JP2024033055A - Warming up method and device for vehicle internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータ21等の廃熱を有効利用して内燃機関の吸気ポート周辺を始動前に暖機し、システム異常時には乗員に報知する。【解決手段】シリーズハイブリッド車両の冷却装置は、内燃機関のウォータジャケット11を主に冷却する第1の冷却水回路1と、インバータ21や走行用モータジェネレータ22等を冷却対象とする第2の冷却水回路2と、車室空調装置を構成する冷凍サイクル3と、を備える。冷凍サイクル3が第1の冷却水回路1と第2の冷却水回路2とを熱的に接続しており、チラー37において気化熱として第2の冷却水回路2の冷却水の熱を吸収し、エンジン暖機用コンデンサ36において凝縮熱として第1の冷却水回路1の冷却水を加熱する。加熱された冷却水は、吸気ポートウォータジャケット16を循環する。冷却水温度の上昇等からシステムを診断し、異常時には警告灯51を点灯する。【選択図】図1An object of the present invention is to effectively utilize waste heat from an inverter 21, etc. to warm up the area around the intake port of an internal combustion engine before starting the engine, and to notify a passenger in the event of a system abnormality. [Solution] A cooling system for a series hybrid vehicle includes a first cooling water circuit 1 that mainly cools a water jacket 11 of an internal combustion engine, and a second cooling water circuit that mainly cools an inverter 21, a driving motor generator 22, etc. It includes a water circuit 2 and a refrigeration cycle 3 that constitutes a vehicle interior air conditioner. The refrigeration cycle 3 thermally connects the first cooling water circuit 1 and the second cooling water circuit 2, and absorbs the heat of the cooling water in the second cooling water circuit 2 as heat of vaporization in the chiller 37. , the cooling water in the first cooling water circuit 1 is heated as condensation heat in the engine warm-up condenser 36 . The heated cooling water circulates through the intake port water jacket 16. The system is diagnosed based on the rise in cooling water temperature, etc., and a warning light 51 is turned on when an abnormality occurs. [Selection diagram] Figure 1

Description

この発明は、例えばシリーズハイブリッド車両等において発電のためにモータジェネレータを駆動する内燃機関の始動前の暖機促進技術に関する。 The present invention relates to a technology for promoting warm-up before starting an internal combustion engine that drives a motor generator for power generation in, for example, a series hybrid vehicle.

いわゆるポート噴射型の内燃機関が冷機状態で始動されると、燃料噴射弁から吸気ポートへ向かって噴射された燃料が低温の吸気ポート壁面に液膜となって付着し、そのまま吸気弁を通って燃焼室内に流入することから、未燃HCやCOの増加が生じる。そして、このような始動時は、排気系に設けられる触媒の温度が低いので、触媒による排気浄化性能も十分に得られない。 When a so-called port-injection internal combustion engine is started in a cold state, the fuel injected from the fuel injection valve toward the intake port becomes a liquid film that adheres to the low-temperature intake port wall, and then continues through the intake valve. Since it flows into the combustion chamber, an increase in unburned HC and CO occurs. During such startup, the temperature of the catalyst provided in the exhaust system is low, so that sufficient exhaust purification performance by the catalyst cannot be obtained.

特許文献1には、ハイブリッド車両において、車室空調装置における冷凍サイクルを利用してエンジンの冷却水を加熱し、エンジンの暖機を行う技術が開示されている。具体的には、エンジン冷却水回路の一部となるヒータコアと並列に暖機用冷却水回路が形成されており、冷凍サイクルのコンデンサが、暖機用冷却水回路の冷却水と冷凍サイクルの冷媒との間で熱交換する構成となっている。つまり、コンデンサが外気ではなくエンジン冷却水で冷却される構成となっている。これにより、冷凍サイクルの運転中にコンデンサから放出される熱によってエンジン冷却水が暖められることになる。 Patent Document 1 discloses a technique for warming up the engine in a hybrid vehicle by heating engine cooling water using a refrigeration cycle in a cabin air conditioner. Specifically, a warm-up coolant circuit is formed in parallel with the heater core, which is part of the engine coolant circuit, and the refrigeration cycle condenser is connected to the coolant in the warm-up coolant circuit and the refrigerant in the refrigeration cycle. It is configured to exchange heat between the In other words, the condenser is cooled not by outside air but by engine coolant. This causes the engine coolant to be warmed by the heat released from the condenser during operation of the refrigeration cycle.

特開2009-180103号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-180103

しかしながら、上記従来の構成では、車室空調装置のいわゆるエアコンユニット内に収納されているエバポレータが外気から得た熱がエンジン冷却水に移動するに過ぎず、特に外気温が低い条件下等では効率良く暖機促進を行うことができない。また、ハイブリッド車両におけるインバータやモータジェネレータ等の駆動機構の廃熱を有効利用することができない。 However, in the conventional configuration described above, the heat obtained from the outside air by the evaporator housed in the so-called air conditioner unit of the passenger compartment air conditioner is simply transferred to the engine cooling water, which is particularly inefficient under conditions such as low outside temperatures. It is not possible to promote warm-up properly. Furthermore, waste heat from drive mechanisms such as inverters and motor generators in hybrid vehicles cannot be effectively utilized.

