JP3293574B2

JP3293574B2 - 車両暖房装置

Info

Publication number: JP3293574B2
Application number: JP32979898A
Authority: JP
Inventors: 正支高木; 敏夫森川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP2000153708A

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等）を既に出願している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、エン
ジンの排気を低減するために、車両停止時にはエンジン
も停止させるエコラン車の開発、又はエコラン運転が行
われていることに呼応して、エンジン停止時に燃焼機を
稼働させて車室内の暖房を図る必要性が高まってきてい
る。

【０００４】しかし、燃焼機の排気を単純に大気中に放
出すると、燃焼機の排気中に含まれる未燃焼ガス等の異
臭を伴う排気が、そのまま大気中に放出されてしまうお
それがある。本発明は、上記点に鑑み、未燃焼ガス等の
異臭を伴う燃焼機の排気が、そのまま大気中に放出され
ることを防止することを目的とする。

【０００５】

【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、
２に記載の発明では、内燃機関（１０）の停止時に燃焼
機（２２）を稼働させる場合において、燃焼機（２２）
の始動後、所定時間（Ｔｏ）が経過するまでは、燃焼機
（２２）の排気を内燃機関（１０）の吸気側に導き、燃
焼機（２２）の始動後、所定時間（Ｔｏ）が経過した後
は、燃焼機（２２）の排気を内燃機関（１０）の排気側
に導くことを特徴とする。

【０００６】これにより、燃焼機（２２）の稼働（着
火）直後の未燃焼ガス等の異臭を伴う排気が内燃機関
（１０）の吸気側に蓄えられるので、燃焼機（２２）の
未燃焼ガスが、そのまま大気中に放出されることを防止
できる。請求項３に記載の発明では、内燃機関（１０）
の停止時に燃焼機（１０）を稼働させる場合において、
酸素濃度検出手段（３３）が検出した検出濃度が所定濃
度以上のときは、燃焼機（２２）の排気を内燃機関（１
０）の吸気側に導き、さらに、内燃機関（１０）の停止
時に燃焼機（２２）を稼働させる場合において、検出濃
度が所定濃度未満のときは、燃焼機（２２）の排気を内
燃機関（１０）の排気側に導くことを特徴とする。

【０００７】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、燃焼機（２２）の稼働（着火）直後の未燃焼ガス等
の異臭を伴う排気が内燃機関（１０）の吸気側に蓄えら
れるので、燃焼機（２２）の未燃焼ガスが、そのまま大
気中に放出されることを防止できる。請求項４に記載の
発明では、内燃機関（１０）の停止時に燃焼機（２２）
を稼働させる場合において、燃焼温度検出手段（３４）
が検出した検出温度が所定温度未満のときは、燃焼機
（２２）の排気を内燃機関（１０）の吸気側に導き、前
記検出温度が所定温度以上のときは、燃焼機（２２）の
排気を内燃機関（１０）の排気側に導くことを特徴とす
る。

【０００８】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、燃焼機（２２）の稼働（着火）直後の未燃焼ガス等
の異臭を伴う排気が内燃機関（１０）の吸気側に蓄えら
れるので、燃焼機（２２）の未燃焼ガスが、そのまま大
気中に放出されることを防止できる。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】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、１５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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】なお、燃焼機２２は燃料を燃焼させること
により熱を発生させるものであり、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。

【００１４】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。

【００１５】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、送風機２９とし
て体積（容積）型の送風機を採用している。

【００１６】３０は燃焼機２２の排気が流通する燃焼機
用排気管であり、この燃焼機用排気管３０は途中で分岐
して、一方は排気管１４のうち触媒１５より排気流れ上
流側に接続され、他方は吸気管１１のうち絞り弁１３よ
り吸気流れ下流側に接続されている。また、燃焼機用排
気管３０の分岐部位には、燃焼機２２の排気を排気管１
４に向けて流通させる場合と吸気管１１に向けて流通さ
せる場合とを切り換える切換弁（切換手段）３１が設け
られており、この切換弁３１は、ＥＣＵ２５により切換
制御される。

