JP2014005759A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の暖機時の暖房性能を向上させる。
【解決手段】車両用暖房装置として、内燃機関を冷却するための第１冷却媒体が循環する第１冷却回路と、過給機のインタークーラが配置され、過給された吸入空気を冷却させるための第２冷却媒体が循環する第２冷却回路と、の２系統の冷却回路を配置する。更に、第１冷却回路と第２冷却回路とに配置され、第１冷却媒体及び第２冷却媒体の少なくとも一方を熱源として、内燃機関が搭載された車両内への空調風を加熱するヒータコアを配置する。このように構成された車両用暖房装置において、第１冷却媒体の温度よりも第２冷却媒体の温度が高い場合、少なくとも第２冷却媒体を熱源として、空調風を加熱する。
【選択図】図２

Description

この発明は車両用暖房装置に関する。更に具体的には、過給機を有する内燃機関が搭載され、車両の内部へ送風される空調風を加熱する車両用暖房装置に関するものである。

特許文献１には、内燃機関用の第１冷却回路と、インタークーラ用の第２冷却回路とを備える車両用冷却システムが開示されている。このシステムにおいて、第１冷却回路には、第１ラジエータとヒータコアとが設置されている。ヒータコアは、第１冷却回路を流通する冷却水を熱源とし、車内へ送風される空調風を加熱する。また第１冷却回路には、第１ラジエータをバイパスするバイパス通路が設けられ、バイパス通路入口にはサーモスタットが設置されている。第２冷却回路には第２ラジエータが設置されている。第２ラジエータは第１ラジエータと共通の空気流路に接続され、かつ、第１ラジエータの上流側に設置されている。

上記のように構成された特許文献１のシステムでは、サーモスタットは、所定温度を越えると、第１ラジエータ側の通路を開くように設定されている。これにより、内燃機関の始動時など冷却水温が比較的低温な状態では、第１ラジエータを通過する通路が閉じられる。その結果、内燃機関の始動時などの低温状態では、冷却水は、第１ラジエータを通らずにバイパス通路を通り、内燃機関を通過して、更に、ヒータコアを流れた後、内燃機関に戻る。従って、内燃機関の始動時など低温の状態では、ラジエータによる冷却水の冷却が回避され、内燃機関の暖機が促進される。

特開２０１０−０６５５４３号公報 特開２０１１−０８０４５０号公報 特開平０８−２１８８７３号公報 特開２０１２−０３１８１１号公報 特開２００９−５０７７１７号公報 特開平０６−２９４３２７号公報 特開２００７−０７７８４０号公報

上記特許文献１のシステムでは、内燃機関の始動時にはラジエータを迂回させて冷却水の冷却を抑制することで、内燃機関の暖機を促進する。しかし、ヒータコアは内燃機関用の冷却水を熱源とするため、内燃機関の暖機過程で暖房をきかせた場合には、暖機時間が長くなる。暖機時間の増加は、燃費やエミッション低減の観点からは好ましいものではない。

また内燃機関の冷却水は内燃機関の熱により加熱される。従って、内燃機関の冷却水を熱源とするヒータコアを用いる場合、内燃機関の暖機後、冷却水が温まるまではユーザーの要求に合う十分な暖房性能を確保することが難しく、この点において改良の余地がある。

この発明は、上記課題を解決することを目的とし、内燃機関の始動時の暖機時間を長くすることなく、始動時の暖房性能を向上させるよう改良した車両用暖房装置を提供するものである。

本発明は、上記の目的を達成するため、車両用暖房装置であって、吸入される吸入空気を過給するための過給機を備える内燃機関に適用される。本発明の車両用暖房装置は、内燃機関を冷却するための第１冷却媒体が循環する第１冷却回路と、過給機のインタークーラが配置され、過給された吸入空気を冷却させるための第２冷却媒体が循環する第２冷却回路と、の２系統の冷却回路を有している。更に、第１冷却回路と第２冷却回路とに配置され、第１冷却媒体及び第２冷却媒体の少なくとも一方を熱源として、内燃機関が搭載された車両内への空調風を加熱するヒータコアと、を備える。本発明の車両用暖房装置は、第１冷却媒体の温度よりも第２冷却媒体の温度が高い場合、少なくとも第２冷却媒体を熱源として、空調風を加熱する。

また、本発明において、第２冷却回路は、ヒータコアをバイパスする第１バイパス通路と、ヒータコアに第２冷却媒体が流通する第１状態と、第１バイパス通路側に第２冷却媒体が流通する第２状態と、を切り替える第１切替手段とを、更に備えるものとしてもよい。この場合、第１冷却媒体の温度よりも第２冷却媒体の温度が高い場合に、第１切替手段により第１状態に切り替えることで、第２冷却媒体により車内への空調風を加熱できる状態とするものとしてもよい。

