JPS598516A

JPS598516A - 水冷エンジン搭載車の暖房装置

Info

Publication number: JPS598516A
Application number: JP11810382A
Authority: JP
Inventors: Toshimasu Tanaka; 田中　稔益; Shigeru Sakurai; 茂桜井; Hideo Shiraishi; 白石　英夫; Satoshi Yatomi; 矢冨　敏
Original assignee: Mazda Motor Corp; Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-17

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、エンノ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、自動車が水冷エンノン搭載車
の場合には、エンノン冷却水の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あっては、特にエンノ
ンの冷機時に冷却水温度が十分に高くならず、従って暖
房も十分には効かない。これは、エンジン冷機時におい
ては、エンノンのヘッド部はかなりの高温になっている
が、ブロック部が低温のままであり、従ってエンジン本
体の冷却水套全体音流れる冷却水は、全体として平均化
されて低い温度となってしまうからであると考えられる
。

そこで、特開昭汐クー２０２１ｇ号においては、エンジ
ン冷機時には、冷却水を温度の高くなっているヘッド部
のみに流して、冷却水をできるだけ高温に保つためのエ
ンジン冷却水の通水機構が提案されている。この通水機
構によれば、ある程度冷却水の温度を高めることができ
るが、これでも十分な暖房温度を得ることができない場
合がある。

また、水冷式エンノン搭載車においては、ある程度シリ
ンダで加熱された冷却水を、抽気ガスのもつ熱を利用し
て更に加熱し、この更に加熱した冷却水を暖房用（で用
いているものもあるが、こねによっても十分な暖房温度
が得られない場合があった。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ジンにおいて特に
顕著となり、改良が望まれていた。

暖房用の冷却水を効率よく加熱するためには、該冷却水
を、冷却水温が比較的高温となるシリンダの高温部から
取出し排気ガスのもつ熱を利用して更に加熱することが
考えられるが、このように排気ガスで冷却水を更に加熱
するには、冷却水循環経路に熱交換器等を設ける必要が
ある。ところが、この熱交換器等は、当然のことながら
暖房装置の運転時にしか用いられておらず、十分効率よ
くは用いられていなかった。

また、暖房性能向上のためには、エンシンから取出す冷
却水の温度を早期に高めることが必要である。そこで本
発明はシリンダ高温部で加熱された冷却水を、排気ガス
のもつ熱を利用して更に加熱することによって、冷却水
の加熱を効率よく行なうとともに、エンノンの暖機促進
手段としても用いることのできる水冷エンジン搭載車の
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、エンノン本体の冷却水套の高温部から冷却水
を取り出し、排気通路に設けられ、排気ガスとの熱交換
により、該冷却水を加熱する熱交換器および車室内暖房
用ヒータコアを経て該冷却水を前記冷却水套の高温部に
戻す第１の冷却水循環経路と、該第１の冷却水循環経路
に設けられた第１のウォータポンプと、前記冷却水套の
前記高温部以外の部分とラジェータとを連結する第Ωの
　　□冷却水循環経路と、該第Ωの冷却水循環経路に設
けられた第λのウォータポンプとを備えた水冷エンノン
搭載車の暖房装置であって、エンジンの低温状態を検知
し、エンジン低温信号を発生するエンジン低温状態検知
装置、および前記エンジン低温信号とを受けだとき、前
記第１のウォータポンプを逆転させる制御装置を有し、
これによってかつエンシンの低温暖機時に、前記熱交換
器で加熱された冷却水を前記冷却水套に戻してエンノン
の暖機を促進するようにしたことを特徴とするものであ
る。