また、車室空調装置を構成する冷凍サイクルが内燃機関の排気性能に関与する場合、その異常が放置されることは好ましくない。 Further, when the refrigeration cycle that constitutes the vehicle air conditioner is involved in the exhaust performance of the internal combustion engine, it is not preferable that the abnormality is left untreated.

この発明の暖機方法は、内燃機関の少なくとも吸気ポート周辺を流れる冷却水が循環する冷却水回路と、内燃機関とは別の廃熱源と、を、車室空調装置を構成する電動コンプレッサを用いた冷凍サイクルを介して熱的に接続し、内燃機関の始動前の暖機要求時に、上記冷凍サイクルの作用により、上記廃熱源から上記冷却水回路へ熱を移動させるとともに、
上記冷凍サイクルの異常の有無を診断し、異常時には警告灯の点灯を行う。
The warming-up method of the present invention uses an electric compressor that constitutes a cabin air conditioner to connect a cooling water circuit in which cooling water flows around at least the intake port of an internal combustion engine, and a waste heat source separate from the internal combustion engine. The refrigeration cycle is thermally connected to the cooling water circuit, and when a warm-up request is made before starting the internal combustion engine, heat is transferred from the waste heat source to the cooling water circuit by the action of the refrigeration cycle, and
Diagnoses whether or not there is an abnormality in the refrigeration cycle, and lights up a warning light if an abnormality occurs.

このような構成では、例えばインバータ等の廃熱源から出た廃熱の少なくとも一部が冷凍サイクルを介して冷却水回路の冷却水に与えられる。これにより吸気ポート周辺が暖められる。そして、冷凍サイクルに異常があった場合は、警告灯の点灯により乗員に報知される。 In such a configuration, at least a portion of the waste heat emitted from the waste heat source such as an inverter is given to the cooling water of the cooling water circuit via the refrigeration cycle. This warms the area around the intake port. If there is an abnormality in the refrigeration cycle, the occupants are notified by lighting a warning light.

この発明によれば、適当な廃熱源の廃熱を有効利用して内燃機関の吸気ポート周辺を暖めることができ、吸気ポートが低温であることによるエミッション悪化を抑制できる。そして、異常時には警告灯が点灯されるため、正しく暖機されないまま走行が繰り返されることが防止される。 According to this invention, the area around the intake port of the internal combustion engine can be heated by effectively utilizing waste heat from an appropriate waste heat source, and deterioration of emissions due to the low temperature of the intake port can be suppressed. Since a warning light is turned on when an abnormality occurs, it is possible to prevent the vehicle from being driven repeatedly without being properly warmed up.

この発明の一実施例の冷却回路図。FIG. 1 is a cooling circuit diagram of an embodiment of the present invention.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

図1は、一実施例の車両冷却装置全体の構成を示す回路図である。一実施例の車両は、内燃機関によって発電用のモータジェネレータを駆動して発電を行い、生成された電力でもって走行用のモータジェネレータを駆動するシリーズハイブリッド車両である。内燃機関は、例えば、4ストロークサイクルの火花点火式内燃機関(いわゆるガソリン機関)であり、各気筒の吸気ポートにそれぞれ設けた燃料噴射弁から吸気ポートへ向けて燃料を噴射するポート噴射型の構成となっている。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of a vehicle cooling system according to an embodiment. The vehicle of one embodiment is a series hybrid vehicle in which an internal combustion engine drives a motor generator for power generation to generate electricity, and the generated electric power drives a motor generator for driving. The internal combustion engine is, for example, a four-stroke cycle spark ignition internal combustion engine (so-called gasoline engine), and has a port injection type configuration in which fuel is injected from fuel injection valves provided at the intake ports of each cylinder toward the intake ports. It becomes.

一実施例の冷却装置は、冷却水の循環により内燃機関の冷却を行う第1の冷却水回路1と、同じく冷却水の循環により走行駆動機構の冷却を行う第2の冷却水回路2と、車室空調装置を構成する冷凍サイクル3と、の三者から大略構成されている。なお、本発明において「冷却水」とは広く液相冷媒を意味している。後述するように、この実施例では、第2の冷却水回路2の冷却対象が廃熱源に相当する。 The cooling device of one embodiment includes a first cooling water circuit 1 that cools an internal combustion engine by circulating cooling water, and a second cooling water circuit 2 that cools a traveling drive mechanism by circulating cooling water. It is roughly composed of three components: a refrigeration cycle 3 that constitutes a vehicle interior air conditioner. Note that in the present invention, "cooling water" broadly means a liquid phase refrigerant. As will be described later, in this embodiment, the object to be cooled by the second cooling water circuit 2 corresponds to the waste heat source.

