JPH0729528B2 - 自動車用暖房装置の気化プラグ制御装置 - 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
急速暖房する暖房装置におけるバーナ装置の気化プラグ
制御装置に関する。

（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
水配管で取出し、これをヒータコアやブロアなどにて構
成されるヒータ本体に通じ、空気をヒータ本体に送り込
んでこれを加熱し、室内暖房を行なうもの、または、内
燃機関とは無関係にバーナにて燃料を燃焼させ、発生す
る熱量により室内暖房を行なうものが用いられている。

（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り出すまでに時間を要し、その間は
ヒータの暖房機能は失なわれている。特に内燃機関が暖
房機能を完了するまでには、ガソリンエンジンで10分以
上、ディーゼルエンジンで20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という不都合があった。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。

ガソリンエンジンでは、アイドリング時に不完全燃焼な
どが生じて有害物質を含む排気ガスを排出することもあ
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
は冷却水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。

いずれにしてもガソリンエンジン及びディーゼルエンジ
ンを駆動力に用いる自動車で、出発前に冷却水の温度を
高めようとして永い時間エンジンをアイドリング状態で
回転させておけば、不快な排気ガスが多く排出されて、
環境汚染を引き起こす虞がある。

また、内燃機関とは別個に燃料を用いる暖房方法では、
燃焼の臭気や排気ガスの処理に手数を要し、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。

（発明の目的） 本発明の目的は上記の従来の内燃機関の有する室内暖房
に関する問題点を解消し、複雑な制御機構を必要とせ
ず、環境汚染の問題もなく、かつ始動後、急速に暖気が
得られる自動車用暖房装置の気化プラグ制御装置を提供
することにある。

（発明の概要） 上述の如き本発明の目的を達成するために、エンジンの
吸気ダクトの途中に設けられ燃料を燃焼させる急速点火
バーナ装置と、該急速点火バーナ装置の下流に設けられ
た熱交換器と、該急速点火バーナ装置で燃料を燃焼させ
て発生した熱を該熱交換器にて回収し暖房熱源として車
両に供給する送風手段と、前記急速点火バーナ内に設け
られた、加熱抵抗線を有する気化プラグと、該気化プラ
グが所定温度に到達した時に信号を発生する比較器と、
前記気化プラグの加熱抵抗線への通電開始から所定時間
経過後に信号を発生するタイマと、前記比較器とタイマ
の信号の論理積が得られた時に加熱抵抗線への通電を遮
断するトランジスタと、を具備することを特徴とする自
動車用暖房装置の気化プラグ制御装置が提供される。

（実施例） 第１図は、本発明に係るバーナ装置の気化プラグの加熱
を制御する気化プラグ制御装置の一実施例を示す回路図
であり、第２図は、その温度特性を示すグラフであり、
第３図は、その実施例を用いた自動車用暖房装置のブロ
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のエアクリーナ２より空気ダクト
となる吸気管３に至るパイプ部の途中に急速点火バーナ
装置４と、その下流に熱交換器５が設けられている。急
速点火バーナ装置４には加熱装置８が設けられており、
その加熱装置８は気化プラグ６を有し、気化プラグ６
は、燃料を加熱して気化させる加熱抵抗線85を持ってい
る。

第１図において、バッテリ21はスイッチ174cを介して気
化プラグ制御装置100に電圧を印加する。加熱抵抗線85
には感知抵抗線109が直列に接続されており、後述する
ソレノイド106の気化プラグ開閉スイッチ108を介してバ
ッテリ21から電圧が印加される。抵抗線115及び116の接
合点は比較器119の反転端子に、また抵抗線117及び118
の接合点は非反転端子に接続されている。抵抗線115〜1
18はブリッジ回路を構成しており、加熱抵抗線85が所定
温度に達したことが感知抵抗線109及びこのブリッジ回
路を介して比較器119で判断されるように構成されてい
る。

