JP2004317055A

JP2004317055A - 暖房装置

Info

Publication number: JP2004317055A
Application number: JP2003113176A
Authority: JP
Inventors: Koji Mori; 孝治森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】燃焼器が燃料タンク内の燃料を使い果たしてしまうことを未然に防止する。
【解決手段】燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったときに、燃焼器３０の発熱量を所定量以下とするとともに、燃焼器３０の発熱量を所定量以下に制御し始めた時からの経過時間が所定時間を超えたときに、燃焼器３０を強制的に停止させる。このとき、経過時間の計測は燃料タンク４２内の燃料量が所定量以上とならない限り停止させない。これにより、燃焼器３０が燃料タンク４２内の燃料を使い果たしてしまうことを未然に防止できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼器を用いた暖房装置に関するもので、車両に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用暖房装置では、燃料残量スイッチを設け、燃料量が所定量以下となったときに、燃焼器の燃焼量を最小能力以下で制御し、燃料消費量を低減している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５５０３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、燃焼器の燃焼量を最小能力以下として燃料消費量を低減しても、燃焼器を運転し続けている限り、最終的には、燃料タンク内の燃料を使い果たしてしまう。
【０００５】
このとき、走行用エンジンの燃料と燃焼器用の燃料とを同一燃料として燃料タンクを共用している場合には、走行に必要な燃料を使い果たしてしまい、走行ができなくなってしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な暖房装置を提供し、第２には、燃焼器が燃料タンク内の燃料を使い果たしてしまうことを未然に防止することを目的とする。
【０００７】
【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、請求項１に記載の発明では、燃料タンク（４２）内に蓄えられた燃料を燃焼することにより、熱を発生させる燃焼器（３０）と、燃料タンク（４２）内の燃料量が所定量以下となったときに、燃焼器（３０）の発熱量を所定量以下とする発熱量抑制手段（Ｓ４）と、発熱量抑制手段（Ｓ４）が作動し始めた時からの経過時間を計測するタイマー手段（Ｓ５）と、タイマー手段（Ｓ５）の計測時間が所定時間を超えたときに、燃焼器（３０）を停止させる燃焼停止手段（Ｓ６）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、燃焼器（３０）が燃料タンク（４２）内の燃料を使い果たしてしまうことを未然に防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、燃料タンク（４２）内の燃料量が所定量以上となったときに、タイマー手段（Ｓ５）を停止させるとともに、計測時間を初期値に再設定するリセット手段（Ｓ１）を備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、燃焼器（３０）が燃料タンク（４２）内の燃料を使い果たしてしまうことを確実に防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、発熱量抑制手段（Ｓ４）、タイマ手段及び燃焼停止手段（Ｓ６）は、燃焼器用電子制御装置（４１）に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の暖房装置、及び燃料タンク（４２）内に蓄えられた燃料を燃焼させて動力を得る熱機関を備える車両に適用される車両用暖房装置であって、発熱量抑制手段（Ｓ４）及び燃焼停止手段（Ｓ６）は、燃焼器用電子制御装置（４１）に設けられ、タイマー手段（Ｓ５）は、熱機関用電子制御装置（２１）に設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、経過時間は連続経過時間であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、経過時間は積算経過時間であることを特徴とするものである。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る燃焼装置を車両用補助暖房装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る車両用補助暖房装置の模式図であり、図２は燃焼器の模式図である。
