JPH06104410B2 - 暖房用燃焼器の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関によって駆動される自動車の室内を急
速暖房する暖房用燃焼器の燃料供給装置に関するもので
ある。

（従来技術） 自動車の室内暖房は従来より、内燃機関の冷却水を温水
配管で取り出し、これをヒータコアやブロワなどにて構
成されるヒータ本体に通じ、空気をヒータ本体に送り込
んで加熱して室内暖房を行うもの、または、内燃機関と
は無関係に別の燃焼器にて燃料を燃焼させて発生する熱
量により室内暖房を行うとともに、燃焼ガスそのものを
エンジンのインテークマニホールドに導くもの（特願昭
59−106869号）が用いられている。

（従来技術の問題点） このような内燃機関の冷却水を室内暖房に利用する方法
においては、冷却水の温度上昇の速度が緩慢なため、ヒ
ータ本体が温風を送出するまでに時間を要し、その間は
ヒータの暖房機能は失われている。特に内燃機関が暖房
機能の完了するまでには、ガソリンエンジンで10分以
上、ディーゼルエンジンで30分以上を要する。この間、
寒冷地では車内は寒く防寒具を着けなければならず、ま
た車両の窓等の霜、氷等を除去するデフロスタは十分に
作動することができない等の不都合があった。また車両
が長い下り坂等を走行中は、冷却水温度が降下し暖房用
として供与できない等の欠点もある。特にディーゼルエ
ンジンは圧縮着火タイプのエンジンであるため、エンジ
ン負荷に対する排気ガス温度または冷却温度に敏感で上
記欠点が顕著である。また、ディーゼルエンジンは、寒
冷時の燃焼に敏感で、不完全燃焼の結果である白煙、臭
気の発生も著しい。

また、内燃機関とは別個に燃料を用いる暖房方法にて
は、燃焼の臭気や排気ガスの処に手数を要し、複雑な制
御機構と制御装置を必要とするので、そのコストがかさ
む欠点を生じ、なお、環境汚染の点でも問題が残ること
となる。

そして、前者の暖房方法よりは早期の暖房用の温風が得
られる利点はあるが、急加熱用の燃焼器の使用を繰返す
時、即ち、暖房中止のため燃料の供給を断っても燃料の
気化装置内の燃料が残存して燃焼が継続する。一方、エ
ンジン側においてはこの燃焼ガスがエンジンに吸入され
ると空気不足となり不完全燃焼となり、燃焼効率を減ず
る欠点を生ずる。また、暖房の再開のため燃料の再供給
時には燃料弁を開いても気化装置に燃料が充満するのに
時間を要し、燃焼開始の立上りが遅延するので、暖房の
開始が遅れる欠点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記の如き従来の欠点を解消し、エン
ジンの始動時や、暖房再開時に燃料を直ちに燃焼器に供
給し、また暖房中止時には燃料の燃焼を即時に中止可能
な暖房用燃焼器の燃料供給装置を提供するにある。

（発明の概要） 本発明では空気ダクト中に配設された燃焼器の気化装置
に供給する燃料の遮断時に該気化装置内に残留燃料を吸
引し、供給開始時には該吸引燃料を前記気化装置に押送
するピストン部を有する遮断弁を備えた暖房用燃焼器の
燃料供給装置が提供される。

（実施例） つぎに、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る暖房用燃焼器の燃料供給装置の一
実施例の構成断面図であり、第２図および第３図はその
動作説明図である。また、第４図は本実施例を用いた自
動車暖房装置のブロック図である。

図において明らかなように、ディーゼルエンジン、また
はガソリンエンジン１のエアークリーナ２より吸気管３
に至るパイプ部の途中に、急加熱用燃焼器４と、その下
流に熱交換器５が設けられている。なお、51はエンジン
に燃焼用空気を供給するバイパス通路である。第１図に
おいて、急加熱用燃焼器４の外周は燃焼器ハウジング41
にて覆われ、内部には２つの燃焼室が配設され、空気の
流れの上流方向に第１燃焼室42、下流方向に第２燃焼室
43が構成され、両者の間は空気の通過可能なハニカム通
路44が形成されている。さらに、燃焼器ハウジング41と
２つの燃焼室との間には空気通路45が設けられ、エアー
クリーナ２よりの空気は空気取入口46より流入し、該空
気通路45を経て第２燃焼室43の周壁に穿設した複数個の
小穴よりなる空気導入路47を通過して第２燃焼室43に入
り、さらに燃焼室出口48を経由して下流の熱交換器５に
流出するように構成されている。

