JP2009228429A - 車両用暖機システム - Google Patents

Abstract

【課題】暖機対象機関の早期暖機および車内の即効暖房を効率的に行えるようにする。
【解決手段】過冷却状態で蓄熱が可能な蓄熱材２０と、該蓄熱材２０の過冷却状態を解除する発核装置２５とを有する蓄熱装置１０と、蓄熱装置１０により暖機されるエンジン３０および車内暖房装置４４と、冷却水循環路３１に配設した電動水ポンプ３４と、エンジンスタートキー５３による車外からの遠隔操作が可能なＥＣＵ５０と、を備えた車両用暖機システム１において、エンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａによる車外からの遠隔操作に応じて、エンジン３０の始動前に、発核装置２５で蓄熱材２０の過冷却状態を解除し、該蓄熱材２０と熱交換した冷却水を電動水ポンプ３４でエンジン３０や車内暖房装置４４のヒータコア４５に供給し、エンジン３０の早期暖機や車内の即効暖房を行えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関や自動変速機などの早期暖機あるいは車内の即効暖房を行うことができる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムに関する。

従来、例えば特許文献１、２に示すように、蓄熱により内燃機関（以下、「エンジン」という）や自動変速機の暖機を行う蓄熱装置を備えた車両用暖機システムがある。特許文献１に記載の蓄熱装置（蓄熱タンク）は、エンジンの冷却水を蓄熱媒体として用い、該蓄熱媒体を断熱性の高い容器に収容したものである。また、特許文献２に記載の蓄熱装置は、自動変速機の作動油が流通する流路を、セラミックや酸化マグネシウムなどの高熱容量材からなる蓄熱材層で被覆した構造である。このような蓄熱装置を備えた暖機システムによれば、車両の運転時に冷却水や作動油の熱を蓄熱媒体に蓄熱しておき、次回の車両始動時にこの蓄熱を利用して、エンジンや自動変速機などの早期暖機、あるいは車内の即効暖房を効果的に行うことが可能となる。
特開平１０−７１８３７号公報 特開２００２−３９３３５号公報

近年、燃費向上や環境問題への配慮からエンジン始動時のアイドリング時間の短縮が求められている。そのためには、上記のような暖機システムで、エンジンの始動前に暖機対象機関の暖機を行えるようにする必要がある。また、冬期などは、乗員が乗車した時点で車内が暖房されていることが望ましい。これらのためには、乗員が車内に入る前に、暖機対象機関の暖機を開始する必要がある。それに加えて、蓄熱装置から暖機対象機関への熱伝達を出来るだけスムーズに行えるようにすることで、暖機時間を短縮し、暖機対象機関の暖機を短時間で効率良く行えるようにすることが必要である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、暖機対象機関の早期暖機および車内の即効暖房を効率的に行える車両用暖機システムを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明にかかる車両用暖機システムは、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材からなる蓄熱要素（２０）と、該蓄熱要素（２０）の過冷却状態を解除する解除手段（２５）とを有する蓄熱装置（１０）と、蓄熱装置（１０）により暖機される暖機対象機関（３０，４４）と、蓄熱装置（１０）と暖機対象機関（３０，４４）との間で熱伝達媒体を流通させる媒体流路（３１）と、該媒体流路（３１）に配設した電動ポンプ（３４）と、遠隔操作手段（５３）による車外からの遠隔操作が可能であり、該遠隔操作手段（５３）の操作に応じて暖機対象機関（３０，４４）に対する暖機動作を制御する制御手段（５０）と、を備え、解除手段（２５）は、内燃機関（３０）を始動させずに蓄熱要素（２０）の過冷却状態の解除動作を行うことが可能であり、遠隔操作手段（５３）による操作に応じて、内燃機関（３０）の始動前に、解除手段（２５）で蓄熱要素（２０）の過冷却状態を解除し、該蓄熱要素（２０）と熱交換した熱伝達媒体を電動ポンプ（３４）で暖機対象機関（３０，４４）に供給し、該暖機対象機関（３０，４４）を暖機することを特徴とする。なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる車両用暖機システムによれば、遠隔操作手段による操作に応じて、内燃機関の始動前に、解除手段で蓄熱要素の過冷却状態を解除するので、乗車前に車外からの操作で暖機対象機関の暖機を開始することができ、かつ、内燃機関の始動前に暖機対象機関の暖機を開始することができる。また、蓄熱要素と熱交換した熱伝達媒体を電動ポンプで暖機対象機関に供給するので、内燃機関を始動していなくても、蓄熱装置による一連の暖機動作を迅速に行うことが可能となる。これにより、乗員の乗車時に、暖機対象機関の暖機や車内暖房が十分行われているようにすることができる。したがって、車両のスムーズな始動、アイドリング時間の短縮、燃費の向上、車内環境の快適化などが図れる。