以上の構造の本発明の水冷エンジン搭載車の暖房装置は
、冷却水套の高温部に連結された暖房用冷却水循環経過
と、冷却水套の上記高温部以外の部分に連結されたラジ
ェータ用冷却水循環経路とをそれぞれ別個に備え、エン
ジンの冷機時にあっても比較的高温となる冷却水套の部
分から冷却水を取り出し、この冷却水を排気ガスの熱を
利用して更に加熱し、このようにして十分に加熱された
冷却水を暖房用ヒータコアに送るようにしたので、エン
ノン冷機時においても十分な暖房温度を得ることができ
る。また、本発明においては、エンジンの低温暖機時に
、第１のウォータポンプを暖房時とは逆の方向に回転さ
せ、冷却水を上記熱交換器において加熱してすぐにエン
ジンの冷却水套に戻すようにしたのでエンシンの暖機が
効率よく促進される。

なお、上記装置において、暖房と暖機のうち、暖房を優
先させろ場合には、暖房の停止信号を受けて暖機を行な
うようになし、一方暖機を優先させる場合には、エンジ
ン低温時には暖房系に冷却水を循環させながら、ウォー
タポンプを逆転させるようにしてもよい。

以下添付図面を参照しつつ本発明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。

第１図は、本発明の第１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。

第１図において符号Ｅは、自動車（図示せず）に搭載さ
れる水冷式エンジンを示し、このエンジンＥの燃焼室外
側には、冷却水套１が設けられている。この冷却水套１
は、仕切壁Ｐにより上下に分けられて、シリンダヘッド
部水套ｉａｓ　シリンダグロック部水套１ｂを構成して
いる。シリンダヘッド部水套１ａが高温部°てあり、シ
リンダブロック部水套１ｂが低温部である。

シリンダヘッド部水套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とは、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、ＱＦＦ、Ｌｏｗ、　ｚ：ルンノヲ
有する手動のブロワスイッチγによって操作される。

図において符号８は、排気マニホルドを示し、この」ｊ
＋気マニホルド８には排気通路９が接続されている。こ
の排気通路９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５に送られる冷却水は、
この熱交換器１０において排気ガスによって加熱される
。排気通路９には、熱交換器１０が設けられた部分をパ
イ・ぐスするバイパス通路１１が形成されている。この
パイ・やス通路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、冷却水金熱交換
器１０によって加熱する必要がないときに、排気ガスを
流す／（めのものである。このため、排気通路９からの
バイパス通路１１の分岐部に切換パルプ１２を設けて、
排気ガスを、熱交換器１０が設けられている排気通路９
と、パイ・ぐス通路１１の間で調節して流すようになっ
ている。

循環通路４のヒータコア５の下流側に開閉パルプ１３が
設けられており、この開閉バルゾ１３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
イパスするバイパス通路１４が設けられている。このバ
イパス通路１４には、該バイノ９ス通路１４ｆ：流れる
冷却水を冷却するラノエータ１５が設けられている。こ
のバイパス通路１４は、暖房を行なわない吉きに冷却水
を熱交換器１ｏおよびヒータコア５側の循環経路４に流
さないようにするだめのものである。このため、循環経
路４とバイパス通路１４の分岐部に切換バルブ１６を設
けて、冷却水を、熱交換器１０等が設けられている循環
経路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、シリンダブロック部水套１ｂにも、冷却水の流入
口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、ラノエータ用冷却水
循環経路２０によって連通されており、この循環経路２
０には、ラノエータ２１が設けられている。上記暖房用
の循環経路４とこのラノエータ用の循環経路２０は、そ
れぞれ独立したものとナラている。従って、循環経路４
には第１のウォータボンゾ２２が、循環経路２０には第
スのウォータ月？ンノ０２３が、それぞれ別個に設けら
れている。第１のウォータボン７°２２はマイクロコン
ピュータからなる制御回路２４によって駆動制御され、
一方策二のウォータボンフ０２３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をバイパスするバイ
パス通路２５が設けられている。このバイパス通路２５
は、エンジンの冷機状態等において冷却水をラノエータ
２１を通さずに環流させて、エンノンの暖機を助けるだ
めのものである。このため、循環通路２ｏと、バイパス
通路２５の分岐部にサーモスタットバルブ２Ｇを設けて
、エンノンが十分な暖機状態となるまで、冷却水をバイ
パス通路２５に流すようにしている。

