器５が設けられている。また燃
焼器４と熱交換器５と並列に吸気バイブ３１が存在して
もよい。

第１図（Ａ）において、燃焼器４の内部にはセラミック
、または耐熱鋼よりなる円筒状の燃焼室４１が設けられ
、空気の流れの」１流方向の上流部４１ａは燃料が含浸
し、気化する気孔性のある物体にて構成され、下流方向
は燃焼室出口４２として熱交換器５に向って開口してい
る。そして、該燃焼室４１の円筒面には複数個の空気口
４３が穿設され、燃焼室４１の内部の燃焼状態を考慮し
て、着火点近傍の空気流を弱くするため上流方向の空気
口４３は小孔、下流方向の空気口４３は大孔として、そ
れぞれ所定の大きさ、所？の位置に穿設されている。ま
た、４４は吸入空気通路であり、燃焼器４に流入する空
気を燃焼室４１の外側に導入゛する通路を形成し、空気
は該吸入空気通路４４を紅で、上記空気口４３を□通じ
て燃焼室４１に流入・する。

６はセラミック内にコイルを封入するかまたは金属チュ
ーブ内にコイルを封入してなる加熱グロープラグであり
、パイプの中心部に正の温度係数を有する抵抗線６１が
埋め込まれ、後述のブリッジ回路６３の一辺として通電
するてとにより、該加熱グロープラグ６の温度を所定温
度に保持することができる。また、該ブリッジ回路６３
のバランス状態により抵抗線６１の抵抗値を算出するこ
とができるので、該抵抗値より加熱グロープラグ６の温
度、即ち燃焼室４１の内部温度が検出でき、したがって
、燃料の燃焼状態をも検知できることとなる。６２はプ
ラグ制御器であり、通電により加熱グロープラグ６を加
熱して燃料を気化する所定温度に保持し、かつ、加熱グ
ロープラグ６の温度を検出するブリッジ回路６３、該ブ
リッジ回路の状態を検出する比較器６４、該比較器の指
示を所定時間保持するタイマ６５を有する。

７は火花放電により気化燃料に着火する点火プラグであ
り、気化燃料と空気とが混合して可燃混合気を生ずる加
熱グロープラグ６の先端部近傍１と、該点火プラグ７の
火花発生部７１が配設されている。７２は点火制御器で
あり燃料が供給され、加熱グロープラグ６が通電されて
燃料を気化できる状態にあり、燃料が未燃焼の条件のと
き、点火プラグ７に通電して、火花発生部７１に火花を
発するよう構成されている。即ち、後述する燃料制御器
８４が燃料供給中である旨の指令を発し、プラグ制御器
６２が加熱グロープラグ６の温度を検知して、燃焼室内
が未燃焼である旨の指令を発すると、これらの指令を受
けて点火制御器７２は点火プラグ７への通電を□開始す
ることとなる。また、点火制御器７２は直流電源より脈
流を発振する発振器７３と、該発振器７３よりの脈流に
より高圧を生ずる高圧コイル７４を有しており、点火プ
ラグ７は高圧コイル７４より高圧を供給されると、火花
発生部７１に火花放電を生じて可燃混合気に着火する。

８は加熱グロープラグ６の上方に設けられたパイプ状の
燃料供給装置であり、中心軸部に燃料通路８１を有し、
供給弁８２を通じて燃料が供給される。そして、燃料通
路８１よりは、燃焼室４１の壁面の燃料気化用気孔体４
３ａにより気化蒸発され加熱グロープラグ６の近傍に燃
料が近接し、該加熱グロープラグ６にて加熱されて燃料
は気化される。８４は供給弁スイ・ンチ８４ａ、該供給
弁スイッチ８４ａにて作動するリレー８４ｂを有して、
供給弁８２の開閉や、前記ブリッジ回路６３に通電を行
なう燃料制御器であり、さらに、燃料供給中か否かの指
令を点火制御器７２に送るよう構成されている。