第1の冷却水回路1は、基本的には一般的な内燃機関の水冷式冷却装置と同様の構成であり、主たる冷却対象として内燃機関のウォータジャケット11(シリンダブロック側のウォータジャケット11aとシリンダヘッド側のウォータジャケット11bを含む)を有し、ウォータジャケット11を通過して高温となった冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエータ12と、ラジエータ12で放熱した冷却水をウォータジャケット11へ送る電動ウォータポンプ13と、を含んだ閉回路として構成されている。ラジエータ12は、車体前部等の車両走行風を受け得る位置に配置されている。一般的な内燃機関の水冷式冷却装置と同様に、低水温時に冷却水がラジエータ12をバイパスするためのバイパス通路14およびサーモスタットバルブ15を備えている。サーモスタットバルブ15は、冷却水温度に機械的に応動する形式であってもよく、電気的に開度制御可能な形式であってもよい。 The first cooling water circuit 1 basically has the same configuration as a general water-cooled cooling system for an internal combustion engine, and the main cooling objects are the water jacket 11 of the internal combustion engine (the water jacket 11a on the cylinder block side and the cylinder a radiator 12 that cools the high-temperature cooling water that has passed through the water jacket 11 by exchanging heat with the outside air; It is configured as a closed circuit including an electric water pump 13 that supplies water to the water. The radiator 12 is disposed at a position such as the front of the vehicle body where it can receive wind from the vehicle. Similar to a general water-cooled cooling system for an internal combustion engine, the cooling system includes a bypass passage 14 and a thermostatic valve 15 for allowing cooling water to bypass the radiator 12 when the water temperature is low. The thermostatic valve 15 may be of a type that mechanically responds to the temperature of the cooling water, or may be of a type that can electrically control its opening.

また、この実施例では、吸気ポート周辺のウォータジャケットが吸気ポートウォータジャケット16として独立しており、電動ウォータポンプ13とラジエータ12との間において、ウォータジャケット11と並列に冷却水が流れるように回路構成されている。つまり吸気ポートウォータジャケット16を通過する分岐通路を有している。そして、吸気ポートの暖機時には主に吸気ポートウォータジャケット16を通して冷却水が循環するように、ウォータジャケット11の出口側に制御弁17が設けられている。制御弁17が全閉となった状態では、電動ウォータポンプ13が吐出した冷却水の全量が吸気ポートウォータジャケット16を通流する。 Further, in this embodiment, the water jacket around the intake port is independent as an intake port water jacket 16, and a circuit is created so that cooling water flows in parallel with the water jacket 11 between the electric water pump 13 and the radiator 12. It is configured. That is, it has a branch passage that passes through the intake port water jacket 16. A control valve 17 is provided on the outlet side of the water jacket 11 so that cooling water mainly circulates through the intake port water jacket 16 when the intake port is warmed up. When the control valve 17 is fully closed, the entire amount of cooling water discharged by the electric water pump 13 flows through the intake port water jacket 16.

第2の冷却水回路2は、ハイブリッド車両の駆動機構の中で冷却が必要ないくつかの要素、例えば、インバータ21と、走行用モータジェネレータ22と、発電用モータジェネレータ23と、を冷却対象として、冷却水の循環により冷却を行うものであり、回路を循環する冷却水と外気との熱交換を行う第2ラジエータ24と、冷却水の循環を行う第2電動ウォータポンプ25と、を含んでいる。第2ラジエータ24は、車体前部等の車両走行風を受け得る位置に配置することが望ましい。第2の冷却水回路2を流れる冷却水は、第1の冷却水回路1を流れる冷却水とは別の冷却水であり、つまり第1の冷却水回路1を流れる冷却水から独立している。なお、第1の冷却水回路1を流れる冷却水と第2の冷却水回路2を流れる冷却水とが異種の冷却水つまり互いに成分が異なるものであってもよく、同じ成分の冷却水をそれぞれに用いてもよい。 The second cooling water circuit 2 cools several elements that need to be cooled in the drive mechanism of the hybrid vehicle, such as an inverter 21, a driving motor generator 22, and a power generation motor generator 23. , which performs cooling by circulating cooling water, and includes a second radiator 24 that exchanges heat between the cooling water circulating in the circuit and the outside air, and a second electric water pump 25 that circulates the cooling water. There is. It is desirable that the second radiator 24 be placed at a position where it can receive wind from the vehicle, such as at the front of the vehicle body. The cooling water flowing through the second cooling water circuit 2 is different from the cooling water flowing through the first cooling water circuit 1, that is, it is independent from the cooling water flowing through the first cooling water circuit 1. . Note that the cooling water flowing through the first cooling water circuit 1 and the cooling water flowing through the second cooling water circuit 2 may be different types of cooling water, that is, they may have different components from each other. May be used for.

