JPS5923717A - 水冷エンジン搭載車の暖房装置 - 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】 本発明は、水冷エンジン搭載車の暖房装置に関し、更に
詳細にはアイドル運転や減速時等の特定運転状態におい
て、特定気筒の燃焼を停止し、残シ気筒で運転を行なう
気筒数制御装置を備えた水冷エンジン搭載車の暖房装置
に関する。

車両特に自動車において、冬期運行する際の居住性を良
好にするためには車室内の暖房が不可欠である・現在こ
の暖房用の装置としては、自動車が水冷エンジン搭載車
の場合には、エンジン冷却水のもつ熱を利用する温水式
のものが用いられている。しかし、従来の温水式暖房装
置においては、特にエンジンの冷機時に冷却水温度が十
分に高くならないので、暖房が十分に効かないという欠
点がある。

一方、一般的にエンジンは高負荷で運転するほど、燃費
率が良好となる傾向があるため、近年特開昭５４−１６
０９２９号等において多気筒エンジンにおいて、エンジ
ン負荷が小さいときには一部の気筒グループへの燃料供
給を停止し、これにより残りの作動気前の負荷を相対的
に高め、低負荷域の燃費率を改善する気筒数制御装置が
提案されている。ところが、との気筒数制御装置によれ
ば、低負荷域の燃費率が改善されるが、他方暖房装置に
ついてみると、例えば外気が低温時における低負荷運転
の際に、冷却水は、作動気筒においては加熱されるが、
休止気筒においては燃焼が行なわれていないので力Ｕ熱
されず、反対に冷却される場合があり、全体として平均
化されて、冷却水の温度不足が更に助長されてしまうと
いう欠点がある。また、この気筒数制御装置付きエンジ
ンにおいては、エンジン負荷が小さいときに作動気前が
少なくなシ、従って熱を発生する気前が少なくなり、こ
のため発生熱量の絶対量も減少してしまうとｂう欠点も
ある。

以上の従来の暖房装置の欠点は、燃焼効率のよいディー
ゼルエンノンにおいて特に顕著となり、改良が望まれて
いた。

そこで本発明は、気前数制御装置を備えた水冷エンノン
搭載車の暖房装置の上記欠点に鑑み、効率よく十分な暖
房温度を得ることができるようにした水冷エンノン搭載
車の暖房装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、特定運転状態において、特定気筒の燃焼を停
止し、残り気筒で運転を行なう気筒数制御装置を備えだ
水冷エンジン搭載車の暖房装置において、常時作動する
気前のみを囲む冷却水套からヒータ用冷却水を取シ出し
、車室内暖房用ヒータコアに導びくヒータ用冷却水通路
、および暖房のだめの必要熱量に応じて前記常時作動す
る気筒による発生熱量を増大させるため、該気筒の燃焼
ファクタを制御する制御装置を備えだことを特徴とする
ものである。上記暖房のだめの必要熱量を検知するには
、例えばヒータレンジ、車室内温度、温風温度等を検知
すればよい。捷だ、上記燃焼ファクタとしては、空燃費
、ＥＧＲ量、燃焼噴射時期等のファクタが考えられる。

以上の構成の本発明の水冷エンジン搭載車の暖房装置は
、常時作動する気筒のみを囲む冷却水套からヒータ用冷
却水を取ジ出すようにしたので。

作動気筒によって高温に加熱された冷却水は、低温時に
おけるエンノンのアイドル運転等の低負荷運転時に停止
させられる休止気筒の冷却水套からの低温冷却水によっ
て冷却されず、高温状態を維持しだｉｔ暖房用ヒータコ
アに送られ、従って暖房装置の効率がアンプする。また
、上記制御装置によって必要熱量に応じて作動気筒の燃
焼ファクタを制御し、これによって発生熱量を増大させ
るようにしたので、冷却水の温度も十分高い温度に加熱
され、従ってエンジン低温時における低負荷運転時にお
りても十分な暖房温度を得ることがでによる水冷エンジ
ン搭載車の暖房装置について説明する。

