(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスによりタービンを駆動し且つコンプレッサにて吸気を圧縮するターボチャージャと、
前記排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気の一部が燃焼用空気として導入され且つ前記パティキュレートフィルタで捕集したパティキュレートを焼却することにより前記パティキュレートフィルタを再生するバーナと、
前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気の一部が熱交換流体として導入され且つ該熱交換流体により前記バーナで発生した熱を回収して暖房に用いる熱交換器と
を備えたことを特徴とする車両用暖房装置。
【請求項２】
前記バーナへ導入される燃焼用空気の流量を調節する燃焼用空気流量調節弁と、
前記バーナへ導入される燃焼用空気の流量を検出する燃焼用空気流量検出器と、
前記熱交換器へ導入される熱交換流体の流量を調節する熱交換流体流量調節弁と、
前記熱交換器へ導入される熱交換流体の流量を検出する熱交換流体流量検出器と、
前記熱交換器で加熱された熱交換流体の温度を検出する熱交換流体温度検出器と、
該熱交換流体温度検出器で検出された熱交換流体の温度を温度設定値とするために必要となる燃焼用空気流量設定値及び熱交換流体流量設定値を演算し、前記燃焼用空気流量検出器で検出された燃焼用空気の流量が前記燃焼用空気流量設定値となり且つ前記熱交換流体流量検出器で検出された熱交換流体の流量が前記熱交換流体流量設定値となるよう、前記燃焼用空気流量調節弁へ開度指令信号を出力し且つ前記熱交換流体流量調節弁へ開度指令信号を出力すると共に、前記バーナへ燃焼指令信号を出力する制御器と
を備えた請求項１記載の車両用暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンを搭載した車両では、排ガス中に含まれるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）を捕集するパティキュレートフィルタが装備されており、運転を継続していく中で、前記パティキュレートフィルタの目詰まりが問題となることから、これを解消する必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、ＰｔやＰｄ等を活性種とする酸化触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させることが行われている。
【０００３】
即ち、このような酸化触媒を担持させたパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となる。
【０００４】
但し、斯かるパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上回ってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。
【０００５】
そこで、前記パティキュレートフィルタの前段にフロースルー型の酸化触媒を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。
【０００６】
つまり、前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加すれば、その添加燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応するので、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【０００７】
しかし、渋滞路ばかりを走行する都市部の路線バスやトラック等のように排気温度の低い運転状態が長く続く運行形態の車両にあっては、前段の酸化触媒が十分な触媒活性を発揮し得る触媒床温度まで昇温し難く、該酸化触媒における添加燃料の酸化反応が活発化してこないため、パティキュレートフィルタを短時間のうちに効率良く再生することができないという問題があった。
【０００８】
このため、近年においては、前記パティキュレートフィルタの入側にバーナを設け、車両の運転状態にかかわらず前記バーナの燃焼により捕集済みパティキュレートを焼却し、パティキュレートフィルタを短時間のうちに効率良く再生させることが検討されている。因みに、前記バーナの昇温性能により、前段の酸化触媒とパティキュレートフィルタとを入れ替え、該パティキュレートフィルタの下流側に酸化触媒を装備することも可能である。
【０００９】
そして、前記バーナの熱を利用し、車両の暖房能力不足時に、前記ディーゼルエンジンの冷却水により前記バーナで発生した熱を回収して暖房に用いる車両用暖房装置が提案されている。
【００１０】
尚、前述の如き車両用暖房装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−７０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示されるような従来の車両用暖房装置においては、ディーゼルエンジンの冷却水により前記バーナで発生した熱を回収して暖房に用いるため、該冷却水を循環させる専用のポンプが別途必要になり、コストアップにつながると共に、前記ポンプを駆動する分、燃費の悪化にもつながるという欠点を有していた。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、専用のポンプを不要としてコストダウンを図ることができ、且つ燃費の悪化を回避し得る車両用暖房装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスによりタービンを駆動し且つコンプレッサにて吸気を圧縮するターボチャージャと、