第２図は本実施例の主要部分の回路図であり、プラグ制
御器６２、点火制御器７２、燃料制御器８４の相互間の
回路を示したものである。

図において、ＴＩ　、ｒ２．ｒ５は抵抗器であり、加熱
グロープラグ６の抵抗線６１とともにホイートストン 抗値は抵抗線６１の抵抗値に比して非常に小さいここで
、本実施例の燃焼器の作動を説明すると、まず、供給弁
スイッチ８４ａが後述の開閉器１７２ｂの作動にてＯＮ
となると、供給弁８２が開かれ、燃料通路８１を経て燃
焼室４１内に燃料を供給するとともに、リレー８４ｂを
ＯＮとするので、抵抗器ｒ３を介して抵抗！！６１に通
電され、加熱グロープラグ６が加熱される。そして、抵
抗器ｒ３の抵抗値が小ｙいので、加熱グロープラグ６は
急速に温度が上昇し、その温度が所定温度、例えば３５
０°Ｃ前後に到達すると、抵抗器ｒ１＋ｒ２　、ｒ５お
よび抵抗線６１にて構成するホイートストン・ブリッジ
の平衡状態を検出している比較器６４はタイマ６５を介
して、リレー８４ｂをＯＦＦとして、ブリッジ回路６３
への通電を停止する。なお、タイマ６５は比較器６４の
出力を所定時間保持して、リレー８４ｂに伝達するタイ
マである。

一方、供給弁スイッチ８４ａより通電された発振器７３
は脈流を発振し、該脈流は高圧コイル７４にて高電圧に
昇圧されるので、点火プラグ７はその火花発生部７１に
て火花放電を開始することとなる。そして、燃焼室４１
に供給され、加熱された加熱グロープラグ６にて気化し
た燃料は、燃焼室４１の内部にて空気口４３よりの空気
の一部と混合して可燃混合気となっているので、点火プ
ラグ７の火花放電により点火されて火炎となり高温度の
燃焼ガスを生ずる。そして、空気口４３より流入する空
気を高温に加熱し、燃焼室出口４２より一熱風を熱交換
器５に送出することとなる。

なお、燃焼室４１内に燃料が供給され、燃料の燃焼が継
続している時は点火プラグ７の火花は不要であり、また
加熱グロープラグ６の温度が所定温度以上に上昇し、抵
抗線６１の抵抗値が大きな値となるので、ブリッジ回路
６３の状態を比較器６４が検知して、タイマ６５を介し
て発振器７３の作動を停止させ、火花の発生を中止する
。また、点火プラグ７の近傍は可燃混合気の着火点であ
るので空気流を弱くするため空気口４３を小孔としであ
るが、何らかの原因により燃焼が継続せず消火した場合
には、加熱グロープラグ６の温度が低下するので、抵抗
線６１の抵抗値変化を比較器６４が検出し、点火制御器
７２に指令を発して、点火プラグ７を作動させ、消火し
た燃焼室４１内の燃焼を継続せしめる。

第３図において、熱交換器５は暖房を要する自動車の室
内に連通ずる吸入空気取入口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って熱交換を行った
後の温風を、吹出口１１まで送風するブロア１２を備え
ている。そして、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
。したがって図示しであるブロア１４、エアコン用エバ
ポレータ１５、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ｌによつて駆動さ
れるゼネレータ１８よりの発電信号ＧＴと、動作スイッ
チ１９のＯＮ・ＯＦＦ信号ＦＳと、エンジンの冷却水温
度を検出する水温センサ２０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１７１、およびスイッチ部１７２により構成さ
れている。そして、該主制御部１７１は処理装置、メモ
リ、入出力インターフェイスを有するコンピュータ構成
のものである。

スイッチ部１７２はブロア１２のＯＮ・ＯＦＦ制御を行
う開閉器１７２ａ、前記供給弁スイッチ８４ａやブリッ
ジ回路６３などに電源を供給する開閉器１７２ｂを有す
る。２１は電源のバッテリ、２２はキースイッチ、２３
はスターターモータである。

つぎに、本発明に係る燃焼器を用いた上記の構成になる
自動車用暖房装置の作動を説明する。エンジンのキース
イッチ２２をＯＮにすると、自動車の電源はＯＮ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１７２ａ。

