JP4522458B2

JP4522458B2 - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP4522458B2
Application number: JP2008053635A
Authority: JP
Inventors: 行志加藤; 孝章後藤; 信二鈴木; 孝行鎌田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP2009208619A; EP2098392A1; DE602009000148D1; EP2098392B1

Description

本発明は、内燃機関の冷却液を用いて生成した暖房風によって車室内を暖房する車両用暖房装置に関する。

走行用の駆動源として内燃機関（以下、エンジンとする）を備えた車両では、一次停止時などでエンジンがアイドリング状態（最低回転数で駆動される状態、以下、アイドル状態とする）となるときに、エンジンの駆動を停止することにより、燃料消費の削減（燃費の向上）、エミッションの低減を図るエコラン制御、アイドルストップ制御などのエンジン制御（以下、エコラン制御とする）が行われる。

また、エンジンによって走行する車両では、エンジン冷却液（例えば、水、以下、冷却水とする）を用いて車室内の暖房が行われる。冷却水を用いて車室内を暖房する空調装置などの暖房装置（以下、エアコンとする）では、エンジンによって加熱された冷却水との間で熱交換が行われることにより空気を加熱して、所定温度の空調風を生成し、生成した空調風を足元吹出し口などの吹出し口から車室内に吹き出すようにしている。

このようなエアコンとしては、吹出し口に温度センサを設けて、温度センサによって検出される吹出し口の温度と設定温度に基づいて、冷暖房モードの選択、吹出し口の選択、吹出し風量の調整などを行う提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。

また、車室内の暖房のみならず冷房も行うエアコンでは、コンプレッサがエンジンによって駆動されるものがあり、エンジンが停止すると冷房能力が低下する。ここから、エバポレータ後温度を検出して、エバポレータ後温度が所定の温度以下である時に、エンジン始動停止を許可する提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。

ところで、冷却水は、エンジンが停止されることにより温度（水温）が低下し、エアコンは、冷却水の水温低下によって暖房能力が低下する。このために、エコラン制御が行われる車両では、エンジンが停止されることにより暖房能力が低下する。これにより、車室内へ吹き出される空調風の温度が下がり、乗員に不快感を生じさせてしまうことがある。

ここから、エコラン制御が行われる車両において、車室内を空調するときの設定温度、外気温、室温に基づいてアイドルストップ水温を演算し、冷却水の水温がアイドルストップ水温以上となっているときに、エンジン停止を許可する提案がなされている（例えば、特許文献３参照。）。

また、冷却水の水温に基づいてエンジン停止禁止、停止許可を行うときに、冷却水の水温の閾値にヒステリシス幅を持たせると共に、この閾値を可変とすることにより、エコラン制御を行うときの暖房能力の低下を抑制する提案がなされている（例えば、特許文献４参照。）。

さらに、エンジン自動停止による省エネを図るときに、ブロワファンがオンしていると、外気温度、空気吹出温度及び空気吸込温度に基づいて、暖房、冷房、除湿の必要性を判定すると共に、アイドルストップの許可／禁止を設定する提案がなされている（例えば、特許文献５参照。）。
特開平１−２２３０１３号公報特開平１０−２４６１３１号公報特開２００１−２６３１２３号公報特開２００２−２１１２３８号公報特開２００１−３４１５１５号公報