【００１７】
図１中、エンジン１０は走行用動力源をなすディーゼル式の内燃機関であり、吸気管１１はエンジン１０に燃焼用空気を供給するものであり、この吸気管１１の最上流側には、エンジン１０に吸入される空気中の塵埃を除去するエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸気管１１内を流れる空気量を制御する吸気絞り弁１３が設けられている。
【００１８】
排気管１４はエンジン１０から排出される排気を流すための管であり、排気管１４には排気を浄化するための三元触媒１５及び排気音を低減する消音器１６が設けられている。ポンプ１７は冷却水を循環させるポンプ手段であり、本実施形態では、ポンプ１７は、エンジン１０から動力を得て稼動するので、ポンプ１７の回転数、つまりポンプ１７により循環させられ冷却水の流量は、エンジン１０の回転数に略比例して変化する。
【００１９】
ラジエータ１８は冷却水と外気とを熱交換させて冷却水を冷却する熱交換器である。なお、図１では、ラジエータ１８を迂回させて冷却水を流すバイパス回路及びラジエータ１８を流れる冷却水量を調節するサーモスタット等の流量制御弁は、省略されている。
【００２０】
ヒータ１９は冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱する加熱器であり、流量制御弁２０はヒータ１９側に流れる冷却水量を調節するバルブであり、燃焼器３０は、燃料を燃焼することにより冷却水を加熱して間接的に車室内を暖房するものであり、エンジン用電子制御装置２１は、燃料噴射装置等のエンジン制御機器を制御する熱機関用電子制御装置である。
【００２１】
次に、燃焼器３０の概略構造を図２に基づいて延べる。
【００２２】
燃焼部３１は、燃料を着火燃焼させる第１燃焼室３１ａ及び第１燃焼室３１ａにて着火した火炎を成長させる第２燃焼室３１ｂから構成されたもので、第１燃焼室３１ａと第２燃焼室３１ｂとを、両燃焼室３１ａ、３１ｂの断面積より小さな通路断面積を有するオリフィス３１ｃを介して連通させることにより、第１燃焼室３１ａ内の火炎が吹き消えてしまうことを防止している。
【００２３】
また、第１燃焼室３１ａを構成する円筒状の第１燃焼筒３１ｄの円筒部には、第１燃焼室３１ａに燃焼用空気を供給する空気穴３１ｅが設けられており、第１燃焼筒３１ｄの周りには空気溜め室３２が設けられ、空気流入口３２ａはエアポンプ３３の吐出口側に接続されている。
【００２４】
なお、エアポンプ３３は外気を吸引して燃焼器３０に供給する燃焼用空気を燃焼器３０に供給する電動式のウェスコ（渦流）ポンプであり、本実施形態では、エアポンプ３３と燃焼器３０とは一体化されている。
【００２５】
また、燃焼部３１の外周側には燃焼ガスが流れる排気通路３４が設けられているとともに、この排気通路３４を外側から覆うように冷却水が流れる冷却水通路３５が設けられている。
【００２６】
そして、排気通路３４を流れる燃焼ガスと冷却水通路３５を流れる冷却水とを熱交換することにより燃焼器３０で発生した熱を冷却水に取り込む。なお、排気通路３４及び冷却水通路３５には、燃焼ガスと冷却水との熱交換効率を高めるフィン３４ａ、３５ｃが設けられている。
【００２７】
なお、排気口３４ｂは熱交換を終えた燃焼ガスを排出するためのものであり、流入口３５ａは冷却水を冷却水通路３５に導くものであり、流出口３５ｂは熱交換を終えた冷却水を排出するものである。
【００２８】
ウィック３６は燃料ポンプ４０から燃焼器３０に供給された燃料を一時的に保持することにより燃料の気化を促すもので、本実施形態では、略円盤状の金属メッシュ製で、その空隙に燃料を一時的に保持する。
【００２９】
グロープラグ３７は通電することによりウィック３６に保持された燃料を加熱着火させる加熱手段であり、排気口３４ｂ近傍には、燃焼ガスの温度を検出するフレームセンサ３８が配設されている。なお、フレームセンサ３８は、電気抵抗値の変化を利用して着火及び失火を検出する温度センサの一種である。
【００３０】
水温センサ３９ａは燃焼ガスにて加熱された冷却水の温度を検出する温度検出手段であり、壁温センサ３９ｂは燃焼ガスに直接に晒される燃焼部３１の壁面温度を検出するものである。
【００３１】