図面は１本発明の実施例による水冷エンジン搭載車の暖
房装置の概略図である。

図において符号Ｅは、自動車（図示せず）に搭載される
４気筒水冷式エンジンを示し、このエンジンＥは、後に
詳細に説明するようにアイドル運転時や減速時等の低負
荷運転状態にお−て、中央気筒Ｅｃのみが作動し、外側
気筒ＥＱ　が休止するように気筒数制御が行なわれるよ
うになっている。このエンジンＥの燃焼室の外側には、
冷却水套１が設けられている。この冷却外套１は、仕切
壁Ｐ１、Ｐ２により分割されて、中央気筒用水套１ａと
外側気筒用水套１ｂに分けられて因る。気筒数制御が行
なわれているとき、中央気前用水套ｌａ内の冷却水のみ
が高温となり、外側気筒用水套ｌｂ内の冷却水は低温の
才まである。

中央気筒用水套１ａには、冷却水の流入口２および流出
口３が形成されている。この流入口２および流出口３は
、暖房用冷却水循環経路４によって連通されており、こ
の循環経路４には、熱交換器であるヒータコア５が介設
されている。このヒータコア５は、ブロワ６によって送
られてくる空気を、該ヒータコア５内を通る加熱された
冷却水との熱交換によって加熱するものである。この加
熱された空気が、暖房用として車室内に導入される。上
記ブロワ６は、ＯＦＦ、ＬＯＷ％Ｈ１のし７ノを有する
手動のプロワスイッチ７によって操作さｎる。

図において符号８は、排気マニホルドを示し、この排気
マニホルド８は、それぞれ独立した中央気筒用排気マニ
ホルド８ａと外側気筒用マニホルド８ｂからなっている
。マニホルド８．１には第１の排気通路９ａが、マニホ
ルド８ｂには第２の排気通路９ｂが接続されている。こ
の第１の排気通路９ａの途中であって、循環経路４の流
出口３とヒータコア５の間には熱交換器１０が設けられ
ており、循環経路４を通ってヒータコア５ＶＣ送られる
冷却水は、この熱交換器１０において排気ガスによって
加熱される。第１の排気通路９ａには、熱交換器１０が
設けられた部分をパイ・ぞスするバイパス通路１１が形
成されている。このバイパス通路１１は、流出口３から
循環経路４内に流入して来る冷却水の温度が十分に高く
、冷却水を熱交換器】０によって加熱する必要がないと
きに、排気ガ゛スを流すだめのものである。このため、
排気通路９からのパイ・ぞス通路１１の分岐部に切換バ
ルブ】２を設けて、排気ガスを、熱交換器１０が設けら
れている第１の排気通路９ａの部分と、バイパス通路１
１の間で調節して流すようになっている。上記第２の排
気通路９ｂは、このバイパス通路１１に接続されて、こ
のバイパス通路１１がバルブ１２によって閉じられてい
るとき、この通路９ｂ内の冷たｂ排気ガスが熱交換器１
０に流れ込捷ないようになっている。

循環経路４のヒータコア５の下流側に開閉バルブ１３が
設けられており、この開閉バルブ】３は暖房装置が不要
のとき閉じて冷却水がヒータコア５に送られないように
するだめのものである。

循環経路４には、ヒータコア５および熱交換器１０をバ
イパスする２４７４７通路１４が設けられて、いる。こ
のバイパス通路１４には、該パイノぞス通路１４を流れ
る冷却水を冷却するラジェータ１５が設けられている。

このパイＡ’ス通路１４ば、暖房を行なわないときに冷
却水を熱交換器１０およびヒータコア５側の循環経路４
に流さないようにするためのものである。このため、循
環経路４とパイ・やス通路１４の分岐部に切換バルブ１
６を設けて、冷却水を、熱交換器１０等が設けられてい
る循環ね１路４と、バイパス通路１４の間で調節して流
すようになっている。