また本発明において、ヒータコアは、第１冷却路に設置された第１ヒータコアと、第２冷却路に設置された第２ヒータコアとを含む１組のヒータコアであって、車両用暖房装置は、第１ヒータコアと第２ヒータコアとのそれぞれに、空調風を送風するブロアファンと、第２ヒータコア側へ空調風を送風する第３状態と、第２ヒータコア側へ空調風を送風しない第４状態とを切り替える第２切替手段と、を、更に備えるものとしてもよい。この場合、第１冷却媒体よりも第２冷却媒体の温度が高い場合に、第２切替手段により第３状態に切り替えることで、第２冷却媒体により車内への空調風を加熱できる状態とするものとしてもよい。

また、本発明において、空調風が、少なくとも第２冷却媒体を熱源として加熱される場合、第２冷却媒体を熱源としない場合に比べて、低負荷側又は低回転域側で、過給機による過給が許可されるものとしてもよい。

また、本発明において、車両用暖房装置は、第２冷却路に設置され、第２冷却媒体の熱を放熱させるためのラジエータと、第２冷却媒体を熱源として空調風が加熱される場合に、ラジエータによる放熱を低減させる手段とを、更に備えるものであってもよい。この場合、更に、第２冷却路は、ラジエータをバイパスする第２バイパス通路と、第２バイパス通路側へ第２冷却媒体が流通する第５状態と、第２バイパス通路へ第２冷却媒体が流通しない第６状態とを切り替える第３切替手段と、を更に備えることとしてもよい。この場合、第２冷却媒体の温度が、第１冷却媒体の温度よりも高い場合に、第３手段により第５状態に切り替えるものとしてもよい。

内燃機関の通常運転中は、内燃機関冷却用の第１冷却媒体はある程度の高い温度で安定的に保たれる。従って、第１冷却媒体を暖房装置の熱源として用いることで、安定した暖房性能を確保することができる。しかし、第１冷却媒体のみを用いた暖房装置の場合、例えば内燃機関の始動後、第１冷却媒体の温度が低温の間、暖房性能を十分に確保することは難しい。ここで、例えば内燃機関の始動時などには、インタークーラ用の第２冷却媒体の方が早くに昇温し、内燃機関冷却用の第１冷却媒体の温度よりも高くなっている場合がある。本発明によれば、第２冷却媒体の温度の方が第１冷却媒体の温度より高い場合、第２冷却媒体をヒータコアの熱源とし空調風を加熱することができる。これにより、内燃機関の始動時など、第１冷却媒体の温度が低温の場合にも、暖房性能を高く確保することができる。また、ヒータコアの熱源として第２冷却媒体を用いることで、第１冷却媒体から奪われる熱量を低減することができる。従って、内燃機関の暖機を促進することができる。

また、本発明において、第２冷却媒体を熱源として空調風が加熱される場合に、第２冷却媒体を熱源としない場合よりも低負荷又は低回転域側で、過給が許可されるものについては、インタークーラ側における、第２冷却媒体の受熱量を増大させることができる。従って、第１冷却媒体の温度が低い場合にも、暖房性能を更に高く確保することができる。

また、第２冷却媒体を熱源として空調風が加熱される場合に、ラジエータによる放熱を低減するものについては、第２冷却媒体により空調風を加熱中の、第２冷却媒体の外気との熱交換を回避することができ、より高い暖房性能を確保することができる。

本発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１における、内燃機関の始動開始後の、第１、第２冷却水の温度変化について説明するための図である。 本発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態２におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３における負荷及び機関回転数と、過給圧との関係について説明するための図である。 本発明の実施の形態４におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。 本発明の実施の形態４における、内燃機関の始動開始後の、第１、第２冷却水の温度変化について説明するための図である。 本発明の実施の形態４において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
実施の形態１．

［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの全体構成を説明するための図である。図１のシステムは、車両に搭載され用いられる。図１のシステムは、内燃機関２を有している。内燃機関２は水冷式のエンジンであり、シリンダブロック内に形成されたウォータジャケット内を流れる冷却水により冷却される。内燃機関２のウォータジャケットには、冷却水（第１冷媒）を循環させるための第１冷却回路１０が連通している。

第１冷却回路１０の冷却路１２には、第１ラジエータ１４が設置されている。冷却路１２には、第１ラジエータ１４をバイパスする冷却路１６が接続している。冷却路１６には、スロットルバルブ１８が設置されている。冷却路２０は、その一端が冷却路１６に接続し、他端が冷却路１２に接続している。冷却路２０は、第１ラジエータ１４と、スロットルバルブ１８とをバイパスする。冷却路２０にはヒータコア２２が設置されている。図示を省略するが、ヒータコア２２近傍には、ヒータコア２２に空調風を送るためのブロアファンと、ヒータコア２２において加熱された温風を、車内に送風するための送風路とが設置されている。

冷却路１２の、各冷却路１６、２０に分岐していない集合部分には、内燃機関２と、ウォータポンプ２４と、水温センサ２６とが設置されている。ウォータポンプ２４により、第１冷却回路１０の全体に、冷却水が循環している。水温センサ２６は、冷却路１２内を流通する冷却水の温度に応じた出力を発するセンサである。なお、以下、実施の形態において、第１冷却回路１０を循環する、内燃機関２冷却用の冷却水を「第１冷却水」と称することとする。

