JP3552297B2 - 燃料温度制御システム - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用内燃機関の燃料温度を制御する燃料温度制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンに供給する燃料を冷却するための燃料冷却装置が提案されている(実開昭62−23号、特開平3−43653号参照)。この燃料冷却装置は、車両用エアコンの冷凍サイクルを循環する低圧側の冷媒によってエンジンに供給される燃料を冷却するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の燃料冷却装置では、燃料を冷却することによって冷媒圧縮機へ還流する冷媒の温度上昇が大きくなるため、冷媒圧縮機に使用されるシール材等の機能低下に伴って、冷媒圧縮機の耐久寿命が低下するという不具合を生じる。また、冷媒圧縮機に還流する冷媒温度の上昇によってエアコンの冷房能力が低下するため、冷媒圧縮機の容量増加および冷媒凝縮器の大型化が必要となり、その結果、エンジンの損失動力を増加させるという問題が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、冷媒圧縮機の耐久寿命の低下およびエアコンの冷房能力低下を招くことなく燃料温度を制御することのできる燃料温度制御システムの提供にある。
【0004】
【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では、水冷式エンジンの冷却水が循環可能に設けられた温水回路と、この温水回路に介在されるとともに、車室内へ空気を導くダクト内に配されて、前記エンジンより供給された冷却水を熱源として、通過する空気を加熱するヒータコアと、このヒータコアより下流の前記温水回路と前記エンジンへ燃料を供給する燃料通路との間で、前記ヒータコアより前記エンジンへ還流する冷却水と前記エンジンへ供給される燃料との熱交換を行なう熱交換器と、前記ヒータコアより上流の前記温水回路に設けられて、前記エンジンより前記ヒータコアへ供給される冷却水流量を調節する流量調節手段とを備えた技術的手段を採用する。
【0005】
請求項2では、請求項1に記載された燃料温度制御システムにおいて、
前記温水回路は、前記エンジンを流出した冷却水が前記ヒータコアおよび前記熱交換器を迂回して前記エンジンへ還流する還流水路を有し、前記流量調節手段は、前記還流水路を循環する冷却水流量と前記ヒータコアへ流れる冷却水流量との割合を調節することを特徴とする。
【0006】
請求項3では、請求項1または2に記載された燃料温度制御システムにおいて、前記温水回路は、前記エンジンとラジエータとを連絡する冷却水回路に接続されて、この冷却水回路に設けられたウォータポンプの作動によって冷却水が循環することを特徴とする。
【0007】
請求項4では、請求項1〜3に記載された何れかの燃料温度制御システムにおいて、前記ダクト内に配されて、通過する空気を冷却する冷却手段を備え、前記ヒータコアは、前記ダクト内で前記冷却手段の風下に配されたことを特徴とする。
【0008】
請求項5では、請求項4に記載された燃料温度制御システムにおいて、
前記冷却手段は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器であることを特徴とする。
【0009】
【作用および発明の効果】
上記構成より成る本発明の燃料温度制御システムは、ヒータコアより下流の温水回路とエンジンへ燃料を供給する燃料通路とに介在された熱交換器で、ヒータコアよりエンジンへ還流する冷却水とエンジンへ供給される燃料との熱交換が行なわれる。この熱交換器で燃料と熱交換される冷却水の温度は、ヒータコアを流れる冷却水流量に応じて変動する。つまり、ヒータコアを流れる冷却水流量が多い時は、ヒータコアを通過する空気との熱交換による温度低下が小さいことから、熱交換器を流れる冷却水の温度は高くなる。また、ヒータコアを流れる冷却水流量が少ない時は、ヒータコアを通過する空気との熱交換による温度低下が大きいことから、熱交換器を流れる冷却水の温度は低くなる。
【0010】