一方、エアークリーナ２よりの空気の一部は、空気の流
れに直面する複数個の空気導入孔49を通過して第１燃焼
室42に入り、後述する気化燃料と混合し、ハニカム通路
44を経て第２燃焼室43に流入し、該第２燃焼室43に設け
た点火グロープラグ６により点火され、高温度の燃焼ガ
スを生じて、前記空気通路45経由の空気とともに熱交換
器５に向う。

つぎに、水平に設けられた急加熱用燃焼器４の燃焼室出
口48側の底部より第１燃焼室42の中心部まで貫通する如
くパイプ状の気化装置７が傾斜をもって貫設され、該気
化装置７の上方先端部には第１燃焼室42内に気化燃料を
噴出させる噴出孔71が穿設されている。そして、該気化
装置７の内部にはセラミックのパイプで形成された気化
グロープラグ72が同軸状に配設され、該気化グロープラ
グ72の中心部には正の温度係数を有する抵抗線73が埋設
されている。さらに、気化装置７が第２燃焼室43内を貫
通する部分には、該第２燃焼室43にて生ずる燃焼ガスの
熱を受熱するため、気化装置７の外周面に複数個の受熱
フィン74が設けられ、気化装置７の内面と気化グロープ
ラグ72との間隙を通過する燃料を加熱するよう構成され
ている。

８は燃料ポンプ23より送出される燃料を気化装置７に供
給する燃料供給装置であり、その内部に燃料供給を調節
するコントロール室81と、ピストン部82aや電磁作動体8
2bを有する遮断弁82と、該遮断弁82を作動せめる電磁コ
イル83を備え、さらに外部には連結パイプA84を有し
て、前記気化装置７に設けた連結パイプB75と接続し
て、気化装置７の燃料をコントロール室81へ送受可能に
構成されている。そして、遮断弁82はコイルスプリング
85にて常時は気化装置７への燃料通路を遮断する如く作
動し、このため、遮断弁82と一体をなすピストン部82a
の後部とコントロール室81にて形成する空間は第３図に
示す如く広がる。また、電磁コイル83に通電することに
より、強磁性体にて構成される電磁作動体82bが電磁コ
イル83側に吸引されるので、遮断弁82は開くとともにピ
ストン部82aとコントロール室とにて形成する空間は第
２図に示す如く狭小な空間となる。したがって、燃料通
路を遮断弁82が開放している状態（第２図）より、遮断
弁82が燃料通路を遮断する行程にては遮断弁82が矢印Ａ
の方向に移動するので、ピストン部82aの動きによりコ
ントロール室の狭小な空間は広がることとなり、連結パ
イプA84を通じて気化装置７の燃料は矢印Ｂの方向に移
動し、気化装置７内の燃料はコントロール室81に吸入さ
れる。また、燃料通路を遮断弁82が遮断している状態
（第３図）より、遮断弁82が燃料通路を開放する行程に
ては、前記と逆に遮断弁82は矢印Ａ′の方向に移動する
ので、ピストン部82aの動きによりコントロール室の広
い空間は狭くなり、連結パイプA84を通じて燃料は矢印
Ｂ′の方向に移動し、コントロール室81より気化装置７
に流入することとなる。

つぎに、熱交換器５は暖房を要する自動車の室内に連通
する吸入空気取入口９より新規空気を取入れ、該新規空
気が燃焼ガスからの熱を奪って熱交換を行った後の温風
を、吹出口10まで送風を行うブロア11を備えている。そ
して、該吹出口10は室内暖房のため別置されている冷却
水ヒーターコア12の出口部に開口している。したがっ
て、図示してあるブロア13、エアコン用エバポレータ1
4、温水通路15は、冷却水利用のヒータ装置の各部材で
ある。

16はコントローラであり、エンジン１によって駆動され
るゼネレータ17よりの発電信号GTと、動作スイッチ18の
ON・OFF信号FSと、エンジンの冷却水温度を検出する温
水センサ19からの水温信号WSと、スタート信号STと、ア
クセル開度信号ASが入力される主制御部161、前記気化
グロープラグ72を燃料の気化温度に制御するブリッジ回
路162、点火グロープラグ６を気化した燃料の着火温度
に常に保持させるブリッジ回路163、およびスイッチ部1
64により構成されている。そして、該主制御部161は処
理装置、メモリ、入出力インターフェイスを有するコン
ピュータ構成のものである。