一方、外側気筒用水套１ｂにも、冷却水の流入［］１７
と流出口１８が形成されている。この流入口１７と流出
口１８とは、ラジェータ用冷却水循環経路２０によって
連通されており、この循環経路２０には、ラジェータ２
１が設けられている。

上記１１女房用の循環経路４とこのラジェータ用の循環
経路２０は、それぞれ独立したものとなっている。従っ
て、循環経路４には第１のウォータポンプ２２が、循環
経路２０には第２のウォータポンプ２３が、それぞれ別
個に設けられている。第１のウォータポンプ２２はマイ
クロコンピュータからなるヒータ系制御回路２４によっ
て駆動制御され、一方第２のウォータ７Ｊ９７プ２３は
エンジンＥによって駆動されるものである。

循環経路２０には、ラジェータ２１を／＜イノぞスする
バイパス通路２５が設けられている。このノ々イノヤス
通路２５は、エンノンの冷機状態等において冷却水をラ
ジェータ２１を通さずに還流させて、エンジンの暖機を
助けるためのものである。このため、循環通路２０とバ
イパス通路２５の分岐部にザーモスタットパルブ２６を
設けて、エンジンが十分な暖機状態となるまで、冷却水
を・ぐイ・やス通路２５に流すようにしている。

高温部水套１ａには、この部分の冷却水の温度を検出す
る水温センサ２７が設けらＩしており、この水温センサ
２７の出力端は、上記制御回路２４の１つの入力端に接
続されている。この制御回路２４の他の入力端には、プ
ロワスイッチ７が接続されており、該制御回路２４は、
プロワスイッチ７からの暖房装置のＯＮ、ＯＦＦの信号
Ｓ１、水温センサ２７からの冷却水温を示す信号Ｓ２　
　を受けて、上記切換バルブ１２．１６および開閉ノマ
ルブ１３を制御する。

図において符号２８は吸気マニホルドを示し、この吸気
マニホルド２８の各分岐’ｆｆ２８ａ、２８ｂ＋２８ｃ
、２Ｂｄには、燃料噴射弁２９ａ。

２９ｂ　、２９Ｃ，２９ｄが配されている。中央気１ヒ
ｊのための燃料噴射弁２９ｂ　、２９ｅと外側気筒のだ
めの燃料噴射弁２９ａ、２９ｄは、互いに異なるライン
／−ｉ　　、　ｔ’２　　によって燃料噴射量制御回路
３０に接続され、該制御回路３０からの制御信号によっ
て制御された量の燃料を噴射するようになっている。外
側気筒のためのライン７．２　の途中には、燃料噴射量
制御回路３０からの制御信号を遮断し、噴射弁２９ａ、
２９ｄによる燃料の噴射を停止するだめの信号遮断回路
３１が介設されている。

この信号遮断回路３１は、気イＶ）数制御回路３２に接
続されており、との気筒数制御回路３２は、エンノン回
転数を検出する回転数センサ３３、および負（６ｉを検
出する負荷センサ３４に接続されておｐｌこのセンサ３
３あるいは−３４によって検出されるエンノン回転数丑
たは負荷が所定値より下ったとき、信号遮断回路３１に
よって燃料噴射量制御回路３０からの制御信号を連断し
、これによって燃料噴射弁２９ａ、２９ｄの燃料噴射を
停止する。以上により例えば負荷が所定値より下ったと
き、外側気筒Ｅｏ　　の燃焼を停止し、中央気筒Ｅｃ　
　についての相対的負荷を高め、燃費の向上を図る。な
お、外側気筒ＥＯへの空気の供給も制御するため、分岐
管２８８．２８ｄの直ぐ手前に開閉弁３５．３６を設け
ておき、気筒数制御回路３２によって燃料噴射弁２９ａ
、２９ｄの燃料の噴射を停止するとき同時にこれら開閉
弁３５゜３６を閉じ、外側気筒Ｅｏ　へ空気が供給され
ないようにしておく゛ことが望ましい。

