JP2000094937A - 車両暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用暖房装置の製造原価上昇を抑制しつ
つ、燃焼機を安定的に燃焼させる。 【解決手段】 燃焼機用排気管３２を排気再循環管３０
のうちＥＧＲバルブ３１より排気管１４に接続するとと
もに、燃焼機用吸気管２８を吸気管１１に接続する。さ
らに、燃焼機用排気管３２に燃焼機２２に向けて排気が
逆流することを防止する逆止弁３３を設けるとともに、
燃焼機２２の稼働時においてエンジン１０の停止時に
は、ＥＧＲバルブ３１を閉じて燃焼機２２の排気を触媒
１５側に排出し、エンジン稼働時には、ＥＧＲバルブ３
１を開いて燃焼機２２の排気を吸気管１１側に排出す
る。これにより、エンジン停止時には、車両の触媒１５
やマフラー１６により浄化され、エンジン１０の稼働時
においては、燃焼機２２の排気は、エンジン１０に吸入
されるので、体積（容積）型の送風機を用いることな
く、燃焼機２２の排気を排出することができ、燃焼機２
２を安定的に燃焼させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼するこ
とにより車室内を暖房を行う燃焼機を有する車両用暖房
装置に関するもので、ディーゼルエンジン等の廃熱が小
さい内燃機関を搭載する車両に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関（以下、エンジンと略す。）の
廃熱を熱源として車室内の暖房を図っている車両におい
て、エンジン始動直後のいわゆるコールドスタート時、
又は廃熱量が小さいディーゼルエンジンでは、十分な暖
房能力を発揮することができないので、出願人は、既に
燃焼機により暖房能力不足を補う車両用暖房装置（特願
平１０−１６１０２４）を既に出願している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、燃焼機の排気
圧はエンジンの排気圧に比べて小さいため、燃焼機の排
気側とエンジンの排気側とを単純に連結すると、エンジ
ンの稼働時においては、エンジンの排気が燃焼機に逆流
してしまので、燃焼機を安定的に燃焼させることが難し
い。

【０００４】そこで、上記出願では、体積（容積）型の
送風機（エアポンプ）を用いて燃焼機に空気を圧送する
ことにより燃焼機を安定的に燃焼させているものの、体
積型の送風機を必要とするため、車両用暖房装置の製造
原価上昇を招いてしまうという問題がある。また、燃焼
機の排気を大気中に放出するための配管を必要とするた
め、排気系レイアウトが複雑になるという問題もある。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、車両用暖房装置
の製造原価上昇を抑制しつつ、燃焼機を安定的に燃焼さ
せることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、燃焼機（２２）の排気側と排気再
循環管（３０）のうちＥＧＲバルブ（３１）より排気管
（１４）側とを連通させる燃焼機用排気管（３２）と、
燃焼機用排気管（３２）に設けられ、燃焼機（２２）の
排気が排気再循環管（３０）側から燃焼機（２２）の排
気側に逆流することを防止する逆止弁（３３）とを備
え、燃焼機（２２）の稼働時において、内燃機関（２
２）の稼働時にはＥＧＲバルブ（３１）を開くことを特
徴とする。

【０００７】これにより、内燃機関（１０）の停止時に
おいては、燃焼機（２２）の排気は、排気再循環管（３
０）を流通して内燃機関（１０）の排気管（１４）から
大気中に放出される。また、内燃機関（１０）の稼働時
においては、燃焼機（２２）の排気は、内燃機関（１
０）に吸入されるので、体積（容積）型の送風機を用い
ることなく、燃焼機（２２）の排気を排出することがで
き、燃焼機（２２）を安定的に燃焼させることができ
る。

【０００８】したがって、本発明に係る車両用暖房装置
では、製造原価上昇を抑制しつつ、燃焼機（２２）を安
定的に燃焼させることができるとともに、燃焼機（２
２）の排気系のレイアウトを簡素化することができ、燃
焼機（２２）の車両搭載性を向上させることができる。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形
態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本実施形
態に係る車両用暖房装置の模式図であり、１０は車両走
行用の水冷式ディーゼルエンジン（液冷式内燃機関）で
ある。そして、１１は、エアクリーナ１２にて塵埃が除
去された（浄化された）空気を水冷式ディーゼルエンジ
ン（以下、エンジンと略す。）の各気筒に導く吸気管で
あり、この吸気管１１の集合部１１ａとエアクリーナ１
２との間には、吸入空気（以下、吸気と略す。）を絞る
絞り弁１３が設けられている。

