JPS598513A

JPS598513A - 水冷エンジン塔載車の暖房装置

Info

Publication number: JPS598513A
Application number: JP11709582A
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: 1982-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1984-01-17
Also published as: JPH0479849B2

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する。

車両性゛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・シン冷゛機時に
おいては、エンジ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を流れる冷却水は、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５ｔｔ−，２ｏ、；ｔｌｌ、ｇ号におい
ては、エンノン冷機時には、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
ろことができるが、これでも十分な暖房装置を得ること
ができない場合がある。

また、他の方法として、ある程度シリングで加熱された
冷却水を、排気ガスのもつ熱を利用して更に加熱し、こ
の更に加熱した冷却水を暖房用に用い−Ｃいるものもあ
るが、これ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、冷却水のもつ熱を利用する温水式暖房
、装置の上記欠点に鑑み、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して、
暖房用ヒータコアに送り、これによって十分な暖房温度
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。

すなわち、本発明による水冷エンジン搭載車の暖房装置
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、エンノン本体の前記
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
する第一の冷却水循環経路と、該第スの冷却水循環経路
に設けられた第λのウォータポンプとを備えたことを特
徴とするものである。

なお、上記冷却水套の高温部としては、例えばシリンダ
ヘッドの冷却水套を用いればよい。

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
ノ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全
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。

以下添月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ノン搭
載車の暖房装置の概略図である。

第１図において附号Ｅは、自動車（図示せず９に搭載さ
れる水冷式エンジンを示し、このエンノンＥの燃焼室の
外側には、冷却水套１が設けられている。この冷却水套
１は、仕切壁Ｐにより以下に分けられ、シリンダヘッド
部水套１ａｓ　シリンダプロップ部水套１ｂを構成して
いる。

シリンダヘッド部水套１ａには、冷却水の流入ｄ　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、ＯＦＦ、ＬＯＷＸ’Ｈｉのレンツ
を有する手動のブロワスイッチ７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、この排気
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バイパ
スするパイ・やス通路１１が形成されている。このバイ
パス通路１１は、流出口３がら循環経路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１０
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からのバイパス
通路１１の分岐部に切換バルブ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
ｉｅ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の下流側に開閉バルブ１３が
設けられており、この開閉バルブ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
するためのものである。

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が設けられ一〇いる。この
パイ・ぐス通路１４には、該パイ・ぐス通路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。

このバイパス通路１４は、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１γ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２
０には、ラジェータ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
スのウォータポンプ０２３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
ータからなる制御回路２４によって駆動制御され、一方
策コのウォータポンプ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をパイ・ぐスするバ
イパス通路２５が設けられている。このバイパス通路２
５は、エンジンの冷機状態等において冷却水をラジェー
タ２１を通さずに環流させて、エンノンの暖機を助ける
ためのものである。□このため、循環通路２０とパイ・
ξス通路２５の分岐部にサーモスタットバルブ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
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、ＯＦ
Ｆの信号Ｓ＋、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および開閉スイ
ッチ１３を制御する。

次に以上説明した構造の暖房装置の作動について説明す
る。

まずエンジン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７が
ＯＦＦから○Ｎ状態であるＬｏｗまたはＨｌのレンジに
移動され、それを示す信号Ｓｌ、および水温センサ２７
がらの信号ｓ２が制御装置２４に入力されると、この制
御回路２４ば、切換パルプ１２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。サーモスタ
ットバルブ１６は、冷却水の温度が低いので、該冷却水
を循環経路４側に流すように開いている。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
、によって第１のウォータポンプ２２を駆動して、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、シリンダ
ヘッド部水套１ａにおいてエンジンＥのシリンダヘッド
によって加熱される。このシリンダヘッドで加熱された
冷却水は、流出口３から循環経路４内に流入し、熱交換
器１０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、ブロワ６から送られて来る空気を加熱
して車室内に送り、車室内を暖房する。ヒータコア５を
通った冷却水は、ウォータポンプ０２２によって再び流
入口２からシリンダヘッド部水套１ａへ戻される。この
ように、冷却水は、比較的高温のシリンダヘッド部と熱
交換器１０によって十分加熱されるので、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。

１エンノンＥの回転数が序々に上昇し、シリンダヘッド
部水套り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１０側を閉じるように設定する。かくして、
熱交換器１０での排気ガスによる冷却水の加熱を停止し
、冷却水およびエンノンの過熱を防止する。このとき、
上記したように冷却水温度が高くなっているので、ザー
モスタツトパルプ１６も除々に冷却水をバイパス通路１
４側に通すように設定される。バイパス通路１４側に流
された冷却水は、ラジェータ１５において冷却され、循
環経路４を通る冷却水と合流し、冷却水全体の温度金工
げる。かくして、こノ点からも冷却水およびエンジンＥ
のシリンダヘッド部の過熱が防止される。

一方、第一のウォータポンプ２３は、エンジンＥによっ
て駆動されて冷却水を循環経路２０に循環させるが、上
記したようにエンジンＥの冷機時においてはザーモスタ
ットパルブ２６が冷却水をパイノｅス通路２５に流すよ
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、従って熱を、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、ザーモスタットパルプ２６は序々に
ラジェータ２１にも冷却水を流すように開き、かくして
冷却水はラジェータ２１において冷却され、冷却水およ
びエンノンＥのシリンダブロッ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を仕切壁ＰＫより
シリンダヘッド部水套１ａとシリンダブロック部水套１
ｂに分割して、高温部と低温部を形成するものについて
説明したが、第一図に示すように仕切壁Ｐによって冷却
水套１を排気側と吸気側に分け、排気側を高温部１ａ、
吸気側を低温部１ｂとすることもできる。更に、例えば
グ気筒エンノン等においては、第３図に示すように仕切
壁Ｐ１、Ｐ２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ｌａ、外側気
筒側を低温部１ｂとすることができる。