エンジンよりヒータコアへ供給される冷却水流量は、ヒータコアより上流の温水回路に設けられた流量調節手段によって調節することができるため、例えば、夏場等で燃料温度を下げる必要がある場合は、エンジンからヒータコアへ供給される冷却水流量を少なくし、冬場等で燃料温度を上げる必要がある場合は、エンジンからヒータコアへ供給される冷却水流量を多くする。
【0011】
このように、流量調節手段でヒータコアへ供給される冷却水流量を調節することにより、熱交換器を流れる冷却水の温度を調節して、エンジンへ供給される燃料の温度を制御することができる。この燃料温度制御システムは、従来の冷凍サイクルを用いたシステムとは異なり、ヒータコアからエンジンへ還流する冷却水の廃熱を利用してエンジンへ供給される燃料を冷却または加熱することができるため、冷媒圧縮機の耐久寿命低下およびエアコンの冷房能力低下を招くことがない。その結果、エンジンの損失動力が増加することもなく、従来システムと比較して燃費向上を図ることができる。
【0012】
【実施例】
次に、本発明の燃料温度制御システムの一実施例を図1〜7に基づいて説明する。図1は燃料温度制御システムの全体構成図である。
本実施例の燃料温度制御システムSは、エアコンA/Cを搭載する車両において、暖房用熱源としてエンジン冷却水を利用するヒータコア1を備え、このヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水によってエンジンE/Gへ供給される燃料を冷却または加熱するシステムである。
【0013】
エアコンA/Cは、車室内へ空気を導くダクト2、このダクト2内に空気を導入して車室内へ送風する送風機3、冷房手段としての冷凍サイクル(後述する)、暖房手段としてのヒータコア1、およびエアコン操作パネル4での各種操作に基づいて空調制御を行なう制御装置5(図3参照)を備える。
【0014】
冷凍サイクルは、ダクト2内に冷媒蒸発器6が配されて、図示しない冷媒圧縮機の作動に伴って供給された低温低圧の冷媒との熱交換により冷媒蒸発器6を通過する空気を冷却する周知の構成を成すものである。なお、冷媒蒸発器6は、ダクト2内で冷媒蒸発器6を迂回する迂回路7が形成されるように配置されている。
【0015】
ヒータコア1は、エンジンE/Gの冷却水回路(後述する)に接続された温水回路(後述する)に介在されて、ダクト2内で冷媒蒸発器6の風下に配置され、エンジンE/Gより供給された冷却水を熱源としてヒータコア1を通過する空気を加熱する。なお、ヒータコア1は、ダクト2内で冷媒蒸発器6の迂回路7側に位置して、ヒータコア1を迂回する迂回路8が形成されるように配置されている。そして、この迂回路8には、温度調節を行なうために迂回路8を開閉する開閉ドア9が設置されている。
【0016】
エンジンE/Gの冷却水回路は、エンジンE/Gのウォータジャケット(図示しない)とラジエータ10とを環状に接続する環状水路11と、ラジエータ10を迂回するバイパス水路12とから成る。なお、エンジンE/Gより流出する冷却水は、アウトレットパイプ13を介して三方に分岐して流れるように構成されている。
【0017】
この冷却水回路には、エンジンE/Gによって駆動されるウォータポンプ14と、ラジエータ10への冷却水流量を調節するサーモスタット15が配置されている。ラジエータ10は、前面に配置されたクーリングファン(図示しない)の送風を受けてラジエータ10内を流れる冷却水の放熱を行なう。なお、ラジエータ10の車両前方側(図1の上側)には、冷凍サイクルの冷媒凝縮器16が配置されている。
【0018】
また、冷却水回路には、エンジンE/Gの吸気通路17に設けられたスロットルボディ18での凍結を防止するアイシング防止回路19が接続されている。このアイシング防止回路19は、エンジンE/Gより流出した高温の冷却水がアウトレットパイプ13を介して導かれ、スロットルボディ18に設けられた通路(図示しない)を流れた後、エンジンE/Gへ還流するように構成されている。
なお、吸気通路17には、吸入空気をろ過するエアクリーナ20が配置されている。
【0019】
サーモスタット15は、冷却水温度に応じて環状水路11側の開度とバイパス水路12側の開度とを相対的に可変するもので、環状水路11側の開度が大きくなる(つまりバイパス水路12側の開度が小さくなる)に連れてラジエータ10への冷却水流量が増加する。なお、サーモスタット15の開度(環状水路11側の開度)は、エンジン出口水温が例えば80℃以下の時に全閉となり、以後、冷却水の温度上昇に応じて開度が大きくなり、エンジン出口水温が例えば約90℃以上の時に全開となる。