ヒータコア２２には、上記第１冷却回路１０が接続すると共に、第２冷却回路３０が接続している。第２冷却回路３０には、冷却水（第２冷却媒体）が循環している。第２冷却回路３０は、内部を流通する冷却水（第２冷却媒体）により、過給機により過給された吸気を冷却するための冷却水路である。以下、実施の形態において、第２冷却回路を循環する冷却水を、「第２冷却水」と称することとする。

第２冷却回路３０の冷却路３２には、第２ラジエータ３４（ラジエータ）が設置されている。第２ラジエータ３４は、外気との熱交換により第２冷却水を冷却する。図１において、第２冷却水は矢印方向に循環する。以下、便宜的に、第２ラジエータ３４からの第２冷却水の流出口を最上流側とし、第２ラジエータ３４への第２冷却水の流入口を最下流側として説明する。

冷却路３２には、第２ラジエータ３４から第２冷却水の循環方向に向けて、順に、電動ウォータポンプ３６、過給機３８、水温センサ４０、インタークーラ４２が設置されている。

電動ウォータポンプ３６は、第２冷却回路３０内に第２冷却水を循環させる。水温センサ４０は、冷却路３２内を流通する第２冷却水の温度に応じた出力を発するセンサである。インタークーラ４２は、水冷式インタークーラである。図示を省略するが、インタークーラ４２内には、過給機で過給された吸気が流れる空気通路と、第２冷却水とが流れる冷却路３２とが隣接して配置され、吸気と第２冷却水とが熱交換されるように構成されている。この熱交換により過給された吸気が冷却される。

インタークーラ４２の下流には第１切替弁４４（第１切替手段）が設置されている。また、その下流において、冷却路３２は、第１冷却回路１０と共通の、ヒータコア２２に接続している。冷却路３２の第１切替弁４４の上流側であって、かつインタークーラ４２と第１切替弁４４との間の位置には、ヒータコア２２をバイパスする第１バイパス通路４６が接続されている。即ち、第１バイパス通路４６は、第１切替弁４４の上流側と、ヒータコア２２の下流側とに接続している。

第２冷却回路３０において、第１切替弁４４は、ヒータコア２２側に冷却水が流通する状態（第１状態）と、ヒータコア２２側への冷却路３２を閉じて、第１バイパス通路４６に冷却水が流通しヒータコア２２側へは冷却水が流通しない状態（第２状態）とを切り替えるための弁である。

図１のシステムは、制御装置４８を備えている。制御装置４８の入力側には、水温センサ２６、４０等の各種センサが接続されている。また、制御装置４８の出力側には、前述の第１切替弁４４他、各種アクチュエータが接続されている。制御装置４８は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関２の運転状態を制御する。

［本実施の形態１の制御］
本実施の形態１において制御装置４８が実行する制御には、内燃機関２が搭載される車両内の暖房の制御が含まれる。具体的に、ユーザーからの暖房要求が確認された場合に、制御装置４８からの制御信号によりブロアファン（図示せず）からヒータコア２２に空調風が送風される。空調風は、ヒータコア２２で暖められて温風となり、この温風が車内に送風される。これにより、車両内が暖められる。

ヒータコア２２は、ヒータコア２２に流通する第１冷却回路１０内の冷却水及び/又は第２冷却回路３０内の冷却水の熱を熱源とする。つまり、第１冷却回路１０側の、内燃機関２の熱を奪って加熱された第１冷却水、又は、インタークーラ４２において吸気の熱を奪って加熱された第２冷却水の熱を熱源とし、これにより空調風を加熱する。

この車両内の暖房制御において、制御装置４８は、第１、第２冷却水の水温に応じて、第１切替弁４４を制御することで、ヒータコア２２が、第１冷却水のみを熱源とする状態（第２状態）と、第１冷却水及び第２冷却水を熱源とする状態（第１状態）とを切り替える制御を行う。

ここで、第１、第２冷却水の温度変化について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における、内燃機関２の始動開始からの第１、第２冷却水の温度変化について説明するための図である。図２において、横軸は時間、縦軸は水温を表している。

第１冷却水は、内燃機関２を安定的にある程度の温度に維持させるための冷却媒体である。従って、図２に示されるように、内燃機関２の暖機が完了した状態においては、小さな振幅で変化し、比較的高い目標温度に安定的に維持されている。これにより内燃機関２の温度が安定的に一定の温度範囲に維持される。

第２冷却水は、インタークーラ４２により吸気温度を低下させる。第２冷却水をできるだけ低温に保つことで、吸気温度を確実に低下させ、トルク性能の向上を図ることができる。従って、第２冷却水の目標温度は、第１冷却回路の冷却水よりも低温に設定されている。従って、内燃機関２が暖機した後、第２冷却水は第２ラジエータ３４により、第１冷却水よりも低温に冷却される。また、第２冷却水の温度の変化幅は大きくなっている。