また、上記の暖機システムでは、暖機対象機関（３０，４４）の暖機を行う際、暖機完了前は暖機完了後よりも暖機対象機関（３０，４４）に供給する熱伝達媒体の流量が多くなるように、電動ポンプ（３４）を動作させるとよい。これによれば、蓄熱装置（１０）で暖機対象機関（３０，４４）を暖機する際に、蓄熱要素（１０）から暖機対象機関（３０，４４）に供給される熱量を多くすることができ、暖機対象機関（３０，４４）の暖機を短時間で効率的に行えるようになる。したがって、暖機開始から内燃機関（３０）の始動までが短時間であっても、暖機対象機関（３０，４４）の十分な暖機が行えるようになる。

また、上記の暖機システム（１）では、内燃機関（３０）の冷却水が流通するヒータコア（４５）と、該ヒータコア（４５）に送風する送風ファン（４６）とを有してなる車内暖房装置（４５）を備え、暖機対象機関（３０）の暖機を行う際、蓄熱要素（２０）と熱交換した冷却水をヒータコア（４５）に供給するとともに、送風ファン（４６）を作動させることで、ヒータコア（４５）で加熱された送風で車内の暖房を行うようにできる。これによれば、車外からの遠隔操作により乗車前に車内の暖房を開始でき、乗員が車内に入った時点で車内が十分に暖房されているようにすることができる。

本発明にかかる車両用暖機システムによれば、暖機対象機関の早期暖機および車内の即効暖房を効率的に行えるようになる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる蓄熱装置を備えた車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。この車両用暖機システム１は、蓄熱材２０を有してなる蓄熱装置１０と、エンジン３０の冷却水（ＬＬＣ）を蓄熱装置１０および車内暖房装置４４のヒータコア４５へ循環させる冷却水循環路３１と、自動変速機（ＡＴ）４０の作動油（ＡＴＦ）を蓄熱装置１０へ循環させる作動油循環路４１とを備えている。冷却水循環路３１は、エンジン３０に形成された図示しない水ジャケットから導出されて、蓄熱装置１０に連通し、蓄熱装置１０の下流側でヒータコア４５を通り、エンジン３０の水ジャケットに再度導入されている。エンジン３０に導入される直前位置には、冷却水ポンプ３２が介装されている。冷却水ポンプ３２は、エンジン３０のクランク軸（図示せず）の回転に連動して駆動するようになっている。また、作動油循環路４１には、作動油を流通させる作動油ポンプ（電動ポンプ）４２と、作動油の温度を検出する油温センサ４３が設置されている。油温センサ４３で検出された作動油温は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）５０に出力されるようになっている。また、冷却水ポンプ３２及び作動油ポンプ４２の動作は、ＥＣＵ５０により制御されるようになっている。蓄熱装置１０は、詳細な構成は後述するが、冷却水循環路３１に連通する第一室１５と、蓄熱材２０を配設した第二室１６と、作動油循環路４１に連通する第三室１７とを備えている。

ヒータコア４５は、詳細な図示は省略するが、車内に臨む空気導入ダクト内に設置されている。空気導入ダクト内には、ヒータコア４５に風を送るための送風ファン４６が組み込まれている。送風ファン４６は、ＥＣＵ５０により制御されるようになっている。ヒータコア４５の送風下流側には、車内に連通する送風ダクトが設けられている。

また、車内のコントロールパネル（図示せず）には、車内暖房用の暖房スイッチ５１、及びデフロスタ吹出口から温風を吹き出すためのデフロスタスイッチ５５が設けられている。暖房スイッチ５１およびデフロスタスイッチ５５のオン／オフ信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。したがって、送風ファン４６は、暖房スイッチ５１やデフロスタスイッチ５５のオン信号に応じて作動し、空気導入ダクトを介して吸い込んだ車内の空気を、ヒータコア４５を通して送風ダクトから再び車内に吹き込むようになっている。また、暖機システム１は、外気温を検出する外気温センサ５４を備えている。外気温センサ５４の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。また、エンジンの温度を検出するエンジン温度センサ５８と自動変速機４０の温度を検出する変速機温度センサ５９が設けられている。エンジン温度センサ５８および変速機温度センサ５９は、それぞれエンジン３０や自動変速機４０のケース温度などを検出するようになっている。これらエンジン温度センサ５８および変速機温度センサ５９の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。また、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという。）５６の操作信号は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。

