JPS61157420A - 燃焼バ−ナ装置 - 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】 （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の燃焼バーナ装置に関する。

（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、これをヒーターコアやプロアなどにて構
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５／く−す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
ニタ本体が温風を送出するまでに時間を要し、その間は
ヒータの暖ＦＡ機能は失われてい、る、特番こ内燃機関
が暖房機能が完了するまでには、ガソリンエンジンで１
０分以上、ディーゼルエンジンで２０分以−ヒを要する
。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。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
１、寒冷、時の燃焼に敏畔で、不完全燃焼の結果である
白煙−１臭気の発生も著しい。

また、内燃機関とは別個に燃料を用いる暖房方法にては
、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、Ｌ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、急速に暖房が
得られる自動車用暖房装置の燃焼バーナ装置を提供する
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
空気ダクトの途中にて燃料を燃焼せしめ発生する熱を熱
交換器にて回収し暖房熱源として用いる自動車用暖房装
置の燃焼バーナ装置において、燃料入口側気化通路付近
は粗巻きとし、燃料吐出側点火用気化通路付近は密巻き
とした加熱コイルを持つ燃料気化用プラグを設け、この
燃料気−他用プラグを加熱コイルの入切によって制御す
ることを特徴とする燃焼バーナ装置が提供される。

（実施例） 第１図は本発明に係る燃焼バーナ装置の急加熱プラグの
一実施例を示す概略側面図であり、第２図はその温度分
布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より吸気管に
至るパイプ部の途中にバーナ装置４と、その下流に熱交
換器５が設けられている。

バーナ装置４と熱交換器５とに並列にパイプ５１を設け
てもよい、　　　　　　　　　　　　　　　　　　１バ
ーナ装置４は、燃料ポンプ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ｖ１８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
。加熱装置８は、第１図に示す如く、金属またはセラミ
リフから成る急加熱プラグ、すなわちグロープラグ１０
０と、グロープラグｌＯＯとの間に燃料通路を形成する
ようにグロープラグを包囲する気化９Ｗｉ１０２とから
構成されている。気化器Ｎ１０２は、燃料通路の入口１
０３と、気化通路１０６と、点火用気化通路１０７と、
さらに気化器放出口１０５と、点火用気化放出口１６４
とを持っている。グロープラグ１００内にはコイル、す
がわちコイル状加熱素子（抵抗線）１０１が収容されて
おり、気化通路１０６付近は、コイルは粗に巻かれ、先
端に近くなるにしたがって密に巻かれ１点火用気化通路
付近で最大温度点となるように構成されている。このグ
ロープラグは通常燃料が燃料通路入口１０３を通って導
入されると、直ちに加熱されるが燃料気化エネルギーに
より温度が低下するため、ｗＳＺ図に示すように導入前
のＢ線の温度分布からＡ線の温度分布となる。すなわち
、コイルの粗巻部の１−−１祠、１−１昏ミｌａｌ＋ｒ
ｌ−を譬晶−ＬｅＡＩＪ’４−．にシゝＩフ―ｉ匈ノー
＞ＭｌｕＥ弧）テが低下する。このため１、正温度係数
を持つコイル、すなわち抵抗線１０１のこの部分の抵抗
値が降下し、この抵抗値の降下分だけ電流が増加し、特
に密巻部である点火用気化通路付近で温度が上昇するこ
とになる。このため、従来の温度分布がほぼ一様なグロ
ープラグと比較して急速に点火温度に達することとなる
。