また、第2の冷却水回路2を循環する冷却水の温度は、第1の冷却水回路1を循環する冷却水の温度よりも相対的に低い。例えば、内燃機関の運転中に第1の冷却水回路1の冷却水の温度が70~90℃程度に維持されるのに対し、第2の冷却水回路2の冷却水の温度は40~60℃程度に維持される。但し、このような2つの冷却水回路1,2の冷却水温度の関係は、本発明において必須のものではない。 Further, the temperature of the cooling water circulating in the second cooling water circuit 2 is relatively lower than the temperature of the cooling water circulating in the first cooling water circuit 1. For example, while the internal combustion engine is operating, the temperature of the cooling water in the first cooling water circuit 1 is maintained at about 70 to 90°C, whereas the temperature of the cooling water in the second cooling water circuit 2 is maintained at about 40 to 60°C. It is maintained at around ℃. However, such a relationship between the cooling water temperatures of the two cooling water circuits 1 and 2 is not essential in the present invention.

なお、図ではそれぞれ廃熱源であるインバータ21と走行用モータジェネレータ22と発電用モータジェネレータ23とを直列に冷却水が流れる構成となっているが、互いに並列に冷却水が流れる構成であってもよい。また、第1の冷却水回路1と同様に、低水温時に第2ラジエータ24をバイパスして冷却水が流れるように図示しないバイパス通路およびサーモスタットバルブを備えていてもよい。 Note that although the diagram shows a configuration in which cooling water flows in series between the inverter 21, the driving motor generator 22, and the power generation motor generator 23, which are waste heat sources, each of them has a configuration in which the cooling water flows in parallel with each other. good. Further, like the first cooling water circuit 1, a bypass passage and a thermostatic valve (not shown) may be provided so that the cooling water bypasses the second radiator 24 when the water temperature is low.

冷凍サイクル3は、冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒とする電動コンプレッサ31と、この電動コンプレッサ31の下流側において高温高圧のガス状冷媒を外気との熱交換により冷却して液相とするコンデンサ32と、コンデンサ32で液化した冷媒を減圧する膨張弁33と、この膨張弁33の下流位置にあって外気との熱交換により液相冷媒を気化させるエバポレータ34と、を含む閉回路として構成されている。コンデンサ32は、例えば、車体前部においてラジエータ12に並んで配置される。エバポレータ34は、車室空調装置の空調風を生成するためのエアコンユニット内に収容される。図外のブロアによって取り込まれる外気がエバポレータ34を通過することで冷却される。 The refrigeration cycle 3 includes an electric compressor 31 that compresses a refrigerant into a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, and on the downstream side of the electric compressor 31, cools the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant by heat exchange with outside air and converts it into a liquid phase. A closed circuit including a condenser 32, an expansion valve 33 that reduces the pressure of the refrigerant liquefied by the condenser 32, and an evaporator 34 located downstream of the expansion valve 33 that vaporizes the liquid phase refrigerant through heat exchange with outside air. It is configured. The capacitor 32 is arranged, for example, in line with the radiator 12 at the front of the vehicle body. The evaporator 34 is housed in an air conditioner unit for generating conditioned air for the vehicle air conditioner. The outside air taken in by a blower (not shown) passes through the evaporator 34 and is cooled.

また、電動コンプレッサ31の吐出側とコンデンサ32との間に、さらに、車室暖房用コンデンサ35と、エンジン暖機用コンデンサ36と、が直列に並んで配置されている。車室暖房用コンデンサ35は、一般的な車室暖房用の温水式ヒータコアの代替として、上記エアコンユニット内にエバポレータ34とともに収容されており、電動コンプレッサ31から吐出された高温高圧のガス状冷媒と熱交換することで、空調風を加熱する。空調風の中でどの程度の割合がこの車室暖房用コンデンサ35を通過するかは、図外のエアミックスドアの開度によって制御される。なお、一実施例では、空調風は常にエバポレータ34を通過し、冷房ならびに除湿が行われる。 Further, between the discharge side of the electric compressor 31 and the capacitor 32, a vehicle interior heating capacitor 35 and an engine warming capacitor 36 are arranged in series. The vehicle interior heating capacitor 35 is housed in the air conditioner unit together with the evaporator 34 as an alternative to a general hot water type heater core for vehicle interior heating. Heats the conditioned air by exchanging heat. The proportion of the conditioned air that passes through the cabin heating condenser 35 is controlled by the opening degree of an air mix door (not shown). Note that in one embodiment, the conditioned air always passes through the evaporator 34 to perform cooling and dehumidification.

エンジン暖機用コンデンサ36は、電動コンプレッサ31から吐出された高温高圧のガス状冷媒と第1の冷却水回路1の冷却水との間で熱交換を行う。つまり、ガス状冷媒が液化する際の凝縮熱によって第1の冷却水回路1の冷却水が加熱される。一実施例では、第1の冷却水回路1の中で、電動ウォータポンプ13の吸入側でかつサーモスタットバルブ15よりも下流側の位置において冷却水通路がエンジン暖機用コンデンサ36に接続されている。 The engine warm-up capacitor 36 exchanges heat between the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the electric compressor 31 and the cooling water of the first cooling water circuit 1 . That is, the cooling water in the first cooling water circuit 1 is heated by the heat of condensation when the gaseous refrigerant liquefies. In one embodiment, a cooling water passage is connected to an engine warm-up condenser 36 in the first cooling water circuit 1 at a position on the suction side of the electric water pump 13 and downstream of the thermostatic valve 15. .