【0020】
温水回路は、エンジンE/Gとヒータコア1とを環状に結ぶ循環水路21と、エンジンE/Gより流出した冷却水がヒータコア1側へ流れることなくエンジンE/Gへ還流する還流水路22とから成る。この温水回路には、循環水路21と還流水路22との分岐点に流量調節バルブ23(本発明の流量調節手段)が配されている。
【0021】
この流量調節バルブ23は、図示しないアクチュエータ(例えばサーボモータ)により駆動されて、ヒータコア1へ流れる冷却水流量と還流水路22を流れる冷却水流量との割合を調節する。具体的には、冷房運転時に開度を小さくしてヒータコア1へ供給される冷却水流量を少なくし、最大冷房時には全閉する。また、暖房運転時に開度を大きくしてヒータコア1へ供給される冷却水流量を多くし、最大暖房時には全開する。なお、上記説明における流量調節バルブ23の開度とは、ヒータコア1側の開口割合のことを言う。
【0022】
ヒータコア1より下流の温水回路には、燃料噴射を行なうインジェクタ(図示しない)へ燃料を供給するデリバリパイプ25(本発明の燃料通路)との間で、冷却水と燃料との熱交換を行なう熱交換器24が設けられている。この熱交換器24は、図2に示すように、デリバリパイプ25の外周に、温水回路の配管21aを螺旋状に巻回して構成されている。これにより、デリバリパイプ25を通過する燃料とヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水との間で熱交換が行なわれる。
【0023】
エアコンA/Cの制御装置5は、空調制御に係わる制御プログラムや各種演算式等が記憶されたマイクロコンピュータ(図示しない)を内蔵するもので、図3に示すように、エアコン操作パネル4より出力される操作信号、および各種センサ26(内気センサ、外気センサ、日射センサ等)からの検出信号に基づいて、各空調機器(冷媒圧縮機、送風機3、内外気切替ドア、開閉ドア9、吹出口切替ドア等)および流量調節バルブ23を制御する。
【0024】
次に、本実施例の作動を説明する。
エンジンE/Gより供給されてヒータコア1を流れる冷却水は、ダクト2内でヒータコア1を通過する空気と熱交換された後、さらに熱交換器24でデリバリパイプ25を流れる燃料と熱交換されてエンジンE/Gへ還流する。
ヒータコア1へ供給される冷却水流量は、流量調節バルブ23によって調節されるが、冷房運転を行なう夏場は冷却水流量が少なく、暖房運転を行なう冬場は冷却水流量が多くなるようにコントロールされる。
【0025】
ヒータコア1へ供給される冷却水流量が少なくなると、ヒータコア1を通過する空気との熱交換による温度低下が大きくなることから、ヒータコア1出口の冷却水温度は低くなる。また、ヒータコア1へ供給される冷却水流量が多くなると、ヒータコア1を通過する空気との熱交換による温度低下が小さいことから、ヒータコア1出口の冷却水温度が高くなる。このヒータコア1を流れる冷却水流量に対するヒータコア1出口の冷却水温度およびヒータコア1出口の吹出口空気温度の関係をグラフ化して図4に示す。
【0026】
つまり、ヒータコア1より流出する冷却水の温度は、流量調節バルブ23によってヒータコア1へ供給される冷却水流量を調節することにより、10℃以下〜60℃以上の範囲で変動することになる。従って、燃料温度が上昇する夏場(例えば、燃料温度:約60℃)では、ヒータコア1より流出する冷却水(即ち熱交換器24を流れる冷却水)の方がエンジンE/Gへ供給される燃料より温度が低くなる。また、燃料温度が低下する冬場(例えば、燃料温度:10℃)では、ヒータコア1より流出する冷却水(即ち熱交換器24を流れる冷却水)の方がエンジンE/Gへ供給される燃料より温度が高くなる。
【0027】
具体的に、車室内温度を25℃に設定してエアコンA/Cを起動した場合を説明する。
イ)夏場の冷房運転(図5参照)
エアコンA/Cの起動時には、流量調節バルブ23を全閉にしてマックスクール(最大冷房運転)となる。従って、この場合、エンジンE/Gより供給された冷却水は、全て還流水路22を流れてエンジンE/Gへ還流し、ヒータコア1へは流れない。なお、温水回路を流れる冷却水の温度は、外気温の高い夏場で約90〜100℃に調節される。
【0028】