以上の構造によシ、負荷の全域にわたってエンジンにお
いて効率のよい燃焼を行なわさせることができるが、外
気温が低く、上記構成だけで必要な熱量が得られない場
合、さらに冷却水温を高める必要がある。その場合、Ｎ
Ｏ×低減のためのＥＧＲ装置を利用し、例えば暖房装置
がＨｌ　　レンジの時、ＥＧＲを行ない燃焼性を悪化さ
せ燃料供給量を増加させることによシ発熱量を増加させ
るようにしてもよい。すなわちエンノンＥの排気マニホ
ルド８と吸気マニホルド２８の開をＥＧＲ通路（図示せ
ず）で連絡し、このＥＧＲ通路にＥＧＲパルグ３７を設
ける。ＥＧＲパルプ３７は、ＥＧＲ制御回路３８に接続
されており、このＥＧＲ制御回路３８ｒよ通常は、回転
数センサ３３および負荷センサ３４に接続され、これら
センサによって検出されるエンノンの回転数、負荷に基
ついてＥＧＲバルブ３７の開閉を制御してＥ　−Ｇ　Ｒ
Ｈｉｌｌ　御’＜　行なう。一方、暖房装置がＨｔ　　
のレンツで作動するときには、プロワスイッチ７に電圧
センサ３９を接続し、その接続点における電圧が高けれ
ば高いほど上記ＥＧＲバルブ３７の開度を大きくして、
排気還流付を増大させる。以上のようにＥＧＲ量を制御
すると、燃焼温度は下がるが、燃焼ガスの熱容郊が増大
するため、結果として冷却水の加熱効率が向上する。こ
のように、作動気前の発生する熱量を増大して冷却水の
加熱効率を向上させるには、上記のようにＥＧＲ量を増
大させる方法の他、例えば空燃比をリッチ側に制御する
方法等がある。このため、上記燃料噴射量制御回路３０
を電圧センサ３９に接続しておき、上記電圧が高ければ
高いほど、噴射バルブ２９ｂ、２９Ｃの開度を太きくし
て燃料噴射量を増大し、リッチな混合気を気筒Ｅｃ　　
に供給する。

次に、以上の構造の気筒数制御装置を備えた水冷エンノ
ン搭載車の暖房装置の作動を、低温時においてエンジン
Ｅがアイドル運転状態にあるときについて説明する。

アイドル運転状態であるのでエンジンＥには負荷がかか
つておらず、従って負荷センサ３４はそのことを検出し
て、エンジンが無負荷状態であることを示す信号を気筒
数制御回路３２に出力する。

気前数制御回路３２は、この負荷センサ３４からの信号
に基づき信号遮断回路３１によって燃料噴射量制御回路
３０からの噴射量制御信号が燃料噴射弁２９ａ、２９ｄ
に供給されないようにし、これによって該噴射弁２９ａ
　、２９ｄによる燃料の噴射を停止するとともに開閉弁
３５．３６を閉じ、外側気筒ＥＯを停止させ、中央気筒
Ｅｃ　　のみを作動させる。

エンノンＥが以上の状態において、暖房装置のプロワス
イッチ７がＯＦＦからＯＮ状態であるＬｏＷ″！、だは
Ｈｌのレンツに移動され、それを示す信号Ｓ１、および
水温センサ２７がらの信号ｓ２が？１！す脚装置２４に
人力されると、このＮＩＪ御回路２４は、切換パルプ１
２をバイパス通路１１を閉じる位置に設定し、開閉パル
プ１３を開く。まだ、切換パルプ１６も、冷却水の温度
が低いので、該冷却水を循環経路４側に流すように制御
回路２４により設定されている。一方、サーモスタット
バルブ２６は、冷却水温度が低いので、該冷却水をバイ
パス通路２５に流すように開いている。