【００１０】因みに、絞り弁１３は、その開度を調節す
ることにより、絞り弁１３より吸気流れ下流側に接続さ
れた排気再循環管３０の排気出口側の圧力を調整して再
循環させるエンジン１０の排気を調節するものであり、
その開度は、エンジン１０の燃焼状態（燃焼温度）、エ
ンジン負荷及びエンジン回転数等に基づいて、後述する
ＥＧＲバルブ３１と連動して制御される。

【００１１】１４は各気筒から排出される排気を集合さ
せて、後述する触媒１５に導く排気管であり、１６は排
気中の炭化水素や窒素酸化などの酸化還元反応を促進す
ることにより排気を浄化する三元触媒（以下、触媒と略
す。）である。そして、この触媒１５の排気流れ下流側
には、触媒１５から流出する排気の騒音（排気音）を低
減するマフラー（消音器）１６が配設されている。

【００１２】また、１７はエンジン１０内を循環する冷
却水（冷却液）を冷却するラジエータであり、１８はエ
ンジン１０から駆動力を得て冷却水を循環させるウォー
タポンプである。１９はエンジン１０から流出した冷却
水を、ラジエータ１７を迂回させてエンジン１０に還流
させるパイパス通路であり、２０は冷却水温度に応じて
エンジン１０から流出した冷却水をラジエータ１７に流
通させる場合と、バイパス通路１９に流通させる場合と
を切り換える周知のサーモスタットである。

【００１３】因みに、ウォータポンプ１８及びバイパス
通路１９は、通常、エンジン１０内に内蔵されている。
２１は冷却水を熱源として車室内に吹き出す空気を加熱
することにより、車室内を暖房するヒータコア（暖房手
段）であり、２２はヒータコア２１より冷却水流れ上流
側に配設されてヒータコア２１に流入する冷却水を加熱
する燃焼機である。

【００１４】なお、燃焼機２２の燃焼状態（停止または
燃焼機２２の発熱量）、燃焼機２２に燃料を圧送する燃
料ポンプ（Ｆ／Ｐ）２３、及び電動ウォータポンプ２４
は、乗員が操作するタイマスイッチ（図示せず）又はリ
モートコントロール装置（図示せず）等の設定値及び水
温センサ２５ａの検出信号（検出温度）に基づいて電子
制御装置（ＥＣＵ）２５により制御される。

【００１５】因みに、水温センサ２５ａ（温度検出手
段）は、エンジン１０から流出する冷却水温度を検出す
るものである。また、２６はエンジン１０から流出した
冷却水を、電動ウォータポンプ２４を迂回させて燃焼機
２２に導くバイパス通路であり、このバイパス通路２６
には、電動ウォータポンプ２４から吐出した冷却水がバ
イパス通路２６を流通して電動ウォータポンプ２４の吸
入側に還流することを防止する逆止弁２７が配設されて
いる。

【００１６】２８はエアクリーナ１２にて浄化された空
気を燃焼機２２に導く燃焼機用吸気管であり、この燃焼
機用吸気管２８は、吸気管１１のうち絞り弁１３より吸
気流れ上流側の部位と燃焼機２２の吸気側とを連通させ
ている。また、燃焼機用吸気管２８には、燃焼機２２に
吸気を送風する電動送風機（以下、送風機と略す。）２
９が配設されており、本実施形態では、ターボ送風機を
採用している。なお、ターボ送風機とは、羽根車の回転
運動によって気体に運動エネルギを与える機械を言い、
具他的には遠心式送風機、斜流送風機及び軸流送風機等
を言う（ＪＩＳ Ｂ ０１３２）。

