JP2004322887A

JP2004322887A - 車両用暖房システム

Info

Publication number: JP2004322887A
Application number: JP2003121292A
Authority: JP
Inventors: Takatomo Narahara; 崇伴楢原; Akio Matsuoka; 彰夫松岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】停止中の暖房専用のウォーターポンプが不要であり、停止中の暖房による消費電力を低減可能な車両用暖房システムを提供する。
【解決手段】暖房用熱交換器１０５と、冷却水を暖房用熱交換器１０５経由で循環させる循環路１１４と、燃焼式ヒータ１０７と、エンジン１００と独立して作動可能なウォーターポンプ１０１と、エンジン１００内の冷却水流通部１１５を迂回するバイパス路１１３と、冷却水の流れを冷却水流通部１１５経由とバイパス路１１３経由とに切り替える切替弁１１０とを備え、エンジン１００の作動中に、ウォーターポンプ１０１を作動させて、冷却水を冷却水流通部１１５経由で循環させ、エンジン１００の停止中に、ウォーターポンプ１０１を作動させ、燃焼式ヒータ１０７を作動させて、冷却水をバイパス路１１３経由で循環させる車両用暖房システム。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用暖房システムに関し、特に、エンジン停止時にも暖房可能な車両用暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用暖房システムとしては、エンジンを冷却するための冷却水がエンジンによって温められて温水となることを利用して、温水となった冷却水と車室内の空気とを熱交換することにより暖房を行うものが知られている。
【０００３】
そして、エンジン停止時にも暖房可能な車両用暖房システムとしては、図１２に示すものがある。この車両用暖房システムは、冷却水と車室内の空気との熱交換を行う暖房用熱交換器（以下、ヒータコア）２０５と、車両のエンジン２００を経由した冷却水がヒータコア２０５を経由して再びエンジン２００に戻るための循環路２１４と、循環路２１４のエンジン２００からヒータコア２０５に至る部分に設けられた燃焼式ヒータ２０７と、循環路２１４のヒータコア２０５からエンジン２００に戻る部分に設けられたウォーターポンプ２０１とを備えている。
【０００４】
燃焼式ヒータ２０７は、車両の燃料を燃焼することにより、冷却水を加熱するものである。また、ウォーターポンプ２０１は、エンジン２００のクランク軸により駆動されるように構成されており、エンジン２００に連動して作動し、冷却水をエンジン２００内の冷却水流通部であるウォータジャケット２１５に圧送して、冷却水をエンジン２００経由で循環させるものである。
【０００５】
そして、エンジン２００の出口付近には、エンジン出口水温センサ２０２が設けられ、ヒータコア２０５の入り口付近には、ヒータコア入口水温センサ２１２が設けられている。また、図１２中、２０６はヒータコア用送風機である。
【０００６】
また、図１２の車両用暖房システムは、エンジン２００を迂回するバイパス路２１３を備えており、バイパス路２１３には、逆止弁２１１とウォーターポンプ２１０が設けられている。ウォーターポンプ２１０は、エンジン２００の停止中にバッテリーの電気により作動して、冷却水をバイパス路２１３経由で循環させるものである。
【０００７】
また、図１２の車両用暖房システムは、図１３に示すようにマイコン等で構成された制御装置２２０を備えており、制御装置２２０は、エンジン出口水温センサ２０２及びヒータコア入り口水温センサ２１２からのセンサ出力を受け取って、エンジン２００、ウォーターポンプ２０１、ラジエータ用送風機２０４、ヒータコア用送風機２０６、燃焼式ヒータ２０７、流量調整手段２０８、及び、ウォーターポンプ２１０を制御する。
【０００８】
そして、図１２の車両用暖房システムでは、エンジン２００の作動中は、ウォーターポンプ２０１が作動することにより、冷却水がエンジン２００経由で循環路２１４を循環し、車室内空気と熱交換される。なお、エンジン２００の作動中は、冷却水はエンジン２００の熱によって高温にされるので、燃焼式ヒータ２０７は作動させない。
【０００９】
また、エンジン２００の作動中は、冷却水はラジエータ側循環路２１６をも循環する。すなわち、エンジン２００から出た冷却水は、ラジエータ側循環路２１６を通ることにより、ラジエータ２０３により冷却され、流量調節手段２０８を経てエンジン２００に戻り、エンジン２００を冷却する。かかるラジエータ側循環路２１６における冷却水の循環も、ウォーターポンプ２０１によって行われる。なお、図１２中、２０４はラジエータ用送風機であり、２０９はラジエータバイパス路である。