ブリッジ回路162は気化グロープラグ72を加熱する抵抗
線73を一辺とし図示していないがこれとブリッジ回路16
2の内部に設けた抵抗体３個とで構成するホイートスト
ン・ブリッジと、該ホイートストン・ブリッジのバラン
ス状態を検出する比較器と、該比較器により駆動される
リレーで構成され、該リレーにて抵抗線73へ供給する電
流を制御することにより、気化グロープラグ72の温度を
所定の温度、例えば、500℃前後に保持するよう構成さ
れている。

また、ブリッジ回路163は点火グロープラグ６に設けた
加熱用抵抗線61を一辺とし、図示していないがこれとブ
リッジ回路163の内部に設けた抵抗体３個とで構成する
ホイートストン・ブリッジと、該ホイートストン・ブリ
ッジのバランス状態を検出する比較器と、該比較器によ
り駆動されるリレーにて構成され、該リレーにて抵抗線
61へ供給する電流を制御することにより、点火グロープ
ラグ６の温度を所定の温度、例えば、900℃前後に保持
するように構成されている。

スイッチ部164は前記燃料供給装置８に設けた電磁コイ
ル83への電源の制御を行う開閉器164b、ブロア11のON/O
FF制御を行う開閉器164a、ブリッジ回路163への電源の
制御を行う開閉器164c、ブリッジ回路162へ電源の制御
を行う開閉器164dを有する。なお、20は電源のバッテ
リ、21はキースイッチ、22はスターターモータである。

つぎに、このような構成の自動車用暖房装置における本
発明に係る暖房用燃焼器の燃料供給装置の実施例の作動
を説明する。

エンジンのキースイッチ21をONにすると、自動車の電源
はONとなるが、エンジン１が始動していないため、主制
御部161は開閉器164a〜164dをすべてOFFのままに保持す
るので暖房装置は作動しない。キースイッチ21をさらに
回転させ、スターターモータ22に電圧をかけて回転させ
るとエンジン１が始動する。そして、エンジン１の始動
と同時に主制御部161が開閉器164dと開閉器164cとをON
にして、ブリッジ回路162とブリッジ回路163とに電源が
加えられる。このため、ブリッジ回路162を介しての電
流により、気化グロープラグ72に設けた抵抗線73が加熱
され、さらにブリッジ回路162の制御により、気化グロ
ープラグ72は所定温度に保持される。また、同時にブリ
ッジ回路163を介しての電流により、点火グロープラグ
６に設けた抵抗線61が加熱され、さらにブリッジ回路16
3の制御により、点火グロープラグ６は所定温度に保持
されることとなる。

そして、気化グロープラグ72と点火グロープラグ６が所
定温度になると同時に、主制御部161が開閉器164bをON
にして、燃料供給装置８の電磁コイル83に電流を流し、
遮断弁82を吸引して燃料通路を開くので、気化装置７の
内部に燃料が供給される。さらに、第３図に示す如く、
遮断弁82が矢印Ａ′の方向に移動するので、ピストン部
82aが作動しコントロール室81の内部の燃料は矢印Ｂ′
の方向に移動し、連結パイプA84と連結パイプB75を介し
て気化装置７に急速に圧送される。このため、燃料は気
化装置７の内部にて、所定の温度を保持する気化グロー
プラグ72により加熱され気化燃料となって、気化装置７
の上方先端部の噴出孔71より第１燃焼室42内部に噴出す
る。そして、第１燃焼室42の前面の複数個の空気導入孔
49を通過した空気と混合し、さらにハニカム通路44を通
することにより十分に気化燃料と空気が混和されるので
可燃混合気となり、第２燃焼室43にて所定温度を保持し
ている点火グロープラグ６により点火され、火炎を生
じ、高温度の燃焼ガスを生ずることとなる。そして、下
流に設けた熱交換器５に燃焼ガスは流入するが、第２燃
焼室43を貫通する気化装置７に設けた受熱フィン74をも
加熱することとなり、気化装置７を通過する燃料の加熱
に役立つこととなる。

一方、エンジン１が始動動作を終了して正常運転に入る
と、ゼネレータ17よりの発電信号GTと動作スイッチ18の
ON信号FSとの論理積が主制御部161の内部にてソフトウ
エア的に入力となり、主制御部161は開閉器164aをONと
してブロア11に通電し、ブロア11は送風を開始する。し
たがって、熱交換器５にて高温度の燃焼ガスにて加熱さ
れた吸入空気取入口９よりの空気は、エンジン１の始動
直後より室内暖房を開始する。