冷却水循環路３１には、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５へ流通させるための電動水ポンプ３４が設置されている。電動水ポンプ３４は、冷却水循環路３１における蓄熱装置１０とヒータコア４５の間に配置されている。この電動水ポンプ３４はＥＣＵ５０により制御されるようになっている。また、冷却水循環路３１には、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５との間でのみ循環させるためのバイパス流路３１ｂが設けられている。バイパス流路３１ｂは、冷却水循環路３１におけるヒータコア４５の下流側から分岐して、蓄熱装置１０の上流側に合流している。バイパス流路３１ｂの分岐点には、流通を切り替える切替バルブ３３が設置されている。切替バルブ３３は、ＥＣＵ５０からの信号で開方向が制御されるようになっている。以下では、切替バルブ３３がオンであるというときは、エンジン３０側の主流路３１ａが開かれてバイパス流路３１ｂが閉じられた状態を示し、切替バルブ３３がオフであるというときは、主流路３１ａが閉じられてバイパス流路３１ｂが開かれた状態を示す。

また、エンジン３０から出た冷却水をラジエター４７へ循環させるラジエター用循環路３５が設けられている。ラジエター用循環路３５は、エンジン３０の水ジャケットから出て、冷却水循環路３１における冷却水ポンプ３２の上流側に合流している。ラジエター用循環路３５には、ラジエター４７に連通する主流路３５ａと、ラジエター４７をバイパスするバイパス流路３５ｂとが設けられている。ラジエター４７の下流側におけるバイパス流路３５ｂの合流部には、電子制御サーモスタット弁（三方弁）３７が介装されている。電子制御サーモスタット弁３７は、ＥＣＵ５０からの信号で開閉方向が制御されるようになっている。また、ラジエター用循環路３５には、冷却水温を検出する水温センサ３８が組み込まれている。水温センサ３８の検出信号は、ＥＣＵ５０に出力されるようになっている。

図２は、電子制御サーモスタット弁３７の構成例を示す図である。以下では、電子制御サーモスタット弁３７がオフであるというときは、同図（ａ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを開いてバイパス流路３５ｂを閉じた状態を指し、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるというときは、同図（ｂ）に示す状態、すなわち、主流路３５ａを閉じてバイパス流路３５ｂを開いた状態を指すものとする。

ＥＣＵ５０は、水温センサ３８で検出した冷却水温が所定温度（例えば１００℃）未満の場合、電子制御サーモスタット弁３７をオンにすることで、バイパス流路３５ｂを開き主流路３５ａを閉じて、冷却水がラジエター４７へ流れないように制御する。一方、冷却水温が所定温度（例えば１１０℃）以上になった場合、電子制御サーモスタット弁３７をオフにすることで、バイパス流路３５ｂを閉じて主流路３５ａを開き、冷却水をラジエター４７へ導くように制御する。

ＥＣＵ５０には、無線により外部機器からの信号を受信可能な受信装置５２が接続されている。これにより、ＥＣＵ５０は、エンジンスタートキー（遠隔操作手段）５３に設けたウォームアップスイッチ５３ａのオン／オフ信号を受信できるようになっている。したがって、乗員が車外でエンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａを操作した場合、ＥＣＵ５０でその信号が遠隔受信され、それに応じてＥＣＵ５０は暖機システム１にウォームアップ指令を発することができる。

図３は、蓄熱装置１０の詳細構成を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。蓄熱装置１０は、長手状の筒状体からなる筐体１１と、筐体１１の内部に設置された該筐体１１よりも若干小径の筒状体からなる中間部材１２と、中間部材１２の内部に設置された仕切部材１３とを備えた三重構造になっている。仕切部材１３は複数のフィン１３ａを有している。フィン１３ａは、筐体１１の長手方向に沿って延びる板状で、多数が横方向に所定間隔で配列されている。フィン１３ａの内部には、同図（ｂ）に示すように、仕切部材１３の外側に通じる隙間１３ｂが設けられている。筐体１１と中間部材１２の間は、エンジン３０の冷却水が導入される第一室１５になっており、フィン１３ａの隙間１３ｂを含む中間部材１２と仕切部材１３の間は、自動変速機４０の作動油が導入される第三室１７になっており、仕切部材１３の内側は、蓄熱材２０が密封状態で充填される第二室１６になっている。