そして、各センサ３８、３９ａ、３９ｂの検出信号は燃焼器用電子制御装置（ＥＣＵ）４１に入力されており、ＥＣＵ４１は各センサ３８、３９ａ、３９ｂの検出信号等に基づいて予め設定されたプログラムに従って燃焼器３０、つまりエアポンプ３３、グロープラグ３７及び燃料ポンプ４０等を制御して燃焼器３０の燃焼能力を制御する。
【００３２】
なお、本実施形態では、Ｈｉ燃焼（最大能力燃焼）、Ｌｏ燃焼（最小能力燃焼）、及びＯｆｆ（停止）の三段階で燃焼器３０の燃焼能力を制御するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
また、本実施形態では、エンジン１０用の燃料と燃焼器３０用の燃料とを同一燃料として燃料タンク４２をエンジン１０と燃焼器３０とで共用している。そして、エンジン用電子制御装置２１には、燃料タンク４２内の燃料量を連続的に計測する燃料量センサ４２ａの信号が入力されており、エンジン用電子制御装置２１は、燃料量センサ４２ａの検出値により燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったときに、燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったことを示す燃料残量スイッチ信号をＥＣＵ４１に向けて発する。
【００３４】
次に、本実施形態に係る車両用補助暖房装置の特徴的作動を図３に示すフローチャートに基づいて述べる。
【００３５】
燃焼器３０の燃焼能力は、燃料残量スイッチ信号の入力がないとき、つまり燃料タンク４２内の燃料量が所定量より多いときには、図４に示すように、水温センサ３９ａの検出水温Ｔｗが高くなるほど小さくなるように３段階制御される（Ｓ１〜Ｓ３）。なお、図４に示す制御パターンを通常制御と呼ぶ。
【００３６】
因みに、本実施形態では、燃焼能力を切り替えるしきい値を検出水温Ｔｗが上昇過程にある場合と下降過程にある場合とで相違させている。したがって、例えば検出水温Ｔｗが上昇過程にある場合において、検出水温ＴｗがＴ１℃以上Ｔ２℃未満のとき燃焼器３０は最大能力にて運転され、検出水温Ｔｗが下降過程にある場合において、検出水温ＴｗがＴ１℃未満のとき燃焼器３０は最大能力にて運転される。
【００３７】
また、燃料残量スイッチ信号の入力があったとき、つまり燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったときには、図５に示すように、燃焼器３０の燃焼の能力を最小能力燃焼以下とするとともに、燃料残量スイッチ信号の入力があって燃焼器３０の燃焼の能力を最小能力燃焼以下した時、つまり制御パターンを図４から図５に変更した時からの経過時間を計測し始める（Ｓ４、Ｓ５）。なお、燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったときの燃焼器３０の制御を非通常時制御と呼ぶ。
【００３８】
そして、計測時間が所定時間を超えたときには、仮に燃焼器３０の始動スイッチが投入されている場合であっても、ＥＣＵ４１にて燃焼器３０を強制的に停止させる（Ｓ６）。
【００３９】
このとき、経過時間の計測は、燃料タンク４２内の燃料量が所定量以上とならない限り、原則として停止しないので、燃焼器３０が強制的に停止した後、燃料補給をしない場合には、燃焼器３０を再起動することはできない。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４１】
本実施形態では、燃料タンク４２内の燃料量が所定量以下となったときに、燃焼器３０の発熱量を所定量以下とするとともに、燃焼器３０の発熱量を所定量以下に制御し始めた時からの経過時間が所定時間を超えたときに、燃焼器３０を停止させるので、燃焼器３０が燃料タンク４２内の燃料を使い果たしてしまうことを未然に防止できる。
【００４２】
なお、図６は通常制御時及び非通常時における検出水温Ｔｗの変化を示すグラフの一例であり、本実施形態では、燃焼器３０の発熱量を所定量以下に制御し始めた時からの経過時間が所定時間を超えたときに、燃焼器３０を強制的に停止させている。
【００４３】
また、経過時間の計測は燃料タンク４２内の燃料量が所定量以上とならない限り停止しないので、燃焼器３０が燃料タンク４２内の燃料を使い果たしてしまうことを確実に防止できる。
【００４４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、燃焼器３０の発熱量を所定量以下に制御し始めた時からの時間の計測を燃焼器３０用のＥＣＵ４１にて計測したが、本実施形態は、エンジン用電子制御装置２１にて燃焼器３０の発熱量を所定量以下に制御し始めた時からの時間の計測を計測するものである。
【００４５】
