JP2018178906A - 暖機システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを早期に暖機させることが可能な暖機システムを提供する。【解決手段】暖機システム１は、エンジン１０と、エンジン１０からの排気ガスが開放口２１へ向かって流れる排気通路２０と、排気通路２０の分岐通路２５と繋がっており、エンジン１０を含むエンジンルーム５２を囲んでいる囲み部５０と、エンジン１０の暖機時に、排気通路２０の排気ガスを分岐通路２５からエンジンルーム５２へ流入させる切り替えバルブ６０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを暖機させる暖機システムに関する。

トラック等の車両においては、エンジンを適切に運転させるために、エンジンの暖機が必要な場合がある。
エンジンを暖機させる方法として、例えば、排気ガスとエンジンの冷却水とを熱交換させる熱交換器により温まった冷却水を、冷却水管を介してエンジンへ送る方法がある（特許文献１を参照）。

特開２００７−２４７５５５号公報

上記の方式の場合には、熱交換器からエンジンへ冷却水が流れる際に、熱交換器において温まった冷却水が放熱するために、エンジンを効果的に暖機させることができない。例えば冷却水が流れる冷却水管が長い場合には、冷却水が放熱されやすくなるため、エンジンを早期に暖機させることが困難である。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、エンジンを早期に暖機させることが可能な暖機システムを提供することを目的とする。

本発明の一の態様においては、エンジンと、前記エンジンからの排気ガスが開放口へ向かって流れる排気通路と、前記排気通路の分岐部と繋がっており、前記エンジンを含む空間を囲んでいる囲み部と、前記エンジンの暖機時に、前記排気通路の前記排気ガスを前記分岐部から前記空間へ流入させる切り替え部と、を備える、暖機システムを提供する。
上記の暖機システムによれば、エンジンの暖機時に、排気ガスが、エンジンを含む空間内に充満することができる。これにより、排気ガスによって、エンジンを温めることができるので、エンジンを早期に暖機できる。

また、前記暖機システムは、前記排気通路において前記分岐部よりも前記エンジン側に設けられ、前記排気ガスを浄化する後処理部を更に備え、前記囲み部は、前記後処理部を囲んでいることとしてもよい。

また、前記暖機システムは、前記囲み部内に設けられ、前記排気ガスと前記エンジンの冷却水とを熱交換する熱交換部と、前記囲み部内に設けられ、前記熱交換部で温まった前記冷却水が前記エンジンへ流れる冷却水管と、を更に備えることとしてもよい。

また、前記囲み部は、前記空間へ流入して前記エンジンに沿って流れる前記排気ガスを排出させる排出口を有することとしてもよい。

また、前記暖機システムは、前記エンジンの冷却水の温度を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記冷却水の温度が所定の閾値よりも低いと、前記排気ガスを前記分岐部から前記空間へ流入させるように前記切り替え部を動作させる制御部と、を更に備えることとしてもよい。

本発明によれば、エンジンを早期に暖機させることが可能な暖機システムを提供できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る暖機システム１の構成の一例を説明するための模式図である。 第１の実施形態に係る暖機システム１の構成の一例を説明するための模式図である。 第２の実施形態に係る暖機システム１の構成の一例を説明するための模式図である。

＜第１の実施形態＞
（暖機システムの構成）
図１及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る暖機システム１の構成について説明する。

図１及び図２は、第１の実施形態に係る暖機システム１の構成の一例を説明するための模式図である。なお、図１には、エンジン１０の暖機時の状態が示されており、図２には、エンジン１０の暖機時ではない時の状態が示されている。

暖機システム１は、ここではトラック等の車両に搭載されている。本実施形態の暖機システム１は、エンジン１０の排気ガスを利用して、エンジン１０の暖機を促進させるためのシステムである。暖機システム１は、図１に示すように、エンジン１０と、排気通路２０と、後処理装置２３と、分岐通路２５と、熱交換器３０と、グリルシャッター３２と、排熱回収器４０と、冷却水通路４２と、囲み部５０と、切り替えバルブ６０と、検出センサ７０と、制御装置８０とを有する。

エンジン１０は、複数の気筒を含むエンジンであり、本実施形態ではディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジン、その他の内燃機関にも適用可能である。エンジン１０は、気筒内で燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。吸気は、不図示の吸気通路によりエンジン１０の気筒に吸入されている。また、エンジン１０は、燃焼後の排気ガスを排気通路２０へ排出する。

排気通路２０は、エンジン１０から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路２０は、例えば管で構成されている。排気通路２０の長手方向の一端は、エンジン１０と接続されており、排気通路２０の長手方向の他端には、大気と連通している開放口２１が設けられている。このため、エンジン１０からの排気ガスは、開放口２１へ向かって流れて開放口２１から大気開放される。