その後、車室内の温度低下に伴って流量調節バルブ23が開かれる(但し開度:小)。この時、ヒータコア1へ流れる冷却水流量を毎分0.5リットル程度とすると、ヒータコア1出口の冷却水温度は約20℃となる。一方、燃料温度は、エンジンE/G始動後、約60℃まで上昇する。
【0029】
従って、エンジンE/Gへ供給される燃料(燃料温度:60℃)は、デリバリパイプ25を通過する際に、デリバリパイプ25の外周に巻回された温水回路の配管21aを流れる冷却水(冷却水温度:20℃)との熱交換により冷却されて、約50℃まで温度低下する(図7参照)。
この結果、ガソリン(燃料)のベーパ発生量を大幅に減少させることができ、ベーパロックを防止するのに有効である。
【0030】
ロ)冬場の暖房運転(図6参照)
エアコンA/Cの起動とともに流量調節バルブ23を全開とする。この時、ヒータコア1へ流れる冷却水流量を毎分10リットル程度とすると、ヒータコア1出口の冷却水温度は約60℃となる。なお、温水回路を流れる冷却水の温度は、外気温の低い冬場で約80〜90℃に調節される。一方、燃料温度は、エンジンE/G始動後、約15℃となる。
【0031】
従って、エンジンE/Gへ供給される燃料(燃料温度:15℃)は、デリバリパイプ25を通過する際に、デリバリパイプ25の外周に巻回された温水回路の配管21aを流れる冷却水(冷却水温度:約60℃)との熱交換により加熱されて、約25℃まで温度上昇する(図7参照)。
この結果、燃料の霧化が促進されて、エンジンE/Gの始動性が良くなるとともに、燃費向上を図ることができる。
【0032】
このように、本実施例の燃料温度制御システムSでは、ヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水の廃熱を利用してエンジンE/Gへ供給される燃料の温度を制御(冷却または加熱)することができる。このため、冷凍サイクルを循環する低圧側の冷媒によって燃料を冷却する従来システムのように、冷媒温度の上昇により冷媒圧縮機の耐久寿命が低下するようなことはない。また、エアコンA/Cの冷房能力が低下することもなく、冷媒圧縮機の容量増加および冷媒凝縮器16の大型化が不要であることから、エンジンE/Gの損失動力が増加することもない。
【0033】
〔変形例〕
本実施例では、冷却水と燃料との熱交換を行なう熱交換器24としてデリバリパイプ25の外周に温水回路の配管21aを巻回して構成したが、デリバリパイプ25に限定する必要はなく、燃料配管のどこに設けても良い。または、燃料タンク内に温水回路の配管21aを引き入れて、燃料タンク内の燃料と配管21aを流れる冷却水との間で熱交換を行なうように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料温度制御システムの全体構成図である。
【図2】熱交換器の模式図である。
【図3】本実施例の制御系に係わるブロック図である。
【図4】冷却水流量とヒータコア出口水温および吹出空気温度との関係を示すグラフ。
【図5】冷房運転時の制御例を示す説明図である。
【図6】暖房運転時の制御例を示す説明図である。
【図7】燃料温度の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ヒータコア
2 ダクト
6 冷媒蒸発器(冷却手段)
10 ラジエータ
11 環状水路(冷却水回路)
12 バイパス水路(冷却水回路)
14 ウォータポンプ
21 循環水路(温水回路)
22 還流水路(温水回路)
23 流量調節バルブ(流量調節手段)
24 熱交換器
25 デリバリパイプ(燃料通路)
E/G 水冷式エンジン
S 燃料温度制御システム
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用内燃機関の燃料温度を制御する燃料温度制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンに供給する燃料を冷却するための燃料冷却装置が提案されている(実開昭62−23号、特開平3−43653号参照)。この燃料冷却装置は、車両用エアコンの冷凍サイクルを循環する低圧側の冷媒によってエンジンに供給される燃料を冷却するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の燃料冷却装置では、燃料を冷却することによって冷媒圧縮機へ還流する冷媒の温度上昇が大きくなるため、冷媒圧縮機に使用されるシール材等の機能低下に伴って、冷媒圧縮機の耐久寿命が低下するという不具合を生じる。また、冷媒圧縮機に還流する冷媒温度の上昇によってエアコンの冷房能力が低下するため、冷媒圧縮機の容量増加および冷媒凝縮器の大型化が必要となり、その結果、エンジンの損失動力を増加させるという問題が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、冷媒圧縮機の耐久寿命の低下およびエアコンの冷房能力低下を招くことなく燃料温度を制御することのできる燃料温度制御システムの提供にある。
