JPS5968545A - 内燃機関の暖機促進装置 - 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】 本発明はディーセルエンジンの暖機促進装置に関するも
のであり、エンジンの冷却水温を上昇させることにより
暖房性能を向上さ−Ｕるものである。

ディーセルエンジンにおいてはカッリンエンジンに比べ
冷却系熱損失が少ない為に、従来、エンジン冷却水温の
上昇が遅かったり、アイドルや低速低負荷運転時にエン
ジン冷却水１品が充分高くまで上昇せず、このため冬季
の寒冷地においてエンジン冷却水を用いて暖房する占氷
式ヒーターにより暖房した時の車内温度が低く寒いとい
う問題かある。特にこれは直噴ディーセルエンジンにお
いて顕著である。

本発明はディーセルエンジンのエンジン冷却水温を早く
、しかもより高り１゛ることにより温水式ヒーターの暖
房性能を高めることを目的とし、温水式ヒーターへのエ
ンジン冷却水通路をエキゾーストマニホールド内を通る
水通路と、バイパス水道路の２系統に分け、水温センサ
か所定の温度より低い値を示した時バイパス水通路の途
中に設置されたバイパス弁を閉して温水式ヒーターへ行
くエンジン冷却水がエキゾーストマニボールト内ノ水通
路のみを通るようにしてエンジン冷却水を高１１！！の
排気ガスの熱で加熱することにより温水ヒーターの暖房
性能を向上させるものである。

は本発明の第１の態様に関するものである。

第１図は第１態様の第１実施例を示す。第１図において
エンジン１が充分暖機され冷却水温がサーモスタット２
を開く温度以上に達している時、エンジンを循環する冷
却水の径路はウォーターポンプ３．シリンダライナ４．
シリンダヘッド５゜エンジン出口部６．サーモスタット
２を通り、ラジェータで冷却水が冷却され、再び、エン
ジン人１１部８へ戻る。そしてエンジン始動後とが暖機
時の冷却水温が低くサーモスタンド２を開にする温度に
達し°ζいなく、かつヒーター１５を使用していない時
にはエンジン出口部６から出ている水路９、エキゾース
トマニホールド１ｏにもうけられた水道路１１、エキゾ
ーストマニホールド秋ｌ。

から出ている水通路１２、電磁弁１３を通りエンジン入
口部８に戻る。この時、電磁弁１７と電磁弁１３は開で
、電磁弁１６は閉である。そしてこの時ヒーター１５を
ＯＮにすると電磁弁１３は閉　　゛になり全ての冷却水
はヒーター１５を通り、エンジン人口部８へ戻る。この
ヒーター１５はファンと熱交換器を供え冷却水で空気を
暖める公知のものである。また、１９は電磁弁１３を制
御する回路である。

この様に冷却水温が低い時、冷却水はエキソ−ストマニ
ホールド１０内にもうけられた水道路１１を通ることに
より、冷却水が排気カスの熱により加熱され、冷却水温
の立上がりを早くすると同時に、冷却水の温度も高くな
り、エンジンの暖機性能が向上し、ヒーター１５の暖房
性能も向上する。

第２図にエキゾーストマニホールド１０内にもうけられ
た水道路１１を示す。第２図において水道路１１は排気
ガスが通過する穴の上、下に作られており、排気ガスの
熱により冷却水が過熱され易い様、横方向の長さを大き
くとっである。

次に、冷却水温が充分高くなり、サーモスタット２が開
いて冷却水がラジェータ７を通る様になった時について
述べる。この時電磁弁１７は閉、電磁弁１６と電磁弁１
３は開となり、エキゾーストマニホールド１ｏが高温と
なって水通１？＆Ｉｌ内の冷却水が沸騰しても、電磁弁
１６が開の為、沸騰した冷却水はシリンダヘッド５へ流
入し、エキシースｉ・マニホールド１ｏが破損する心配
はない。

電磁弁１７．Ｉ　６，１３の０Ｎ−ＯＦＦＩ；ｔｘンジ
ン出１］部６にもうけられた水温セン月８の温度にて行
なう。電磁弁１３はヒーター１５への冷却水量を増す為
にもうけたものであり、ヒーター１５の暖房性能を向上
させるのに有効である。従来ノ冷却水通路においては、
エンジン出口部６とウォーターポンプ３のＩＮ側である
エンジン入口部８か四通しており、サーモスタット２が
閉の時、この穴を通って、冷却水の一部が循環している
為、ヒーター１５へ（Ｉｔｉ給される冷却水が少ながっ
たの第７図に第１の実施例における電磁弁の作動ブロッ
ク回路図を示す。第７図においてＩＮＶとしては例えば
ＴＣ４０４９、ＯＲとしては例えば′１゛Ｃ４０１１の
素子を用い、水温センサの設定温度度以下の場合と以上
の場合について、温水ヒータ　　１−および各電磁弁の
作動がどのようになっているかを示す。