後処理装置２３は、排気通路２０に設けられており、排気ガスを浄化する後処理部である。後処理装置２３は、例えば、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）やＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）を有してもよい。ＤＰＦは、排気ガス中のＰＭを捕集する。ＳＣＲは、尿素水から加水分解されて生成されるアンモニア（ＮＨ_３）を還元剤として排気ガス中のＮＯ_ｘを選択的に還元浄化する選択触媒還元部である。

分岐通路２５は、排気通路２０において後処理装置２３よりも下流側から分岐した分岐部である。分岐通路２５は、囲み部５０と繋がっており、後処理装置２３で浄化された排気ガスを囲み部５０内の空間（エンジンルーム５２）に流入可能となっている。なお、分岐通路２５も排気通路２０と同様に管となっており、分岐通路２５の直径は排気通路２０の直径よりも小さい。

熱交換器３０は、例えば、エンジン１０の冷却水（エンジン冷却水）を冷却するラジエータである。熱交換器３０は、外部からの空気（例えば、走行風）とエンジン冷却水とを熱交換して、エンジン冷却水を冷却する。熱交換器３０は、エンジン１０の前方に設けられている。なお、熱交換器３０とエンジン１０の間に、空気の流れを促進するためにファンが設けられてもよい。

グリルシャッター３２は、熱交換器３０の前方に、開閉可能に設けられている。具体的には、グリルシャッター３２は、図１に示す閉状態と図２に示す開状態の間で回動可能に設けられている。そして、グリルシャッター３２が開状態の際に、車両の前方から空気が流入する。グリルシャッター３２を通過した空気が、熱交換器３０へ向かって流れることで、熱交換器３０において冷却水が冷却される。

排熱回収器４０は、排気ガスとエンジン１０の冷却水とを熱交換する熱交換部である。排気ガスは、排気通路２０から分岐通路２５を経由して流入しており、冷却水は、冷却水通路４２を流れている。ここで、冷却水の温度は排気ガスの温度よりも低いので、冷却水は、エンジン１０の暖機時にエンジンルーム５２に流入した排気ガスと熱交換することで加熱される。本実施形態では、排熱回収器４０は、排気ガスとエンジン１０の冷却水とを熱交換する熱交換部であることとしたが、これに限定されない。例えば、排熱回収器４０は、排気ガスとエンジン１０のエンジンオイルやトランスミッションオイル等の流体とを熱交換する熱交換部であってもよい。

冷却水通路４２は、エンジン１０と排熱回収器４０の間を繋げており、冷却水が流れる通路である。冷却水通路４２は、冷却水がエンジン１０から排熱回収器４０へ流れる通路と、冷却水が排熱回収器４０からエンジン１０へ流れる通路とを有する。例えば、エンジン１０の暖機時には、排熱回収器４０で加熱されて温まった冷却水が、冷却水通路４２を介してエンジン１０へ流れることで、エンジン１０の暖機を促進できる。なお、図１及び図２には示していないが、冷却水通路４２は、エンジン１０と熱交換器３０の間も繋げている。

囲み部５０は、車両のエンジンルーム５２を囲んでいる。エンジンルーム５２は、エンジン１０と、後処理装置２３と、熱交換器３０を含む空間である。なお、本実施形態では、エンジンルーム５２内に、排熱回収器４０及び冷却水通路４２も含まれている。ただし、これに限定されず、例えば、エンジンルーム５２内に排熱回収器４０が含まれていなくてもよい。

また、囲み部５０は、排気通路２０の分岐通路２５と繋がっており、分岐通路２５からエンジンルーム５２へ排気ガスが流入可能となっている。エンジンルーム５２に流入した排気ガスは、循環可能となっている。また、排気ガスは、エンジンルーム５２内で排熱回収器４０、冷却水通路４２、エンジン１０、後処理装置２３、熱交換器３０に沿って流れる。
本実施形態では、エンジン１０の暖機時に、エンジンルーム５２内に排気ガスが流入して充満することで、エンジン１０の暖機を促進できる。また、エンジンルーム５２内の後処理装置２３を通過する排気ガスの温度が、高くなる。これにより、後処理装置２３の触媒が活性化するので、浄化率が向上する。

囲み部５０は、エンジンルーム５２内の排気ガスを排出させる排出口５４を有する。排出口５４は、例えば、後処理装置２３の下方に設けられている。排出口５４を設けることで、排気通路２０からエンジンルーム５２を介して排出口５４へ向かう流れが生じやすくなる。これにより、排気通路２０からエンジンルーム５２への排気ガスの流入が促進されやすい。また、上記の流れによって、排気ガスがエンジン１０の沿って流れやすくなり、エンジン１０の暖機を促進できる。

排出口５４の開口の大きさは、例えばシャッター等によって、調整可能となっていてもよい。例えば、エンジン１０の暖機時には、排出口５４の開口の大きさを小さくして、エンジンルーム５２内に排気ガスが充満しやすくしてもよい。