シリンダヘッド部水套ｉａｉ／Ｃは、この部分の冷却水
の温度を検出する水温センサ２γが設けられており、こ
の水温センサ２７の出力端は、上記制御回路２４の７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Ｓｌ、水温センサ２７がらの冷却水温を
示す信号Ｓ２を受けて、上記切換スイッチ１２．１６お
よび開閉スイッチ１３を制御する。

次に以」二説明した構造の暖房装置の作動について説明
ずろ。

まずエンノンＥが冷機運転状態にあるときの暖房装置の
作動について説明する。暖房装置のプロワスイッチγが
ＯＦＦからＯＮ状態である＋−ＯＷま／ζ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からの信号Ｓ２が制御装置２４に入力されると、こ
の制御回路２４は、切換バルブ１２をパイ・やス通路１
１全閉じる位置に設定し、切換パルプ１６をバイパス通
路１４を閉じる位置に設定し、開閉バルブ１３′ｆｆ：
開く。一方、ザーモスタントパルプ２Ｇは、冷却水温度
が低いので、該冷却水ヲバイパス通路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
、によって第１のウォータポンノ０２２を駆動して、冷
却水を循環経路４内に熱交換器１０、ヒータコア５の順
に流れるように循環させる。この循環経路４内に循環さ
せられる冷却水は、シリンタヘソｌ’　Ｍ　水Ｋ　１ａ
に１６いてエン・ツノＬの７リングヘツドによって加熱
される。この・／′リンダヘッドで加熱された冷却水は
、流出［１３から循環経路４内に流入し、熱交換器１０
において４１Ｊｌ気ｉ１’ｌｉ路９全流れる排気ガスに
」：つて更に加熱され４）。（二の更に加熱された冷却
水がヒータコブ５に送られる。ヒータコア５は、プロワ
６から送られて米イ）空気を加熱して車室内に送り、車
室内を暖房ずイ）３゜ヒータコア５を通った冷却水は、
つ」〜タフ１？ンノ°゛２２によって再び流入１」２か
らシリンダヘッド部水套１ａへ戻される。このようＶＣ
１冷却水は、比較的高温のプリンダヘソド部と熱交換器
１０に３１１つて十分に加熱されるので、エンノンＥの
低温１ｊｊにも十分な暖房温度を得ることができイ）。

一方、制御回路２４によってバルブ１２．１３．１６が
上記のように設定されたエンノンの冷機状態において、
プロワスイッチ７がＯＦＦの場合、すなわち暖房装置が
０「「の場合は、：ｌｉ制御回路２４は第７のウオータ
ポンゾ２２を上記暖房時とは逆に回転させる。これによ
って冷却水は、最後に熱交換器１０を通って、そこで排
気ガスによって加熱され、この状態でシリンダヘッド部
水套１ａに戻されて、エンノンの暖機を促進する。

まメこ、第ａのウオータポンフ０２３は、エンノンＥに
よって駆動されて冷却水を循環経路２０に循環さぜるが
、上記したようにエンジンＥの冷機時におい壬はザーモ
スタントバルブ２６が冷却水をバイパス通路２５に流ｔ
ように設定されているので、冷却水はラジェータ２１を
介しては流れず、従って熱全放熱せず、かくしてエンノ
ンＥの暖機を促進する。

