JPH075017B2 - 加熱暖房器の空気量制御装置 - 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車両の室内を急速
暖房する加熱暖房器の空気量制御装置に関する。

（従来技術） 車両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
加熱して室内暖房を行なうもの、または、内燃機関とは
無関係に別のバーナ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なうとともに、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、その間に
はヒータの暖房機能は失われている。特に内燃機関が暖
房機能が完了するまでには、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。

また、後者の特願昭59−106869号による提案は、燃料を
加熱気化して点火装置にて燃焼させて暖房用熱源とする
ものであり、早期に暖房用温風が得られる。しかし、該
提案の加熱暖房器にては、暖房器のONか、またはOFFか
の二方法の切換えのみであり、したがって燃焼状態に伴
う加熱暖房器への空気量調節の制御が行なえず、空気供
給調節の自由を欠く欠点があった。

（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ようと
するものであって、車両の室内を急速暖房する加熱暖房
器の燃焼室への空気の流量を燃焼状態に伴って制御可能
な加熱暖房器の空気量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、本発明は、
エンジンの給気管の途中であって、２個所で該給気管に
連通するバイパス通路と、該バイパス通路の途中に設け
られ、供給される燃料を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器
の下流に設けられ、該燃焼器で発生して車室内に送る熱
を吸収する熱交換器と、エンジンの給気管の途中であっ
て、前記バイパス通路と連結する２個所の途中に設けら
れ、給気管の流通量を調節する制御弁と、該制御弁の上
流及び下流の気圧を導き、これら気圧の差により該制御
弁に連通するロッドを駆動して該制御弁を所定開度に駆
動するアクチエータと、エンジンの動作状態により上記
気圧の差圧調整して制御弁開度を駆動制御し、燃焼器へ
の空気供給を最適に制御する切換バルブと、を具備する
ことを特徴とする加熱暖房器の空気量制御装置を提供す
るものである。

（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図は本発明に係る加熱暖房器の空気量制御装置の一
実施例の構成断面図であり、第２図は本実施例を用いた
車両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のエアークリーナ２より空気ダク
トとなる吸気管３の途中に、燃焼器４および熱交換器５
を有するバイパス通路６が設けられている。そして、該
バイパス通路６と並列の吸気管３の途中には、該吸気管
３およびバイパス通路６の空気流量を制御する制御弁７
が配設され、さらに、吸気管３を通過する空気流の圧力
を検出するため、制御弁７の上流方向に検出パイプ８、
下流方向に検出パイプ９が吸気管３の管壁に配設され、
検出パイプ８の他端は切換バルブ10に、検出パイプ９の
他端は切換バルブ11に導かれている。

12は二つの気室の空気圧の差をダイアフラム131が検出
して作動するアクチエータ13と、同じ原理にて作動する
ダイアフラム141を有するアクチエータ14とを重ね合わ
せた２段式アクチエータであり、アクチエータ13、およ
び14はそれぞれ上下二つの気室と、その隔壁となるダイ
アフラム131、および141にて構成されている。そして、
それぞれの下方気室側には弾性材料よりなるスプリング
132、および142が、ダイアフラム131、および141を支持
する如く配設され、上方気室側よりの空気圧にて下方に
押圧されるダイアフラムをスプリングの弾性力にて受け
るように構成されている。なお、アクチ０エータ13に装
着のスプリング132は、アクチエータ14に装着のスプリ
ング142の弾性力より弱い弾性力であり、ダイアフラム1
31の受圧部はダイアフラム141の受圧部より広い面積と
なっている。また、それぞれのダイアフラム中央部には
ロッド121が嵌着され、上方気室側よりの空気圧にてダ
イアフラムが圧下されると、ロッド121は下方に移動す
る。したがって、アクチエータ13とアクチエータ14との
それぞれの上方気室に同一圧力の圧気を別個に送入する
と、弱い弾性力のスプリング132を有するダイアフラム1
31の下方への移動量が、強い弾性力のスプリング142を
有するダイアフラム141の移動量より大となる。このた
め、ロッド121の下方への移動量もアクチエータ13への
送気の場合がアクチエータ14への送気の場合より大とな
り、さらに、個別にアクチエータ13への送気より、アク
チエータ13および14への同時に送気の場合には、ロッド
121の移動量はさらに大となる。