なお、図示例では、冷凍サイクル3の中で、車室暖房用コンデンサ35の下流にエンジン暖機用コンデンサ36が位置しているが、車室暖房用コンデンサ35の上流にエンジン暖機用コンデンサ36が位置する関係であってもよい。あるいは、車室暖房用コンデンサ35とエンジン暖機用コンデンサ36とが並列に配置されていてもよい。 In the illustrated example, the engine warm-up capacitor 36 is located downstream of the cabin heating capacitor 35 in the refrigeration cycle 3, but the engine warming capacitor 36 is located upstream of the cabin heating capacitor 35. The relationship may be such that Alternatively, the cabin heating capacitor 35 and the engine warming capacitor 36 may be arranged in parallel.

冷凍サイクル3は、さらに、エバポレータ34と並列に並んだ熱交換器つまりチラー37を備えている。このチラー37の入口には、チラー用膨張弁38が設けられている。チラー37は、チラー用膨張弁38によって減圧された冷媒が通過し、この冷媒と第2の冷却水回路2の冷却水との間で熱交換を行う。つまり、チラー37において、エバポレータ34と同様に冷媒が気化し、その気化熱によって第2の冷却水回路2の冷却水が冷却される。一実施例では、第2の冷却水回路2の中で、インバータ21等の冷却対象を冷却した後の高温冷却水が流れる第2ラジエータ24上流側の位置において冷却水通路がチラー37に接続されている。なお、例えばチラー用膨張弁38を全開もしくは全閉に制御することで、チラー37における熱交換を停止できるように構成することが望ましい。 The refrigeration cycle 3 further includes a heat exchanger or chiller 37 arranged in parallel with the evaporator 34 . A chiller expansion valve 38 is provided at the inlet of the chiller 37. A refrigerant whose pressure has been reduced by the chiller expansion valve 38 passes through the chiller 37, and heat exchange is performed between this refrigerant and the cooling water of the second cooling water circuit 2. That is, in the chiller 37, similar to the evaporator 34, the refrigerant is vaporized, and the cooling water in the second cooling water circuit 2 is cooled by the heat of vaporization. In one embodiment, in the second cooling water circuit 2, a cooling water passage is connected to the chiller 37 at a position upstream of the second radiator 24 through which high-temperature cooling water flows after cooling objects to be cooled such as the inverter 21. ing. In addition, it is desirable to configure so that the heat exchange in the chiller 37 can be stopped by, for example, controlling the chiller expansion valve 38 to be fully open or fully closed.

このように、第1の冷却水回路1と第2の冷却水回路2とは、それぞれ別に冷却水が循環するように独立して構成されている一方、車室空調装置の冷凍サイクル3を介して熱的に接続されており、冷凍サイクル3の運転により、第2の冷却水回路2の冷却水の熱を第1の冷却水回路1の冷却水へと移動させることができる。 In this way, the first cooling water circuit 1 and the second cooling water circuit 2 are configured independently so that the cooling water circulates separately, while the first cooling water circuit 1 and the second cooling water circuit 2 are configured to circulate the cooling water separately. By operating the refrigeration cycle 3, the heat of the cooling water in the second cooling water circuit 2 can be transferred to the cooling water in the first cooling water circuit 1.

上述の第1の冷却水回路1、第2の冷却水回路2および冷凍サイクル3の動作は、コントローラ41によって制御される。なお、コントローラ41は、実際には、エンジンコントローラや空調装置コントローラ等の複数のコントローラを含んで構成される。また、システムの異常時に乗員への報知を行うための警告灯51がコントローラ41に接続されている。警告灯51は、例えば運転席の計器盤に配置されている。 The operations of the first cooling water circuit 1, the second cooling water circuit 2, and the refrigeration cycle 3 described above are controlled by the controller 41. Note that the controller 41 is actually configured to include a plurality of controllers such as an engine controller and an air conditioner controller. Further, a warning light 51 is connected to the controller 41 to notify the occupants in the event of an abnormality in the system. The warning light 51 is arranged, for example, on the instrument panel of the driver's seat.

シリーズハイブリッド車両においては、内燃機関は、基本的には、バッテリのSOCが所定の下限SOC値まで低下したときに始動され、SOCが所定レベルまで回復すると停止する。すなわち、発電要求に応じて内燃機関が発電用モータジェネレータを駆動し、発電を行う。 In a series hybrid vehicle, the internal combustion engine is basically started when the SOC of the battery drops to a predetermined lower limit SOC value, and is stopped when the SOC recovers to a predetermined level. That is, the internal combustion engine drives the power generation motor generator in response to a power generation request to generate power.