【００１０】
一方、エンジン２００の停止中は、ウォーターポンプ２０１は作動しない。そこで、図１２の車両用暖房システムでは、ウォーターポンプ２１０を作動させるとともに、燃焼式ヒータ２０７を作動させることにより、冷却水をバイパス路２１３経由で循環させる。すなわち、冷却水は、エンジン２００を迂回して、燃焼式ヒータ２０７に流入し、燃焼式ヒータ２０７で加熱された後、熱交換器２０５に流入して、車室内空気と熱交換されることとなる。
【００１１】
なお、本発明の特許性に影響を与えるものではないが、エンジンを温めるために熱交換器をバイパスさせるバイパス路を設けた車両用暖房システムとして、下記特許文献１に示すものがある。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第５２１１３３３号明細書
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１２の車両用暖房システムでは、ウォーターポンプ２０１はエンジン２００に連動するものであり、エンジン２００の停止中には作動しないため、停止中の暖房専用のウォーターポンプ２１０を設けなければならないという問題があった。
【００１４】
一方、ウォーターポンプ２０１をエンジン２００とは独立に作動する電動式として、エンジン２００の停止中にもウォーターポンプ２０１を作動させて冷却水を循環させ、専用のウォーターポンプ２１０及びバイパス路２１３を設けないこととすると、エンジン２００の停止中にもエンジン２００を経由して冷却水が循環することとなるため、エンジン２００の通水抵抗分、ウォーターポンプ２０１の消費電力が大きくなるという問題があった。
【００１５】
この発明は、上述した問題を解決するものであり、エンジン停止中の暖房が可能な車両用暖房システムであって、停止中の暖房専用のウォーターポンプが不要であり、停止中の暖房による消費電力を低減可能な車両用暖房システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用暖房システムは、冷却水と車室内の空気との熱交換を行う暖房用熱交換器と、車両のエンジン内の冷却水流通部から流出した冷却水を、前記暖房用熱交換器を経て前記冷却水流通部に戻すように設けられた循環路と、前記循環路の前記冷却水流通部から前記暖房用熱交換器に至る部分に配設された冷却水加熱手段と、前記循環路の前記暖房用熱交換器から前記冷却水流通部に戻る部分に配設され、前記エンジンと独立して作動可能に構成されたウォーターポンプと、前記循環路の前記ウォーターポンプより下流側であって前記冷却水流通部より上流側の部位と、前記循環路の前記冷却水流通部より下流側であって前記冷却水加熱手段より上流側の部位とを連通し、前記冷却水流通部を迂回するバイパス路と、冷却水が前記冷却水流通部または前記バイパス路のいずれかを経由するように、水流を切り替える水流切替手段と、を備え、前記エンジンの作動中に、前記ウォーターポンプを作動させて、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、前記エンジンの停止中に、前記ウォーターポンプを作動させ、前記冷却水加熱手段を作動させて、冷却水を前記バイパス路経由で循環させることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、エンジンの作動中にエンジン内の冷却水流通部経由で冷却水を循環させるウォーターポンプによって、エンジンの停止中にもバイパス路経由で冷却水を循環させるので、停止中の暖房専用のウォーターポンプが不要となる。そして、エンジンの停止中は冷却水がエンジン内の冷却水流通部を迂回することとなり、通水抵抗による圧力損失が小さくなるため、ウォーターポンプの駆動電圧を下げることができ、消費電力を低減することができる。
【００１８】
ここで、前記エンジンの停止中であっても、冷却水の温度が所定温度より高い場合には、前記冷却水加熱手段を作動させず、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、前記エンジンの停止中に、冷却水の温度が前記所定温度より低くなった場合には、前記冷却水加熱手段を作動させて、冷却水を前記バイパス路経由で循環させることが好ましい。
【００１９】
これによれば、エンジンの停止中であってもエンジンの余熱がある程度あるときは、エンジン経由で冷却水を循環させることにより、エンジンの余熱を利用して暖房することができ、燃料消費を低減することができる。