133はアクチエータ13の上方気室と切換バルブ10とを接
続する空気通路となるパイプであり、134はアクチエー
タ13の下方気室と切換バルブ11とを接続する空気通路と
なるパイプであり、135は該下方気室とバキュームタン
ク15とを接続する空気パイプである。なお、アクチエー
タ14にも上記と同様に３種のパイプが配設され、アクチ
エータ14の上方気室と切換バルブ10との間にはパイプ14
3、下方気室と切換バルブ11との間にはパイプ144、下方
気室とバキュームタンク15との間にはパイプ145がそれ
ぞれ配設されている。

第３図、および第４図は切換バルブ11、および切換バル
ブ11の構成を示す説明図であり、図において、第１図と
同一の部分には同一の符号を付け、その説明は省略す
る。図に示す101は切換バルブを駆動する電磁コイル16
1、および162に通電することにより切換バルブ10の内部
にて移動する内部弁であり、電磁コイル161、および162
への通電の組合わせや、電流の方向により、内部弁101
は実線Ｌの位置、点線Ｍ、およびＮの位置に移動する。
そして、内部弁101が実線Ｌの位置に移動の場合は検出
パイプ８は切換バルブ10を介してパイプ133、および143
と接続し、アクチエータ13、および14の上方気室が検出
パイプ８と連通する（第１図）。また内部弁101が点線
Ｍの位置に移動すると、検出パイプ８とアクチエータ13
の上方気室とがパイプ133を介して連通し、さらに、内
部弁101が点線Ｎの位置では、検出パイプ８とアクチエ
ータ14の上方気室とがパイプ143を介して連通すること
となる。

第４図において、111は切換バルブ11を駆動する電磁コ
イル171、および172に所定の如く通電することにより、
切換バルブ11の内部に移動して、検出パイプ９をパイプ
134、および144の両方や、片方にのみ連通せしめる内部
弁であり、前記内部弁101と同様な構成となっており、
電磁コイル171、および172への通電方法の選択にて、切
換バルブ11内の所定の位置への移動が可能である。そし
て、図示の点線Ｌ′の位置は検出パイプ９とパイプ134,
144とが連通し、点線Ｍ′の位置は検出パイプ９とパイ
プ134とが連通し、実線Ｎ′の位置は検出パイプ９とパ
イプ144とが連通する位置を示す。したがって、電磁コ
イル171、および172への通電の制御により、アクチエー
タ13、および14の下方気室と検出パイプ９とを所望の通
り連通せしめることが可能である。

第１図に示す71はその一端を制御弁７に固着し、他端を
ロッド121と係着せしめたレバーであり、前記ダイアフ
ラム131、または141の作動により、制御弁７を吸気管３
の内部にて回動して開閉し、バイパス通路６への空気量
を制御するものである。

第２図において、18は燃焼器４へ燃料を供給する燃料弁
A181と燃料弁B182とを有する燃料供給装置であり、これ
らの燃料弁A,Bは後述するコントローラ19の指示による
駆動源183により開閉を制御され、一方の燃料弁のみの
開放、または、両方の燃料弁の同時に開放も可能であ
る。なお、燃料弁A181の燃料流量は燃料弁B182の燃料流
量より少ない。

つぎに、燃焼器４の内部には燃料供給装置18より供給の
燃料を加熱して気化せしめる気化プラグ41が配設され、
さらに、該気化燃料に点火して燃焼せしめる点火プラグ
42が設けられている。そして、気化プラグ41と点火プラ
グ42とはともに内部に加熱用抵抗線を有し、気化プラグ
41は燃料を気化せしめる所定温度を、点火プラグ42は該
気化燃料に点火して燃焼せしめる所定温度を保持するよ
うに、コントローラ19に設けたブリッジ回路192,193に
よりそれぞれ制御されている。