ここで内燃機関が、暖機再始動ではない冷機状態である場合は、吸気ポート周辺を暖めるために、始動前(燃焼運転開始前)に上述した冷凍サイクル3を介した熱の移動による暖機制御がなされる。つまり、電動コンプレッサ31の駆動により冷凍サイクル3の運転が行われ、チラー用膨張弁38およびチラー37の作用により冷媒に第2の冷却水回路2の冷却水の熱が吸収される。そして、エンジン暖機用コンデンサ36を介して冷媒サイクル3の冷媒から第1の冷却水回路1の冷却水に熱が与えられる。このとき第1冷却水回路1の制御弁17が適宜に閉じられており、冷凍サイクル3からの熱により高温となった冷却水は、電動ウォータポンプ13の作用により吸気ポートウォータジャケット16に送られ、吸気ポート周辺を暖める。そして、冷却水は、吸気ポートウォータジャケット16通過後にバイパス通路14を経由してエンジン暖機用コンデンサ36を再び通るように循環する。 Here, if the internal combustion engine is in a cold state and not warmed up and restarted, in order to warm up the area around the intake port, the internal combustion engine is warmed up by the transfer of heat via the refrigeration cycle 3 described above before starting (before the start of combustion operation). Control is exercised. That is, the electric compressor 31 is driven to operate the refrigeration cycle 3, and the chiller expansion valve 38 and the chiller 37 act to absorb the heat of the cooling water in the second cooling water circuit 2 into the refrigerant. Heat is then applied from the refrigerant in the refrigerant cycle 3 to the cooling water in the first cooling water circuit 1 via the engine warm-up condenser 36 . At this time, the control valve 17 of the first cooling water circuit 1 is closed as appropriate, and the cooling water that has become high temperature due to the heat from the refrigeration cycle 3 is sent to the intake port water jacket 16 by the action of the electric water pump 13. , warm up the area around the intake port. After passing through the intake port water jacket 16, the cooling water circulates through the bypass passage 14 and through the engine warm-up condenser 36 again.

このように始動前に吸気ポート周辺を暖めておくことにより、始動初期から燃料性状が良好となり、例えば未燃HCやCOの過渡的な増加を抑制できる。 By warming the area around the intake port before starting in this manner, the fuel properties become good from the initial stage of starting, and for example, transient increases in unburned HC and CO can be suppressed.

上記実施例では、第2の冷却水回路2におけるインバータ21等の廃熱を有効利用して吸気ポート周辺の暖機促進が行われるので、他の加熱源が不要である。また、外気を熱源として冷凍サイクルによる冷却水温度上昇を図る従来技術に比較して、熱源の温度が比較的に高く得られるので、効率良く冷却水の加熱を行うことができる。 In the above embodiment, the waste heat from the inverter 21 and the like in the second cooling water circuit 2 is effectively utilized to promote warming up around the intake port, so that no other heating source is required. Moreover, compared to the conventional technology in which the temperature of the cooling water is increased by a refrigeration cycle using outside air as the heat source, the temperature of the heat source can be obtained relatively high, so that the cooling water can be heated efficiently.

ここで、上記のような冷凍サイクル3を介した吸気ポート周辺の暖機が正常になされていないと、燃料性状の悪化ひいては未燃HC等のエミッション悪化が生じ得る。そのため、好ましい実施例では、以下のいくつかの例のようにシステムの異常の診断を行い、異常と判定したときに警告灯51の点灯を行う。 Here, if the area around the intake port is not warmed up normally via the refrigeration cycle 3 as described above, the fuel properties may deteriorate and the emissions such as unburned HC may deteriorate. Therefore, in a preferred embodiment, an abnormality in the system is diagnosed as in the following several examples, and when an abnormality is determined, the warning light 51 is turned on.

第1の例では、第1の冷却水回路1における冷却水温度を測定し、冷凍サイクル3を介した暖機開始から所定時間の間に冷却水温度が閾値に達しないときに異常と判定して、警告灯51を点灯する。冷却水温度を検出するための水温センサは、例えば、吸気ポートウォータジャケット16に配置することが望ましいが、シリンダブロックウォータジャケット11aなどの他の位置であってもよい。 In the first example, the coolant temperature in the first coolant circuit 1 is measured, and an abnormality is determined when the coolant temperature does not reach a threshold within a predetermined time from the start of warm-up via the refrigeration cycle 3. Then, the warning light 51 is turned on. The water temperature sensor for detecting the cooling water temperature is preferably placed, for example, in the intake port water jacket 16, but may be placed in another location such as the cylinder block water jacket 11a.

第2の例では、内燃機関のシリンダヘッドないしシリンダブロックの温度を測定し、冷凍サイクル3を介した暖機開始から所定時間の間に上記温度が閾値に達しないときに異常と判定する。この場合、吸気ポート周辺に温度センサを配置することが望ましいが、シリンダヘッドの金属部分などの他の位置であってもよい。 In the second example, the temperature of the cylinder head or cylinder block of the internal combustion engine is measured, and when the temperature does not reach the threshold within a predetermined time from the start of warm-up via the refrigeration cycle 3, it is determined that there is an abnormality. In this case, it is desirable to arrange the temperature sensor around the intake port, but it may be located at other locations such as a metal part of the cylinder head.