【００２０】
さらに、前記所定温度を外気温に応じて変更することが好ましい。
【００２１】
これによれば、外気温が低いときは熱交換器における放熱が大きいため、水温低下が大きいが、外気温が低いほど冷却水加熱手段を作動させる温度を高くすることにより、外気温が低いときは外気温が高いときよりも早く加熱手段を作動させて、水温低下が大きくならない内に冷却水加熱手段が定常燃焼に至るようにすることができる。
【００２２】
また、前記エンジンの停止中に、冷却水の温度が前記所定温度より低くなって、前記冷却水加熱手段が作動された場合であっても、前記冷却水加熱手段の作動開始から所定時間経過前、または、前記冷却水加熱手段の加熱能力が所定レベルに達する前は、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、前記冷却水加熱手段の作動開始から前記所定時間経過後、または、前記冷却水加熱手段の加熱能力が前記所定レベルに達した後に、冷却水を前記バイパス路経由で循環させることが好ましい。
【００２３】
これによれば、冷却水加熱手段の加熱能力が所定レベルに達していない状態で冷却水の経路が切り替わってしまい、熱交換器における放熱量が冷却水加熱手段の加熱能力を上回ってしまうことによる水温の急激な低下を防止することができる。
【００２４】
さらに、冷却水が前記バイパス路経由で循環しているときの前記ウォーターポンプの駆動電圧を、冷却水が前記冷却水流通部経由で循環しているときの前記ウォーターポンプの駆動電圧よりも、低くすることが好ましい。
【００２５】
これによれば、消費電力を低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示す車両用暖房システムは、暖房用熱交換器（以下、ヒータコア）１０５と、循環路１１４と、冷却水加熱手段である燃焼式ヒータ１０７と、ウォーターポンプ１０１と、バイパス路１１３と、水流切替手段である切替弁１１０とを備えている。
【００２８】
ヒータコア１０５は、内部に冷却水を流通させることにより、冷却水と車室内の空気との熱交換を行うものである。ヒータコア１０５の前方側（すなわち車両前方側）には、ヒータコア用送風機１０６が配設されている。
【００２９】
循環路１１４は、車両のエンジン１００内の冷却水流通部１１５から流出した冷却水を、ヒータコア１０５を経由して冷却水流通部１１５に戻すように設けられた水路である。冷却水流通部１１５は、エンジン１００内においてエンジン１００を冷却するために冷却水が流通する部分であり、例えば、シリンダブロック及びシリンダヘッド内においてシリンダの外壁周囲に設けられたウォータジャケットと呼ばれる部分である。循環路１１４のエンジン１００の出口付近には、冷却水の温度を検出するエンジン出口水温センサ１０２が配設されている。また、循環路１１４のヒータコア１０５の入り口付近には、冷却水の温度を検出するヒータコア入口水温センサ１１２が配設されている。
【００３０】
燃焼式ヒータ１０７は、車両の燃料を燃焼することにより、冷却水を加熱するものであり、循環路１１４の冷却水流通部１１５からヒータコア１０５に至る部分に配設されている。
【００３１】
ウォーターポンプ１０１は、エンジン１００とは独立してバッテリーの電気により作動する電動式のポンプであり、循環路１１４のヒータコア１０５から冷却水流通部１１５に戻る部分に設けられている。
【００３２】
バイパス路１１３は、冷却水流通部１１５を迂回する水路であり、循環路１１４のウォーターポンプ１０１の下流側であって冷却水流通部１１５の上流側の部位と、循環路１１４の冷却水流通部１１５の下流側であって燃焼式ヒータ１０７の上流側（本実施形態では、更にエンジン出口水温センサ１０２の上流側）の部位とを連通している。バイパス路１１３の途中には、逆止弁１１１が設けられている。
【００３３】
切替弁１１０は、冷却水が冷却水流通部１１５またはバイパス路１１３のいずれかを経由するように、水流を切り替えるための弁であり、循環路１１４からバイパス路１１３が分岐する部位に設けられている。
【００３４】
また、図１中、１０３は、冷却水と車室外空気との熱交換を行うことにより冷却水を冷却するラジエータであり、１１６は、冷却水流通部１１５から流出した冷却水をラジエータ１０３経由で冷却水流通部１１５に戻すように設けられたラジエータ側循環路である。ラジエータ１０３の後方側（すなわち車両後方側）には、ラジエータ用送風機１０４が配設されている。また、ラジエータ側循環路１１６のラジエータ１０３から冷却水流通部１１５に戻る部分には、サーモスタット等により構成された流量調整手段１０８が、ウォーターポンプ１０１より上流側に配設されている。そして、ラジエータ側循環路１１６のエンジン１００より下流側であってラジエータ１０３より上流側の部位と、流量調節手段１０８とを連通し、ラジエータ１０３を迂回するラジエータバイパス路１０９が設けられている。
