JPH01132415A - エンジン排気熱を利用した暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエンジン冷却水とエンジン排気ガスとの保有す
る熱量を利用して、主として自動車室内の暖房を行なう
装置の改良に関する。

従来の技術 自動車用の暖房装置としては、エンジン冷却水を熱源と
する熱交換器における該熱交換器より上流の水循環路に
、エンジン排気を熱源とする気液間熱交換器が配置され
、エンジンの主排気通路からは、前記気液間熱交換器に
至る副排気通路が分岐されており、副排気通路の入口た
る主排気通路の分岐部には、主排気通路の分岐部下流を
全閉する位置と全開する位置との２位置間を変位できる
切換弁が配設され、前記副排気通路の気液間熱交換器の
下流位置には、絞弁が配設されており、前記切換弁と絞
弁とを室内温度センサーまたはエンジン冷却水温センサ
ーの検出値に基づいて開閉するとともに絞弁をアクセル
開度が一定値以上となったとき開とするよう制御するも
のが、既に実願昭６２−４９５９６号として提案されて
いる。

発明が解決しようとする問題点 前述の既提案の暖房装置では、排気路の切換弁を室温か
エンジン冷却水温て開閉制御し、気液間熱交換器の排気
路の絞弁をスロットル開度によって開閉制御するのみで
あるため、細かい制御を行ない得ない点に問題が存する
。

発明の目的 本発明は、前述の既提案に係るごとき暖房装置における
切換弁と絞弁との開度を、エンジン必要出力と室温と暖
房必要温度とエンジン冷却水温とのそれぞれの各種の条
件に応じてきめ細かく開閉制御できる暖房装置を提供す
ることを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の目的を達成するため、本発明は、エンジン冷却水
を熱源とする熱交換器における該熱交換器より上流の水
循環路に、エンジン排気を熱源とする気液間熱交換器が
配置され、エンジンの主排気通路からは、前記気液間熱
交換器に至る副排気通路が分岐されており、主排気通路
と副排気通路との間には、副排気通路へのエンジン排気
の流入経路を全閉する位置と全開する位置との２位置間
を変位できる切換弁が配設され、前記副排気通路の気液
間熱交換器の下流位置には、絞弁が配設されており、前
記切換弁と絞弁とのそれぞれの各アクチュエーターの作
動を制御する制御装置は、エンジン必要出力検出手段と
、室温と暖房必要温度との検出手段と、エンジン冷却水
温の検出手段と、エンジン必要出力を設定出力と比較す
る手段と、室温と、暖房必要温度とを比較する手段と、
エンジン冷却水温を基準水温と比較する手段と、エンジ
ン必要出力が設定出力より大きいとき、または室温が暖
房必要温度と等しいか高いとき、あるいはエンジン冷却
水温が基準水温より高いとき、前記切換弁を開とし、他
の条件のとき、切換弁を閉として絞弁を開とするか、あ
るいは切換弁と絞弁とを共に閑とする選択を行なう手段
を備えているという構成を採用している。

作　　　用 本発明は、前述の各種手段を備えた制御装置により、主
排気通路とこれから分岐する副排気通路との間に配設し
た切換弁と、副排気通路の気液間熱交換器の下流に配設
した絞弁との開閉が制御されるものであり、例えば、エ
ンジン必要出力が検出されると、制御装置の第１のステ
ップで、予め設定され制御装置に記憶させられている設
定出力と比較され、エンジン必要出力の方が大きいと、
切換弁を開とする信号が出され、エンジン排気は主排気
通路から排出されてエンジン出力を阻害することが無く
なる。

上述の第１のステップで、エンジン必要出力が設定出力
と等しいか、それより小であることが判断されると第２
のステップへ進む。

第２のステップでは、例えば、室温とその時の暖房必要
温度が検出されると、室温か暖房必要温度と比較され、
室温の方が高い場合には、切換弁を開とする信号が出さ
れ、気液間熱交換器へのエンジン排気の供給が無いので
、室温の上昇が防止される。