エンジンＥの回転数が序々に上昇し、／リングヘッド部
水套りａ内の冷却水の温度が所定温度ｖ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、ウオ
ータポンゾ２２が逆回転し一〇いるときは順回転に戻し
、切換スイッチ１２をパイ・ゼス通路１１全開き、排気
通路９の熱交換器１０　ｆｌｌｌｌを閉ｌＬるように設
定する。かくして、熱交換器１０ての排気ガスによる冷
却水の加熱を停止し、冷却水およびエンノンの過熱を防
止スル。このとき、上記したように冷却水温度が高く・
６つているので、切換パルプ１Ｇも除々に冷却水４″１
ノぐス通路１４側に通すように設定さねイ）１．・ぐイ
パス通路１４側に流さねた冷却水は、う＞１　：ｒ、　
−夕１５において冷却され、循環経路４を’）Ｉｒｉる
冷却水と合流し、冷却水全体の温度を斗げイ、。かくし
′Ｃ１（−の点からも冷却水およびエンツノＦの７リン
タ゛＼ソド部の過熱が防」トさ」する。

一方、上述のようｅこエンノン［の回転速度が序々に上
昇し、循環経路２０内を循環する冷却水の温度が所定温
度以上となると、ザーモスタノｌパｌルプ２６は序々に
ラジェータ２１にも冷却水を流１ずように開き、かくし
て冷却水はう・ノエータ２１において冷却され、冷却水
およびエンノンＥの７リングプロソク部の過熱を防止す
る。

以上の実施例においては、冷却水套１全什明壁Ｐにより
シリンダヘッド部水套１ａと７リングブロノク部水套１
ｂに分割して、高温部と低ａ品部を形成するものについ
て説明したが、第１図に示すように、例えばゲ気筒エン
ジン等においては、什切壁Ｐ、、Ｐ、によって、冷却水
套１を中央気筒部側と外側気筒部側に分け、中央気筒部
側を高温部１ａ、外側気筒側を低温部１ｂとすることが
できろ。

また、第λ図に示すようにブロア６とプロアスイッチ７
の間に開閉スイッチ２８を設け、このスイッチ２・８を
、制御回路２４によってウォータポンプ２２を逆転させ
ると同時に開くように１７でもよい。

以上の暖房装置において、第１のつ」−タポンフ０２２
は、基本的には前述のウォータポンプ逆回転時および暖
房装置作動時には一定の回転速度で回転させればよいが
、水温センサ２７で検出される冷却水の温度によって補
正してもよく、また暖房装置全使用しない時には、冷却
水温エンノン負荷まだは回転速度等に応じて回転を設定
し、あるいはクランキング時にはウォータポンプ０駆動
によるスタータモータの回転数低下を防止するために該
ウォータポンプ２２を停止させてもよい。

第３図に示された電気回路３０は、暖房優先でウォータ
ポンプ２２を駆動制御する駆動制御回路であって、差動
増幅器３１およびこの差動増幅器３１の出力端にベース
が接続された、駆動用）・ランノスタ３２を備えている
。差動増幅器３１の一方の入力端には、水温センサ２７
が接続されており、他方の入力端には、所定温度を示す
定電圧ｒ、ｆ発生する定電圧発生器３３が接続されてい
る。差動増幅器３１は、上記定電圧Ｖｒ、と、水温セン
サ２７がシリンダヘッド部水套りａ内の冷却水の温度を
検知して出力する信号Ｓ２とを比較して差信号Ｓｄ、’
！ｌｒ出力する。トランジスタ３２のエミッタには電源
３４が接続されており、このトランノスタ３２と電源３
４の間には、逆転可能のウォータポンプ２２が接続され
ている。このウォータポンプ０２２は、図に示すような
正転位置に通常設定されており、この正転位置から逆転
位置への切換えは、アクチュエータ３５によって行なわ
れる。このアクチュエータ３５は、暖房が停止され、か
つエンジン温度が所定温度より低いとき作動し、ウォー
タポンプ２２を正転から逆転へ切換えるようになってい
る。このため、このアクチュエータ３５には、プロワス
イッチ７および水温スイッチ３７が直列に接続されてい
る。水温スイッチ３７は、常開スイッチであり、比較器
３８からの作動信号○ｐによって作動させられるアクチ
ュエータ３９によって閉しられるようになっている。比
較器３８の一方の入力端には、上記水温センサ２７が接
続されており、他方の入力端にはエンジンの低温状態を
表わす定電圧Ｖｒ、、ｅ発生する定電圧発生器４０が接
続されている。この比較器３８は、水温センサ２７が発
生する信号Ｓ２が上記Ｖｒ２より小さくなったとき上記
作動信号○ｐｆ発生ずる。