【００３５】
また、本実施形態の車両用暖房システムは、図２に示すようにマイコン等で構成された制御装置１を有しており、制御装置１には、エンジン出口水温センサ１０２、ヒータコア入口水温センサ１１２、外気温センサ１２０、エンジン１００、ウォーターポンプ１０１、ラジエータ用送風機１０４、ヒータコア用送風機１０６、燃焼式ヒータ１０７、流量調整手段１０８、及び、切替弁１１０が接続されている。そして、制御装置１は、エンジン出口水温センサ１０２、ヒータコア入口水温センサ１１２、及び、外気温センサ１２０からのセンサ出力を受け取って、エンジン１００、ウォーターポンプ１０１、ラジエータ用送風機１０４、ヒータコア用送風機１０６、燃焼式ヒータ１０７、流量調整手段１０８、及び、切替弁１１０を制御する。なお、外気温センサ１２０は、車室外の気温を検出するセンサであり、車両の適当な位置に設けられている。
【００３６】
次に、燃焼式ヒータ１０７について、図３を用いて説明する。燃焼ヒータ１０７は、燃焼エアハウジング３０と熱交換部ハウジング２０とで囲まれた内部に、燃焼チャンバ１０を備えている。燃焼チャンバ１０は、燃焼室１２と、燃焼室１２に連結された燃焼筒１３と、燃焼筒１３に連結された燃焼チャンバ支持材１４とを備え、燃焼チャンバ支持材１４は熱交換部ハウジング２０に支持されている。熱交換部ハウジング２０には、オーバーヒートを検出する壁温センサ５３が配設されている。
【００３７】
燃焼室１２にはグロープラグ１６が配設され、燃焼室１２の周壁には燃焼エア孔１８が設けられ、燃焼室１２の内部にはウィック１７が配置され、ウィック１７には燃料パイプ１１が接続されて、燃焼パイプ１１は燃料ポンプ２に接続されている。また、燃焼室１２と燃焼筒１３との間にはオリフィス１５が形成され、燃焼筒１３の燃焼室１２側と反対側の端部は開口されている。
【００３８】
燃焼エアハウジング３０には燃焼用エア入り口３１が設けられ、燃焼用エア入り口３１には、エアモータ３により回転されるエアファン（図示せず）から燃焼用エアが供給される。燃焼用エア入り口３１に供給された燃焼用エアは、燃焼エア孔１８から燃焼室１３内に供給される。なお、エアファン及びエアモータ３等は、燃焼式ヒータ１０７と一体的に構成されていてもよい。
【００３９】
熱交換部ハウジング２０と燃焼筒１３との間の空間部には、その空間部を内側と外側とに仕切るように、熱交換部材４０が設けられ、熱交換部材４０は、内側に突設する燃焼ガス側伝熱フィン４１と、外側に突設する被加熱流体側伝熱フィン４２とを有している。
【００４０】
そして、燃焼筒１３の開口端から流出した燃焼ガスは、燃焼ガス側伝熱フィン４１が突設された燃焼ガス側通路４３を通って、燃焼エアハウジング３０に設けられた燃焼ガス出口３２から排出される。燃焼ガス出口３２付近には、失火を検出する排気ガス温センサ５２が配設されている。
【００４１】
また、熱交換部ハウジング２０には被加熱流体入り口２１と被加熱流体出口２２とが設けられ、被加熱流体入り口２１から流入した被加熱流体（ここでは冷却水）は、被加熱流体側伝熱フィン４２が突設された被加熱流体側通路４４を通って、被加熱流体出口２２から流出する。被加熱流体出口２２付近には、冷却水の水温を検出する水温センサ５１が配設されている。
【００４２】
そして、燃料ポンプ２、エアモータ３、グロープラグ１６、及び、センサ５１、５２、５３は、制御装置（以下、ＥＣＵとも言う。）１に接続されている。ＥＣＵ１は、外部信号やセンサ５１、５２、５３等からの出力信号に基づき、エアモータ３、燃料ポンプ２、グロープラグ１６の作動を制御することにより、燃焼式ヒータ１０７の燃焼状態を制御する。
【００４３】
燃焼式ヒータ１０７の基本的動作について、図３〜図５に基づいて説明する。着火時においては、燃料パイプ１１を経由してウィック１７に入った燃料が、グロープラグ１６で加熱されて気化し、燃焼エア孔１８から供給された燃焼用エアと混合されて着火する。この着火時の燃焼量の推移を図４に示すが、燃焼式ヒータ１０７がＯＮ（すなわち作動開始）されて、グロープラグ１６の予熱後、燃料供給により着火すると燃焼量は増大し、所定時間ｔ１経過後、燃焼式ヒータ１０７は定常燃焼（Ｈｉ燃焼）に至ることとなる。
【００４４】