一方、内燃機関２の始動時、内燃機関２が暖機されるまでの間、第１冷却水の温度は緩やかに目標温度に向けて上昇する。これに対し、内燃機関２の始動直後の第２冷却水の温度上昇は、第１冷却水よりも早い場合がある。従って、内燃機関２の始動直後は、第１冷却水の温度よりも第２冷却水の温度が高くなる場合がある（図２の領域（A）参照）。

以上の第１冷却水、第２冷却水の温度変化の特性を利用し、本実施の形態１では、内燃機関２の暖機が完了した後は、ヒータコア２２の熱源として第１冷却水のみが用いられる状態とする。一方、内燃機関２の始動後、第１冷却水の温度よりも第２冷却水の温度が高い場合には、第２冷却水をヒータコア２２に導入させる。

より具体的には、制御装置４８は、内燃機関２の暖機後、第１冷却水の温度が第２冷却水の温度より高い場合には、第１切替弁４４を閉弁状態とする。その結果、第２冷却水は、第１バイパス通路４６を通り、ヒータコア２２を流通しない状態となる。このとき、ヒータコア２２の熱源は、第１冷却水のみとなる。これにより、安定して高い暖房性能を確保できる。

一方、内燃機関２の暖機前、第１冷却水の温度より第２冷却水の温度の方が高いとき、第１切替弁４４を開弁し、ヒータコア２２側への冷却路３２を開く。これにより、第２冷却水がヒータコア２２に流入する。従って、第１冷却水よりも高温の第２冷却水を熱源とすることができ、比較的早くにヒータコア２２が加熱される。従って、暖機時、第１冷却水が加熱される前においても、比較的高い暖房性能を確保することができる。また、第２冷却水をヒータコア２２に導入することで、ヒータコア２２加熱のために第１冷却水から奪われる熱量を、低減することができる。従って、内燃機関２の暖機を促進することができる。

［実施の形態1の具体的なルーチン］
図３は、本発明の実施の形態１において制御装置４８が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３のルーチンは、ユーザーからの車内暖房をONとする要求があった場合に実行されるルーチンである。

ユーザーからの暖房要求が確認されると、まず、第１冷却水と第２冷却水との水温が検出される（Ｓ１０２）。第１冷却水の水温は、水温センサ２６の出力に応じて、第２冷却水の水温は、水温センサ４０の出力に応じて、それぞれ制御装置４８において検出される。

次に、ステップＳ１０２において検出された第２冷却水の水温が、第１冷却水の水温より高いか否かが判別される（Ｓ１０４）。第２冷却水の水温＞第１冷却水の水温の関係の成立が認められない場合、第１切替弁４４が閉弁とされる（Ｓ１０６）。これにより、第２冷却回路の第２冷却水は、ヒータコア２２に流通しない状態となり、第２冷却水より高温の第１冷却水のみがヒータコア２２に流通する。これにより、ヒータコア２２は、第１冷却水を熱源とする状態（第２状態）となる。

一方、ステップＳ１０４において、第２冷却水の水温＞第１冷却水の水温の関係の成立が認められると、次に、第１切替弁４４が開弁状態とされる（Ｓ１０８）。これにより、第２冷却回路３０の第２冷却水がヒータコア２２に流通する状態（第１状態）とされる。このとき、第２冷却水の温度が、第１冷却水の温度よりも高くなっているため、より高温の第２冷却水がヒータコア２２の熱源とされ、始動時、第１冷却水の温度が低い場合でも、暖房性能が確保される。

次に、再び第１、第２冷却水の温度が検出される（Ｓ１１０）。次に、第１冷却水の水温が、第２冷却水の水温より高いか否かが判別される（Ｓ１１２）。ここで、第１冷却水の水温＞第２冷却水の水温の成立が認められない場合、再び、処理は、ステップＳ１１０に戻され、冷却水の温度の検出と、ステップＳ１１２の冷却水の水温の比較が実行される。ステップＳ１１０、Ｓ１１２の水温検出と、水温の比較は、ステップＳ１１２において、第１冷却水＞第２冷却水の成立が認められるまでの間、繰り返し実行される。

一方、ステップＳ１１２において、第１冷却水＞第２冷却水の成立が認められると、次に、第１切替弁４４が閉弁される（Ｓ１０６）。これにより、第２冷却回路３０の第２冷却水がヒータコア２２に流通しない状態とされる。ここでは、既に、第１冷却水の方が、第２冷却水より高温になっていることから、より高温の第１冷却水のみを熱源とすることで、より高い暖房性能を確保することができる。その後、今回の処理は終了する。なお、内燃機関２の暖機が完了し、第１冷却水の水温がある程度高温となった後は、第１冷却水の水温は比較的高温に維持され、通常、第２冷却水よりも高い温度に保たれる。従って、内燃機関２の始動時のこのルーチンが一度完了した後は、内燃機関２が停止するまでは、第１切替弁４４は閉弁状態で維持される。