前記排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気の一部が燃焼用空気として導入され且つ前記パティキュレートフィルタで捕集したパティキュレートを焼却することにより前記パティキュレートフィルタを再生するバーナと、
前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気の一部が熱交換流体として導入され且つ該熱交換流体により前記バーナで発生した熱を回収して暖房に用いる熱交換器と
を備えたことを特徴とする車両用暖房装置にかかるものである。
【００１５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１６】
前述の如く構成すると、暖房の使用時には、ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気の一部が熱交換流体として熱交換器へ導入され、該熱交換流体によりバーナで発生した熱が回収されて暖房に用いられるため、特許文献１に示される従来の車両用暖房装置のように、ディーゼルエンジンの冷却水により前記バーナで発生した熱を回収して暖房に用いるのとは異なり、該冷却水を循環させる専用のポンプが別途必要とならず、コストダウンにつながると共に、前記ポンプを駆動しなくて済む分、燃費の悪化を避けることが可能となる。
【００１７】
前記車両用暖房装置においては、前記バーナへ導入される燃焼用空気の流量を調節する燃焼用空気流量調節弁と、
前記バーナへ導入される燃焼用空気の流量を検出する燃焼用空気流量検出器と、
前記熱交換器へ導入される熱交換流体の流量を調節する熱交換流体流量調節弁と、
前記熱交換器へ導入される熱交換流体の流量を検出する熱交換流体流量検出器と、
前記熱交換器で加熱された熱交換流体の温度を検出する熱交換流体温度検出器と、
該熱交換流体温度検出器で検出された熱交換流体の温度を温度設定値とするために必要となる燃焼用空気流量設定値及び熱交換流体流量設定値を演算し、前記燃焼用空気流量検出器で検出された燃焼用空気の流量が前記燃焼用空気流量設定値となり且つ前記熱交換流体流量検出器で検出された熱交換流体の流量が前記熱交換流体流量設定値となるよう、前記燃焼用空気流量調節弁へ開度指令信号を出力し且つ前記熱交換流体流量調節弁へ開度指令信号を出力すると共に、前記バーナへ燃焼指令信号を出力する制御器と
を備えることができ、このようにすると、暖房の使用時には、前記制御器において、前記熱交換流体温度検出器で検出された熱交換流体の温度を温度設定値とするために必要となる燃焼用空気流量設定値及び熱交換流体流量設定値が演算され、前記燃焼用空気流量検出器で検出された燃焼用空気の流量が前記燃焼用空気流量設定値となり且つ前記熱交換流体流量検出器で検出された熱交換流体の流量が前記熱交換流体流量設定値となるよう、前記制御器から、前記燃焼用空気流量調節弁へ開度指令信号が出力され且つ前記熱交換流体流量調節弁へ開度指令信号が出力されると共に、前記バーナへ燃焼指令信号が出力され、前記熱交換流体の温度制御を確実に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用暖房装置によれば、専用のポンプを不要としてコストダウンを図ることができ、且つ燃費の悪化を回避し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の車両用暖房装置の実施例を示す全体概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の車両用暖房装置の実施例であって、図中、１はディーゼルエンジンを示しており、該ディーゼルエンジン１は、ターボチャージャ２を装備し、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へ送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へ吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっており、又、前記ディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへ送られ、該タービン２ｂを駆動した後に排気管１１へ送り出されるようになっている。
【００２２】
更に、前記排気管１１の途中に、酸化触媒を一体的に担持したパティキュレートフィルタ１２が装備されていると共に、該パティキュレートフィルタ１２の下流側には酸化触媒１３が、又、前記パティキュレートフィルタ１２の上流側には燃料を噴射して着火燃焼せしめるバーナ１４がそれぞれ装備されており、該バーナ１４は、図示しない燃料タンクからの燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、その噴射口から噴射された燃料に点火するための点火プラグとを備えて構成されるようになっている。
【００２３】
ここで、前記バーナ１４に対しては、ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａの出側における吸気管５途中から分岐した燃焼用空気供給管１５が接続されており、該燃焼用空気供給管１５により前記コンプレッサ２ａで過給された吸気４の一部を抜き出して燃焼用空気として導き得るようにしてある。