【００１７】３０はエンジン１０の排気を吸気管１１に
還流させる排気再循環管であり、この排気再循環管３０
は、吸気管１１のうち燃焼機用吸気管２８が接続された
部位より吸気流れ下流側と、排気管１４のうち触媒１５
より排気流れ上流側とを連通させるように、吸気管１１
及び排気管１４に接続されている。３１は排気再循環管
３０を開閉するＥＧＲバルブ（排気再循環バルブ）であ
り、このＥＧＲバルブ３１及び排気再循環管３０等によ
り、エンジン１０の排気中に含まれる窒素酸化物を低減
する、周知の排気再循環装置（ＥＧＲ）を構成してい
る。なお、ＥＧＲバルブ３１は、絞り弁１３及び燃焼機
２２等と共にＥＣＵ２５により制御されている。

【００１８】そして、３２は、燃焼機２２の排気を排気
再循環管３０のうちＥＧＲバルブ３１より排気管１４側
に導く燃焼機用排気管３２であり、この燃焼機用排気管
３２には、排気が排気再循環管３０側から燃焼機２２側
に逆流することを防止する逆止弁３３が設けられてい
る。次に、本実施形態に係る車両用暖房装置の作動を図
２に示すフローチャートに基づいて述べる。

【００１９】先ず、タイマスイッチ又はリモートコント
ロール装置からの信号がＥＣＵ２５に読み込まれ（Ｓ１
００）、その信号が燃焼機２２を着火（稼働）する（Ｏ
Ｎ信号）か否か（ＯＦＦ信号か）が判定される（Ｓ１１
０）。そして、信号がＯＦＦ信号であると判定された場
合には、燃焼機２２を停止させる（Ｓ１２０）。なお、
既に燃焼機２２が停止している場合には、停止状態（Ｏ
ＦＦ状態）を維持する。

【００２０】また、Ｓ１１０にて信号がＯＮ信号である
と判定された場合には、エンジン１０の点火コイル（図
示せず）へのイグニッション信号に基づいてエンジン１
０が稼働中（ＯＮ）であるか否（ＯＦＦ）かを判定し
（Ｓ１３０）、エンジン１０が停止している場合には、
ＥＧＲバルブ３１を閉じて（Ｓ１４０）、燃料ポンプ２
３、電動ウォータポンプ２４及び送風機２９を稼働させ
て燃焼機２２を稼働（着火）させる（Ｓ１５０）。な
お、既に燃焼機２２が稼働している場合には、稼働状態
（ＯＮ状態）を維持する。

【００２１】これにより、燃焼機２２の排気は、排気再
循環管３０を流通して触媒１５及びマフラー１６を通過
して大気中に放出される（図１参照）。一方、エンジン
１０が稼働中であるときは、ＥＧＲバルブ３１を開いて
燃焼機２２を稼働させる（Ｓ１７０、Ｓ１５０）。これ
により、燃焼機２２の排気は、エンジン１０の排気と共
に排気再循環管３０を流通してエンジン１０に吸入され
る（図３参照）。

【００２２】なお、燃焼機２２の稼働時にエンジン１０
が稼働したときには、エンジン１０は、吸入空気と共に
燃焼機２２の排気を吸入して燃焼（爆発）することとな
るので、エンジン１０の燃料噴射装置（図示せず）は、
燃焼機２２の排気が吸入空気中に混入したことによる、
吸入空気中の酸素量の低下を考慮して燃料噴射する必要
がある。

【００２３】次に、本実施形態の特徴を述べる。エンジ
ン１０の停止時においては、燃焼機２２の排気は、排気
再循環管３０を流通して触媒１５に導かれて触媒１５に
て浄化された後に、マフラー１６にて騒音が低減された
後に大気中に放出されるので、燃焼機２２用の触媒やマ
フラーを新たに設けることなく、燃焼機２２の排気を浄
化することができる。

【００２４】また、エンジン１０の稼働時においては、
燃焼機２２の排気は、エンジン１０に吸入されるので、
体積（容積）型の送風機を用いることなく、燃焼機２２
の排気を排出することができ、燃焼機２２を安定的に燃
焼させることができる。したがって、本実施形態に係る
車両用暖房装置では、製造原価上昇を抑制しつつ、燃焼
機２２を安定的に燃焼させることができる。