【0004】
【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では、水冷式エンジンの冷却水が循環可能に設けられた温水回路と、この温水回路に介在されるとともに、車室内へ空気を導くダクト内に配されて、前記エンジンより供給された冷却水を熱源として、通過する空気を加熱するヒータコアと、このヒータコアより下流の前記温水回路と前記エンジンへ燃料を供給する燃料通路との間で、前記ヒータコアより前記エンジンへ還流する冷却水と前記エンジンへ供給される燃料との熱交換を行なう熱交換器と、前記ヒータコアより上流の前記温水回路に設けられて、前記エンジンより前記ヒータコアへ供給される冷却水流量を調節する流量調節手段とを備えた技術的手段を採用する。
【0005】
請求項2では、請求項1に記載された燃料温度制御システムにおいて、
前記温水回路は、前記エンジンを流出した冷却水が前記ヒータコアおよび前記熱交換器を迂回して前記エンジンへ還流する還流水路を有し、前記流量調節手段は、前記還流水路を循環する冷却水流量と前記ヒータコアへ流れる冷却水流量との割合を調節することを特徴とする。
【0006】
請求項3では、請求項1または2に記載された燃料温度制御システムにおいて、前記温水回路は、前記エンジンとラジエータとを連絡する冷却水回路に接続されて、この冷却水回路に設けられたウォータポンプの作動によって冷却水が循環することを特徴とする。
【0007】
請求項4では、請求項1〜3に記載された何れかの燃料温度制御システムにおいて、前記ダクト内に配されて、通過する空気を冷却する冷却手段を備え、前記ヒータコアは、前記ダクト内で前記冷却手段の風下に配されたことを特徴とする。
【0008】
請求項5では、請求項4に記載された燃料温度制御システムにおいて、
前記冷却手段は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器であることを特徴とする。
【0009】
【作用および発明の効果】
上記構成より成る本発明の燃料温度制御システムは、ヒータコアより下流の温水回路とエンジンへ燃料を供給する燃料通路とに介在された熱交換器で、ヒータコアよりエンジンへ還流する冷却水とエンジンへ供給される燃料との熱交換が行なわれる。この熱交換器で燃料と熱交換される冷却水の温度は、ヒータコアを流れる冷却水流量に応じて変動する。つまり、ヒータコアを流れる冷却水流量が多い時は、ヒータコアを通過する空気との熱交換による温度低下が小さいことから、熱交換器を流れる冷却水の温度は高くなる。また、ヒータコアを流れる冷却水流量が少ない時は、ヒータコアを通過する空気との熱交換による温度低下が大きいことから、熱交換器を流れる冷却水の温度は低くなる。
【0010】
エンジンよりヒータコアへ供給される冷却水流量は、ヒータコアより上流の温水回路に設けられた流量調節手段によって調節することができるため、例えば、夏場等で燃料温度を下げる必要がある場合は、エンジンからヒータコアへ供給される冷却水流量を少なくし、冬場等で燃料温度を上げる必要がある場合は、エンジンからヒータコアへ供給される冷却水流量を多くする。
【0011】
このように、流量調節手段でヒータコアへ供給される冷却水流量を調節することにより、熱交換器を流れる冷却水の温度を調節して、エンジンへ供給される燃料の温度を制御することができる。この燃料温度制御システムは、従来の冷凍サイクルを用いたシステムとは異なり、ヒータコアからエンジンへ還流する冷却水の廃熱を利用してエンジンへ供給される燃料を冷却または加熱することができるため、冷媒圧縮機の耐久寿命低下およびエアコンの冷房能力低下を招くことがない。その結果、エンジンの損失動力が増加することもなく、従来システムと比較して燃費向上を図ることができる。
【0012】
【実施例】