しかしながら、エンジン冷却液の温度を基準とした場合、実際には、乗員に暖房不足感を感じさせない暖房能力が確保されているにもかかわらずエンジン停止が禁止されたり、また、乗員に暖房不足を感じさせてしまう状態であるにもかかわらずエンジンが停止されたままとなってしまうことがある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止条件が成立したときに内燃機関を停止するエコラン制御を行って燃費向上やエミッション低減を図られているときに、不必要に内燃機関が始動されてしまうのを防止しながら、乗員に暖房不足感を生じさせることのない車両用暖房装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、走行用の駆動源として内燃機関を備え、予め設定された停止条件が成立したときに内燃機関を停止すると共に、始動条件が成立したとき及び始動要求に基づいて内燃機関を始動する内燃機関制御手段を含む車両に設けられて、内燃機関の冷却液を用いて加熱した暖房風を吹出し口から吹き出して車室内の暖房を行う車両用暖房装置であって、前記吹出し口から吹き出される前記暖房風の温度である吹出し温度を検出する吹出し温度検出手段と、少なくとも前記内燃機関の駆動停止時に前記吹出し温度検出手段によって吹出し温度を検出し、検出された吹出し温度から予め設定された許容温度だけ下げた第１の基準温度を設定する第１の設定手段と、前記内燃機関の駆動停止中に前記吹出し温度検出手段によって検出される吹出し温度が前記第１の設定手段によって設定された前記第１の基準温度より下がったときに、前記内燃機関制御手段に対して前記内燃機関の駆動要求を行う駆動要求手段と、を含み、前記第１の設定手段が、前記内燃機関の駆動停止時に前記吹出し温度検出手段によって前記吹出し温度を検出し、検出した前記吹出し温度を最高吹出し温度として、前記第１の基準温度の設定に適用する前記吹出し温度とする吹出し温度設定手段と、前記内燃機関の駆動停止中に前記吹出し温度を検出し、検出した前記吹出し温度が前記最高吹出し温度より高いか否かを判定し、前記最高吹出し温度より高い場合に、前記最高吹出し温度を更新する更新手段と、を含み、前記検出された吹出し温度に代えて前記吹出し温度設定手段によって設定された前記吹出し温度から前記第１の基準温度を設定する、ことを特徴とする。

この発明によれば、少なくとも内燃機関の停止時に、吹出し温度検出手段によって吹出し温度を検出し、検出した吹出し温度と許容温度に基づいて第１の基準温度を設定する。また、駆動要求手段は、内燃機関の停止されている状態で吹出し温度検出手段によって検出される吹出し温度が、第１の設定温度より下がったときに、内燃機関の始動要求を行う。

これによって内燃機関が始動されて吹出し温度の上昇が図られることにより、乗員に不快感を生じさせてしまうのを確実に防止することができる。
また、内燃機関の停止時を含む内燃機関の駆動停止中で吹出し温度が最も高い最高吹出し温度を随時更新し、第１の基準温度を設定するときの吹出し温度とし、この吹出し温度（最高吹出し温度）に基づいて第１の基準温度を設定する。これにより、吹出し温度検出手段に、検出遅れが生じても、第１の基準温度を適切に設定することができる。

請求項２に係る発明は、車外の温度である外気温度を検出する外気温検出手段と、前記外気温検出手段によって検出される外気温に基づいて第２の基準温度を設定する第２の設定手段と、を含み、前記駆動要求手段が、前記吹出し温度検出手段によって検出される吹出し温度が、前記第１の基準温度又は前記第２の基準温度の何れか低い温度より低下したときに、前記内燃機関の駆動要求を行う、ことを特徴とする。

この発明によれば、外気温検出手段によって検出される外気温度に基づいて第２の基準温度を設定する。このときの第２の基準温度は、乗員に不快感が生じることのない吹出し温度の下限値（最も低い吹出し温度）とすることが好ましい。

駆動要求手段は、第１の基準温度と第２の基準温度の何れか低い温度を基準温度として、吹出し温度が、この基準温度より下がったときに、内燃機関の始動要求を行う。これにより、内燃機関が不必要に駆動されてしまうのを確実に抑制することができる。

請求項３に係る発明は、前記第１の設定手段が、前記第１の基準温度の設定に適用する前記吹出し温度が高くなるほど前記許容温度を大きくして第１の基準温度を設定する、ことを特徴とする。

この発明によれば、吹出し温度が高くなるほど許容温度を大きくすることにより、吹出し温度に対して第１の基準温度が低くなるように設定する。これにより、吹出し温度が高いにもかかわらず内燃機関が始動されたり、吹出し温度が低くなっているにもかかわらず内燃機関が始動されなくなってしまうのを防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、少なくとも内燃機関の停止時の吹出し温度に基づいて第１の基準温度を設定し、吹出し温度が第１の基準温度よりも低下したときに、内燃機関の駆動要求を行うので、内燃機関を不必要に駆動することなく、乗員に暖房不足感が生じてしまうのを防止することができるとい優れた効果が得られる。

また、本発明は、外気温度に基づいて第２の基準温度を設定し、吹出し温度が第１又は第２の基準温度の何れか低い温度より低下したときに、内燃機関の始動要求を行うので、内燃機関の停止時間を長く保つことができる。