【００１７】次に、本実施形態に係る車両用暖房装置の
作動及び特徴を述べる。１．エンジン１０の停止時に燃焼機２２を稼働させる場
合燃焼機２２の始動後、所定時間Ｔｏが経過するまでは、
燃焼機２２の排気が吸気管１１に向けて流通するように
切換弁３１を作動させる。そして、燃焼機２２の始動
後、所定時間Ｔｏが経過した後は、燃焼機２２の排気が
排気管１４に向けて流通するように切換弁３１を作動さ
せる。

【００１８】ここで、所定時間Ｔｏとは、燃焼機２２を
稼働（着火）させる着火信号が、ＥＣＵ２５から発せら
れた時から燃焼機２２の燃焼が安定するまでの時間を言
い、予め試験等により求めておく。因みに、燃焼機２２
によっては、着火信号がＥＣＵ２５から発せられると同
時に送風機２９が稼働して着火するものと、着火信号が
ＥＣＵ２５から発せられてから所定時間経過後に送風機
２９が稼働して着火するものとが存在するので、所定時
間Ｔｏの選定に当たっては、燃焼機２２の燃焼が安定す
るまでの時間に加えて、この点も考慮する必要がある。

【００１９】これにより、燃焼機２２の稼働（着火）直
後の未燃焼ガス等の異臭を伴う排気が吸気管１１内に蓄
えられるので、燃焼機２２の未燃焼ガスが、そのまま大
気中に放出されることを防止できる。なお、吸気管１１
内に蓄えられた未燃焼ガスは、エンジン１０が始動する
ことにより、エンジン１０の吸気と共に燃焼した後、触
媒１５及びマフラー１６を通過して大気中に放出される
ので、燃焼機２２の未燃焼ガスは、最終的には、浄化さ
れて大気中に放出されることとなる。

【００２０】２．エンジン１０の稼働時に燃焼機２２を
稼働させる場合燃焼機２２の排気が排気管１４に向けて流通するように
切換弁３１を作動させる。これにより、燃焼機２２の排
気は、エンジン１０の排気と共に触媒１５にて浄化され
た後、マフラー１６から大気中に放出される。

【００２１】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。

【００２２】（第２実施形態）本実施形態は、燃焼機２
２の燃焼が安定するまでの時間は、エンジン１０の暖機
運転時間と同様に、車室外温度の上昇に応じて短くなる
ことに基づいてなされたものである。すなわち、図２に
示すように、車室外温度を検出する外気温センサ（外気
温度検出手段）３２を設けるとともに、図３に示すマッ
プに基づいて所定時間Ｔｏを決定して切換弁３１を作動
させる。

【００２３】（第３実施形態）本実施形態は、燃焼機２
２の燃焼が安定すると、燃焼機２２の排気中に含まれる
酸素濃度が所定濃度（約２％）未満となることに着目し
てなされたものである。すなわち、燃焼機用排気管３０
のうち切換弁３１より排気流れ上流側に、燃焼機２２の
排気中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサ（酸素
濃度検出手段）３３を設ける。

【００２４】そして、エンジン１０の停止時に燃焼機２
２を稼働させる場合において、酸素センサ３３の検出濃
度が所定濃度以上のときは、燃焼機２２の排気が吸気管
１１に向けて流通するように切換弁３１を作動させ、検
出濃度が所定濃度未満のときは、燃焼機２２の排気が排
気管１４に向けて流通するように切換弁３１を作動させ
る。

【００２５】なお、本実施形態では、燃焼機用排気管３
０のうち切換弁３１より排気流れ上流側に、燃焼機２２
の排気中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサ（酸
素濃度検出手段）３３を設けたが、吸気管１１のうち絞
り弁１３より上流側に配設されて、エンジン１０の制御
に用いられる酸素センサの検出信号により切換弁３１を
制御してもよい。但し、この場合、燃焼機用排気管３０
に酸素センサ３３を設けた場合に比べて検出精度が劣る
ので、その分を補正する必要がある。