次に、本発明の燃料温度制御システムの一実施例を図1〜7に基づいて説明する。図1は燃料温度制御システムの全体構成図である。
本実施例の燃料温度制御システムSは、エアコンA/Cを搭載する車両において、暖房用熱源としてエンジン冷却水を利用するヒータコア1を備え、このヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水によってエンジンE/Gへ供給される燃料を冷却または加熱するシステムである。
【0013】
エアコンA/Cは、車室内へ空気を導くダクト2、このダクト2内に空気を導入して車室内へ送風する送風機3、冷房手段としての冷凍サイクル(後述する)、暖房手段としてのヒータコア1、およびエアコン操作パネル4での各種操作に基づいて空調制御を行なう制御装置5(図3参照)を備える。
【0014】
冷凍サイクルは、ダクト2内に冷媒蒸発器6が配されて、図示しない冷媒圧縮機の作動に伴って供給された低温低圧の冷媒との熱交換により冷媒蒸発器6を通過する空気を冷却する周知の構成を成すものである。なお、冷媒蒸発器6は、ダクト2内で冷媒蒸発器6を迂回する迂回路7が形成されるように配置されている。
【0015】
ヒータコア1は、エンジンE/Gの冷却水回路(後述する)に接続された温水回路(後述する)に介在されて、ダクト2内で冷媒蒸発器6の風下に配置され、エンジンE/Gより供給された冷却水を熱源としてヒータコア1を通過する空気を加熱する。なお、ヒータコア1は、ダクト2内で冷媒蒸発器6の迂回路7側に位置して、ヒータコア1を迂回する迂回路8が形成されるように配置されている。そして、この迂回路8には、温度調節を行なうために迂回路8を開閉する開閉ドア9が設置されている。
【0016】
エンジンE/Gの冷却水回路は、エンジンE/Gのウォータジャケット(図示しない)とラジエータ10とを環状に接続する環状水路11と、ラジエータ10を迂回するバイパス水路12とから成る。なお、エンジンE/Gより流出する冷却水は、アウトレットパイプ13を介して三方に分岐して流れるように構成されている。
【0017】
この冷却水回路には、エンジンE/Gによって駆動されるウォータポンプ14と、ラジエータ10への冷却水流量を調節するサーモスタット15が配置されている。ラジエータ10は、前面に配置されたクーリングファン(図示しない)の送風を受けてラジエータ10内を流れる冷却水の放熱を行なう。なお、ラジエータ10の車両前方側(図1の上側)には、冷凍サイクルの冷媒凝縮器16が配置されている。
【0018】
また、冷却水回路には、エンジンE/Gの吸気通路17に設けられたスロットルボディ18での凍結を防止するアイシング防止回路19が接続されている。このアイシング防止回路19は、エンジンE/Gより流出した高温の冷却水がアウトレットパイプ13を介して導かれ、スロットルボディ18に設けられた通路(図示しない)を流れた後、エンジンE/Gへ還流するように構成されている。
なお、吸気通路17には、吸入空気をろ過するエアクリーナ20が配置されている。
【0019】
サーモスタット15は、冷却水温度に応じて環状水路11側の開度とバイパス水路12側の開度とを相対的に可変するもので、環状水路11側の開度が大きくなる(つまりバイパス水路12側の開度が小さくなる)に連れてラジエータ10への冷却水流量が増加する。なお、サーモスタット15の開度(環状水路11側の開度)は、エンジン出口水温が例えば80℃以下の時に全閉となり、以後、冷却水の温度上昇に応じて開度が大きくなり、エンジン出口水温が例えば約90℃以上の時に全開となる。
【0020】
温水回路は、エンジンE/Gとヒータコア1とを環状に結ぶ循環水路21と、エンジンE/Gより流出した冷却水がヒータコア1側へ流れることなくエンジンE/Gへ還流する還流水路22とから成る。この温水回路には、循環水路21と還流水路22との分岐点に流量調節バルブ23(本発明の流量調節手段)が配されている。
【0021】
この流量調節バルブ23は、図示しないアクチュエータ(例えばサーボモータ)により駆動されて、ヒータコア1へ流れる冷却水流量と還流水路22を流れる冷却水流量との割合を調節する。具体的には、冷房運転時に開度を小さくしてヒータコア1へ供給される冷却水流量を少なくし、最大冷房時には全閉する。また、暖房運転時に開度を大きくしてヒータコア1へ供給される冷却水流量を多くし、最大暖房時には全開する。なお、上記説明における流量調節バルブ23の開度とは、ヒータコア1側の開口割合のことを言う。