これにより、例えば補助暖房装置の開発と車両本体の開発とが、別々に並列開発されている際に、車両本体の開発部隊が自由に経過時間を設定することが可能となる。
【００４６】
なお、経過時間は燃料タンク４２の容量及びエンジン１０の燃料消費率に応じて変更する必要があるので、補助暖房装置の開発部隊単独で決定することはできない。
【００４７】
（第３実施形態）
第１実施形態では、制御パターンを図４から図５に変更した時からの連続経過時間が所定時間を超えたときには、仮に燃焼器３０の始動スイッチが投入されている場合であっても、ＥＣＵ４１にて燃焼器３０を強制的に停止させたが、本実施形態は、制御パターンを図４から図５に変更した時からの積算経過時間が所定時間を超えたときには、仮に燃焼器３０の始動スイッチが投入されている場合であっても、ＥＣＵ４１にて燃焼器３０を強制的に停止させるものである。
【００４８】
具体的には、図７に示すように、制御パターンを図４から図５に変更した時に積算経過時間を計測するためのタイマー手段（計時手段）を作動させるとともに（Ｓ６）、検出水温ＴｗがＴ３℃以上となったときには、一旦、タイマーを止めて燃焼器３０を停止させるとともに、検出水温ＴｗがＴ１℃以下となって再び燃焼器３０が稼動したときには、タイマーを止めた時の経過時間に積算して経過時間を計測する（Ｓ７〜Ｓ９）。
【００４９】
そして、その積算経過時間が所定時間を超えたときには、仮に燃焼器３０の始動スイッチが投入されている場合であっても、ＥＣＵ４１にて燃焼器３０を強制的に停止させる（Ｓ１０〜Ｓ１２）。
【００５０】
なお、Ｓ１〜Ｓ４までは、第１実施形態と同じである。
【００５１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用補助暖房装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用補助暖房装置の模式図である。
【図２】燃焼器の模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る車両用補助暖房装置の制御フローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る車両用補助暖房装置の通常制御パターンを示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用補助暖房装置の非通常制御パターンを示す図である。
【図６】通常制御時及び非通常時における検出水温Ｔｗの変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る車両用補助暖房装置の制御フローチャートである。
【符号の説明】
２１…エンジンＥＣＵ、３０…燃焼器、３１…燃焼部、３３…エアポンプ、
１４…排気通路、３５…冷却水通路、３９ａ…水温センサ、
４０…燃料ポンプ、４１…燃焼器用ＥＣＵ。

Claims

燃料タンク（４２）内に蓄えられた燃料を燃焼することにより、熱を発生させる燃焼器（３０）と、
前記燃料タンク（４２）内の燃料量が所定量以下となったときに、前記燃焼器（３０）の発熱量を所定量以下とする発熱量抑制手段（Ｓ４）と、
前記発熱量抑制手段（Ｓ４）が作動し始めた時からの経過時間を計測するタイマー手段（Ｓ５）と、
前記タイマー手段（Ｓ５）の計測時間が所定時間を超えたときに、前記燃焼器（３０）を停止させる燃焼停止手段（Ｓ６）とを備えることを特徴とする暖房装置。
前記燃料タンク（４２）内の燃料量が所定量以上となったときに、前記タイマー手段（Ｓ５）を停止させるとともに、計測時間を初期値に再設定するリセット手段（Ｓ１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の暖房装置。
前記発熱量抑制手段（Ｓ４）、前記タイマ手段及び前記燃焼停止手段（Ｓ６）は、燃焼器用電子制御装置（４１）に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の暖房装置。
請求項１又は２に記載の暖房装置、及び前記燃料タンク（４２）内に蓄えられた燃料を燃焼させて動力を得る熱機関を備える車両に適用される車両用暖房装置であって、
前記発熱量抑制手段（Ｓ４）及び前記燃焼停止手段（Ｓ６）は、燃焼器用電子制御装置（４１）に設けられ、
前記タイマー手段（Ｓ５）は、熱機関用電子制御装置（２１）に設けられていることを特徴とする車両用暖房装置。
前記経過時間は連続経過時間であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
前記経過時間は積算経過時間であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。