また、比較器111の反転端子には抵抗線112及び113の接
合点が接続されており、非反転端子には抵抗線121及び
コンデンサ114の接合点が接続されている。比較器111の
出力は、抵抗線121及び113のバイアスで当初Ｌレベルに
設定されており、電圧が印加されると、抵抗線121を介
してコンデンサ114に充電されることにより、それらの
接合点の電位が上昇して所定値に達し、ＬレベルからＨ
レベルに変われるように構成されている。すなわち電圧
印加時から一定時間経過後、例えば気化プラグ６の加熱
抵抗線85が溶融する虞がある通電停止温度に迄到達する
時間にＨレベルとなるので、比較器111はタイマとして
働く。

比較器111および119の出力はNANDゲート120に入力され
ており、両比較器の出力がＨレベルのとき、その出力は
Ｌレベルとなり、トランジスタ103をオフにする。一方
トランジスタ103は、オンのとき、ダイオード102を介し
て電流が流れ、そのコレクタに接続したソレノイド104
をオンにする。そしてソレノイド104の開閉スイッチ105
を介してソレノイド106に電圧が印加される。ソレノイ
ド106は、前述の気化プラグ開閉スイッチ108と、燃料開
閉スイッチ107とを作動させるものである。

次に、気化プラグ制御装置の動作を説明する。スイッチ
174cが閉じられると、バッテリー21から電圧が気化プラ
グ制御装置100に印加される。このとき、NANDゲート120
の出力はＨレベルであるので、ダイオード102、トラン
ジスタ103を通って電流が流れ、ソレノイド104が作動
し、その開閉スイッチ105が閉じられる。このため、開
閉スイッチ105を通って電流がソレノイド106に流れ、そ
の燃料開閉スイッチ107及び気化プラグ開閉スイッチ108
を閉じる。燃料開閉スイッチ107を閉じることによっ
て、後述する燃料供給駆動源72（第３図）に対する主制
御部171（第３図）の制御を可能にする。一方、気化プ
ラグ開閉スイッチ108が閉じられることによって、バッ
テリ21から抵抗線109を介して気化プラグ６の加熱抵抗
線85に電圧が印加され、加熱抵抗線85が加熱されて気化
プラグ６を暖める。加熱抵抗線85が正の温度計数を持つ
ので、温度の上昇とともに、その抵抗値も上昇する。加
熱抵抗線85の温度が設定された温度になると、すなわち
加熱抵抗線85の抵抗値が所定値に達すると、比較器119
の出力はＬレベルからＨレベルに変わる。

一方、電圧の印加と同時に、抵抗線121を介してコンデ
ンサ114が充電されて、その接合点の電位が上昇し、設
定した時間経過後、比較器111の出力はＬレベルからＨ
レベルに変わる。このためNANDゲート120の出力はＨレ
ベルからＬレベルに変わり、トランジスター103をオフ
にしてソレノイド104及びソレノイド106をオフにする。
ソレノイド106がオフになると、気化プラグ開閉スイッ
チ108及び燃料開閉スイッチ107が開かれ、気化プラグ６
の加熱及び燃料の供給が止められる。

このようにして、気化プラグが設定された温度以上の異
常な高温になると、その加熱が止められる制御がなされ
る。

第２図は、気化プラグ制御装置の温度制御を図示したも
のであり、Ａは燃料が存在せずに通電された気化プラグ
６が、時間経過と共に温度上昇を続ける状態を示したも
のであり、時間t1経過で既に通電停止温度に達している
ことが分かる。そしてこのまま通電を続ければ、加熱抵
抗線85が焼け切れて気化プラグは破損する。そのため、
気化プラグ６が通電停止温度に到達した時、上記のよう
に抵抗線109両端の電圧値が低くなり、比較器119の出力
がＬレベルからＨレベルに変わるものである。

Ｂは、気化プラグに通電しながら供給された燃料が気化
を継続し、徐々に気化プラグ６の温度が上昇して行く状
態を示すものであり、時間t2において、点火プラグが通
電停止温度に到達することが分かる。

Ｃは、上記Ｂの状態よりも多く燃料が供給されて、この
結果、多く燃料が気化し、その気化により気化プラグ６
の熱が奪われ、気化プラグ６がほぼ一定温度を保持する
状態を示すものである。