定常燃焼時においては、火炎の輻射熱によりウィック１７内の燃料が気化し、燃焼用エアと混合されることにより燃焼が継続される。燃焼ガスは、燃焼筒１３の開口端から流出して、熱交換部材４０の底面で１８０度反転し、燃焼ガス側通路４３を通って、燃焼ガス出口３２から流出する。一方、冷却水は、被加熱流体入口２１から流入し、被加熱流体側通路４４を通って、被加熱流体出口２２から流出するので、熱交換部材４０、及び、伝熱フィン４１、４２を介して、燃焼ガスと冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水が加熱されることとなる。
【００４５】
燃焼式ヒータ１０７の燃焼能力は、水温センサ５１からの出力等に応じて、ＥＣＵ１の制御によって変化する。この燃焼能力の変化について、図５に基づいて説明する。図５中、Ｔｗは水温センサ５１の検出温度であり、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、それぞれ通常モードにおいてＨｉ燃焼、Ｌｏ燃焼、ＯＦＦ（燃焼停止）に切替える閾値とされた温度である。燃焼式ヒータ１０７は、Ｈｉ燃焼時においてＴｗ≧Ｔ２になるとＬｏ燃焼とされ、Ｌｏ燃焼時においてＴｗ≧Ｔ３になるとＯＦＦとされ、Ｌｏ燃焼時においてＴｗ＜Ｔ１になるとＨｉ燃焼とされる。また、ＯＦＦ中にＴｗ＜Ｔ１になると再度着火される。なお、ヒータコア入口水温センサ１１２の検出温度をＴｗとして、燃焼式ヒータ１０７の燃焼能力を切り替えることとしてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の車両用暖房システムの動作について、図６に基づいて説明する。
【００４７】
ＥＣＵ１は、ステップＳ１０１において、エンジン（図では、Ｅ／Ｇと表記）１００が停止したか否かを判定し、エンジン１００が停止したと判定したときは、ステップＳ１０２に進み、停止時暖房ＯＮか否かを判定する。ここで、停止時暖房ＯＮか否かは、例えば車両のインストルメントパネルに設けられている停止時暖房スイッチがＯＮとされているか否かにより判定する。
【００４８】
ＥＣＵ１は、停止時暖房ＯＮと判定したときは、ステップＳ１０３に進み、ウォーターポンプ（図では、Ｗ／Ｐと表記）１０１を作動させ、ヒータコア用送風機（図では、Ａ／Ｃブロワ）１０６をＯＮとする。ここで、エンジン１００の作動中は、ウォーターポンプ１０１及びヒータコア用送風機１０６は作動しているので、ウォーターポンプ１０１及びヒータコア用送風機１０６は、引き続き作動することとなる。一方、ＥＣＵ１は、停止時暖房ＯＮでないと判定したときは、ステップＳ１０４に進み、ウォーターポンプ１０１を停止させ、ヒータコア用送風機１０６をＯＦＦとし、燃焼式ヒータ１０７をＯＦＦとする。
【００４９】
ＥＣＵ１は、ステップＳ１０３からステップＳ１０５に進み、冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より高いか否かを判定する。ここでは、Ｔｗは水温センサ５１の検出温度ではなく、ヒータコア入口水温センサ１１２によって検出されるヒータコア入口温度とする。
【００５０】
ＥＣＵ１は、冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より高い場合には、ステップＳ１０７に進み、冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より高くない場合には、ステップＳ１０６に進んで燃焼式ヒータ１０７をＯＮとしてから、ステップＳ１０７に進む。
【００５１】
ＥＣＵ１は、ステップＳ１０７において燃焼式ヒータ１０７がＯＮか否かを判定し、ＯＮと判定した場合にはステップＳ１０８に進み、ＯＮでないと判定した場合にはステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１は、切替弁１１０を冷却水流通部１１５経由（本実施形態では、すなわち、エンジン１００経由）に設定することにより、冷却水がヒータコア１０５側を循環するときの経路（以下、温水回路とも言う。）を冷却水流通部１１５経由すなわちエンジン１００経由とする。
【００５２】
ＥＣＵ１は、ステップＳ１０８において燃焼式ヒータ１０７がＯＮとされてから所定時間ｔ１を経過したか否かを判定し、経過していないと判定した場合には、上述したステップＳ１０９に進み、経過したと判定した場合には、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１は、切替弁１１０をエンジン１００迂回（すなわち、バイパス路１１３経由）に設定することにより、温水回路をエンジン１００迂回とする。そして、エンジン１００を通らないことにより通水抵抗が減少することから、ウォーターポンプ１０１の駆動電圧を減少させる。
【００５３】