【００２６】（第４実施形態）本実施形態は、燃焼機２
２の燃焼温度を検出することにより、燃焼機２２の燃焼
が安定したか否かを判定して切換弁３１を作動させるも
のである。すなわち、燃焼機２２の燃焼室２２ａ内の温
度を検出する燃焼温度センサ（燃焼温度検出手段）３４
を設ける。

【００２７】そして、エンジン１０の停止時に燃焼機２
２を稼働させる場合において、燃焼温度センサ３４の検
出温度が所定温度（約３００℃）未満のときは、燃焼機
２２の排気が吸気管１１に向けて流通するように切換弁
３１を作動させ、検出温度が所定温度以上のときは、燃
焼機２２の排気が排気管１４に向けて流通するように切
換弁３１を作動させる。

【００２８】ところで、上述の実施形態では、燃焼機２
２の熱を冷却水に与えて車室内を暖房したが、燃焼機２
２の熱を温風に代えて直接に車室内を加熱暖房してもよ
い。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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る車両用暖房装置の模式図で
ある。

【図２】第２実施形態に係る車両用暖房装置の模式図で
ある。

【図３】所定時間Ｔｏと外気温度との関係を示すグラフ
である。

【図４】第３実施形態に係る車両用暖房装置の模式図で
ある。

【図５】第４実施形態に係る車両用暖房装置の模式図で
ある。

【符号の説明】

１０…水冷式エンジン（液冷式内燃機関）、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…
燃焼機用排気管、３１…切換弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−71413（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−71572（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−54313（ＪＰ，Ａ) 特開平７−280259（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/22 B60H 1/03

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関（１０）を有する車両に適用さ
れ、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）を有する車両暖房装置であって、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機（２２）を
稼働させる場合において、前記燃焼機（２２）の始動
後、所定時間（Ｔｏ）が経過するまでは、前記燃焼機
（２２）の排気を前記内燃機関（１０）の吸気側に導
き、さらに、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機
（２２）を稼働させる場合において、前記燃焼機（２
２）の始動後、所定時間（Ｔｏ）が経過した後は、前記
燃焼機（２２）の排気を前記内燃機関（１０）の排気側
に導くことを特徴とする車両用暖房装置。
【請求項２】前記所定時間（Ｔｏ）は、車室外温度の
上昇に応じて短くなるように設定されていることを特徴
とする請求項１に記載の車両用暖房装置。
【請求項３】内燃機関（１０）を有する車両に適用さ
れ、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）を有する車両暖房装置であって、前記燃焼機（２２）の排気中に含まれる酸素濃度を検出
する酸素濃度検出手段（３３）を設け、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機（１０）を
稼働させる場合において、前記酸素濃度検出手段（３
３）が検出した検出濃度が所定濃度以上のときは、前記
燃焼機（２２）の排気を前記内燃機関（１０）の吸気側
に導き、さらに、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機
（２２）を稼働させる場合において、前記検出濃度が所
定濃度未満のときは、前記燃焼機（２２）の排気を前記
内燃機関（１０）の排気側に導くことを特徴とする車両
用暖房装置。
【請求項４】内燃機関（１０）を有する車両に適用さ
れ、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）を有する車両暖房装置であって、前記燃焼機（２２）の燃焼温度を検出する燃焼温度検出
手段（３４）を設け、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機（２２）を
稼働させる場合において、前記燃焼温度検出手段（３
４）が検出した検出温度が所定温度未満のときは、前記
燃焼機（２２）の排気を前記内燃機関（１０）の吸気側
に導き、さらに、前記内燃機関（１０）の停止時に前記燃焼機
（２２）を稼働させる場合において、前記検出温度が所
定温度以上のときは、前記燃焼機（２２）の排気を前記
内燃機関（１０）の排気側に導くことを特徴とする車両
用暖房装置。