【0022】
ヒータコア1より下流の温水回路には、燃料噴射を行なうインジェクタ(図示しない)へ燃料を供給するデリバリパイプ25(本発明の燃料通路)との間で、冷却水と燃料との熱交換を行なう熱交換器24が設けられている。この熱交換器24は、図2に示すように、デリバリパイプ25の外周に、温水回路の配管21aを螺旋状に巻回して構成されている。これにより、デリバリパイプ25を通過する燃料とヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水との間で熱交換が行なわれる。
【0023】
エアコンA/Cの制御装置5は、空調制御に係わる制御プログラムや各種演算式等が記憶されたマイクロコンピュータ(図示しない)を内蔵するもので、図3に示すように、エアコン操作パネル4より出力される操作信号、および各種センサ26(内気センサ、外気センサ、日射センサ等)からの検出信号に基づいて、各空調機器(冷媒圧縮機、送風機3、内外気切替ドア、開閉ドア9、吹出口切替ドア等)および流量調節バルブ23を制御する。
【0024】
次に、本実施例の作動を説明する。
エンジンE/Gより供給されてヒータコア1を流れる冷却水は、ダクト2内でヒータコア1を通過する空気と熱交換された後、さらに熱交換器24でデリバリパイプ25を流れる燃料と熱交換されてエンジンE/Gへ還流する。
ヒータコア1へ供給される冷却水流量は、流量調節バルブ23によって調節されるが、冷房運転を行なう夏場は冷却水流量が少なく、暖房運転を行なう冬場は冷却水流量が多くなるようにコントロールされる。
【0025】
ヒータコア1へ供給される冷却水流量が少なくなると、ヒータコア1を通過する空気との熱交換による温度低下が大きくなることから、ヒータコア1出口の冷却水温度は低くなる。また、ヒータコア1へ供給される冷却水流量が多くなると、ヒータコア1を通過する空気との熱交換による温度低下が小さいことから、ヒータコア1出口の冷却水温度が高くなる。このヒータコア1を流れる冷却水流量に対するヒータコア1出口の冷却水温度およびヒータコア1出口の吹出口空気温度の関係をグラフ化して図4に示す。
【0026】
つまり、ヒータコア1より流出する冷却水の温度は、流量調節バルブ23によってヒータコア1へ供給される冷却水流量を調節することにより、10℃以下〜60℃以上の範囲で変動することになる。従って、燃料温度が上昇する夏場(例えば、燃料温度:約60℃)では、ヒータコア1より流出する冷却水(即ち熱交換器24を流れる冷却水)の方がエンジンE/Gへ供給される燃料より温度が低くなる。また、燃料温度が低下する冬場(例えば、燃料温度:10℃)では、ヒータコア1より流出する冷却水(即ち熱交換器24を流れる冷却水)の方がエンジンE/Gへ供給される燃料より温度が高くなる。
【0027】
具体的に、車室内温度を25℃に設定してエアコンA/Cを起動した場合を説明する。
イ)夏場の冷房運転(図5参照)
エアコンA/Cの起動時には、流量調節バルブ23を全閉にしてマックスクール(最大冷房運転)となる。従って、この場合、エンジンE/Gより供給された冷却水は、全て還流水路22を流れてエンジンE/Gへ還流し、ヒータコア1へは流れない。なお、温水回路を流れる冷却水の温度は、外気温の高い夏場で約90〜100℃に調節される。
【0028】
その後、車室内の温度低下に伴って流量調節バルブ23が開かれる(但し開度:小)。この時、ヒータコア1へ流れる冷却水流量を毎分0.5リットル程度とすると、ヒータコア1出口の冷却水温度は約20℃となる。一方、燃料温度は、エンジンE/G始動後、約60℃まで上昇する。
【0029】
従って、エンジンE/Gへ供給される燃料(燃料温度:60℃)は、デリバリパイプ25を通過する際に、デリバリパイプ25の外周に巻回された温水回路の配管21aを流れる冷却水(冷却水温度:20℃)との熱交換により冷却されて、約50℃まで温度低下する(図7参照)。
この結果、ガソリン(燃料)のベーパ発生量を大幅に減少させることができ、ベーパロックを防止するのに有効である。
【0030】
ロ)冬場の暖房運転(図6参照)
エアコンA/Cの起動とともに流量調節バルブ23を全開とする。この時、ヒータコア1へ流れる冷却水流量を毎分10リットル程度とすると、ヒータコア1出口の冷却水温度は約60℃となる。なお、温水回路を流れる冷却水の温度は、外気温の低い冬場で約80〜90℃に調節される。一方、燃料温度は、エンジンE/G始動後、約15℃となる。