以上説明したように、本実施の形態１のシステムによれば、内燃機関２の暖機前の第２冷却水が第１冷却水よりも高い間のみ、第２冷却水がヒータコア２２に流通するように制御される。これにより、内燃機関２の暖機前の始動性を低下させることなく、始動時の暖房性能を高く確保することができる。また、内燃機関２の暖機により第１冷却水の水温が昇温した後は、第１冷却水により暖房性能が確保される。安定的に高い温度に維持される第１冷却水をヒータコア２２の熱源とすることで、内燃機関２の暖機完了後の暖房性能を安定させることができる。

なお、本実施の形態１では、第１切替弁４４を開放して第２冷却水をヒータコア２２に流通させている間も、第１冷却水はヒータコア２２に流通する構成について説明した。しかし、本発明においては、これに限ることなく、ヒータコア２２が設置された冷却路２０にも、冷却路２０を開閉する切替弁を設置し、第１冷却水の水温が第２冷却水の水温より低いときは、この切替弁を閉弁することで第１冷却水のヒータコア２２への流通を停止させてもよい。これにより、より高い暖房性能を確保することができる。これは、以下の実施の形態についても同様である。

また、第１切替弁４４を開放し、第２冷却水をヒータコア２２に流通させる場合に、第１ラジエータ１４への第１冷却水の流通を停止して、第１冷却水が、スロットルバルブ１８が設置された冷却路１６を通り、ヒータコア２２と第１ラジエータ１４とを通らないようにしてもよい。このような制御は冷却路１２と冷却路２０とのそれぞれを開閉する切替弁などを設置することで実現することができる。これは、以下の実施の形態についても同様である。

また、本実施の形態１では、暖房要求があった場合に図３のルーチンを実行する場合について説明した。しかし、内燃機関２の暖機後は、通常、第１冷却水の水温の方が、第２冷却水の水温よりも高く、かつ安定している。従って、例えば、図３のルーチンを、内燃機関２の始動時の暖機中に暖房要求があった場合にのみ実行するものとしてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。

また、実施の形態１では、第１冷却水の温度が第２冷却水の温度より高くなった場合に、第２冷却水がヒータコア２２に流入しない状態とする場合について説明した。しかし、この発明は、これに限るものではない。例えば、第１、第２冷却水の水温を、モニタリングせず、例えば、他の手法により内燃機関２の暖機を判断し、内燃機関２が暖機したタイミングで、第１切替弁４４を閉弁する処理により、第２冷却水がヒータコア２２に流入しない状態とするものであってもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。

また、本実施の形態１では、第１冷却回路１０は、第１ラジエータ１４をバイパスする冷却路２０にヒータコア２２が設置され、第１ラジエータ１４とヒータコア２２とをバイパスする冷却路１６にスロットルバルブ１８が設置されている構成となっている。しかしながら、本発明において第１冷却回路１０の構成はこれに限るものではなく、例えば、第１ラジエータ１４とヒータコア２２とスロットルバルブ１８とが１つの冷却路に直列的に設置された構成であってもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。

また、本実施の形態１では、第２冷却回路３０には、インタークーラ４２が設置されている構成について説明した。しかし、インタークーラ４２に加え、他の冷却装置、例えばＥＧＲクーラ等が設置されたものであってもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。

実施の形態２．
図４は、本実施の形態２におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図４のシステムは、第１冷却回路１０、第２冷却回路３０のそれぞれにヒータコア５０、５４と第１、第２ブロアファン５２、５６とが設置されており、第２冷却回路３０は、ヒータコア５４をバイパスするバイパス通路を有していない点を除き、図１のシステムと同様の構成を有している。

具体的に、図４のシステムは、第１冷却回路１０の冷却路２０には、図１のヒータコア２２に替えて、ヒータコア５０（第１ヒータコア）が設置されている。ヒータコア５０には、ヒータコア５０に向けて送風するための第１ブロアファン５２が設置されている。一方、第２冷却回路３０の冷却路３２には、図１のヒータコア２２に替えて、ヒータコア５４（第２ヒータコア）が設置されている。ヒータコア５４には、第２ブロアファン５６が取り付けられている。

ヒータコア５０、５２近傍に、送風路５８が設けられている。送風路５８は車内に通じ、送風路５８の送風口５８ａは、車内に向けて開口している。この構成により、第１ブロアファン５２が稼動している状態では、ヒータコア５０に空気が送られ、ヒータコア５０により加熱される。一方、第２ブロアファン５６が稼動している状態では、ヒータコア５４に空気が送風され、ヒータコア５４により加熱される。ヒータコア５０又はヒータコア５４において加熱された温風は、送風路５８を通り送風口５８ａから車内に送風される。第１、第２ブロアファン５２又は５６からの送風のＯＮ/ＯＦＦは制御装置４８からの制御信号により切り替えられる。

実施の形態２のシステムでは、実施の形態１同様に、第１冷却水の水温より第２冷却水の水温の方が高い場合に、第２冷却水により空調風が加熱される状態とする。より具体的には、内燃機関２の始動時、第２冷却水の水温より第１冷却水の水温が高い場合、第１ブロアファン５２をＯＦＦとし、第２ブロアファン５６をＯＮとする。これにより、第２冷却回路３０に設置されたヒータコア５４に空調風が送風される状態（第３状態）とされる。つまり、第１冷却水の水温より第２冷却水の水温が高い場合には、第２冷却水を熱源とするヒータコア５４により空調風が加熱される。