次に、本実施形態の車両用暖房システムの動作について、図７に基づいて説明する。図７において、実線Ｌ１は冷却水温度（ここでは、ヒータコア入口温度）Ｔｗ、実線Ｌ２はヒータコア出口温度、実線Ｌ３はエンジン１００の作動・停止状態、実線Ｌ４は切替弁１１０の設定状態、実線Ｌ５はウォーターポンプ１０１の駆動電圧、実線Ｌ６は燃焼式ヒータ１０７の燃焼量、実線Ｌ７は、ヒータコア１０５からの空気の吹き出し温度（以下、ブロワ吹き出し温度とも言う。）を示す。
【００５４】
エンジン１００の作動中は、切替弁１１０はエンジン１００経由に設定され、ウォーターポンプ１０１は所定の電圧で駆動されている。冷却水はエンジン１００で温められることから、ヒータコア入口温度Ｔｗは所定温度Ｔ１より高温となっている。したがって、燃焼式ヒータ１０７はＯＦＦとされている。
【００５５】
Ｐ１の時点でエンジン１００が停止すると、ヒータコア入口温度Ｔｗは下降し始め、これに伴ってヒータコア出口温度及びブロワ吹き出し温度も下降し始めるが、ヒータコア入口温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より高い間は、切替弁１１０はエンジン１００経由とされ、冷却水はエンジン１００の余熱を受け取ることとなる。すなわち、エンジン１００の余熱を利用して暖房を行うこととなる。
【００５６】
そして、ヒータコア入口温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より低くなった時点Ｐ２で、燃焼式ヒータ１０７がＯＮとされるが、燃焼式ヒータ１０７がＯＮされてから所定時間ｔ１が経過するまでは、切替弁１１０はエンジン１００経由のままとされる。なお、ｔ１は、燃焼式ヒータ１０７がＯＮされた後、定常燃焼（Ｈｉ燃焼）に至るまでに要する時間（図４参照）とする。このｔ１の間、燃焼式ヒータ１０７により冷却水は加熱されるが、定常燃焼に至る前は放熱量の方が大きいので、ヒータコア入口温度Ｔｗは低下を続ける。但し、燃焼式ヒータ１０７がＯＮされる前よりも、Ｔｗの低下率は小さくなる。
【００５７】
さらに、燃焼式ヒータ１０７がＯＮされてから所定時間ｔ１が経過した時点、すなわち、燃焼式ヒータ１０７が定常燃焼に至った時点Ｐ３で、切替弁１１０がエンジン１００迂回すなわちバイパス路１１３経由に設定され、ウォーターポンプ１０１の駆動電圧が低減される。燃焼式ヒータ１０７が定常燃焼に至ると、冷却水は放熱量を上回って加熱されるため、ヒータコア入口温度Ｔｗが上昇し始める。したがって、ブロワ吹き出し温度も上昇に転じる。
【００５８】
そして、ヒータコア入口温度Ｔｗが所定温度Ｔ２より高くなった時点Ｐ４で、燃焼式ヒータ１０７はＬｏ燃焼とされる。したがって、ヒータコア入口温度Ｔｗの上昇率は小さくなり、ブロワ吹き出し温度の上昇率も小さくなる。
【００５９】
一方、図７において、破線Ｌ１０、Ｌ２０は、Ｐ３の時点以降もエンジン１００経由で冷却水を循環させたときの、ヒータコア入口温度Ｔｗ、ヒータコア出口温度をそれぞれ示している。このように、エンジン１００経由での循環を続けると、エンジン１００における放熱量がバイパス路１１３における放熱量よりも大きいため、エンジン１００を迂回した場合よりも、冷却水の温度上昇が遅れてしまう。したがって、破線Ｌ７０に示すように、ブロワ吹き出し温度の温度上昇が、エンジン１００を迂回した場合よりも遅れてしまう。
【００６０】
このように、本実施形態の車両用暖房システムでは、エンジン１００の作動中に冷却水流通部１１５経由で冷却水を循環させるウォーターポンプ１０１によって、エンジン１００の停止中にもバイパス路１１３経由で冷却水を循環させるので、停止中の暖房専用のウォーターポンプが不要となる。
【００６１】
そして、エンジン１００を迂回させることによって通水抵抗が減少するので、ウォーターポンプ１０１の駆動電圧を下げることができ、消費電力を低減できる。この点について図８を用いて説明すると、Ｅ／Ｇ（エンジン）バイパスの場合は、Ｅ／Ｇ経由の場合よりも、図８に示すように通水抵抗が減少するため、同一の温水（すなわち冷却水）流量Ｆを実現するためのウォーターポンプ１０１の作動点は、図８の点Ｐ１から点Ｐ２に下がる。したがって、Ｗ／Ｐ（ウォーターポンプ）駆動電圧をＶ１からＶ２に低減できる。
【００６２】
また、本実施形態の車両用暖房システムでは、エンジン１００に余熱がある程度あるときは、冷却水をエンジン１００経由で循環させて、その余熱を利用することとし、燃焼式ヒータ１０７は作動させないため、燃料消費が低減される。
【００６３】