【0031】
従って、エンジンE/Gへ供給される燃料(燃料温度:15℃)は、デリバリパイプ25を通過する際に、デリバリパイプ25の外周に巻回された温水回路の配管21aを流れる冷却水(冷却水温度:約60℃)との熱交換により加熱されて、約25℃まで温度上昇する(図7参照)。
この結果、燃料の霧化が促進されて、エンジンE/Gの始動性が良くなるとともに、燃費向上を図ることができる。
【0032】
このように、本実施例の燃料温度制御システムSでは、ヒータコア1よりエンジンE/Gへ還流する冷却水の廃熱を利用してエンジンE/Gへ供給される燃料の温度を制御(冷却または加熱)することができる。このため、冷凍サイクルを循環する低圧側の冷媒によって燃料を冷却する従来システムのように、冷媒温度の上昇により冷媒圧縮機の耐久寿命が低下するようなことはない。また、エアコンA/Cの冷房能力が低下することもなく、冷媒圧縮機の容量増加および冷媒凝縮器16の大型化が不要であることから、エンジンE/Gの損失動力が増加することもない。
【0033】
〔変形例〕
本実施例では、冷却水と燃料との熱交換を行なう熱交換器24としてデリバリパイプ25の外周に温水回路の配管21aを巻回して構成したが、デリバリパイプ25に限定する必要はなく、燃料配管のどこに設けても良い。または、燃料タンク内に温水回路の配管21aを引き入れて、燃料タンク内の燃料と配管21aを流れる冷却水との間で熱交換を行なうように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料温度制御システムの全体構成図である。
【図2】熱交換器の模式図である。
【図3】本実施例の制御系に係わるブロック図である。
【図4】冷却水流量とヒータコア出口水温および吹出空気温度との関係を示すグラフ。
【図5】冷房運転時の制御例を示す説明図である。
【図6】暖房運転時の制御例を示す説明図である。
【図7】燃料温度の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ヒータコア
2 ダクト
6 冷媒蒸発器(冷却手段)
10 ラジエータ
11 環状水路(冷却水回路)
12 バイパス水路(冷却水回路)
14 ウォータポンプ
21 循環水路(温水回路)
22 還流水路(温水回路)
23 流量調節バルブ(流量調節手段)
24 熱交換器
25 デリバリパイプ(燃料通路)
E/G 水冷式エンジン
S 燃料温度制御システム
Claims (5)
- a)水冷式エンジンの冷却水が循環可能に設けられた温水回路と、
b)この温水回路に介在されるとともに、車室内へ空気を導くダクト内に配されて、前記エンジンより供給された冷却水を熱源として、通過する空気を加熱するヒータコアと、
c)このヒータコアより下流の前記温水回路と前記エンジンへ燃料を供給する燃料通路との間で、前記ヒータコアより前記エンジンへ還流する冷却水と前記エンジンへ供給される燃料との熱交換を行なう熱交換器と、
d)前記ヒータコアより上流の前記温水回路に設けられて、前記エンジンより前記ヒータコアへ供給される冷却水流量を調節する流量調節手段と
を備えた燃料温度制御システム。 - 前記温水回路は、前記エンジンを流出した冷却水が前記ヒータコアおよび前記熱交換器を迂回して前記エンジンへ還流する還流水路を有し、
前記流量調節手段は、前記還流水路を循環する冷却水流量と前記ヒータコアへ流れる冷却水流量との割合を調節することを特徴とする請求項1に記載された燃料温度制御システム。 - 前記温水回路は、前記エンジンとラジエータとを連絡する冷却水回路に接続されて、この冷却水回路に設けられたウォータポンプの作動によって冷却水が循環することを特徴とする請求項1または2に記載された燃料温度制御システム。
- 前記ダクト内に配されて、通過する空気を冷却する冷却手段を備え、
前記ヒータコアは、前記ダクト内で前記冷却手段の風下に配されたことを特徴とする請求項1〜3に記載された何れかの燃料温度制御システム。 - 前記冷却手段は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器であることを特徴とする請求項4に記載された燃料温度制御システム。
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