第１０図に第１態様によるエンジン冷却水温の上昇効果
の実験の実測値を示Ｊ゛。

実験条件としては外気温−２０’ｃの下で１１００Ｏｒ
ｐの無負荷運転を行った時のエンジン冷却水温の変化を
水温センサ１８で測定した。この時ヒ−１−１５はＯＮ
とされ作動状態にある。゛エンジン始動後６０分におけ
る冷却水温を比較すると、従来ではエンジン冷却水温は
４０℃であったが、第１態様によるエキゾーストマニホ
ールド１ｏによる加熱では６０℃まで」二昇した。

第３図は第１態様の第２実施例であり、水通路の他の実
施例を示している。第３図に示された作勅状態は暖機時
にヒーター１５を使用した場合でエキゾーストマニホー
ルド１０と並列にもうけられた電磁弁２１を閉にしてお
り、電磁弁２１は第１実施例である第１図の電磁弁１６
と同様な作動をする。

エキゾーストマニホールド１０にもうけた水通路【ｔの
他の実施例第４．５．６図に示す。

第４図はエキゾーストマニホールド１０の比較的温度の
低いフランジ２５付近から冷却水を流入さゼエンジン取
付は用フランジ２６の温度の高い方へ流れる構造で、エ
キゾーストマニホールド１０への熱衝撃を少なくした構
造である。

第５図はエンジン１とエキゾーストマニホールド１０の
間に水通路２６を有するインシュレータ２７を設置する
ものであり、エキゾーストマニホールド１０の加工する
ことなく、又インシュレータ２７の構造も観点であり、
セラミック等の耐熱材料で作ることができる利点がある
。

第６図はエキゾーストマニホールド１０の上面または下
面にフィン２９を有する水通路２８をもうけ、全体を断
熱カバー３０でおおった構造とし、エキゾーストマニホ
ールドＩＯからの熱伝導により冷却水を加熱するもので
あり、従来のマニホールドを使用して容易に冷却水温の
」１昇を行えるものである。

第８図、第９図および第１０図は本発明の第２聾様の実
施例に関するものである。

第２態様においては、第８図に示すように本発明の第１
ｔ！様に、さらに排気絞り弁３１を付加したものである
。第２他様においては排気絞りによりエンジン１内にお
ける冷却系熱損失が増して冷却水温が上昇するだけでな
く、エキゾーストマニホールド１０内の排気ガス塩も上
昇し、エキゾーストマニホールド１０内にもうけられた
水通ＲＪＩＩＩで冷却水温が加熱され、冷却水温の温度
上昇が早くなると共に冷却水温も高くなる。排気絞り弁
３１にはガス通路穴３１ａがあけてあり、アクセルを踏
み込んでいす、かつエンジン回転数が所定の範囲、例え
ば１２００　ｒ　ｐ　ｒｎから７００ｒｐｒｎ４．：お
いて電磁弁３２に通電され排気絞り弁３１が閉となる。

第９図には電磁弁３２の作動ブロック回路図を示す。

第１０図に第２態様によるエンジン冷却水温の一■二昇
効果の実験の実測値を示す。実験条件は第１態様の実験
の場合と同一条件下で行なった。従来では４０℃、第１
廊様によるエキゾーストマニホールド１０による加熱で
は６０℃であるのに対し、ｆｆ１２！ｔ！、様による排
気絞りを付は加えたものでは７０°Ｃとエンジン冷却水
の温度が高（なる。この冷却水温の一１二昇に伴なって
ヒーター１５からの吹出し空気温も従来のものに比べ３
０℃も上昇し暖房性能が著しく向上する。

なお、電磁弁１７は冷却水温が高くなった時、冷却水が
エキゾーストマニホールド１０へ流入するのをなくす為
にあるもので、安全を見込んで取付けζあり、本発明の
実施に必ずしも不可欠なものではない。

本実施例では水通路を開閉する弁として電磁弁を用いた
が、ダイヤフラムによって弁を開閉してもよく、効果は
同じである。

又、電磁弁１７や電磁弁１６は冷却水温が所定）温度で
開閉を行うのみであり、サーモワックスを利用した開閉
弁でも良い。

第１１図および第１２図は本発明の第３態様の実施例に
関するものである。

第３態様は、第１１図に示すように第］　７３様に更に
吸気絞りを組合せたものである。インテークマニホール
ド３３の上流には吸気絞り弁３５がもうけられ、吸気絞
り弁３５はリンク４２によりタイヤフラムバルブ３４に
連結され°ζいる。ダイ（、ｚフラムバルブ３４は大気
圧のかかるＡ室４０と、バキュームスイッチングバルブ
３６により、バキュームポンプからの負圧かまたはパイ
プ３７を介した吸気管負圧かがかかるＢ室３９かある。