筐体１１の上下端の開口には、蓋部材１４ａ，１４ｂが取り付けられている。下側の蓋部材１４ａには、第三室１７に作動油を導入する作動油入口１７ａが設けられており、上側の蓋部材１４ｂには、作動油を導出する作動油出口１７ｂが設けられている。また、筐体１１の上端近傍と下端近傍の側面には、それぞれ第一室１５に冷却水を導入する冷却水入口１５ａと、冷却水を導出する冷却水出口１５ｂとが設けられている。

この蓄熱装置１０では、第二室１６と第三室１７とが隣接して配置され、かつ、第三室１７と第一室１５とが隣接して配置されている。したがって、第二室１６の蓄熱材２０と第三室１７の作動油との間で直接的に熱交換を行え、かつ、第三室１７の作動油と第一室１５の冷却水との間で直接的に熱交換を行える。なお、第一室１５の作動油と第二室１６の蓄熱材２０との間でも、第三室１７の作動油を介して間接的に熱交換が行える。

筐体１１は、冷却水に対する防錆性などの耐久性があり、且つ断熱性の良好な材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属材料で構成されている。この筐体１１は、図示は省略するが、断熱性を高めるため、内部に真空の断熱層を形成してもよい。また、中間部材１２および仕切部材１３は、冷却水、作動油、蓄熱材２０に対する耐久性があり、且つ比較的熱伝導性の高い材料、例えば、ステンレスなどの金属材料で構成するとよい。

蓄熱材２０は、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材であり、凝固点以下になっても液状のままで固化しない性質を有している。このような蓄熱材２０として、例えば、酢酸ナトリウム水和物からなる蓄熱材が挙げられる。酢酸ナトリウム水和物は、後述する解除手段による過冷却状態の解除によって、平衡状態に戻って固化する際に発熱し、温度の低い他の媒体を加熱することができる。

そして、第二室１６の蓄熱材２０中には、蓄熱材２０の過冷却状態を解除する解除手段（以下、「発核装置」という。）２５が設置されている。図４は、発核装置２５を示す概略側面図である。発核装置２５は、蓄熱材２０中に設置された円形平板状の金属バネ部材２６と、金属バネ部材２６に打撃を与えるソレノイド２７とを備えている。ソレノイド２７は、ＥＣＵ５０の指令に応じて動作する。金属バネ部材２６は、同図（ａ）に示す状態において、ソレノイド２７による打撃で中央部２６ａが押圧されると、同図（ｂ）に示すように、該中央部２６ａが反転するようになっている。これにより、蓄熱材２０中に核が生成（発核）され、蓄熱材２０の過冷却状態が解除されて固化が始まる。なお、解除手段としては、蓄熱材２０中に核を生成可能な手段であれば、何れの手段でもよく、上記以外にも、例えば、蓄熱材２０中で金属摩擦あるいは電圧印加などを施す手段であってもよい。

ここでは、過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材の代表例として酢酸ナトリウム水和物を挙げたが、他にも、水和塩化合物（化学式としてＭｘ・ｎＨ₂Ｏ（ｎ：整数）で表わされるもの）を挙げることができ、Ｎａ₂ＳＯ₄・１０Ｈ₂Ｏ，ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏを例示することができる。

また、蓄熱材は、化学反応を利用して熱の吸収・放出を行うことができる化学蓄熱材からなるものであってもよい。このような化学蓄熱材として、例えば、ゼオライトからなる蓄熱材がある。図５は、ゼオライトからなる蓄熱材２１を備えた蓄熱装置１０の構成例を示す図である。この場合、蓄熱装置１０は、ゼオライトからなる蓄熱材２１に反応媒体である水２２を供給して化学反応を生じさせる反応媒体供給部２３を備えて構成される。この蓄熱装置１０では、エンジン３０の運転時に、冷却水や作動油との熱交換でゼオライト２１を加熱して脱水させ、これにより、蓄熱材２１に蓄熱する。一方、エンジン３０の始動時には、反応媒体供給部２３から蓄熱材２１に水２２を供給して吸着させることで、蓄熱材２１に吸着熱を発生させて冷却水や作動油を加熱する。化学蓄熱材としては、ゼオライトの他にも、例えば、シリカゲル・活性炭・生石灰などがあり、化学反応を生じさせる反応媒体としては、水の他にも、エタノール・メタノール・エチレングリコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液などがある。また、化学蓄熱材の例としては、他にも水素吸蔵合金を用いた蓄熱材などが挙げられる。