切り替えバルブ６０は、排気通路２０と分岐通路２５との接続部に設けられている。切り替えバルブ６０は、後処理装置２３を通過した排気ガスを、開放口２１又はエンジンルーム５２へ向かわせる。
切り替えバルブ６０は、図１に示す第１位置と、図２に示す第２位置との間で回動する。ただし、これに限定されず、切り替えバルブ６０は、上下に移動する開閉式のバルブであってもよい。エンジン１０の暖機時には、切り替えバルブ６０が第１位置に位置することで、後処理装置２３を通過した排気ガスが、分岐通路２５を経由して囲み部５０で囲まれたエンジンルーム５２へ流入する。また、エンジン１０の暖機時以外の時には、切り替えバルブ６０が第２位置に位置することで、後処理装置２３を通過した排気ガスが、開放口２１へ流れる。

検出センサ７０は、暖機システム１の動作や状態等を検出する検出部である。例えば、検出センサ７０は、冷却水通路４２を流れる冷却水の温度を検出する温度センサを含む。また、検出センサ７０は、検出結果を制御装置８０へ出力する。

制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。制御装置８０は、例えば、検出センサ７０の検出結果に基づいて、切り替えバルブ６０の動作を制御する。具体的には、制御装置８０は、検出センサ７０が検出した冷却水の温度が所定の閾値よりも低い場合（エンジン１０の暖機が必要な場合）には、排気ガスを排気通路２０からエンジンルーム５２へ流入させるように切り替えバルブ６０を動作させる。

（第１の実施形態における効果）
上述したように、暖機システム１は、排気通路２０の分岐通路２５と繋がっており、エンジン１０を含むエンジンルーム５２を囲んでいる囲み部５０を有する。そして、切り替えバルブ６０によって、エンジン１０の暖機時に、排気通路２０の排気ガスをエンジンルーム５２へ流入させる。
上記の構成によれば、エンジン１０の暖機時に、排気ガスが、エンジンルーム５２内に充満することができる。これにより、排気ガスによって、エンジンルーム５２内のエンジン１０を温めることができるので、エンジン１０を早期に暖機できる。

＜第２の実施形態＞
図３を参照しながら、第２の実施形態に係る暖機システム１の構成について説明する。

図３は、第２の実施形態に係る暖機システム１の構成の一例を説明するための模式図である。図３には、エンジン１０の暖機時の状態が示されている。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した排出口５４（図１参照）が設けられていない。代わりに、第２の実施形態では、図３に示すように、エンジン１０の暖機時に、グリルシャッター３２を開状態にすることで、エンジンルーム５２内の排気ガスが開口５６から排出される。

また、エンジンルーム５２内において、一部の排気ガスは、熱交換器３０を通過する。これに伴い、熱交換器３０は、排気ガスの排熱によって冷却水を温めることができる。これにより、温まった冷却水がエンジン１０へ送られることで、エンジン１０の暖機を促進することができる。このように熱交換器３０が排熱回収の機能を有することになるので、第２の実施形態では、第１の実施形態の排熱回収器４０（図１参照）が設けられていない。

上述した第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、エンジンルーム５２内に排気ガスが充満するので、エンジン１０を早期に暖機させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ 暖機システム
１０ エンジン
２０ 排気通路
２１ 開放口
２３ 後処理装置
２５ 分岐通路
４０ 排熱回収器
４２ 冷却水通路
５０ 囲み部
５２ エンジンルーム
５４ 排出口
６０ 切り替えバルブ
７０ 検出センサ
８０ 制御装置

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンからの排気ガスが開放口へ向かって流れる排気通路と、
   前記排気通路の分岐部と繋がっており、前記エンジンを含む空間を囲んでいる囲み部と、
   前記エンジンの暖機時に、前記排気通路の前記排気ガスを前記分岐部から前記空間へ流入させる切り替え部と、
   を備える、暖機システム。
2. 前記排気通路において前記分岐部よりも前記エンジン側に設けられ、前記排気ガスを浄化する後処理部を更に備え、
   前記囲み部は、前記後処理部を囲んでいる、
   請求項１に記載の暖機システム。
3. 前記囲み部内に設けられ、前記排気ガスと前記エンジンの冷却水とを熱交換する熱交換部と、
   前記囲み部内に設けられ、前記熱交換部で温まった前記冷却水が前記エンジンへ流れる冷却水管と、を更に備える、
   請求項１又は２に記載の暖機システム。
4. 前記囲み部は、前記空間へ流入して前記エンジンに沿って流れる前記排気ガスを排出させる排出口を有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の暖機システム。
5. 前記エンジンの冷却水の温度を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した前記冷却水の温度が所定の閾値よりも低いと、前記排気ガスを前記分岐部から前記空間へ流入させるように前記切り替え部を動作させる制御部と、を更に備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の暖機システム。
   
   

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