第５図は吸気管３に配設した制御弁７の開度により変化
する検出パイプ８にて検出する空気圧力と、検出パイプ
９にて検出する空気圧力の差を示す曲線図である。図に
おいて、制御弁開度１は吸気管３を通過する空気量を所
定の如く大とするので、縦軸の差圧力も比較的少なく、
したがってバイパス通路へ流入する空気量も少ないこと
を示している。また制御弁開度３は吸気管３の空気量を
制限するので差圧力が大となることを示し、バイパス通
路へ流入する空気量が大きいことを示す。なお制御弁開
度２は上記の制御弁開度１と制御弁開度３との中間を示
す。また、制御弁全開の場合は、点線Ａに示す状態であ
り、差圧力は生じないのでバイパス通路６への空気流量
は断となる。

第２図において、熱交換器５は暖房を要する車両の室内
に連通する吸入空気取入口20から新規空気を取入れ、該
新規空気が熱交換器にて燃焼ガスから熱を奪って熱交換
を行なった後の温風を吹出口21まで送風するブロア22を
備えている。なお、該吹出口21は室内暖房のため別置さ
れている冷却水ヒータコア23の出口部に開口しており、
吹出す温風の温度センサ24を出口部に設けてある。また
図示のブロア25、エアコン用エバポレータ26、および温
水通路27は冷却水利用の暖房装置の各部材である。19は
主制御部191、ブリッジ回路192,193、スイッチ部194を
有するコントローラであり、該主制御部191にはエンジ
ン１により駆動されるゼネレータ28よりの回転信号GT
と、動作スイッチ29のON・OFF信号FSと、エンジン冷却
水温度の水温センサ30からの水温信号WSと、スタートポ
ジション信号STと、アクセル開度信号ASとエンジン１の
負荷センサ32からの負荷信号ELと、前記吹出口21の温度
センサ24からの温度信号WAと、運転者の操作する暖房ス
イッチ33からの暖房信号WPとが入力される。そして、二
段式アクチエータ12に付随する電磁コイル161,162,171,
172の通電制御、駆動源183を介しての燃料弁A181、燃料
弁B182の制御を行ない、さらにスイッチ部194やブリッ
ジ回路192,193を介して、気化プラグ41、点火プラグ42
の制御を行なうよう構成されている。