また１通常燃料が存在する゛ときには、前述のような温
度分布となるが、燃料がなくなるかまたは少なくなると
、グロープラグの温度がａｈ昇するので、このグロープ
ラグは、最大燃料流量を気化するときに必要な電力を供
給できるように設定され、燃料が絞られるようなときは
、制御装置により供給電力を減少させる必要がある。こ
のため、この加熱装Ｍ８に対して図示しないが前述のよ
うな機能を有する制ｉ１Ｓ置が設けられている。すなわ
ち、グロープラグの抵抗線を正温度係数を持つような温
度と共に変化する材料で作り、グロープラグの抵抗線に
微小抵抗を直列に配線し、この微小抵抗の電圧変化によ
り温度を感知し、一定温度を保持するように微小抵抗に
対してさらに直列に接続したリレーを断続して制御する
。なお１図のＣ線に相当する抵抗値では、通電が遮断さ
れるように構成されている。そしてこの加熱装置８によ
り霧化された燃料は、空気と混和され、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ずる吸入
空気取入口ｌＯより新規空気を取入れ、該新規空気が燃
焼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を備えている。なお、該
吹出口ｌｌ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．およ
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ｌ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
を検出する水温スイッチ２０からの水温信号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、前記加熱装Ｍ８の加熱素子１０１を燃
料の気化温度に制御するブリッジ回路１７２、点火装置
９の点火素子９１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
ェイスを持ったコンピュータ構成のものである。

ブリッジ回路１７２は、加熱用の抵抗線１０１を一辺と
し、これと抵抗ｒ１〜ｒ３からなるホイートストン・ブ
リッジと、このホイートストン・ブリッジのバランス状
態を検出する比較器１７２・ａと、この比較器１７２ａ
の出力がプラスの時にオン、マイナスの時にオフとなる
リレー１７２ｂとを有する。なお、抵抗ｒ５の抵抗値は
抵抗線ｌＯ１の抵抗値に比べて非常に小さい。

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ｒ　ｔ　’ｌ　Ｎｒ　ｔ　ｇからなるホイ
ートストン−ブリッジと、このホイートストン・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の出力がプラスの時にオン、マイナスの時
にオフとなるリレー１７３ｂとを有する。なお、抵抗ｒ
ｔｉの抵抗値は抵抗線９２の抵抗値に比べて非常に小さ
い。

スイッチ部１７４はブロワ−１２のオン・オフ制御を行
う開閉器１７４ａ、ブリッジ回路１７３への電源供給を
制御する開閉器１７４ｂ、ブリッジ回路１７２への電源
供給を制御する開閉器−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は開閉器１７４ａ〜１７４Ｃを全て
オフのままに保持する。このため、暖房装置は同等作動
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ｌが始動する。エンジン１の始動と同時に主制
御部１７１が開閉器１７４ｂと１７４ｃをオンとし、ブ
リッジ回路１７２と１７３に電圧が印加される。

これによりバーナ？ｔｆｉ４に設けた加熱装置８と点火
装置９に電圧が印加され、それらの抵抗線１０１と９２
が加熱される。電圧印加、当初、これら抵抗線１０１と
９２の温度が低いので、それらの抵抗値も小さく、比較
器１７２ａと１７３ａの出力もプラスであるため、リレ
ー１７２ｂおよび１７３ｂはオンの、ままである、この
ため、これらには連続的に電圧が印加されて急速に加熱
される。そしてこれら抵抗線ｌＯ１と９２の温度が所定
値に到達するとそれらの抵抗値も所定値にまで上昇する
ので抵抗線１０１と９２に掛る電圧も上昇し、比較器１
７２ａと１７３ｂの出力はマイナスに反転する。したが
ってリレー１７２ｂおよび１７３ｂはただちにオフとな
り、抵抗線１０１と９２への電圧の供給は停止され、こ
れらの温度も低下し始める。リレー１７２ｂおよび１７
３ｂがオフとなるため抵抗線１０１と９２への電圧の供
給も停止され、比較器１７２ａと１７３ａの出力がプラ
スに戻る。したがってリレー１７２ｂおよび１７３ｂは
再びオンとなり、抵抗線１０１と９２が加熱される。こ
のような動作が繰り返し行われて、これら抵抗線ｌｏｔ
と９２は設定された所定の温度に保たれる。ちなみに、
抵抗線ｌｏｔの設定温度は、５００”Ｃ前後の温度であ
り、抵抗線９２の設定温度は、はぼ９００”Ｃである。