上記トランノスタ３２のベースとコレクタの間には、コ
ンタクトスイッチ４１が介設されており、このコンタク
トスイッチ４１は、上記アクチコーエータ３５によって
ウォータポンプ２２の正逆転の切換えと同時に接続され
るようになっている。

以上により、ポンプ２２は暖房停止時であってかつエン
ジンの低温時にはプロワスイッチ７がＯＦＦに設定され
、かつ水温スイッチ３７がＯＮとなるので、アクチュエ
ータ３５が作動し、ポンプ２２は一定速度で逆回転する
。

第Ｓ図に示された電気回路５ｏは、暖機優先でウォータ
ポンプ０２２を駆動制御する駆動制御回路であって、ウ
ォータポンプ２２の正逆転を制御する正逆転制御回路５
１と、ウォータポンプ２２の回転速度を制御する回転速
度制御回路５２がらなっている。上記正逆転制御回路５
１は、水温センサ２７で検出した冷却水温すなわちエン
ジン温度が所定温度以下となったとき、ウォータポンプ
０２２を逆転状態に設定するだめのものであり、これと
同時にスイッチ２８を開いて、ブロワ６を強制的にＯＦ
Ｆにするようになっている。これによって、エンノン低
温時の暖機が効率よく行なわれるようになっている。回
転速度制御回路５２は、冷却水温がある所定温度以上の
ときウォータポンプ２２の回転速度を高めるように作用
するものである。

これらの回路の構成は、図から明らかであるので、これ
以上の説明は省略する。

なお、第Ｓ図の実施例においてプロワを作動状態とし暖
房装置を作動さぜながらウォータポンプ０を逆回転させ
る構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による暖房装置の概略図、第２図は、第１図に示された暖房装置に使用された冷却
、水套の変形例、第３図は、第１のモータポンプを作動する電気回路の一
例を示す回路図、第ｑ図は、第１のモータポンプを作動する電気回路の他
の例を示す回路図である。Ｅ・エンジン、　　　　　　　１・・冷却水套、１ａ・
シリンダヘッド水套、１ｂ・−シリンダブロック水套、４・・暖房用冷却水循環通路、５・ヒータコア、９・排
気通路、　　　　　　１０・熱交換器。２０　ラノエータ用冷却水循環通路、２２・・第１のウオークポンプ、２３　・第スのウォータポンプ。特許出願人　　東洋工業株式会社第３図

Claims

【特許請求の範囲】

エンノン本体の冷却水套の高温部から冷却水を耳ソリ出
し、排気通路に設けられ、排気ガスとの熱交換により、
該冷却水を加熱する熱交換器および車室内暖房用ヒータ
コアを経て、該冷却水を前記冷却水套の高温部に戻す第
１の冷却水循環経路と、該第１の冷却水循環経路に設け
られた第１のつ牙−タポンゾと、エンジン本体の前記冷
却水套の前記高温部以外の部分とラノエータとを連結ず
ろ第一の冷却水循環経路と、該第一の冷却水循環経路に
設けられた第一のウォータポンプとを備えた水冷エンノ
ン搭載車の暖房装置であって、エンジンの低温状態を検
知し、エンノン低温信号を発生するエンジン低温状態検
知装置、および前記エンジン低温信号を受けたとき、前
記第１のウォータ月？ンブを逆転させろ制御装置を有し
、これによってエンノンの低温暖機時に、前記熱交換器
で加熱された冷却水を前、１記冷却水套に戻してエンジ
ンの暖機を促進するようにした水冷エンノン搭載車の暖
房装置。