図６は、暖機システム１における運転モードのタイムチャートを示すグラフである。暖機システム１の運転モードは、モード０からモード３までの４段階に切り替わる。モード０は、エンジン３０が始動する前のモードであり、この間にウォームアップ信号の入力があれば、後述するように、エンジン３０始動前における暖機対象機関の暖機の要否が判断され、それ基づいて発核装置２５が適宜に作動し、蓄熱装置１０の自己暖機が行われる。モード１は、ＩＧスイッチ５６がオンされてエンジン３０が始動してから、冷却水温度が所定温度に達するまでのモードである。この間、冷却水循環路３１の電動水ポンプ３４が作動し、蓄熱装置１０から出た冷却水がヒータコア４５に送られて車内暖房が行われる。また、蓄熱装置１０による自動変速機４０の暖機も行われる。一方、エンジン３０は自己暖機する。モード２は、冷却水温度が前記の所定温度に達した後、作動油の油温が所定温度に達したことで自動変速機４０の暖機が完了したと判断されるまでのモードである。この間、自動変速機４０はエンジン３０の冷却水によって暖機される。エンジン３０の冷却水は、電子制御サーモスタット弁３７の制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御（ＤＵＴＹ制御）される。モード３は、自動変速機４０の暖機が完了したと判断された後のモードであり、この間、自動変速機４０はエンジン３０の冷却水によって冷却される。エンジン３０の冷却水は、モード２と同様、電子制御サーモスタット弁３７の制御によって、所定の温度範囲を維持するように制御される。

図７は、暖機システム１の制御手順を示すメインフローである。この制御手順では、まず、後述するモード切替のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ１）。その結果に基づき、モード０であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。モード０であれば（Ｙ）、モード０のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ３）、モード０でなければ（Ｎ）、モード１か否かを判定する（ステップＳＴ４）。その結果、モード１であれば（Ｙ）、モード１のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ５）、モード１でなければ（Ｎ）、モード２か否かを判定する（ステップＳＴ６）。その結果、モード２であれば（Ｙ）、モード２のサブルーチンを実行し（ステップＳＴ７）、モード２でなければ（Ｎ）、モード３のサブルーチンを実行する（ステップＳＴ８）。

図８は、モード切替手順を説明するためのフローチャートである。モード切替では、まず、ＩＧスイッチ５６がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。その結果、ＩＧスイッチ５６がオンでなければ（Ｎ）、モード０をセットする（ステップＳＴ１１）。ＩＧスイッチ５６がオンであれば（Ｙ）、モード２以上か否かを判定し（ステップＳＴ１２）、モード２以上でなければ（Ｎ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低いか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード１をセットする（ステップＳＴ１４）。♯ＴＷ１Ｌの具体例は、１００℃である。また、先のステップＳＴ１２でモード２以上である場合（Ｙ）は、続けてモード２か否かを判定し（ステップＳＴ１５）、モード２である場合（Ｙ）、あるいは先のステップＳＴ１３で冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以上である場合（Ｎ）は、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低いか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。♯ＴＡＴＦ１Ｌの具体例は、１００℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌより低ければ（Ｙ）、モード２をセットし（ステップＳＴ１７）、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｌ以上であれば（Ｎ）、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。また、先のステップＳＴ１５でモード２でない場合（Ｎ）は、モード３をセットする（ステップＳＴ１８）。

図９は、モード０の手順を説明するためのフローチャートである。モード０では、まず、ウォームアップ信号の入力の有無を判定する（ステップＳＴ０−１）。この結果、ウォームアップ信号の入力が無い場合（Ｎ）は、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。一方、ウォームアップ信号の入力が有る場合（Ｙ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ０−３）。♯ＴＷ３の具体例は、６０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。つまり、エンジン３０の始動前に冷却水温が十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０や自動変速機４０の暖機は不要であると判断して、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水や作動油の加熱は行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ０−４）。その結果、発核装置２５がオフであれば（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ０−５）。発核装置２５がオンであれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ０−６）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ０−２）。また、このモード０では、切替バルブ３３はオフにしておき（ステップＳＴ０−７）、電動水ポンプ３４はオフにしておき（ステップＳＴ０−８）、電子制御サーモスタット弁３７はオフにしておく（ステップＳＴ０−９）。その後、モード０の手順を終了してメインフローに戻る。