一方、内燃機関２の暖機が進み、第１冷却水の温度が第２冷却水の温度より高くなると、第１ブロアファン５２がＯＮとされ、第２ブロアファン５６がＯＦＦとされる。これにより、第２冷却回路３０に設置されたヒータコア５４には空調風が送風されない状態（第４状態）とされる。つまり、第１冷却水の水温が第２冷却水の水温より高い場合には、第１冷却水を熱源とするヒータコア５０により空調風が加熱される。

具体的な制御としては、例えば、図３のルーチンのステップＳ１０４において第２冷却水の温度が第１冷却水の温度より高いことが認められ場合に、ステップＳ１０８の第１切替弁４４の開弁処理に替えて、第１ブロアファン５２がＯＦＦ状態とされ、第２ブロアファン５６がＯＮ状態とされる制御が実行される。また、ステップＳ１０６の第１切替弁４４の閉弁処理に替えて、第１ブロアファン５２がＯＮ状態とされ、第２ブロアファン５６がＯＦＦ状態とされる制御が実行される。

以上のシステムにより、実施の形態１と同様に、内燃機関２の始動時の暖機を促進しつつ、高い暖房性能を確保することができる。また、第１冷却水の水温が第２冷却水の水温より高くなったことが認められた場合、第１ブロアファンをＯＮに切り替え、第２ブロアファン５６がＯＦＦに切り替えられる。これにより、安定して高い水温となる第１冷却水による暖機を行うことができる。

本実施の形態２においては、第１冷却水が第２冷却水より低温の場合に、第２ブロアファン５６のみを作動し、第１ブロアファン５２を停止する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、第１ブロアファン５２は暖房要求がある場合には常に稼動するものとし、暖房要求があり、かつ第１冷却水より第２冷却水が高温の場合に、第１ブロアファン５２と共に、第２ブロアファン５６を稼動させる構成としてもよい。これは、以下の実施の形態についても同様である。

なお、本実施の形態２では、ステップＳ１０６又はステップＳ１０８において、第１ブロアファン５２がＯＮ又はＯＦＦとされ、逆に、第２ブロアファン５６がＯＦＦ又はＯＮとされることで、本発明の「第２切替手段」が実現する。

実施の形態３.
実施の形態３のシステムは、図１のシステムと同一の構成を有している。実施の形態３のシステムにおいても、同様に、暖房要求があり、かつ第２冷却水の水温が第１冷却水の水温よりも高い場合に、第２冷却水をヒータコア２２の熱源として用いる制御を行う。実施の形態３の制御は、この制御に加え、第２冷却水をヒータコア２２の熱源とする場合に、過給圧を通常の始動時とは異なるように制御する点を除き、実施の形態１と同様の制御を行う。

図５は、本発明の実施の形態３における、始動時にヒータコア２２に第２冷却水を導入する場合と、しない場合の、過給領域と無過給領域との境界線の変化について説明するための図である。図５において、横軸は機関回転数、縦軸は負荷を表している。また、図５の（ａ）は通常時における過給域と無過給域との境界線であり、線（ｂ）は、第２冷却水をヒータコア２２に導入する制御を行う場合の過給域と無過給域との境界線である。なお、境界線（ａ）、境界線（ｂ）のそれぞれ下側が無過給域であり、上側が過給域となっている。

図５に示されるように、同じ回転数で比較すると、暖房要求に対し第２冷却水をヒータコア２２に導入して空調風を加熱する制御を行う場合、この制御を行わない場合に比べて、低負荷での過給が許可される。また、同一の負荷で比較すると、第２冷却水をヒータコア２２に導入して空調風を加熱する制御を行う場合、この制御を行わない場合に比べて、低回転で過給が許可される。

このように、第２冷却水をヒータコア２２の熱源として用いる場合に、通常よりも高い過給圧とされる。これにより、インタークーラ４２で温められた第２冷却水をヒータコア２２に流通させることができる。

なお、この制御においては、過給によってトルクが変動する。従って、この制御と共に、スロットル開度の調整によりトルクを合わせるための制御が行われる。これによりトルクの変動が抑制される。

本実施の形態３では、実施の形態１に、本実施の形態３の過給圧の制御を組み合わせる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態２に本実施の形態３の制御を組み合わせても良い。具体的には、実施の形態２において、暖房要求があり、第２ブロアファン５６から第２冷却回路３０側のヒータコア５４に空調風が送られる場合に、過給圧を低負荷又は低回転域で過給を許可することとしてもよい。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４におけるシステムの全体構成を説明するための模式図である。実施の形態４のシステムは、第２ラジエータ３４をバイパスする第２バイパス通路６２を有する点、及び、第２ラジエータ３４側に第２冷却水が流通する状態と、流通しない状態とを切り替える第２切替弁６４（第３切替手段）を有する点を除き、図１のシステムと同一の構成を有している。