以上の暖房装置において、第１のウォータポンプ０２２
は、基本的には暖房装置作動時には一定の回転速度で回
転させ、暖房装置を使用しないときは水温センサ２７で
検出される冷却水の温度、エンジン負荷または回転速度
等に応じて回転を設定するようにすればよい。またクラ
ンキング時には該ウオークポンプ２２を停止させスター
タモータの回転低下による始動性の悪化を防止するよう
にしてもよい。例えば、暖房装置を使用しない時冷却水
の温度に応じてウォータＪ？ンゾ２２ｆ：制御する場合
は、第７図に示すように水温センサ２７で検出される冷
却水の温度が第１の所定温度Ｔ１になるまでは、ウォー
タポンプ０２２を一定の低速回転で運転して、局部的な
オーバヒートを防止しつつエンノンの暖機を促進し、次
いで冷却水の温度が上昇して温度Ｔ２になるまでは、冷
却水の温度上昇に応じてウォータポンプ２２０回転数を
上げるようになしてエンジンの過熱を防止し、その後は
一定回転数で運転させる。以上、冷却水温度に応じてウ
ォータポンプ２２の運転を制御する場合について説明し
たが、負荷が増大、する場合もエンジンＥの局部的過熱
が発生する場合があるので、上記とほぼ同様にして負荷
の増大に応じてウォータポン７″２２の回転数を制御す
ることが望ましい。

また、エンジン始動時、すなわちクランキング時には、
ウォータポンプ２２の作動による電圧低下による始動性
悪化防止のため、上記したようにウォータポンプ２２の
作動全一時的に傍止させるのが望ましい。以上の制御を
行なうためには、水温センサ２７の他に、エンジン負荷
センサ、エンジン回転数センサ、クランキングセンサを
設け、これらのセンサの出力信号を上記制御回路に入力
するようになすことが必要である。

以上の実施例においては、ウォータポンプ２２の作動の
制御をマイクロコンピュータを用いた制御回路２４によ
って行なうものを説明したが、この制御は第Ｓ図に示す
ような電気回路で行なってもよい。

第Ｓ図に示す電気回路３１は、ウォータポンプ２２の駆
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トランジ
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２１が接続されており、他方の入力端
には、定電圧Ｖｒを発生ずる定電圧発生器３３が接続さ
れている。。

差動増幅器３１は、上記定電圧ｒ　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６ｍ度を検知
して出力する信号Ｓ２と比較して差信号Ｓｄ２を出力す
る。ｌ・ランジスタ３２は、冷却水温がＴ、以上のとき
、この差信号Ｓｄ２に応じた電流でウォータポンプ５１
′ｆ：第ｑ図に示すように作動制御する。上記したよう
に、ポンプ２２は、冷却水が第１の所定温度Ｔ１になる
まで、一定の低速で回転していることが望ましいので、
該ポンプ２２は一定の低電圧を発生する電源３４にも接
続されている。一方、トランジスタ３２のベースにはプ
ロワスイッチ７と連動するスイッチ３６が介設されてお
り、暖房装置作動時（プロワスイッチ７がＯＮ時）には
水温センサ２７の出力に関係なく、ｌ・ランジスク３２
をＯＮとし、ポンプ２２を所定の一定回転数で回転させ
るようになっている。

以上により、ポンプ２２は全体として第ｑ図に示さねて
いるように駆動されるが、クランキング時、すなわちエ
ンジンの始動時には、スタータＳｔに多く電流を供給す
るため、第５図のようにギンゾ５１の手前に、スタータ
ＳｔのＯＮ時にポンプ２２の作動回路を断つリレー３５
を設けておくことが望ましい。なお、水温センサ２７は
、冷却水温がある所定温度（例えばＴ＋　　）以上にな
ったとき初めて信号Ｓ２を出力するものとする。従って
、差動増幅器３１は、上記ある所定温度となるまでは差
信号Ｓｄを出力せず、かくしてポンプ０２２も作動しな
い。

また、上記実施例では第スのウォータポンプ２３はエン
ジン駆動構造としたが、第１のウォータポンｆ２３と同
様、水温センサ等により制御される電動ポンプとしても
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図に示された暖房装置に使用された冷却
水套の他の変形例、第７図は、第１のモータポンプの作動例を示すグラフ、第Ｓ図は、第１のモータポンプ０を作動する電気回路の
一例を示す回路図である。Ｅ　・エンジン、　　　　１・・・冷却水套、１ａ・・
シリングヘッド部水套、１ｂ・・シリンダブロック部水套、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・・・ラソエータ用冷却水循環通路、２２・・・第
１のウォータポンプ、２３・・・第スのウォータポンノ。特許出願人　　東洋工１株式会社

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ルリ出し
、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のウオータポンゾと、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する
第一の冷却水循環経路と、該第一の冷却水循環経路に設
けられた第一のウオータポンフ０とを備えた水冷エンノ
ン搭載車の暖房装置。