ここで、本実施例の加熱暖房器の空気量制御装置の作動
を説明すると、まず、エンジンのスタート時に加熱暖房
器を作動させるため、燃焼器４に配設の気化プラグ41、
点火プラグ42にブリッジ回路192,193を介して通電を行
ない、気化プラグ41、点火プラグ42をそれぞれ所定の温
度に加熱を開始する。また同時に、駆動源183を介して
燃料供給装置18に設けた燃料弁A181を開いて気化プラグ
41に燃料を供給し、さらに、２段式アクチエータ12に付
随する切換バルブ10の内部弁101の位置をＬ、切換バル
ブ11の内部弁111の位置をＬ′に移動するため、電磁コ
イル161,162、および電磁コイル171,172に通電を行なう
（第３図、第４図参照）。そして、これらの電磁コイル
の作動により、内部弁101がＬ、内部弁111がＬ′の位置
に移動すると、切換バルブ10においては、検出パイプ８
とパイプ133、およびパイプ143が連通し、切換バルブ11
においては検出パイプ９とパイプ134、およびパイプ144
が連通となる。したがって、スタート時にて制御弁７の
上流、および下流の空気流の圧力の差がアクチエータ1
3,14のそれぞれの上方気室と下方気室に加わり、ダイア
フラム131と142とを同時に圧下することとなり、ロッド
121、およびレバー71を介して制御弁７は開度１の状態
となる。したがって、バイパス通路６には所定の空気量
が送気され、燃焼器４の内部にて気化プラグ41にて気化
した燃料と混合して可燃混合気を生じ、さらに、点火プ
ラグ42にて点火されて火炎となり高温度の燃焼ガスとな
って下流の熱交換器５に送られ、室内暖房用の熱源とな
る。つぎに、室内暖房の温度を上昇するため燃焼器４に
ての燃料の燃焼量を増すときは、駆動源183を介して燃
料供給装置18に設けた燃料弁A181を閉じ、燃料流量の大
きい燃料弁B182を開く。そして同時に、切換バルブ10、
および11に設けた電磁コイル161,162、および電磁コイ
ル171,172を介して内部弁101、および111をそれぞれＭ
位置およびＭ′位置に移動する（第３図及び第４図）。
そして、図示していないが開放バルブにてアクチエータ
14のパイプ143とパイプ144を大気に開放して、ロッド12
1へのアクチエータ14の影響を減ずるよう処置する。上
記のそれぞれの電磁コイルにより、内部弁101がＭ位
置、内部弁111がＭ′位置に移動することにより、検出
パイプ８はパイプ133に、検出パイプ９はパイプ134に接
続し、それぞれアクチエータ13の上方気室と下方気室へ
連通するので、両検出パイプよりの差圧力によりダイア
フラム131が作動して、ロッド121の移動により制御弁７
は開度２の状態となる。このため、バイパス通路６への
空気量は増加となり、燃料弁Ｂを介して増加した燃料を
燃焼室４にて十分燃焼せしめるので、燃焼により生ずる
熱量も大となり、熱交換器５を介して熱せられる吸入空
気も大きな熱量を得て、高い温度の温風となり吹出口21
より室内に吹出す。

つぎに、さらに大きな熱量を要するため燃焼器４にて燃
料の燃焼量を増大するときは、駆動源183を介して燃料
供給装置18に設けた燃料弁A181と燃料弁B182をともに開
く。同時に、切換バルブ10、および11に設けた電磁コイ
ル161,162、および電磁コイル171,172を介して、内部弁
101をＮ位置、内部弁111をＮ′位置に移動する。そし
て、開放弁（図示なし）にてパイプ133と134を大気に開
放して、ロッド121へのアクチエータ13の影響をなく
す。内部弁101がＮ位置、内部弁111がＮ′位置に移動す
ることにより、検出パイプ８は143に、検出パイプ９は1
44に接続されるので、アクチエータ14の内部にて、両検
出パイプよりの差圧力のため、ダイアフラム141が作動
してロッド12を移動させ、制御弁７は開度３の状態とな
る。このため、差圧力が増加しバイパス通路６への空気
量もさらに増すので、燃料弁A181と燃料弁B182よりの増
加した燃料を燃焼室４にて十分に燃焼せしめることがで
き、燃焼により生ずる熱量もさらに大となる。したがっ
て、熱交換器５にて熱せられる吸入空気もさらに大きな
熱量が得られ所望の高い温度の温風が吹出口21より得ら
れる。

なお、エンジンの運転時間が経過して冷却水温度が上昇
し加熱暖房器の使用を中止するときは、駆動源183を介
して燃料弁A181と燃料弁B182をともに閉じる。同時に、
アクチエータ13よりのパイプ135、およびアクチエータ1
4よりのパイプ145をバキュームタンク15に接続し、該バ
キュームタンク15を作動させるとアクチエータ14,15の
両下方気室の負圧が大となり、ロッド121の移動により
制御弁７は全開、即ち第５図に示す点線Ａの状態とな
る。このため、制御弁７の上流、下流の差圧力が生じな
いので、バイパス通路６への空気の流入はなくなり、燃
料とともに空気も断となる。そして、上記の加熱暖房器
の使用中止の操作と同時に、ブロア25を作動させ、冷却
水利用の暖房に切換えることにより室内暖房は継続され
る。