そして、エンジン１００の余熱が少なくなったときは、燃焼式ヒータ１０７を作動させることにより冷却水を加熱するので、エンジン１００を作動させて冷却水を加熱する場合よりも少ない燃料消費で済むこととなる。さらに、エンジン１００を迂回させて冷却水を循環させることにより、エンジン１００によって熱が奪われることがなくなり、冷却水回路全体の熱容量が小さくなるので、燃焼式ヒータ１０７の熱を有効に利用できる。
【００６４】
また、本実施形態の車両用暖房システムでは、燃焼式ヒータ１０７の作動後も、所定時間ｔ１の間、冷却水をエンジン１００経由で循環させることにより、燃焼式ヒータ１０７着火直後の燃焼熱不足による水温の急減を防止することができる。この点について、図９に基づいて説明する。
【００６５】
図９は、燃焼式ヒータ１０７の作動開始後、所定時間ｔ１経過までは水流を切替えず、冷却水をエンジン１００経由で循環させた場合（すなわち、切替の遅延がある場合）と、すぐに冷却水をエンジン１００迂回で循環させるように切替えた場合（すなわち、切替の遅延がない場合）とを比較したものである。図９の実線Ｌ１〜Ｌ７は、図７の実線Ｌ１〜Ｌ７と同じであり、切替の遅延がある場合を示す。また、破線Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ４１、Ｌ５１、Ｌ７１は、切替の遅延がない場合を示す。
【００６６】
Ｐ１の時点でエンジン１００が停止すると、ヒータコア入口温度Ｔｗは下降し始め、これに伴ってヒータコア出口温度及びブロワ吹き出し温度も下降し始めるが、ヒータコア入口温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より高い間は、切替弁１１０はエンジン１００経由とされる。
【００６７】
そして、ヒータコア入口温度Ｔｗが所定温度Ｔ１より低くなった時点Ｐ２で、燃焼式ヒータ１０７がＯＮとされる。このとき、破線Ｌ４１に示すように、すぐに切替弁１１０をエンジン１００迂回に切替えると、エンジン１００の余熱を利用できなくなり、また、定常燃焼に至る前は燃焼式ヒータ１０７の燃焼量よりヒータコア１０５における放熱量の方が大きいので、破線Ｌ１１に示すようにヒータコア入口温度Ｔｗは急激に低下し、破線Ｌ７１に示すようにブロワ吹き出し温度も急激に低下する。
【００６８】
そして、燃焼式ヒータ１０７が定常燃焼に至った時点Ｐ３以降は、ヒータコア入口温度Ｔｗが上昇し始め、ブロワ吹き出し温度も上昇に転じるが、Ｐ３以前に温度が大きく低下しているため、温度上昇が遅れてしまうこととなる。
【００６９】
これに比して、切替の遅延ありとした場合には、冷却水の温度ひいてはブロワ吹き出し温度の急激な低下を防ぐことができ、速やかにブロワ吹き出し温度を上昇させることができる。
【００７０】
なお、燃焼式ヒータ１０７の作動開始後所定時間ｔ１経過時を切替タイミングとするのではなく、燃焼式ヒータ１０７の加熱能力（例えば燃焼量）が所定レベルに達した時を切替タイミングとしてもよい。すなわち、燃焼式ヒータ１０７の燃焼量が所定の燃焼量に達する前は、冷却水流通部１１５経由で冷却水を循環させ、燃焼式ヒータ１０７の燃焼量が所定の燃焼量に達した後、バイパス路１１３経由で冷却水を循環させるようにしてもよい。
【００７１】
また、燃焼式ヒータ１０７を作動させる所定温度Ｔ１を、図１０に示すように外気温Ｔａによって変えることとしてもよい。すなわち、外気温Ｔａが低いときには、エンジン１００の停止後に、冷却水をエンジン１００経由で循環させた場合の水温低下が早い。また、燃焼式ヒータ１０７はＯＮされた後、定常燃焼に至るまでに所定時間ｔ１を要し、このｔ１の間の水温低下量は外気温が低いほど大きくなる。そこで、外気温Ｔａが低いほどＴ１を高くすれば、外気温Ｔａが低いほど早く燃焼式ヒータ１０７がＯＮされることとなるので（すなわち、水温低下があまり大きくならないうちに燃焼式ヒータ１０７がＯＮされることとなるので）、定常燃焼になったときの水温を外気温Ｔａによらず略一定に保つことができ、暖房能力を確保することができる。なお、外気温Ｔａは外気温センサ１２０によって検出される。
【００７２】
次に、バイパス路１１３をエンジン１００の内部に設けた実施形態について、図１１に基づいて説明する。図１１において、図１と同じ部分については同一の符号を用い、その説明を省略する。この実施形態では、バイパス路１１３を、エンジン１００内の冷却水流通部１１５を迂回するように、エンジン１００の内部に設けている。
【００７３】
かかる構成としては、例えばバイパス路１１３を、冷却水流通部１１５が形成されたシリンダブロック及びシリンダヘッドを迂回するように、エンジン１００の内部に配設したものや、バイパス路１１３を、冷却水流通部１１５とは別経路でシリンダブロック及びシリンダヘッドの内部に設け、冷却水流通部１１５より短い経路でエンジン１００の外部に出るように配設したもの等がある。このようにバイパス路１１３をエンジン１００の内部に設ければ、エンジン１００の外部にバイパス路１１３のための配管が不要となるので、構成が簡易となる。