【００２４】
そして、前記バーナ１４の外周部には、該バーナ１４で発生した熱を回収して暖房に用いる熱交換器１６を設置し、該熱交換器１６の伝熱管１６ａの入側には、前記燃焼用空気供給管１５途中から分岐させた熱交換流体供給管１７を接続すると共に、前記熱交換器１６の伝熱管１６ａの出側には、図示していない暖房機器に通じる熱交換流体送出管１８を接続してある。
【００２５】
前記燃焼用空気供給管１５途中には、前記バーナ１４へ導入される燃焼用空気の流量２０ａを調節する燃焼用空気流量調節弁１９と、前記バーナ１４へ導入される燃焼用空気の流量２０ａを検出する燃焼用空気流量検出器２０とを設け、前記熱交換流体供給管１７途中には、前記熱交換流体中に含まれる異物を除去するフィルタ２１と、前記熱交換器１６へ導入される熱交換流体の流量２３ａを調節する熱交換流体流量調節弁２２と、前記熱交換器１６へ導入される熱交換流体の流量２３ａを検出する熱交換流体流量検出器２３とを設け、前記熱交換流体送出管１８途中には、前記熱交換器１６で加熱された熱交換流体の温度２４ａを検出する熱交換流体温度検出器２４を設けてある。
【００２６】
更に、前記熱交換流体温度検出器２４で検出された熱交換流体の温度２４ａと、前記燃焼用空気流量検出器２０で検出された燃焼用空気の流量２０ａと、前記熱交換流体流量検出器２３で検出された熱交換流体の流量２３ａとが入力される制御器２５を設け、該制御器２５において、該熱交換流体温度検出器２４で検出された熱交換流体の温度２４ａを温度設定値とするために必要となる燃焼用空気流量設定値及び熱交換流体流量設定値を演算し、前記燃焼用空気流量検出器２０で検出された燃焼用空気の流量２０ａが前記燃焼用空気流量設定値となり且つ前記熱交換流体流量検出器２３で検出された熱交換流体の流量２３ａが前記熱交換流体流量設定値となるよう、前記燃焼用空気流量調節弁１９へ開度指令信号１９ａを出力し且つ前記熱交換流体流量調節弁２２へ開度指令信号２２ａを出力すると共に、前記バーナ１４へ燃焼指令信号１４ａを出力するよう構成してある。
【００２７】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００２８】
前述の如く構成すると、暖房の使用時には、ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａで圧縮された吸気４の一部が熱交換流体として熱交換流体供給管１７から熱交換器１６の伝熱管１６ａへ導入され、該熱交換流体により前記バーナ１４で発生した熱が回収され、昇温した熱交換流体が熱交換流体送出管１８から図示していない暖房機器へ送られてその熱が暖房に用いられるため、特許文献１に示される従来の車両用暖房装置のように、ディーゼルエンジン１の冷却水により前記バーナ１４で発生した熱を回収して暖房に用いるのとは異なり、該冷却水を循環させる専用のポンプが別途必要とならず、コストダウンにつながると共に、前記ポンプを駆動しなくて済む分、燃費の悪化を避けることが可能となる。
【００２９】
しかも、暖房の使用時には、前記制御器２５において、前記熱交換流体温度検出器２４で検出された熱交換流体の温度２４ａを温度設定値とするために必要となる燃焼用空気流量設定値及び熱交換流体流量設定値が演算され、前記燃焼用空気流量検出器２０で検出された燃焼用空気の流量２０ａが前記燃焼用空気流量設定値となり且つ前記熱交換流体流量検出器２３で検出された熱交換流体の流量２３ａが前記熱交換流体流量設定値となるよう、前記制御器２５から、前記燃焼用空気流量調節弁１９へ開度指令信号１９ａが出力され且つ前記熱交換流体流量調節弁２２へ開度指令信号２２ａが出力されると共に、前記バーナ１４へ燃焼指令信号１４ａが出力され、前記熱交換流体の温度２４ａの制御を確実に行うことが可能となる。
【００３０】
こうして、専用のポンプを不要としてコストダウンを図ることができ、且つ燃費の悪化を回避し得る。
【００３１】
尚、本発明の車両用暖房装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、熱交換器は、前記バーナの外周部に設ける代わりに、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒が装備されている場合に該前段の酸化触媒の外周部に設けても良いこと、前記熱交換流体供給管は、前記燃焼用空気供給管途中から分岐させる代わりにターボチャージャのコンプレッサの出側における吸気管途中から直接分岐させても良いこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１    ディーゼルエンジン
２    ターボチャージャ
２ａ  コンプレッサ
２ｂ  タービン
４    吸気
９    排ガス
１２    パティキュレートフィルタ
１４    バーナ
１４ａ  燃焼指令信号
１５    燃焼用空気供給管
１６    熱交換器
１６ａ  伝熱管
１７    熱交換流体供給管
１８    熱交換流体送出管
１９    燃焼用空気流量調節弁
１９ａ  開度指令信号
２０    燃焼用空気流量検出器
２０ａ  燃焼用空気の流量
２２    熱交換流体流量調節弁
２２ａ  開度指令信号
２３    熱交換流体流量検出器
２３ａ  熱交換流体の流量
２４    熱交換流体温度検出器
２４ａ  熱交換流体の温度
２５    制御器 
【図１】
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