室温が暖房必要温度と等しいか、低いことが判断される
と、制御は第３ステツプへ進む。

第３のステップでは、例えば、エンジン冷却水温が検出
されて入力され、基準水温と比較され、エンジン冷却水
温の方が高温と判断されると切換弁を開とする信号が出
され、気液間熱交換器へのエンジン排気の供給が無いの
で、室温の上昇が防止される。

またエンジン冷却水温が基準水温と等しいと判断される
と、切換弁を閉とし、絞弁を開とする信号が出され、エ
ンジン排気が気液間熱交換器へ流れ、室温の保持が行な
われる。

更にエンジン冷却水温が基準水温より低いことが判断さ
れると、切換弁と絞弁とを共に閉とする信号が出され、
気液間熱交換器へ流れたエンジン排気の流出に抵抗を与
え、熱交換効率を上げ、室温の上昇が図られる。

以上のサイクルが繰り返されることにより、運転条件、
室温条件によるきめ細かい制御が行なわれるものである
。

なお、各ステップの順序は変更可能である。

実施例 第１図は、本発明の実施の一例の回路図であって、水冷
式のエンジン１は、ウォータポンプ２によりエンジン冷
却水をラジェータ３との間で循環させる冷却水路４，５
，６．７を有し、流水量はサーモスタット８で制御され
る。

冷却水路４からは、温風ダクト９に臨む熱交換器１０に
至る水循環路１１，１２，１３゜１４が分岐されており
、熱交換器１ｏの上流側の水循環路１３と下流側の水循
環路１４とは、三方弁１５を介してバイパス路１６で接
続され、暖房不要時にはバイパス路１６内をエンジン冷
却水が通過する。また水循環路１４の熱交換器１０の直
下流部分には流量調整用のバルブ１７が挿入されている
。

前述の熱交換器１０より上流の水循環路１２には、エン
ジン排気を熱源とする気液間熱交換器１８が配置され、
エンジン１の主排気通路１９からは、気液間熱交換器１
８に至る副排気通路２０が分岐されている。

副排気通路の入口２またる主排気通路１９の分岐部２２
には、主排気通路１９の分岐部２２の下流を全閉する位
置と全開する位置との２位置間を変位できる切換弁２３
が配設されている。

また副排気通路２０における気液間熱交換器１８の下流
には絞弁２４が配設されている。

前述の切換弁２３と絞弁２４とは、後述する制御装置２
５の制御の下に、バキュームボンブ２６、負圧切換弁２
７．２Ｂ、アクチュエータ２９．３０により各別に開閉
作動させられる。

前述の制御装置２５はマイクロコンピュータを組み込ま
れており、スロットルバルブ開度あるいはスロットル負
圧等の検出手段たるエンジン必要出力検出手段３２、図
示例ではスロットルバルブ３１の開度の検出手段と、室
温検出手段３３と、暖房必要温度の検出手段３４、図示
例では温度コントロールレバー位置の検出手段と、エン
ジン冷却水温の検出手段３５すなわち水温センサーとか
らそれぞれの検出値を入力される。

また制御装置２５に組み込まれているマイクロコンピュ
ータは、エンジン必要出力検出手段３２から入力された
数値と予め設定されている必要エンジン出力とを比較し
、その大小を判別し出力する手段と、入力された室温と
暖房必要温度とを比較し、その大小を判別し、出力する
手段と、入力されたエンジン冷却水温と予め設定されて
いる基準冷却水温とを比較し、その大小を判別し、出力
する手段と、上述のマイクロコンピュータの出力に応じ
、負圧切換弁２７゜２８、アクチュエータ２９．３０を
作動させ、切換弁２３を開としたモード１と、切換弁２
３を閉とし、絞弁２４を開としたモード２と、切換弁２
３と絞弁２４とを共に閉としたモード３とを選択的に実
現する機能を有している。