バキュームスイッチングバルブ３６は水温センサ１８に
より検出された冷却水温によりＯＮ・ＯＦＦしてＢ室３
９に作用する圧力を変える。第１１図に示した作動状態
におい′（は水温仕ン９１　Ｂが所定の温度より低く、
ダイヤフラム３４のＢ室３９には吸気管負圧が作用し、
吸気絞り弁３５が適当なバルブ開度で停止する。吸気絞
り弁３５の開度ににり吸気管圧が１０（１１ｍＨｇから
２００ｍｍＨｇの範囲の絞りの効果になる様スプリング
４１のバネ定数により設定されている。水温センサ１８
が所定の温度より高くなった時は、バキュームスイッチ
がＯＦＦしてＢ室３９にはバキュームポンプの負圧がか
かり、吸気絞り弁３５は全開となる。この様に、冷却水
温が所定の温度より低い時、吸気絞り弁３５を閉しるこ
とによりエンジン１のボンピングロスが増え、吸入空気
量が減少する為に、燃焼温度が」−昇し、冷却水温の上
昇と伴に、排気ガス温度が大幅に高（なり、水道路１１
において冷却水温の大幅な上昇となる。

第１２図に第３聾様のエンジン冷却水温の上昇効果の実
験の実測値を示す。実験条件は第１態様の実験の場合と
同一条件下で行なった。始動６０分後の冷却水温を見て
みると第１２図中の２点鎖線で示すように第３態様では
冷却水温が７６℃と実線で示した従来例に比ベエンジン
冷却水温が３０℃以上高くなっている。

本発明の第４態様は、第３態様に第２態様で示した排気
絞り弁３１を付加したものであり、その構造および作動
は第２．第３聾様の実施例に開示された内容と同様であ
る。

第４態様によれば、第１２図中の点線で示すようにエン
ジンの冷却水温は従来より１３５℃近く高くなるため、
ヒーターによる暖房効果は更に向」二する。

以上詳細に説明したように、本発明はエンジン冷却水を
用いて暖房する温水式ヒーターを備えた内燃機関におい
て、ウォーターポンプからエキゾーストマニホールドの
内部もしくは隣接部を通って前記温水式ヒーターへ入る
エキシース（・マニホールド水道路と、前記エキゾース
トマニホールドを迂回して前記ウォーターポンプから＋
ｉｉｌ記温水式ヒーターへ入るバイパス水道路と、エン
ジン冷却水温を検知する水温センサと、前記パイ、＜ス
水通１−品の途中に設けられたバイパスｊ「とを０１１
１え、１１１１記水温センサが定められた水温より低い
指示値となった場合に前記バイパス弁を閉じることによ
り前Ｋｔｌｊ＋水式ヒーターへ流入するエンジン冷却水
力（前記エキゾーストマニホールド水通路のみを通るよ
うにしたから、エキゾーストマニホールドるエンジン冷
却水へ、エキゾーストマニｄ＝　−　）レド内を通る高
温の排気ガスから効率よく熱交換が行なわれるためエン
ジン冷却水温を急速に高めることができて内燃機関の暖
気が促進されると共Ｇこ暖機後のエンジン冷却水温の値
を高ることができるため、その結果として温水ヒーター
の暖房性能を著しく向上さーＵることができる。

は本発明の第１の態様の第１実施例に関するものであり
、第１図は全体図、第２図（ａｌはエキシースの指示値
によるヒータ、電磁ブ１゛の作動状況、第１０図は特性
図である。

第３図は第１他様の第２実施例に関する全体図である。

第４図，第５図および第６図はエキゾーストマニホール
ド中を流れるエキシース１マニボールド水道路の他の実
施例に関するもので、（ａｌは平面図、（ｂｌは側面図
を各々示す。

第８図，第９図および第１０図は本発明の第２態様の実
施例に関するものであり、第８図は全体図、第９図は排
気絞り弁の駆動バルブ３２の作動ブロック回路図、第１
０図は特性図である。

第１１図および第１２図は本発明のｆＡ３　態様の実施
例に関するものであり、第１１図は全体図、第１２図は
特性図である。

１・・・エンジン、３・・・ウォーターポンプ、１０・
・エキゾーストマニホールド、１１．２６．２８・・エ
キゾーストマニホールド水油路、１５・・・温水代ヒー
ター、１Ｇ・・・バイパス弁、１８・・・水ｌ晶センザ
、３１・・・排気絞り弁、３５・・・吸気絞り弁、１０
０・・バイパス水道路。

代理人弁理士　岡　部　　　ＩＷ 第２図 （６） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン冷却水を用いて暖房する温水式ヒーターを備え
   た内燃機関において、ウォーターポンプからエキシース
   Ｉ・マニホールドの内部もしくハ隣接部を通って前記温
   水式ヒーターへ入るエキゾーストマニホールド水通路と
   、前記エキゾーストマニホールドを迂回して前記ウォー
   ターポンプから前記温水式ヒーターへ入るバイパス水通
   路と、エンジン冷却水温を検知する水温センサと、前記
   バイパス水道路の途中に設けられたバイパス弁とを備え
   、前記水温センサが定められた水温より低い指示値とな
   った場合に前記バイパス弁を閉しることにより前記温水
   式ヒーターへ流入するエンジン冷却水が前記エキゾース
   トマニホールド水通路のみを通るようにしたことを特徴
   とする内燃機関の暖機促進装置。