図１０は、モード１の手順を説明するためのフローチャートである。モード１では、まず、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低いか否かを判定する（ステップＳＴ１−１）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３以上であれば（Ｎ）、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。つまり、エンジン３０の始動直後に冷却水温が十分に高い場合は、蓄熱装置１０によるエンジン３０や自動変速機４０の暖機は不要であると判断し、蓄熱材２０を発核させず、蓄熱材２０による冷却水の加熱を行わない。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ３より低ければ（Ｙ）、発核装置２５がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−３）。その結果、発核装置２５がオンで無ければ（Ｎ）、発核装置２５をオンする（ステップＳＴ１−４）。発核装置２５がオンであれば（Ｙ）、発核装置２５がオンしてから所定時間以内か否かを判定する（ステップＳＴ１−５）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち発核装置２５がオンしてから所定時間以上が経過していれば、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ１−２）。続けて、外気温が所定温度以上であり、かつデフロスタスイッチ５５がオフであるか否かを判定する（ステップＳＴ１−６）。その結果、外気温が所定温度以下、またはデフロスタスイッチ５５がオンである場合（Ｎ）は、切替バルブ３３をオフすることで（ステップＳＴ１−７）、蓄熱装置１０から出た冷却水がヒータコア４５のみに流通する状態とし、エンジン３０には流通しないようにする。つまりこの場合は、蓄熱材２０の発熱を車内の暖房へ優先的に利用可能とする。なお、この間、エンジン３０は自己暖機している。一方、外気温が所定温度以上であり、かつデフロスタスイッチ５５がオフである場合（Ｙ）は、切替バルブ３３をオンすることで（ステップＳＴ１−８）、蓄熱装置１０から出た冷却水がヒータコア４５だけでなくエンジン３０にも流通可能な状態とする。そして、このモード１では、電動水ポンプ３４をオンにして（ステップＳＴ１−９）、蓄熱装置１０から出た冷却水を流通させてヒータコア４５に供給する。また、モード１では、電子制御サーモスタット弁３７をオンしておき（ステップＳＴ１−１０）、ラジエター４７には冷却水を流通させず、冷却水が早期に温まるようにする。その後、モード１の手順を終了してメインフローに戻る。

図１１は、モード２の手順を説明するためのフローチャートである。モード２では、発核装置２５をオフする（ステップＳＴ２−１）。さらに、電動ポンプをオンし（ステップＳＴ２−２）、蓄熱装置１０から出た冷却水をヒータコア４５に供給する。また、切替バルブ３３をオフする（ステップＳＴ２−３）。そして、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ２−４）。その結果、オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ２−５）。♯ＴＷ１Ｈの具体例は、１０５℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフすることで（ステップＳＴ２−７）、ラジエターに冷却水を流通させる。一方、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンのままとし（ステップＳＴ２−８）、ラジエター４７に冷却水を流通させない。また、先のステップＳＴ２−４で電子制御サーモスタット弁３７がオフである場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ２−６）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフのままとし（ステップＳＴ２−７）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ２−８）。その後、スタートに戻り上記の手順を反復する。つまり、モード２では、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上に上昇した場合は、ラジエター４７による冷却を行い、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下に低下した場合は、ラジエター４７による冷却を停止する。これにより、図６に示すように、冷却水温ＴＷが常に♯ＴＷ１Ｌと♯ＴＷ１Ｈの間の範囲内に収まるように制御する。

図１２は、モード３の手順を説明するためのフローチャートである。モード３では、まず、発核装置２５はオフである（ステップＳＴ３−１）。また、電動水ポンプ３４はオンであり（ステップＳＴ３−２）、切替バルブ３３はオフである（ステップＳＴ３−３）。そして、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−４）。♯ＴＡＴＦ１Ｈの具体例は、１１０℃である。その結果、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈよりも低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７がオンであるか否かを判定する（ステップＳＴ３−５）。オンであれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−６）。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｈ以上であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−８）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより低ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−９）。一方、先のステップＳＴ３−５で電子制御サーモスタット弁３７がオンでない場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−７）。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−８）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ１Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−９）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）にある場合は、冷却水温をそれ以上低くする必要がないため、該冷却水温を燃費優先のいわゆる燃費狙い値（♯ＴＷ１Ｌ：１００℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ１Ｈ：１０５℃）になるように制御する。