つぎに、エンジン１が運転開始より時間を経過して、冷
却水温が室内暖房用の温水として使用可能程度に温度上
昇すると、エンジン１に設けた水温センサ19が作動して
水温信号WSを出力し、これにより主制御部161が開閉器1
64bをOFFとして、電磁コイル83への電流を断とする。こ
のため、電磁コイル83は電磁作動体82bを吸引する力を
失い、コイルスプリング85の復元力により遮断弁82は燃
料通路を断となし、気化装置７への燃料供給を停止す
る。さらに、遮断弁82が燃料通路を断とする行程ととも
に、第２図に示す如く、矢印Ａの方向に遮断弁82が移動
するので、ピストン部82aの動きによりコントロール室8
1の空間が拡大するため、連結パイプA84の燃料は矢印Ｂ
の方向に移動し、したがって、気化装置７の内部の燃料
は連結パイプB75を介してコントロール室81に吸引さ
れ、気化装置７の内部には燃料は残留しないこととな
る。

このように、主制御部161が開閉器164bをOFFにして、気
化装置７への燃料供給を停止し、さらに、点火グロープ
ラグ６や熱交換器５に付随のブロア11を停止させるとと
もに、別のブロア13の運転を開始させるので、従来より
の冷却水ヒータによる室内暖房に切り替わることとな
る。

なお、以上のようなエンジン１の始動時や、水温センサ
19の水温信号WSの発令時のみでなく、動作スイッチ18を
ON・OFFすることにより、主制御部161を介して電磁コイ
ル83に電流を通じ、遮断弁82を作動させると、遮断弁82
は単に燃料通路の開閉のみでなく、遮断弁82の移動によ
り、ピストン部82aが作動するので燃焼開始時にはコン
トロール室81の内部の燃料を連結パイプA,Bを通じて気
化装置７に押送して急速な燃料供給を行い、また燃焼停
止時には気化装置７に残留の燃料をコントロール室81に
吸引して、急速に燃料の燃焼を停止させることになる。

以上本発明の一実施例として、急加熱用燃焼器４にて発
生の燃焼ガスを熱交換器５を経由してエンジン１に導び
く方法につき説明したが、熱交換器の排気をエンジン１
に導ぴくことなく、大気に放出する変形も可能である。

（発明の効果） 本発明は暖房用燃焼器の気化装置への燃料供給装置に、
ピストン部を有する遮断弁を設けて燃料の供給・停止を
行い、遮断弁が燃料の供給停止時には該ピストン部が気
化装置内部に残留の燃料を吸引するので、暖房用燃焼器
での燃焼が急速に停止し、継続することがない。したが
って、エンジン内部に燃焼ガスが送られず新鮮な空気で
エンジンは作動し、燃焼効率の低下が防止できる。ま
た、本発明によれば、暖房開始にて燃料の供給開始時に
は、遮断弁の燃料供給とともにピストン部が気化装置内
に燃料を押送するので、暖房用燃焼器にての燃焼が急速
に開始し、立上りの早い急速な室内暖房用温風を得るこ
とができるため、車内での防寒具などは不必要となり、
またデフロスタも早期より良好に作動する。

また、本発明によれば、寒冷時において、エンジンが冷
えている場合にも、暖房用燃焼器にて加熱した暖気をエ
ンジンに大量に送り込むことが可能なため、エンジンを
急速に始動させることができ、排気ガスの青白煙や臭気
の防止となり、エンジンの性能が向上する。

さらに、本発明によれば、暖房用燃焼器により排出され
る燃焼ガスは直接外部に排出されず、エンジンの中に導
かれて、エンジンの排気ガスとともに排出されるので、
特に燃焼の周期や排気ガスの処理に手数を要せず、環境
汚染の問題も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る暖房用燃焼器の燃料供給装置の一
実施例の構成を示す断面図、第２図および第３図はその
遮断弁の動作説明図、第４図は本実施例を用いた自動車
暖房装置のブロック図である。 1:エンジン、4:急加熱用燃焼器 82:遮断弁、82a:ピストン部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気ダクト中に配設された燃焼器の気化装
   置に供給する燃料の遮断時に該気化装置内の残留燃料を
   吸引し、供給開始時には該吸引燃料を前記気化装置に押
   送するピストン部を有する遮断弁を備えたことを特徴と
   する暖房用燃焼器の燃料供給装置。