これらの設定温度は前記値に限定することなく、他の設
定温度に変更するときは、ホイーストン・ブリッジの抵
抗定数を変更し、所定の温度で比較器が反転するように
構成すればよい、なお、上記実施例における各ブリッジ
回路のオン・オフ時間は、主としてリレー１７２ｂおよ
び１７３ｂの接点が機械的にオン・オフする時間により
決定されるが、オ゛ン・オフの時間をこれよりも長くし
ようとするときには、各リレーのオフからオンへの動作
に遅延特性を持たせればよい、また、上記ブリッジ回路
１７２と１７３は同時にオン・オフ動作を行うようなこ
とはなく、それぞれ独立にオン・オフ動作を繰り返して
、それぞれの抵抗線を所定の温度に保つものである。

前述の如き動作によりか加熱装置８および点火装置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７！を開いて加熱
装ｆ８に燃料が供給される。このため、前述の如き加熱
素子１０１、気化装置１１０２．等の関連の動作で可燃
混合気となうた燃料は１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。

一方、エンジンｌが始動動作を終了して正常運転に入る
と、ゼネレータ１Ｂよりの発電信号ＧＴと、動作スイッ
チ１９のオン信号ＦＳとの論理積が主制御部１７１内に
てソフトウェア的に取られ　　　ｊする。これにより、
主制御部１７１は開閉器１７４ａをオンとし、ブロワ−
１２が送風を開始する。

したがって、前記の熱交換器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ｌ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ｌに設けた水温センサ２０が作動して
水温信号ＷＳを出力し、主制御部１７１が燃料供給駆動
源７２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４に関連の加熱装Ｍ８、点火装Ｆｔ９
および熱交換器５に附随するブロワ−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
りの冷却水が暖房動作を開始する。

なお、動作スイッチ１９を゛最初からオフの状態にして
エンジンｌをスタートさせた場合には、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Ｆ
Ｓとの論理積が主制御部１７１内にて取られないため、
主制御部１７１は開閉’Ｂ　ｌ　７４　ａをオンとせず
、ブロワ−１２１士ＩＩｈ作１−ない、しかしこのよう
な場合、エンジンｌ内には火炎により暖められた空気が
大量に送り込まれるため、フ季にエンジンｌが冷えてい
るような場合であっても、エンジンｌを急速に始動させ
ることができるクイック・スタート装置になる。

また、この暖房装置が動作中に動作クイ９チ１９をオフ
にした場合も、ブロワ−１２がただちに停止され、火災
により暖められた空気がエンジン１に送り込まれること
になる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように１本発明は、エンジンの空気
ダクトの途中にて燃料を燃焼せしめ発生する熱を熱交換
器にて回収し暖房熱源として用いる自動車用暖房装置の
燃焼バーナ装置において。

燃料入口側気化通路付近は粗巻きとし、燃料吐出側点火
用気化通路付近は密巻きとした加熱コイルを持つ燃料気
化用プラグを設け、燃料を急速に燃焼させ燃焼ガスとな
し、該燃焼ガスの熱を熱交換器について回収して暖房熱
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、燃焼脩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１本発明によれば、燃焼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ので
、特に燃焼の１！ル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、本発明に係る燃焼用バーナ装置の急加熱プラ
グの一実施例を示す概略断面図、第２図は、その温度分
布を示すグラフ、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である。 １・・・エンジン、３・・・吸気管、４・・・急速点火
バーナ装置、５・・・熱交換器、１０・・・点火装置、
１００・・・グローブラ、１０１・・・加熱素子。 特許出願人　いすＣ目動車株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　　辻　　　　　實第１図 第２図 九

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの空気ダクトの途中にて燃料を燃焼せしめ発
   生する熱を熱交換器にて回収し暖房熱源として用いる自
   動車用暖房装置の燃焼バーナ装置において、燃料入口側
   気化通路付近は粗巻きとし、燃料吐出側点火用気化通路
   付近は密巻きとした加熱コイルを持つ燃料気化用プラグ
   を設けたことを特徴とする燃焼バーナ装置。