より具体的に、第２冷却回路３０の冷却路３２には、第２ラジエータ３４をバイパスする第２バイパス通路６２が接続されている。冷却路３２と第２バイパス通路６２の端部との接続点６２ａ、６２ｂに挟まれた部分であって、かつ、第２ラジエータ３４側の冷却路である冷却路３３には、第２切替弁６４が取り付けられている。第２切替弁６４は、その設置位置において、冷却路３３を開閉することで、第２ラジエータ３４に第２冷却水が流通する状態（第６状態）と、流通しない状態（第５状態）とを切り替える弁である。

図７は、本発明の実施の形態４における第１、第２冷却水のそれぞれの温度変化について説明するための図である。図７において横軸は時間、縦軸は温度を表している。また、図７において、線（ａ）は、第１冷却水の温度であり、線（ｂ）は第２ラジエータを通過しない場合の第２冷却水の温度、線（ｃ）は、第２ラジエータを通過する場合の第２冷却水の温度を表している。

本実施の形態４では、実施の形態１と同様に、内燃機関２の暖機前、第２冷却水の温度が第１冷却水の温度より高い状態にある間、第１切替弁４４が開放される。これにより、第２冷却水がヒータコア２２に流通する状態（第１状態）となる。また、このとき同時に第２切替弁６４を閉弁する。これにより、第２冷却水は第２ラジエータ３４側に流通せず、第２バイパス通路６２を通る。

このように、第２ラジエータ３４を迂回させることで、第２冷却水が第２ラジエータ３４を通過する場合（線（ｃ））に比べて、第２冷却水の第２ラジエータ３４での冷却が抑制され、第２冷却水が高温に維持される（線（ｂ）参照）。従って、内燃機関２の暖機中の暖房性能を改善することができる。

但し、上記の実施の形態４の制御は、ドライバの加速要求に応じて実行することとする。例えば、加速要求が高い（例えばアクセル全開の）場合に、過給された吸気を冷却する必要があるため、内燃機関２の暖機中であっても、第２冷却水の温度上昇をある程度の温度に留めることが好ましいためである。

図８は、本発明の実施の形態４において制御装置４８が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図８のルーチンは、図３のルーチンに替えて、暖房要求があった場合に実行されるルーチンである。図８のルーチンは、図３のルーチンのステップＳ１０６とステップＳ１１０の処理の間に、ステップＳ３００とＳ３０２との処理を有し、ステップＳ１０８の後に、ステップＳ３０４の処理を有する点を除き、図３のルーチンと同一である。

図８のルーチンでは、ステップＳ１０４において、第２冷却水の水温が第１冷却水の水温より高いことが認められ、ステップＳ１０６に第１切替弁４４が開弁状態にされた後、まず現在、要求加速度が所定加速度より小さいか否かが判別される（Ｓ３００）。ここで所定加速度は、本実施の形態４の制御を実行することが好ましい範囲内に適宜設定され、制御装置に記憶されている値である。ステップＳ３００において、要求加速度が所定加速度より小さいことが認められない場合、ステップＳ１１０の処理に進む。

一方、ステップＳ３００において、要求加速度が所定加速度より小さいことが認められると、次に、第２切替弁６４が閉弁状態とされる（Ｓ３０２）。その結果、電動ウォータポンプ３６により、第２冷却水の一部は、電動ウォータポンプ３６、過給機３８、インタークーラ４２、第１切替弁４４、ヒータコア２２、を通り、冷却路３２から第２バイパス通路６２を通り、電動ウォータポンプ３６に戻るルートを循環する。また残りの一部は、インタークーラ４２から第１バイパス通路４６を通り、冷却路３２から第２バイパス通路６２に入り、電動ウォータポンプ３６に戻るルートを循環する。即ち、第２冷却水は、ヒータコア２２を通り、第２ラジエータ３４を通らない回路を循環する。

次に、ステップＳ１１０の処理に進む。その後、ステップＳ１１２において、第1冷却水の水温が第２冷却水の水温より高くなったことが認められ、ステップＳ１０８において第１切替弁４４が閉弁とされた後、次に、第２切替弁６４が開弁状態（Ｓ３０４）とされる。これにより、第２冷却水は、電動ウォータポンプ３６により、電動ウォータポンプ３６、過給機３８、インタークーラ４２を通り、第１バイパス通路４６に入り、冷却路３２から、第２ラジエータ３４を通り、電動ウォータポンプ３６に戻るルートを循環する。即ち、ヒータコア２２側に流通せず、第２ラジエータ３４に流通する、通常の回路を循環することとなる。その後、今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態４の処理によれば、ヒータコア２２に第２冷却水が流通している状態の場合、第２冷却水が第２ラジエータ３４に流通しない回路に切り替えられる。これにより、第２冷却水の温度を通常より高温域で安定させることができ、高い暖房温度制御性を確保することができる。また、第１冷却水の温度が昇温し、第２冷却水より高くなった後は、第２冷却水はヒータコア２２に流通せず、第２ラジエータ３４に流通する状態とされる。これにより、第２冷却水の温度を十分に低下させることができ、インタークーラ４２での冷却性能を高く確保することができる。