【００２５】また、燃焼機２２用の触媒やマフラーを新
たに設けることなく、燃焼機２２の排気を浄化すること
ができるので、燃焼機２２を有する車両用暖房装置の車
両への搭載性を向上させることができる。また、燃焼機
２２の排気も車両の排気管１４を経由して大気中に放出
されるので、燃焼機２２の排気系のレイアウトを簡素化
することができ、燃焼機２２の車両搭載性を向上させる
ことができる。

【００２６】また、エンジン１０の停止時においては、
燃焼機２２により加熱された冷却水がヒータコア２０及
びエンジン１０を循環するので、車室内に加えて、エン
ジン１０が温められる（暖機される）ので、次回のエン
ジン始動時において、エンジン１０の暖機運転時間を短
縮することができる。また、エンジン１０の停止時にお
いては、燃焼機２２の排気が触媒１４に導かれるので、
触媒１４の温度を上昇させることができる。したがっ
て、次回のエンジン始動時において、触媒１４を所定温
度まで上昇させる（触媒１４を活性化させる）のに必要
な時間を短縮することができるので、エンジン１０の排
気を速やかに浄化することができる。

【００２７】また、燃焼機２２は、エンジン１０に比べ
て燃料がゆっくりと燃焼するため、燃料が完全燃焼し易
く、燃焼機２２の排気には、エンジン１０の排気に比べ
て酸素量が少ない。このため、エンジン１０の排気をエ
ンジン１０の吸入側に還流させる、いわゆる通常の排気
再循環装置に比べて、排気中の酸素の酸化（燃焼）によ
ってエンジン１０の燃焼室内温度が上昇することを抑制
することができる。したがって、通常の排気再循環装置
に比べて、より確実に窒素酸化物を低減することができ
る。

【００２８】ところで、仮に燃焼機用排気管３２に逆止
弁３３が設けられていない場合には、燃焼機２２の停止
時にエンジン１０が稼働したときには、ＥＧＲバルブ３
１を閉じても、エンジン１０の排気が燃焼機用排気管３
２、燃焼機２２及び燃焼機用吸気管２８を逆流して吸気
管１１に流入してしまうという問題が発生する。これに
対して、本実施形態によれば、逆止弁３３が設けられて
いるので、エンジン１０の排気が燃焼機２２を経由して
吸気管１１に流入することを防止できる。

【００２９】なお、燃焼機２２が停止しているときに
は、ＥＧＲバルブ３１の開閉は、エンジン１０の燃焼状
態（燃焼温度）、エンジン負荷及びエンジン回転数等に
基づいて制御される。ところで、上述の実施形態では、
燃焼機２２の熱を冷却水に与えて車室内を暖房したが、
燃焼機２２にて直接に車室内を加熱暖房してもよい。

【００３０】また、本発明に係る車両用暖房装置は、デ
ィーゼルエンジンを車両に限定されるものではなく、排
気再循環管３０にＥＧＲバルブ３１を有するものであれ
ば、ガソリンエンジンにも適用することができる。ま
た、本発明に係る車両用暖房装置は、エンジン１０の排
気が有するエネルギにてエンジン１０の吸気を過給する
ターボチャージャ付きエンジンにも適用することができ
る。

【００３１】なお、この場合は、燃焼機２２の吸気側及
び排気側は、共にターボチャージャより吸気流れ上流側
又は下流側に接続して燃焼機２２の吸気側と排気側との
圧力差を小さくする必要がある。また、燃焼機２２の吸
気側と排気側との間にターボチャージャがある場合に
は、燃焼機２２の稼働中はターボチャージャを停止する
等して燃焼機２２の吸気側と排気側との圧力差を小さく
する必要がある。

【００３２】また、上述の実施形態では、燃焼機２２の
稼働時において、エンジン１０の停止時には、ＥＧＲバ
ルブ３１を閉じたが、絞り弁１３を閉じれば、ＥＧＲバ
ルブ３１を開いてもよい。さらに、エンジン１０の吸気
管１１に吸気を冷却するインタークーラが設けられてい
る場合であって、燃焼機２２の排気が、吸気管１１のう
ちインタクーラより吸気流れ上流側に排出される場合に
は、インタクーラに凝縮水を排出するドレン口を設ける
ことが望ましい。