次に、第３図を参照して本発明の気化プラグ制御装置が
用いられた自動車用暖房装置及びその動作を説明する。

急速点火バーナ装置４は、燃料ポンプ６により燃料供給
装置７を経由してくる燃料を気化する加熱装置８と、該
加熱装置８により気化した燃料に点火する点火装置９を
有している。点火装置９は加熱装置８の下流に設けら
れ、霧化した燃料を点火する。点火装置９の内部には正
の温度係数を有する抵抗線92が埋設されている。そして
加熱装置８により霧化した燃料は、可燃混合気となり点
火装置９により点火され火炎となり、その燃焼ガスは熱
交換器５に送られる。

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10より新規空気を取入れ、新規空気が燃料ガ
スから熱を奪って熱交換を行った後の温風を吹出口11ま
で送風するブロワ12（送風手段）を備えている。なお、
該吹出口11は、室内暖房のため別置されている冷却水ヒ
ーターコア13の出口部に開口している。したがって、図
示のブロワ14、エアコン用エバポレータ15及び温水通路
16は、冷却水利用のヒータ装置の各部材である。

17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18よりの発電信号GTと、動作スイッチ19のオ
ン・オフ信号FSと、エンジンの冷却水温度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
171、加熱装置８の気化プラグの加熱抵抗線85を燃料の
気化温度に制御し、異常な高温になるのを止める気化プ
ラグ制御装置100、点火装置９を混合気の着火温度に常
に保持させるブリッジ回路173、スイッチ部174により構
成されている。

主制御部171は処理装置、メモリ、入出力インターフェ
ースを持ったコンピュータ構成のものである。

気化プラグ制御装置100は、前述したように気化プラグ
の加熱抵抗線85の温度を感知する比較器と、電圧印加時
から一定時間経過後に作動するタイマーとなる比較器と
により気化プラグ開閉スイッチ108及び燃料開閉スイッ
チ107を制御するように構成されている。

ブリッジ回路173は、加熱用の抵抗線92を一辺とし、こ
れと抵抗r11〜r13からなるブリッジとこのブリッジのバ
ランス状態を検出する比較器173aと、この比較器173aの
出力がＨレベルの時にオン、Ｌレベルの時にオフとなる
リレー173bとを有する。なお、抵抗r13の抵抗値は抵抗
線92の抵抗値に比べて非常に小さい。

スイッチ174は、ブロワ12のオン・オフ制御を行なうス
イッチ174a,ブリッジ回路173への電源供給を制御するス
イッチ174b,点火プラグ制御装置100への電源供給を制御
するスイッチ174cを有する。21は電源用のバッテリ、22
はキースイッチ、23はスタータモータである。

次に、上述の如き構成を有する本発明に係る自動車用暖
房装置の作動を説明する。

エンジンのキースイッチ22をオンにすると、自動車の電
源がオンとなるが、エンジン１が始動していないため、
主制御部171は、スイッチ174a〜174cを全てオフのまま
に保持する。このため暖房装置は何等作動しない。キー
スイッチ22をさらに回転させ、スタータモータ23に電圧
を印加してこれを回転させると、エンジン１が始動す
る。エンジン１の始動と同時に主制御部171がスイッチ1
74bと174cをオンとし、ブリッジ回路173と気化プラグ制
御装置100に電圧が印加される。これによりバーナ装置
４に設けた加熱装置８と点火装置９に電圧が印加され、
それらの加熱抵抗線85と抵抗線92が加熱される。電圧印
加当初、ブリッジ回路173においては、抵抗線92の温度
が低いので、その抵抗値も小さく、比較器173aの出力も
Ｈレベルであるため、リレー173bがオンのままである。
このため、抵抗線92には連続的に電圧が印加されて急速
に加熱される。そして抵抗線92の温度が所定値に達する
とその抵抗値も所定値にまで上昇するので抵抗線92にか
かる電圧も上昇し、比較器173aの出力はＬレベルに反転
する。したがってリレー173bはただちにオフになり、抵
抗線92への電圧の供給は停止され、その温度も低下し始
める。そしてリレー173bがオフとなるため抵抗線92への
電圧の供給も停止され、比較器173aの出力がＨレベルに
戻る。したがってリレー173bは再びオンとなり抵抗線92
が加熱される。このような動作が繰返し行なわれてこの
抵抗線92は設定された所定の温度に保持される。