一方、先のステップＳＴ３−４において、作動油温ＴＡＴＦが♯ＴＡＴＦ１Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７が既にオンしているか否かを判定し（ステップＳＴ３−１０）、オンしていれば（Ｙ）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１１）。♯ＴＷ２Ｈの具体例は、８５℃である。冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈ以上である場合（Ｎ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−１３）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｈより低い場合（Ｙ）は、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−９）。一方、先のステップＳＴ３−１０で電子制御サーモスタット弁３７がオンでない場合（Ｎ）は、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高いか否かを判定する（ステップＳＴ３−１２）。♯ＴＷ２Ｌの具体例は、８０℃である。その結果、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌより高ければ（Ｙ）、電子制御サーモスタット弁３７をオフし（ステップＳＴ３−１３）、冷却水温ＴＷが♯ＴＷ２Ｌ以下であれば（Ｎ）、電子制御サーモスタット弁３７をオンする（ステップＳＴ３−９）。つまり、自動変速機４０の作動油温が狙い範囲（ＴＡＴＦ＜♯ＴＡＴＦ１Ｈ：１１０℃）と比べて高すぎる場合は、エンジン３０の冷却水温を低く抑える必要があるため、該冷却水温を作動油の冷却を優先する温度（♯ＴＷ２Ｌ：８０℃＜ＴＷ＜♯ＴＷ２Ｈ：８５℃）となるように制御する。

図１３は、電動水ポンプ３４の回転制御の手順を説明するためのフローチャートである。上記の各モードにおける電動水ポンプ３４の動作時の回転数は、同図のフローに従って制御される。まず、電動水ポンプ３４のオン指示の有無を判断し（ステップＳＴ２０−１）、オン指示が無ければ（Ｎ）、電動水ポンプ３４をオフする（ステップＳＴ２０−２）。一方、オン指示があれば（Ｙ）、電動水ポンプ３４をオンする（ステップＳＴ２０−３）。電動水ポンプ３４をオンしたら、発核装置２５のオンから所定時間以内か否かを判断する（ステップＳＴ２０−４）。その結果、所定時間以内でなければ（Ｎ）、すなわち所定時間以上が経過してエンジン３０の暖機あるいは車内暖房が完了していれば、電動水ポンプ３４の電流値Ｉは、暖機を行わないとき（暖機不要時）の電流値I₀に対して増分なしの電流値（I＝I₀）とする（ステップＳＴ２０−５）。一方、発核装置２５のオンから所定時間以内であれば（Ｙ）、すなわち蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機あるいは車内暖房の最中であれば、電動水ポンプ３４の電流値Ｉは、暖機を行わないときの電流値I₀に対して、所定の増分♯Ｉupを加算した値（I＝I₀+♯Ｉup）とする（ステップＳＴ２０−６）。その後、上記の電流値Iを指示し（ステップＳＴ２０−７）、電動水ポンプ３４の回転数を調節する。これにより、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機あるいは車内暖房を行っている間は、電動水ポンプ３４の電流を増加させて回転数を上げることで、蓄熱装置１０からの冷却水の流量を増加させ、蓄熱装置１０によるエンジン３０の暖機あるいは車内暖房を行っていない間は、電動水ポンプ３４の電流を減少させて回転数を下げて、該冷却水の流量を減少させることができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用暖機システム１では、エンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａによる操作で、ＥＣＵ５０に暖機動作の開始指令を出すことができるので、乗車前に車外からの操作でエンジン３０や自動変速機４０などの暖機動作を開始することが可能となる。これにより、乗員の乗車時に既に暖機が行われているようにできる。また、蓄熱装置１０は、過冷却状態で蓄熱が可能な蓄熱材２０を有し、発核装置２５は、エンジン３０を始動させずに蓄熱材２０の発核動作（過冷却状態の解除動作）を行うことが可能なので、エンジン３０の始動前に該エンジン３０や自動変速機４０の暖機、あるいは車内暖房を開始することができる。したがって、車両のスムーズな始動、アイドリング時間の短縮、燃費の向上、車内環境の快適化などが図れる。

また、本実施形態の車両用暖機システム１では、ＥＣＵ５０は、エンジンスタートキー５３のウォームアップスイッチ５３ａの操作による暖機開始指示を受けた際、発核装置２５で蓄熱材２０の過冷却状態を解除し、該蓄熱材２０と熱交換した冷却水を電動水ポンプ３４でエンジン３０や車内暖房装置４４に供給して暖機を行い、また、該蓄熱材２０と熱交換した作動油を作動油ポンプ４２で自動変速機４０に供給して該自動変速機４０の暖機を行うことができる。したがって、エンジン３０の始動前であっても、電動水ポンプ３４や作動油ポンプ４２の動作により、蓄熱装置１０の蓄熱を利用した一連の暖機動作を迅速に行うことが可能となる。これにより、乗員の乗車時に、エンジン３０や自動変速機４０の暖機、あるいは車内暖房が十分に行われているようにできる。