なお、実施の形態４では、第１冷却水の温度が第２冷却水の温度より高くなった場合に、第２冷却水がヒータコア２２に導入しない状態とする場合について説明した。しかし、この発明は、これに限るものではない。例えば、第１、第２冷却水の水温を、モニタリングせず、例えば、他の手法により内燃機関２の暖機を判断し、内燃機関２が暖機したタイミングで、第１切替弁４４を閉弁し、第２切替弁６４を開弁する処理を行うものとしてもよい。

また、本実施の形態４では、実施の形態１に、本実施の形態４の第２ラジエータ３４をバイパスする制御を組み合わせる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態２に本実施の形態４の制御を組み合わせても良い。具体的には、実施の形態２において、暖房要求があり、第２ブロアファン５６から第２冷却回路３０側のヒータコア５４に空調風が送られる場合に、第２切替弁６４を閉弁し、第２ラジエータ３４をバイパスするように制御してもよい。また、本発明は、これら実施の形態４のシステムに、実施の形態３の過給圧を低負荷又は低回転域で過給を許可する制御を組み合わせたものであってもよい。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

２ 内燃機関
１０ 第１冷却回路
１２、１６、２０ 冷却路
１４ 第１ラジエータ
１８ スロットルバルブ
２２ ヒータコア
２４ ウォータポンプ
２６ 水温センサ
３０ 第２冷却回路
３２、３３ 冷却路
３４ 第２ラジエータ
３６ 電動ウォータポンプ
３８ 過給機
４０ 水温センサ
４２ インタークーラ
４４ 第１切替弁
４６ 第１バイパス通路
４８ 制御装置
５０ ヒータコア
５２ 第１ブロアファン
５４ ヒータコア
５６ 第２ブロアファン
５８ 送風路
５８ａ 送風口
６２ 第２バイパス通路
６４ 第２切替弁

Claims (6)

1. 吸入される吸入空気を過給するための過給機を備える内燃機関に適用され、
   前記内燃機関を冷却するための第１冷却媒体が循環する第１冷却回路と、
   前記過給機のインタークーラが配置され、過給された吸入空気を冷却させるための第２冷却媒体が循環する第２冷却回路と、
   前記第１冷却回路と前記第２冷却回路とに配置され、前記第１冷却媒体及び前記第２冷却媒体の少なくとも一方を熱源として、前記内燃機関が搭載された車両内への空調風を加熱するヒータコアと、を備え、
   前記第１冷却媒体の温度よりも前記第２冷却媒体の温度が高い場合、少なくとも前記第２冷却媒体を熱源として、前記空調風を加熱することを特徴とする車両用暖房装置。
2. 前記第２冷却回路は、前記ヒータコアをバイパスする第１バイパス通路と、
   前記ヒータコアに前記第２冷却媒体が流通する第１状態と、前記第１バイパス通路側に前記第２冷却媒体が流通する第２状態と、を切り替える第１切替手段とを、更に備え、
   前記第１冷却媒体の温度よりも前記第２冷却媒体の温度が高い場合に、前記第１切替手段により前記第１状態とすることで、前記第２冷却媒体により車内への空調風を加熱できる状態とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房装置。
3. 前記ヒータコアは、前記第１冷却路に設置された第１ヒータコアと、前記第２冷却路に設置された第２ヒータコアとを含む１組のヒータコアであって、
   前記第１ヒータコアと前記第２ヒータコアとのそれぞれに、空調風を送風するブロアファンと、
   前記第２ヒータコア側へ空調風を送風する第３状態と、前記第２ヒータコア側へ空調風を送風しない第４状態とを切り替える第２切替手段と、を、更に備え、
   前記第１冷却媒体よりも前記第２冷却媒体の温度が高い場合に、前記第２切替手段により前記第３状態とすることで、前記第２冷却媒体により車内への空調風を加熱できる状態とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房装置。
4. 前記空調風が、少なくとも前記第２冷却媒体を熱源として加熱される場合、第２冷却媒体を熱源としない場合に比べて、低負荷側又は低回転域側で、前記過給機による過給が許可されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用暖房装置。
5. 前記第２冷却路に設置され、前記第２冷却媒体の熱を放熱させるためのラジエータと、
   前記第２冷却媒体を熱源として前記空調風が加熱される場合に、前記ラジエータによる放熱を低減させる手段と、
   を、更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用暖房装置。
6. 前記第２冷却路は、前記ラジエータをバイパスする第２バイパス通路と、
   前記第２バイパス通路側へ前記第２冷却媒体が流通する第５状態と、前記第２バイパス通路へ前記第２冷却媒体が流通しない第６状態とを切り替える第３切替手段と、
   を更に備え、
   前記第２冷却媒体の温度が、前記第１冷却媒体の温度よりも高い場合に、前記第３切替手段により前記第５状態とすることを特徴とする請求項５に記載の車両用暖房装置。

Images