第２図は、エンジン必要出力をスロットル開度で検出す
るようにした第１図に示す実施例における第１の制御態
様を示すフローチャートであり、スロットル開度がエン
ジン必要出力検出手段３２から入力されると、第１ステ
ツプＡにおいて、設定スロットル開度θと比較され、そ
の大小が判断され、入力された数値が設定数値より大で
あれば、制御装置２５はモード１すなわち切換弁２３を
開とする指令を出し、他のステップへの進みは無くなる
。

人力されたスロットル開度が設定スロットル開度θと等
しいか小である場合は、第２ステツプＢへ進む。第２ス
テツプＢでは入力された室温とエアコン等への暖房必要
温度との大小が比較判断され、室温の方が暖房必要温度
より高ければ、制御装置２５は、モード１すなわち切換
弁２３を開とする指令を出し、次のステップへの進みは
無くなる。

室温が暖房必要温度と等しいかまたは低い場合には、第
３ステツプＣへ進む。第３ステツプＣでは、入力された
エンジン冷却水温ｔ、が予め設定され記憶させられてい
る基準水温ｔとの高低が比較判断されｔ　！＞　ｔであ
れば制御装置２５はモード１すなわち切換弁２３を開と
する指令を出し、ｔ、＝ｊであれば、切換弁２３を開と
し絞弁２４を開とする指令を出し、１＋＜ｔであれば、
切換弁２３と絞弁２４とを共に閉とする指令を出す。

第２図のフローチャートに示される制御態様では、各ス
テップにおける判断がＹＥＳかＮＯかの２系統の判断で
あったが、第３図は第１図に示す実施例における制御装
置２５のマイクロコンピュータが各ステップにおいて、
例えば、犬、適、小等の３３系統の判断を行ない、より
きめ細かい制御を行ないつるようにした際のフローチャ
ートを示している。

この制御系では、スロットル開度θ１が人力されると、
第１ステツプＤにおいて、設定スロットル開度θと比較
され、入力数値が犬であると判断されると、切換弁２３
を開とするモート１の指令が出され、他のステップへの
進行は無くなる。

θ、＝θまたはθ、〈θと判断されると、第２ステツプ
Ｅに進む。

第２ステツプＥにおいては、室温Ｔ、と暖房必要温Ｔと
が入力され、その大、小が比較判断される。

θ１＝θの場合はグループＧにおいて比較判断され、Ｔ
Ｉ　＞Ｔの場合は、モード１とする指令が出され、次の
ステップへ進むことは無く、Ｔ１≦Ｔの場合にのみ同一
信号により第３ステツプＦへ進む。

θ１〈θの場合は、グループＨにおいて比較判断され、
ＴＩ＞Ｔの場合は、モード１の信号が出され、他のステ
ップへの進行は無くなる。

またＴ、≠ＴあるいはＴ１〈Ｔの場合は、それぞれ別個
の信号として第３ステツプＦへ進む。

このため、グループＧとグループＨとの比較判断の基準
に差を設けることにより制御がより細かく行なわれる。

第３ステツプＦにおいてはエンジン冷却水温ｔ１が入力
され、基準水温ｔと比較され、犬。

小が判断される。

第２ステツプＥのグループＧにおいてＴ１≦Ｔと判断さ
れた場合は、グループＩにおいて比較判断され、１．＞
１の場合はモード１の信号が出される。またｔ１≦ｔの
場合はモード２すなわち切換弁２３を閉、絞弁２４を開
とし若干のエンジン冷却水温の上昇が図られ室温の低下
が防止される。

第２ステツプＥのグループＨにおいて、Ｔ１＝Ｔと判断
された場合は、第３ステツプＦのグループＪにおいて比
較制御判断され、１＋＞１の場合はモード１の信号が出
され、ｔ１≦ｔの場合はモード２の信号が出される。

また第２ステツプＥにおいて７１＜Ｔと判断された場合
は、第３ステツプＦのグループＫにおいて判断され、ｔ
　ｒ　）　ｔの場合はモード１の信号が出され、１．＝
１の場合はモード２の信号が出され、１１＜１の場合は
モード３すなわち切換弁２３と絞弁２４とを共に閉とす
る信号が出され、室温の上昇が図られる。