一方、電圧印加当初、気化プラグ制御装置100は、前述
のように、加熱装置８の気化プラグの加熱抵抗線85に電
流が流れて加熱される。

前述の如き動作により加熱装置の気化プラグの温度が上
昇し、また点火装置９が所定温度に保たれると同時に、
燃料供給装置駆動源72が動作し、燃料供給装置７の燃料
供給弁71を開いて加熱装置８に燃料が供給される。この
ため前述の如き加熱装置８の動作で可燃混合気となった
燃料は点火装置９により点火され、火炎となり、吸気管
３の下流の熱交換器５に流入される。しかし、加熱抵抗
線85が所定の温度を越えて異常に高くなるとそれが感知
されて加熱と燃料の供給は、前述のように止められる。

なお、燃料供給装置７に設けた燃料供給弁71は、ステッ
プモータにより構成される燃料供給装置駆動源72によっ
てその開閉が制御され、図示していないがエンジンアク
セルセンサからのアクセル開度信号ASにより、該燃料供
給弁71の開度が段階的に制御される。しかし、この燃料
供給装置駆動源の開閉制御は、前述の燃料開閉スイッチ
に依存するのであり、燃料開閉スイッチが気化プラグの
異常高温により開かれた場合には不能となり、燃料の供
給は停止される。

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18よりの発電信号GTと、動作スイッチ19
のオン信号FS4の論理積が主制御部171内にてソフトウェ
ア的に取られる。これにより、主制御部171はスイッチ1
74aをオンとし、ブロワ12が送風を開始する。したがっ
て、前記熱交換器５にて加熱された吸入空気取入口10よ
りの空気は、吹出口11から温風となって吹出し、エンジ
ンスタート直後から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、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25が作動して水
温信号WSを出力し、主制御部171が燃料供給装置駆動源7
2に指令して、燃料供給装置７に設けた供給弁71を断に
する。さらにバーナ装置に関連する加熱装置８、点火装
置９および熱交換器５に付随するブロワ12の作動を停止
させるとともに、別のブロワ14を運転させ、従来よりの
冷却水ヒータが暖房動作を開始する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、エンジンに至る吸気管
の途中に、急速点火バーナ装置と熱交換器とを設け、比
較器とタイマの信号の論理積が得られた時に加熱抵抗線
への通電を遮断するトランジスタを設けて、バーナ装置
の気化プラグの異常高温を防止しながら、燃料を急速に
燃焼させて燃焼ガスとなし、該燃焼ガスの熱を熱交換器
にて回収して暖房熱源として用いるので、エンジンスタ
ート直後にても室内暖房が効果的に行なえる。

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、急速点火バーナ装置にて加熱した暖
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、急速点火バーナ装置により排
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
とともに、暖気のためのアイドリング時間が短いので、
特に燃焼の臭気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、本発明に係るバーナ装置の点火プラグの加熱
を制御する点火プラグ制御装置の一実施例を示す回路
図、第２図は、その温度特性を示すグラフ、第３図は、
その実施例を用いた自動車用暖房装置のブロック図、第
４図は、動作フロー図である。 1:エンジン、4:急速点火バーナ装置、5:熱交換器、6:気
化プラグ、8:加熱装置、85:加熱抵抗線、12:ブロワ、10
0:気化プラグ制御装置、103:トランジスタ、111及び11
9:比較器、120:NANDゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気ダクトの途中に設けられ燃
   料を燃焼させる急速点火バーナ装置と、 該急速点火バーナ装置の下流に設けられた熱交換器と、 該急速点火バーナ装置で燃料を燃焼させて発生した熱を
   該熱交換器にて回収し暖房熱源として車両に供給する送
   風手段と、 前記急速点火バーナ内に設けられた、加熱抵抗線を有す
   る気化プラグと、 該気化プラグが所定温度に到達した時に信号を発生する
   比較器と、 前記気化プラグの加熱抵抗線への通電開始から所定時間
   経過後に信号を発生するタイマと、 前記比較器とタイマの信号の論理積が得られた時に加熱
   抵抗線への通電を遮断するトランジスタと、 を具備することを特徴とする自動車用暖房装置の気化プ
   ラグ制御装置。