また、この暖機システム１では、エンジン３０の暖機や車内暖房を行う際、暖機や暖房の完了前は完了後よりもエンジン３０や車内暖房装置４４に供給する冷却水の流量が多くなるように、電動水ポンプ３４を動作させている。これにより、蓄熱材２０からエンジン３０や車内暖房装置４４に供給される熱量を多くすることができ、エンジン３０の暖機や車内暖房が短時間で効率的に行えるようになる。したがって、エンジン３０の暖機や車内暖房の開始からエンジン３０の始動までが短時間であっても、エンジン３０の暖機や車内暖房を十分に行えるようになる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

本発明の一実施形態にかかる車両用暖機システムの構成例を示す概略図である。 電子制御サーモスタット弁の構成例を示す図である。 蓄熱装置の構成例を示す図で、（ａ）は、分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 発核装置の構成例を示す概略側面図である。 化学蓄熱材を備えた蓄熱装置の構成例を示す図である。 暖機システムの運転モードのタイムチャートを示すグラフである。 暖機システムの制御手順を示すメインフローである。 運転モード切替手順を説明するためのフローチャートである。 モード０の手順を説明するためのフローチャートである。 モード１の手順を説明するためのフローチャートである。 モード２の手順を説明するためのフローチャートである。 モード３の手順を説明するためのフローチャートである。 電動水ポンプの回転制御の手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 暖機システム
１０ 蓄熱装置
１５ 第一室
１６ 第二室
１７ 第三室
２０ 蓄熱材（蓄熱要素）
２１ ゼオライト（化学蓄熱材）
２５ 発核装置（解除手段）
３０ エンジン（内燃機関）
３１ 冷却水循環路（冷却水流路）
３２ 冷却水ポンプ
３３ 切替バルブ
３４ 電動水ポンプ（ヒータコア用電動ポンプ）
３５ ラジエター用循環路
３７ 電子制御サーモスタット弁
３８ 水温センサ（冷却水温検出手段）
４０ 自動変速機
４１ 作動油循環路（作動油流路）
４２ 作動油ポンプ（電動ポンプ）
４３ 油温センサ（作動油温検出手段）
４４ 車内暖房装置
４５ ヒータコア
４６ 送風ファン
４７ ラジエター
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５１ 暖房スイッチ
５２ 受信装置
５３ エンジンスタートキー（遠隔操作手段）
５３ａ ウォームアップスイッチ
５４ 外気温センサ（外気温検出手段）
５５ デフロスタスイッチ
５６ イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）
５８ エンジン温度センサ（内燃機関温度検出手段）
５９ 変速機温度センサ（変速機温度検出手段）

Claims (3)

1. 過冷却状態で蓄熱が可能な潜熱蓄熱材からなる蓄熱要素と、該蓄熱要素の過冷却状態を解除する解除手段とを有する蓄熱装置と、
   前記蓄熱装置により暖機される暖機対象機関と、
   前記蓄熱装置と前記暖機対象機関との間で熱伝達媒体を流通させる媒体流路と、
   該媒体流路に配設した電動ポンプと、
   遠隔操作手段による車外からの遠隔操作が可能であり、該遠隔操作手段の操作に応じて前記暖機対象機関に対する暖機動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記解除手段は、内燃機関を始動させずに前記蓄熱要素の過冷却状態の解除動作を行うことが可能であり、
   前記遠隔操作手段による操作に応じて、内燃機関の始動前に、前記解除手段で前記蓄熱要素の過冷却状態を解除し、該蓄熱要素と熱交換した前記熱伝達媒体を前記電動ポンプで前記暖機対象機関に供給し、該暖機対象機関を暖機することを特徴とする車両用暖機システム。
2. 前記暖機対象機関の暖機を行う際、暖機完了前は暖機完了後よりも前記暖機対象機関に供給する前記熱伝達媒体の流量が多くなるように、前記電動ポンプを動作させることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖機システム。
3. 内燃機関の冷却水が流通するヒータコアと、該ヒータコアに送風する送風ファンとを有してなる車内暖房装置を備え、
   前記暖機対象機関の暖機を行う際、前記蓄熱要素と熱交換した冷却水を前記ヒータコアに供給するとともに、前記送風ファンを作動させることで、前記ヒータコアで加熱された送風で車内の暖房を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用暖機システム。

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