この第３ステップＦ、においてもグループＩ。

Ｊ、にのそれぞれにおける判断の基準に差を設けておく
ことにより、より微細な制御が可能となるものである。

第２図および第３図に示すフローチャートにおける各ス
テップに入力され判断されるデータの順序は制御に要求
される条件によって入れ変えつるものである。

またスロットル開度はアクセルレバ−位置、スロットル
バキューム値等のいずれで検出してもよく、暖房必要温
度は、ヒータ温度コントロールレバー位置あるいはオー
トエアコンの要ヒータ情報等のいずれで検出されたもの
でもよいことは勿論である。

また外気温その他の情報に基づく制御系を導入しうろこ
とは勿論である。

なお、実際の暖房装置の稼動状態において、切換弁２３
が閉とされ、絞弁２４が開とされるケースが著しく少な
い場合は、絞弁２４は固定弁とじうることは勿論である
。

図示実施例では、切換弁２３が、副排気通路２０が主排
気通路１９から分岐する分岐部２２の、副排気通路２０
０Å口２１に設けられているが、切換弁２３の配設位置
は、副排気通路２０が主排気通路１９に戻る出口部に設
けられても、あるいは入口２１と出口との中間に設けら
れてもよく、要は、主排気通路１９と副排気通路２０と
の間における全エンジン排気の流路を全閉、全開しつる
位置であればよいものである。

効果 本発明は、以上説明した構成１作用のものであって、エ
ンジン冷却水の熱量を利用する暖房装置に、エンジン排
気ガスの熱量をも熱源として利用するに当たり、エンジ
ン必要出力、室温、暖房必要温度およびエンジン冷却水
温のそれぞれの条件に応じて、エンジン排気を気液間熱
交換器へ導く切換弁と、該熱交換器を通るエンジン排気
の通路に設けた絞弁とをそれぞれ開閉制御できるので、
暖房装置の制御を細かく行ないつる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施の一例の回路図、第２図は制御の一態様の
フローチャート、第３図は制御の別懇様のフローチャー
トである。 １：エンジン、１０：熱交換器、１１，１２゜１３．１
４：水循環路、１８：気液間熱交換器、１９：主排気通
路、２０：副排気通路、２に人口、２２：分岐部、２３
：切換弁、２４：絞弁、２５；制御装置、３２：エンジ
ン必要出力検出手段、３３：室温検出手段、３４：暖房
必要部度検出手段、３５：エンジン冷却水温検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン冷却水を熱源とする熱交換器における該熱交換
   器より上流の水循環路に、エンジン排気を熱源とする気
   液間熱交換器が配置され、エンジンの主排気通路からは
   、前記気液間熱交換器に至る副排気通路が分岐されてお
   り、主排気通路と副排気通路との間には、副排気通路へ
   のエンジン排気の流入経路を全閉する位置と全開する位
   置との２位置間を変位できる切換弁が配設され、前記副
   排気通路の気液間熱交換器の下流位置には、絞弁が配設
   されており、前記切換弁と絞弁とのそれぞれの各アクチ
   ュエーターの作動を制御する制御装置は、エンジン必要
   出力の検出手段と、室温と暖房必要温度との検出手段と
   、エンジン冷却水温の検出手段と、エンジン必要出力を
   設定出力と比較する手段と、室温と暖房必要温度とを比
   較する手段と、エンジン冷却水温を基準水温と比較する
   手段と、エンジン必要出力が設定出力より大きいとき、
   または室温が暖房必要温度と等しいか高いとき、あるい
   はエンジン冷却水温が基準水温より高いとき、前記切換
   弁を開とし、他の条件のとき、切換弁を閉として絞弁を
   開とするか、あるいは切換弁と絞弁とを共に閉とする選
   択を行なう手段を備えているエンジン排気熱を利用した
   暖房装置。