第3の例では、冷凍サイクル3を介した暖機中に、冷凍サイクル3における電動コンプレッサ31の出口圧力を測定し、暖機開始から所定時間の間に出口圧力が閾値に達しないときに異常と判定する。電動コンプレッサ31の出口部に図示を省略した圧力センサが設けられている。 In the third example, the outlet pressure of the electric compressor 31 in the refrigeration cycle 3 is measured during warm-up via the refrigeration cycle 3, and an abnormality is detected when the outlet pressure does not reach the threshold within a predetermined time from the start of warm-up. It is determined that A pressure sensor (not shown) is provided at the outlet of the electric compressor 31.

第4の例では、冷凍サイクル3を介した暖機中に、冷凍サイクル3における電動コンプレッサ31の出口温度を測定し、暖機開始から所定時間の間に出口温度が閾値に達しないときに異常と判定する。電動コンプレッサ31の出口部に図示を省略した冷媒温度センサが設けられている。 In the fourth example, the outlet temperature of the electric compressor 31 in the refrigeration cycle 3 is measured during warm-up via the refrigeration cycle 3, and an abnormality is detected when the outlet temperature does not reach the threshold within a predetermined time from the start of warm-up. It is determined that A refrigerant temperature sensor (not shown) is provided at the outlet of the electric compressor 31.

第5の例では、第1の冷却水回路1における冷却水温度を測定し、冷凍サイクル3を介した暖機開始から所定時間の間の上記冷却水温度の変化量が閾値に達しないときに異常と判定する。冷却水温度を検出するための水温センサは、例えば、吸気ポートウォータジャケット16に配置することが望ましいが、シリンダブロックウォータジャケット11aなどの他の位置であってもよい。 In the fifth example, the cooling water temperature in the first cooling water circuit 1 is measured, and when the amount of change in the cooling water temperature during a predetermined period of time from the start of warm-up via the refrigeration cycle 3 does not reach a threshold value, Determined as abnormal. The water temperature sensor for detecting the cooling water temperature is preferably placed, for example, in the intake port water jacket 16, but may be placed in another location such as the cylinder block water jacket 11a.

第6の例では、内燃機関のシリンダヘッドないしシリンダブロックの温度を測定し、冷凍サイクル3を介した暖機開始から所定時間の間の上記温度の変化量が閾値に達しないときに異常と判定する。この場合、吸気ポート周辺に温度センサを配置することが望ましいが、シリンダヘッドの金属部分などの他の位置であってもよい。 In the sixth example, the temperature of the cylinder head or cylinder block of the internal combustion engine is measured, and an abnormality is determined when the amount of change in temperature during a predetermined period of time from the start of warm-up via the refrigeration cycle 3 does not reach a threshold value. do. In this case, it is desirable to arrange the temperature sensor around the intake port, but it may be located at other locations such as a metal part of the cylinder head.

このほか、適当な公知の方法により冷凍サイクル3が十分に動作しているかどうかを判定するようにしてもよい。 In addition, it may be determined whether the refrigeration cycle 3 is operating sufficiently by an appropriate known method.

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例にのみ限定されるものではなく、第1の冷却水回路1や第2の冷却水回路2さらには冷凍サイクル3の具体的な構成は、適宜に変更することが可能である。例えば、吸気ポートウォータジャケット16を別回路とせずに、シリンダヘッド側のウォータジャケット11bの一部として吸気ポート周辺を暖めるように構成してもよい。また、本発明は、上述したシリーズハイブリッド車両の冷却装置に限らず、内燃機関とは別の適当な廃熱源を具備するものであれば、内燃機関が走行駆動源となる車両を含め、広く適用することができる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to the first cooling water circuit 1, the second cooling water circuit 2, and the refrigeration cycle 3. The configuration can be changed as appropriate. For example, the intake port water jacket 16 may be configured to heat the area around the intake port as part of the water jacket 11b on the cylinder head side, instead of using a separate circuit. Furthermore, the present invention is applicable not only to the above-mentioned cooling system for series hybrid vehicles, but also to vehicles whose driving power source is an internal combustion engine, as long as the device is equipped with a suitable waste heat source separate from the internal combustion engine. can do.

1…第1の冷却水回路
2…第2の冷却水回路
3…冷凍サイクル
11…ウォータジャケット
12…ラジエータ
13…電動ウォータポンプ
16…吸気ポートウォータジャケット
21…インバータ
22…走行用モータジェネレータ
23…発電用モータジェネレータ
24…第2ラジエータ
25…第2電動ウォータポンプ
31…電動コンプレッサ
32…コンデンサ
33…膨張弁
34…エバポレータ
35…車室暖房用コンデンサ
36…エンジン暖機用コンデンサ
37…チラー
38…チラー用膨張弁
41…コントローラ
51…警告灯
1... First cooling water circuit 2... Second cooling water circuit 3... Refrigeration cycle 11... Water jacket 12... Radiator 13... Electric water pump 16... Intake port water jacket 21... Inverter 22... Traveling motor generator 23... Power generation Motor generator 24...Second radiator 25...Second electric water pump 31...Electric compressor 32...Capacitor 33...Expansion valve 34...Evaporator 35...Capacitor for cabin heating 36...Capacitor for engine warm-up 37...Chiller 38...For chiller Expansion valve 41...Controller 51...Warning light