【００３３】これは、燃焼機２１の排気には、水蒸気が
多く含まれているため、インタクーラにて燃焼機２２の
排気が冷却されると、凝縮水が発生するからである。ま
た、上述の実施形態では、イグニッション信号に基づい
てエンジン１０が稼働中であるか否を判定したか、エン
ジン１０と機械的に連動して稼働するオルタネータ（ジ
ェネレータ）からの信号に基づいてエンジン１０が稼働
中であるか否かを判定してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る車両用暖房装置、及びエンジン
停止時における燃焼機の排気流れを示す模式図である。

【図２】ＥＣＵの制御フローを示すフローチャートであ
る。

【図３】実施形態に係る車両用暖房装置、及びエンジン
稼働時における燃焼機の排気流れを示す模式図である。

【符号の説明】

１０…水冷式エンジン（液冷式エンジン）、１１…吸気
管、１２…エアクリーナ、１３…絞り弁、１４…排気
管、１５…三元触媒、１６…マフラー、２１…ヒータコ
ア（暖房手段）、２２…燃焼機、２９…送風機、３０…
排気再循環管、３１…ＥＧＲバルブ、３２…燃焼機用排
気管、３３…逆止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 肇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 森川 敏夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関（１０）の排気を大気中に放出
   する排気管（１４）と、 前記排気管（１４）を流通する排気を前記内燃機関（１
   ０）の吸気管（１１）に還流させる排気再循環管（３
   ０）、及び前記排気再循環管（３０）を開閉するＥＧＲ
   バルブ（３１）からなる排気再循環装置とを有する車両
   に適用される車両暖房装置であって、 前記内燃機関（１０）の廃熱を熱源として車室内を暖房
   する暖房手段（２１）と、 燃料を燃焼することにより車室内を暖房する燃焼機（２
   ２）と、 前記燃焼機（２２）の排気側と、前記排気再循環管（３
   ０）のうち前記ＥＧＲバルブ（３１）より前記排気管
   （１４）側とを連通させる燃焼機用排気管（３２）と、 前記燃焼機用排気管（３２）に設けられ、前記燃焼機
   （２２）の排気が前記排気再循環管（３０）側から前記
   燃焼機（２２）の排気側に逆流することを防止する逆止
   弁（３３）とを備え、 前記燃焼機（２２）の稼働時において、前記内燃機関
   （２２）の稼働時には前記ＥＧＲバルブ（３１）を開く
   ことを特徴とする車両暖房装置。
2. 【請求項２】 液冷式の内燃機関（１０）の排気を大気
   中に放出する排気管（１４）と、 前記排気管（１４）を流通する排気を前記内燃機関（１
   ０）の吸気管（１１）に還流させる排気再循環管（３
   ０）、及び前記排気再循環管（３０）を開閉するＥＧＲ
   バルブ（３１）からなる排気再循環装置とを有する車両
   に適用される車両暖房装置であって、 前記内燃機関（１０）の冷却液を熱源として車室内を暖
   房するヒータコア（２１）と、 燃料を燃焼することにより、前記ヒータコア（２１）に
   流入する冷却液を加熱する燃焼機（２２）と、 前記燃焼機（２２）の排気側と、前記排気再循環管（３
   ０）のうち前記ＥＧＲバルブ（３１）より前記排気管
   （１４）側とを連通させる燃焼機用排気管（３２）と、 前記燃焼機用排気管（３２）に設けられ、前記燃焼機
   （２２）の排気が前記排気再循環管（３０）側から前記
   燃焼機（２２）の排気側に逆流することを防止する逆止
   弁（３３）とを備え、 前記燃焼機（２２）の稼働時において、前記内燃機関
   （１０）の稼働時には前記ＥＧＲバルブ（３１）を開く
   ことを特徴とする車両暖房装置。
3. 【請求項３】 前記吸気管（１１）には、前記吸気管
   （１１）を流通する吸入空気を絞る絞り弁（１３）が設
   けられており、 さらに、前記燃焼機（２２）の吸気管（２８）は、前記
   吸気管（１１）のうち前記絞り弁（１３）より吸入空気
   流れ上流側に接続されていることを特徴とする請求項１
   または２に記載の車両用暖房装置。