１７２ｂをＯＦＦに保持するので暖房装置は作動してい
ない。キースイッチ２２をさらに回転しスターターモー
タ２３に電圧をかけて回転させると、エンジンｌが始動
する。そして、エンジン１の始動と同時に主制御部１７
１が開閉器１７２ｂをＯＮとし、供給弁スイッチ８４九
を閉じると前述のようにリレー８４ｂがＯＮとなり、ブ
リッジ回路が通電され、加熱グロープラグ６が抵抗線６
１の加熱を受け、所定温度に加熱される。また、供給弁
スイッチ８４ａがＯＮとなるので燃料弁８２が開き、燃
料通路８１より燃焼室４１内に燃料が供給され、加熱さ
れた加熱グロープラグ６により燃料は気化して、空気と
混合し、可燃混合気が点火プラグ７の近傍に生ずる。さ
らにまた、上記の可燃混合気の発生と同時に、リレー８
４ｂを通じて発振器７３に電源が供給されるので高圧コ
イル７４が作動し、点火プラグ７の火花発生部７１にて
火花放電が開始となり、上記の可燃混合気が点火され、
前述のように燃焼ガスと高温度に加熱された空気が熱交
換器５に送出される。

一方、−・ジンｌが始動動作を終了し一覧運転に入ると
、ゼネレータ１８よりの発電信号ＧＴと動作スイッチ２
１のＯＮ信号ＦＳとの論理積が主制御部１７１にてソフ
トウェア的に入力される。

この入力により、主制御部１７１は開閉器１７２ａをＯ
Ｎとしてブロア１２に通電して、送風を開始する。この
ため、熱交換器５にて高温度の燃焼ガスと加熱空気にて
、吸入空気取入口１０よりの空気が加熱され、吹出口よ
り温風となって吹出すのでエンジンスタート直後より室
内暖房が可能となる。

つぎに、エンジン１が運転開始より時間を経過して、エ
ンジン冷却水温が室内暖房用温水として使用できる程度
に温度上昇すると、エンジンｌに設けた水温センサ２０
が作動して、水温信号ＷＳを出力し、これにより主制御
部１７１が開閉器１７２ｂをＯＦＦとして、供給弁スイ
ッチ８４ａを開いて供給弁８２を閉じ燃料供給を断とす
るとと　。

もに、加熱グロープラグ６と点火プラグ７への通電をＯ
ＦＦとし、また熱交換器５に関連するプロア１２を停止
させ、別のブロア１４を作動させ従来よりの冷却水ヒー
タが暖房動作を開始する。

なお、動作スイッチ１９を最初からＯＦＦ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、動作スイッチ１９のＯＮ信号Ｆ
Ｓとの論理和が主制御部１７１にて入力とならないので
、ブロア１２は動作しない。しかし、この場合にはエン
ジンｌには火炎で暖められた空気が大量に送り込まれる
ので、冬期にてエンジンｌが冷えていても、エンジン１
を急速に始動させることが可能なりイック・スタート装
置となる。

なお、本発明を一実施例により説明したが、本発明の主
旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明
の範囲から排除するものではない（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明はエンジンに至る吸
気管の途中に、燃焼器と熱交換器を設け、該燃焼器に加
熱グロープラグと、該加熱グロープラグにて気化した燃
料に着火する点火プラグとを配設して燃料を急速に燃焼
せしめ、該燃焼ガスの熱を熱交換器にて回収して暖房熱
源として用いルノテ、エンジンスタート直後にても室内
暖房が効果的に行える。

器内の燃焼状態を検知して点火プラグを制御するので、
効率のよい燃料の燃焼が行える。

さらに、本発明によれば寒冷時においてエンジンが冷え
ている場合にも、燃焼器にて加熱した暖気ヲエンジンに
大量に送り込めるので、エンジンを急速に始動させるこ
とができ、排気ガスの青白煙や臭気の防止となり、エン
ジンの性能が向上する。また、燃焼器よりの燃焼ガスは
直接に外部へ排出されず、エンジンに導かれてエンジン
の排気ガスとともに排出されるので、特に排気ガスの処
理に手数を要せず、環境汚染の問題も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ、）は本発明に係る燃焼器の一実施例を示す
構成断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）に示す矢印力
１ｆｌＡよりみた構成説明図、第２図は本実施例の主要
部分に係る回路図、第３図は本実施例を用いた自動車用
暖房装置のブロック図である。 ■・・・エンジン、３・・・吸気管、４・・・燃焼器、
６・・・加熱グロープラグ、７・・・点火プラグ、８・
・・燃料供給装置。 特許出願人　　いすｆ自動車株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　辻　　　　　　實０； ω寸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　空気ダクト中に設けられ燃料を気化する加熱グロープ
   ラグと、該加熱グロープラグにて気化された気化燃料に
   着火する点火プラグをそなえたことを特徴とする燃焼器
   。