Claims (8)

内燃機関の少なくとも吸気ポート周辺を流れる冷却水が循環する冷却水回路と、内燃機関とは別の廃熱源と、を、車室空調装置を構成する電動コンプレッサを用いた冷凍サイクルを介して熱的に接続し、内燃機関の始動前の暖機要求時に、上記冷凍サイクルの作用により、上記廃熱源から上記冷却水回路へ熱を移動させるとともに、
上記冷凍サイクルの異常の有無を診断し、異常時には警告灯の点灯を行う、
車両の内燃機関の暖機方法。
A cooling water circuit in which cooling water circulates around at least the intake port of the internal combustion engine and a waste heat source separate from the internal combustion engine are thermally connected through a refrigeration cycle using an electric compressor that constitutes a cabin air conditioner. When a warm-up request is made before starting the internal combustion engine, heat is transferred from the waste heat source to the cooling water circuit by the action of the refrigeration cycle, and
Diagnoses whether or not there is an abnormality in the refrigeration cycle mentioned above, and lights up a warning light in the event of an abnormality.
How to warm up a vehicle's internal combustion engine.
上記冷却水回路の冷却水温度を測定し、上記冷凍サイクルを介した暖機開始から所定時間の間に上記冷却水温度が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
measuring the cooling water temperature of the cooling water circuit, and determining that there is an abnormality when the cooling water temperature does not reach a threshold within a predetermined time from the start of warm-up through the refrigeration cycle;
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
上記内燃機関のシリンダヘッドないしシリンダブロックの温度を測定し、上記冷凍サイクルを介した暖機開始から所定時間の間に上記温度が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
Measuring the temperature of the cylinder head or cylinder block of the internal combustion engine, and determining an abnormality when the temperature does not reach a threshold within a predetermined time from the start of warming up via the refrigeration cycle;
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
上記冷凍サイクルを介した暖機中に、上記冷凍サイクルにおける上記電動コンプレッサの出口圧力を測定し、暖機開始から所定時間の間に上記出口圧力が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
During warm-up through the refrigeration cycle, the outlet pressure of the electric compressor in the refrigeration cycle is measured, and an abnormality is determined when the outlet pressure does not reach a threshold within a predetermined time from the start of warm-up.
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
上記冷凍サイクルを介した暖機中に、上記冷凍サイクルにおける上記電動コンプレッサの出口温度を測定し、暖機開始から所定時間の間に上記出口温度が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
measuring the outlet temperature of the electric compressor in the refrigeration cycle during warm-up via the refrigeration cycle, and determining an abnormality when the outlet temperature does not reach a threshold within a predetermined time from the start of warm-up;
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
上記冷却水回路の冷却水温度を測定し、上記冷凍サイクルを介した暖機開始から所定時間の間の上記冷却水温度の変化量が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
measuring the cooling water temperature of the cooling water circuit, and determining that there is an abnormality when the amount of change in the cooling water temperature during a predetermined period of time from the start of warm-up through the refrigeration cycle does not reach a threshold;
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
上記内燃機関のシリンダヘッドないしシリンダブロックの温度を測定し、上記冷凍サイクルを介した暖機開始から所定時間の間の上記温度の変化量が閾値に達しないときに異常と判定する、
請求項1に記載の車両の内燃機関の暖機方法。
Measuring the temperature of the cylinder head or cylinder block of the internal combustion engine, and determining an abnormality when the amount of change in the temperature during a predetermined period of time from the start of warming up via the refrigeration cycle does not reach a threshold;
A method for warming up an internal combustion engine of a vehicle according to claim 1.
内燃機関の少なくとも吸気ポート周辺を流れる冷却水が循環する冷却水回路と、
内燃機関とは別の廃熱源と、
車室空調装置を構成する電動コンプレッサを用いた冷凍サイクルであって、上記冷却水回路と上記廃熱源とを熱的に接続する冷凍サイクルと、
内燃機関の始動前の暖機要求時に、上記廃熱源から上記冷却水回路へ熱を移動させるように上記冷凍サイクルを運転するとともに、上記冷凍サイクルの異常の有無を診断し、異常時には警告灯の点灯を行うコントローラと、
を備えてなる車両の内燃機関の暖機装置。
a cooling water circuit in which cooling water flows around at least an intake port of an internal combustion engine;
A waste heat source separate from the internal combustion engine,
A refrigeration cycle using an electric compressor constituting a vehicle interior air conditioner, the refrigeration cycle thermally connecting the cooling water circuit and the waste heat source;
When a warm-up request is made before starting the internal combustion engine, the refrigeration cycle is operated to transfer heat from the waste heat source to the cooling water circuit, and the refrigeration cycle is diagnosed for any abnormality, and in the event of an abnormality, a warning light is activated. A controller that lights up;
A warm-up device for a vehicle's internal combustion engine.
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