第６図はアクチエータ13,14の作動にて制御される制御
弁開度と、燃料弁A,Bの開閉の関連を示した説明図であ
る。

第７図は本発明に係る加熱暖房器の空気量制御装置の実
施例を用いた暖房装置の処理の一例を示すフロー図であ
り、つぎにその処理を説明する。

キースイッチ34をONにすると、コントローラ19の主制御
部191や他のアクセサリ回路に電源が供給されず、ま
ず、水温センサ30よりの水温信号WSが主制御部191に
て、冷却水温度が10゜Ｃに達しているかどうか判断され
る。そして、冷却水温度が10゜Ｃ以下の場合には、エン
ジンの始動補助装置として加熱暖房器を使用するので、
主制御部191はブリッジ回路193を介して点火プラグ42に
通電し、ブロア22への通電をスイッチ部194にて断と
し、燃料供給装置18の駆動源183に指令して燃料弁A181
を開いて燃料を供給し、さらにブリッジ回路192を介し
て気化プラグ41に通電し、切換バルブ10,11に付随する
４個の電磁コイルを制御してアクチエータ13,14を作動
せしめ、制御弁開度１とする（ステップａまで）。

つぎに、キースイッチ34よりのスタートポジション信号
STをチェックして、スタート位置にあれば上記の作動を
継続し、キースイッチ34がONの位置でスタートポジショ
ンにないならば、スイッチ部194は予熱完了ランプ36を
数秒間点灯し、ステップａまでの操作にて加熱暖房器の
予熱の完了を表示する。また、ついで気化プラグ41と点
火プラグ42への通電をスイッチ部が断とする。

キースイッチ34がスタートポジションにあり、スタータ
31に通電されて回転していると、ゼネレータ28よりの回
転信号GTが主制御部に受信され、該主制御部191は点火
プラグ42の抵抗値変化より温度を検出する。そして、点
火プラグ42の温度PSが800゜Ｃ以上の場合には、燃料の
燃焼が十分に行なわれていると判断し、気化プラグ41と
点火プラグ42への通電をスイッチ部194が断とする（ス
テップｂ）。そして、この点火プラグ42の温度チェック
は、所定のｔ時間後にも反復し、800゜Ｃより低い温度
の場合は点火プラグ42、気化プラグ41をそれぞれONとす
るフローに戻り、燃料の燃焼による熱風をエンジンに送
ってその始動を補助する。

つぎに、ゼネレータ28よりの回転信号GTの入力により、
エンジン１が自力運転か否かを判定し（ステップｃ）、
自力運転が行なわれていない場合は駆動源183とアクチ
エータ13を操作する指令を発して、燃料弁B182を開と
し、制御弁開度２として、燃料とバイパス通路６の空気
量をともに大として燃料の燃焼量を増加させ、エンジン
１の始動を促進する。エンジン１が自力運転の場合に
は、暖房信号WPのポジションを確かめ、ONの場合にはさ
らにエンジン１の負荷をチェックのため負荷信号ELを確
かめ、エンジン負荷が軽負荷で1/2以下であり、また水
温信号WSが80゜Ｃ以下の場合には、ブロア22に通電して
熱交換器５にて熱交換を行なった温風を吹出口21より吹
出して暖房を開始する（ステップｄまで）。

上記のステップｃよりステップｄまでの間にて、暖房信
号WPがOFFの場合や、エンジン負荷が全負荷の1/2以上の
場合や、水温信号WSが80゜Ｃ以上の場合には、加熱暖房
器の使用を中止のため、開いている燃料弁を閉じ、制御
弁７を全開とする操作を行なう（ステップｆ）。

つぎに、ステップｄまでのフローにより、熱交換器５よ
りの温風の暖房を開始後、暖房信号WPが2ndポジション
の場合は、燃料の燃焼量増加のため燃料弁A181を閉じて
流量の大きい燃料弁B182を開き、制御弁開度２としてバ
イパス通路６への空気量も増して、燃焼による熱量を大
とする。なお、暖房信号WPが3rdポジションの場合に
は、さらに燃焼量の増大のため、燃料弁A181と燃料弁B1
82とをともに開いて燃料供給量を大とし、制御弁開度３
としてバイパス通路６への空気量も大として、燃料の燃
焼量を最大として、大量の熱量が得られるようにする
（ステップｅ）。