また、制御回路２４は、プロワスイッチ７がらの信号ｓ
１　　によって第１のウォータポン７’２２を、りへ動
して、冷却水を循環経路４内に循環させる。

この循環経路４内に循環させられる冷却水は、中央気筒
用水套１ａにおいてエンノンＥの作動シている中央気筒
Ｅｃ　　によって加熱される。この中央気筒Ｅｃ　　で
加熱された冷却水は、流出口３がら循環経路４内に流入
し、熱交換器１ｏにおいて排気通路９を流れる排気ガス
によって更に加熱される。

この更に加熱された冷却水がヒータコア５に送られる。

ヒータコア５は、プロワ６から送られて来る空気を加熱
して車室内に送シ、車冷内を暖房する。ヒータコア５を
通った冷却水は、ウォータ；」？ンプ２２によって再び
流入口２から中央気筒用水套１ａへ戻される。このよう
に、ヒータ用冷却水は、作動し高温となる中央気筒と熱
交換器１０によって十分に加熱されるので、エンジンＥ
の低温時にも十分な暖房温度を得ることができる。

以上のｉ！ＩＩ御において、プロワスイッチ７がＨｌし
荻ジに設定されているときは、電圧センサ３９が高電圧
を検知して、その信号を燃量噴射量制御回路３０および
ＥＧＲ制御回路３８の双方もしくは一方に供給する。す
ると、燃量噴射量制御回路３０は、噴射パルプ２９ｂ、
２９Ｃをより開いて吸入混合気をよりリッチにし、また
ＥＧＲ制御回路♀８はＥＧＲバルブ３７をより開いて還
流排気量をより増大させ、作動気筒Ｅｃ　　の発生熱量
を増大させ、以上によってよシ高温の暖房温度を得るこ
とができる。

なおエンジンＥの回転数が徐々に上外し、中央気筒用水
套】ａ内の冷却水の温度が所定温度以上となったことを
水温センサ２７が検知すると、制御回路２４は、切換ス
イッチ１２をバイパス通路１１を開き、排気通路９の熱
交換器ｌｏ側を閉じるように設定する○かくして、熱交
換器１ｏでの排気ガスによる冷却水の加熱を停止し、冷
却水およびエンジンの過熱を防止する。このとき、制御
回路２４は、切換パルプ１６も徐々に冷却水をバイパス
通路１４側に通すように設定する。バイパス通路１４側
に流された冷却水は、ラノエータ１５において冷却され
、循環経路４を通る冷却水と合流し、冷却水全体の温度
を下げる。かくして、この点からも冷却水およびエンノ
ンＥの作動気筒の過熱が防止される。

一方、第２のウォータ７Ｊ？ンプ２３は、エンノンＥに
よって駆動されて冷却水を循頻経路２ｏに循環させるが
、この冷却水がヒータ用冷却水循環経路４に流入して、
ヒータ用冷却水の温度を下げてし１うことば々い。

なお、以上の実施例においては、燃焼効率を低下させ発
熱量を増大させる手段をＥＧＲによって制御するものに
ついて説明したが、よく知られているように点火時期制
御、またディーゼルエンノンにおいては燃料の噴射時期
制御等によって達成するようにしてもよいことはもちろ
んである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例による水冷エンジン搭載車の暖
房装置の概略図である。 Ｅ・・・エンジン、ＥＣ・・・中央気筒、Ｅｏ　　・・
・外側気筒、１・・・冷却水套、１ａ・・・中央気筒用
冷却水套、１ｂ・・・外側気筒用冷却水妾、４・・・ヒ
ータ用冷却水循環経路、５川ヒータコア、２２・・・ウ
ォータポンノ、２４・・・ヒータ系制御回路、３０川燃
料噴射量制御回路、３８・・・ＥＧＲ制御回路 特許出願人　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定運転状態において、特定気前の燃焼を停止し、残シ
   気筒で運転を行なう気筒数制御装置を備えた水冷エンソ
   ン搭載車の暖房装置において、常時作動する気筒のみを
   囲む冷却水套からヒータ用冷却水を取シ出し、車室内暖
   房用ヒータコアに導びくヒータ用冷却水通路、および暖
   房のための必制御装置を備えてなる水冷エンノン搭載車
   の暖房装置。