【００７４】
また、ウォーターポンプ１０１をエンジン１００と一体的に構成してもよい。
【００７５】
すなわち、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、本発明は種々の実施形態を採り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の車両用暖房システムの概略構成図である。
【図２】図１の車両用暖房システムの制御系統を説明するための図である。
【図３】燃焼式ヒータの概略断面図を含む概略構成図である。
【図４】燃焼式ヒータの着火時の燃焼量の推移を示す図である。
【図５】燃焼式ヒータの燃焼能力の変化を説明するための図である。
【図６】図１の車両用暖房システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】図１の車両用暖房システムの作動パターンを示す図である。
【図８】ウォーターポンプの作動点を示す図である。
【図９】切替の遅延が有る場合と無い場合の作動パターンを示す図である。
【図１０】外気温に応じて燃焼式ヒータを作動させる所定温度を変更する場合の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の車両用暖房システムの概略構成図である。
【図１２】従来の車両用暖房システムの概略構成図である。
【図１３】図１２の車両用暖房システムの制御系統を説明するための図である。
【符号の説明】
１…制御装置（ＥＣＵ）
１００…エンジン
１０１…ウォーターポンプ
１０５…暖房用熱交換器（ヒータコア）
１０７…燃焼式ヒータ（冷却水加熱手段）
１１０…切替弁（水流切替手段）
１１３…バイパス路
１１４…循環路
１１５…冷却水流通部

Claims

冷却水と車室内の空気との熱交換を行う暖房用熱交換器と、
車両のエンジン内の冷却水流通部から流出した冷却水を、前記暖房用熱交換器を経て前記冷却水流通部に戻すように設けられた循環路と、
前記循環路の前記冷却水流通部から前記暖房用熱交換器に至る部分に配設された冷却水加熱手段と、
前記循環路の前記暖房用熱交換器から前記冷却水流通部に戻る部分に配設され、前記エンジンと独立して作動可能に構成されたウォーターポンプと、
前記循環路の前記ウォーターポンプより下流側であって前記冷却水流通部より上流側の部位と、前記循環路の前記冷却水流通部より下流側であって前記冷却水加熱手段より上流側の部位とを連通し、前記冷却水流通部を迂回するバイパス路と、
冷却水が前記冷却水流通部または前記バイパス路のいずれかを経由するように、水流を切り替える水流切替手段と、
を備え、
前記エンジンの作動中に、前記ウォーターポンプを作動させて、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、
前記エンジンの停止中に、前記ウォーターポンプを作動させ、前記冷却水加熱手段を作動させて、冷却水を前記バイパス路経由で循環させる
ことを特徴とする車両用暖房システム。
前記エンジンの停止中であっても、冷却水の温度が所定温度より高い場合には、前記冷却水加熱手段を作動させず、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、
前記エンジンの停止中に、冷却水の温度が前記所定温度より低くなった場合には、前記冷却水加熱手段を作動させて、冷却水を前記バイパス路経由で循環させることを特徴とする請求項１記載の車両用暖房システム。
前記所定温度を外気温に応じて変更することを特徴とする請求項２記載の車両用暖房システム。
前記エンジンの停止中に、冷却水の温度が前記所定温度より低くなって、前記冷却水加熱手段が作動された場合であっても、前記冷却水加熱手段の作動開始から所定時間経過前、または、前記冷却水加熱手段の加熱能力が所定レベルに達する前は、冷却水を前記冷却水流通部経由で循環させ、前記冷却水加熱手段の作動開始から前記所定時間経過後、または、前記冷却水加熱手段の加熱能力が前記所定レベルに達した後に、冷却水を前記バイパス路経由で循環させることを特徴とする請求項２または３記載の車両用暖房システム。
冷却水が前記バイパス路経由で循環しているときの前記ウォーターポンプの駆動電圧を、冷却水が前記冷却水流通部経由で循環しているときの前記ウォーターポンプの駆動電圧よりも、低くすることを特徴とする請求項１、２、３、または、４記載の車両用暖房システム。