つぎに、上記のフローにて得られた吹出口21の温風の温
度信号WAが60゜Ｃ以上の場合には、加熱暖房器の作動を
中止のため、燃料弁A181と燃料弁B182を閉鎖し、制御弁
７を全開してバイパス通路６への送気を止め、点火プラ
グ42と気化プラグ41への通電を断とする。そして、所定
時間経過後、暖房信号WPを検出するＤ点に進む。また、
温度信号WAが60゜Ｃ以下の場合には燃焼が継続され、所
定時下経過するとステップｂの点火プラグ42の温度チェ
ックに戻り、燃焼状態がチェックされてそれぞれのフロ
ーに進む。

以上のように、本発明を一実施例により説明したが、本
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り、本発明は、エンジンの給気管
の途中であって、２個所で該給気管に連通するバイパス
通路と、該バイパス通路の途中に設けられ、供給される
燃料を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器の下流に設けら
れ、該燃焼器で発生して車室内に送る熱を吸収する熱交
換器と、エンジンの給気管の途中であって、前記バイパ
ス通路と連結する２個所の途中に設けられ、給気管の流
通量を調節する制御弁と、該制御弁の上流及び下流の気
圧を導き、これら気圧の差により該制御弁に連通するロ
ッドを駆動して該制御弁を所定開度に駆動するアクチエ
ータと、エンジンの動作状態により上記気圧の差圧調整
して制御弁開度を駆動制御し、燃焼器への空気供給を最
適に制御する切換バルブと、を具備しているので、燃焼
器への空気が最適に供給制御でき、エンジンの負荷状態
で燃焼も制御できるので、その燃焼運転を極めてスムー
スに行うことができる。

また、燃焼室への燃料の供給量に応じた空気量を送気で
きるので、寒冷時にても早期よりの車内暖房が実現でき
る。さらに、燃焼器がエンジンの給気管途中に配置され
ているので、寒冷地であっても始動時に燃焼器からの暖
気をエンジンに供給できるため、エンジンの始動が確実
となり、その始動補助装置としての使用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加熱暖房器の空気量制御装置の一
実施例の構成断面図、第２図はその実施例を用いた車両
用暖房装置のブロック図、第３図、第４図は切換バルブ
の構成を示す説明図、第５図は制御弁開度による吸入空
気量と空気圧の差出力との曲線図、第６図はアクチエー
タ作動による制御弁開度と燃料弁との関連の説明図、第
７図は本実施例を用いた暖房装置の処理の一例を示すフ
ロー図である。 ３……吸気管、４……燃焼器、５……熱交換器、６……
バイパス通路、７……制御弁、８……検出パイプ、９…
…検出パイプ、12……２段式アクチエータ、13……アク
チエータ、14……アクチエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの給気管の途中であって、２個所
   で該給気管に連通するバイパス通路と、 該バイパス通路の途中に設けられ、供給される燃料を燃
   焼させる燃焼器と、 該燃焼器の下流に設けられ、該燃焼器で発生して車室内
   に送る熱を吸収する熱交換器と、 エンジンの給気管の途中であって、前記バイパス通路と
   連結する２個所の途中に設けられ、給気管の流通量を調
   節する制御弁と、 該制御弁の上流及び下流の気圧を導き、これら気圧の差
   により該制御弁に連通するロッドを駆動して該制御弁を
   所定開度に駆動するアクチエータと、 エンジンの動作状態により上記気圧の差圧調整して制御
   弁開度を駆動制御し、燃焼器への空気供給を最適に制御
   する切換バルブと、 を具備することを特徴とする加熱暖房器の空気量制御装
   置。