さらに、本発明では、内燃機関の停止時から停止中に検出される最も高い吹出し温度に基づいて第１の基準温度を設定するので、乗員に暖房不足感が生じるのを抑えることができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１には、本実施の形態に車両用暖房装置として適用する車両用空調装置（以下、エアコン１０とする）の概略構成が示されている。

エアコン１０は、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、エキスパンションバルブ１６及びエバポレータ１８によって冷媒が循環される冷凍サイクルが形成されている。エアコン１０では、冷媒がコンプレッサ１２の回転駆動によって圧縮されて高温高圧となってコンデンサ１４へ送られ、冷却されて液化される。

液化された冷媒は、エバポレータ１８へ送り込まれることにより気化する。このときに、エバポレータ１８では、気化する冷媒とエバポレータ１８を通過する空気との間で熱交換が行われ、これにより、エアコン１０では、エバポレータ１８を通過する空気の冷却及び水分除去が行われる。エキスパンションバルブ１８は、エバポレータ１８へ送られる冷媒を急激に減圧することにより霧状とし、エバポレータ１８での冷媒の気化効率（エバポレータ１８での冷却効率）の向上が図られるようにしている。

このエアコン１０は、空調風の流路が形成されたエアコンユニット２０を備えており、このエアコンユニット２０内に、エバポレータ１８が配設されている。また、このエアコンユニット２０には、空調風の流路の一端側に空気の導入口２２が形成され、他端側に空調風の吹出し口が接続されている。

エアコン１０では、空気の導入モードとして車室内の空気を導入する内気循環モード及び、車外の空気を導入する外気導入モードが設定されており、エアコンユニット２０には、導入口２２として車室内に開口された内気導入口２２Ａと、車外に開口された外気導入口２２Ｂが形成されている。また、エアコンユニット２０には、内気導入口２２Ａと外気導入口２２Ｂを開閉する切換ドア２４及びブロワファン２６が設けられている。

エアコン１０では、空気の導入モードに応じて切換ドア２４が作動されて内気導入口２２Ａ、外気導入口２２Ｂが開閉され、ブロワモータ２８によって回転駆動されるブロワファン２６によって、導入口２２（内気導入口２２Ａないし外気導入口２２Ｂ）から導入された空気がエバポレータ１８へ送り込まれる。

エアコン１０には、空調風の吹出し口として、図示しないウインドシールドガラスへ向けて開口されたデフロスタ吹出し口３０（例えば、センタデフロスタ吹出し口３０Ａ、サイドデフロスタ吹出し口３０Ｂ）、車室内の乗員へ向けて開口されたレジスタ吹出し口３２（例えば、センタレジスタ吹出し口３２Ａ、サイドレジスタ吹出し口３２Ｂ）及び、乗員の足元に向けて開口された足元吹出し口３４（例えば、前席の乗員の足元に向けて開口された前席足元吹出し口３４Ａ、後席の乗員の足元に向けて開口された後席足元吹出し口３４Ｂ）が設けられている。

エアコンユニット２０には、デフロスタ吹出し口３０、レジスタ吹出し口３２及び足元吹出し口３４のそれぞれが連通され、デフロスタ吹出し口３０、レジスタ吹出し口３２及び足元吹出し口３４のそれぞれを開閉するモード切換ドア３６が設けられている。

エアコン１０では、空調風の吹出しモードとして、デフロスタ吹出し口３０から吹き出すDEFモード、レジスタ吹出し口３２から吹き出すFACEモード、足元吹出し口３４から吹き出すFOOTモード、デフロスタ吹出し口３０と足元吹出し口３４から吹き出すFOOT／DEFモード及び、レジスタ吹出し口３２と足元吹出し口３４から吹き出すBI−LEVELモードが設定されている。エアコン１０では、吹出しモードが設定されると、設定された吹出しモードに応じてモード切換ドア３６が作動され、吹出しモードに応じた吹出し口から空調風が吹き出される。

また、エアコンユニット２０には、ヒータコア３８及びエアミックスドア４０が設けられている。エアコン１０では、エバポレータ１８を通過した空気がヒータコア３８を通過可能となっており、ヒータコア３８を通過する空気が、ヒータコア３８で加熱される。

エアコン１０では、ヒータコア３８を通過して加熱された空気と、ヒータコア３８をバイパスされた空気が混合されて空調風が生成される。このときに、エアコン１０では、エアミックスドア４０の開度Ｓによって、ヒータコア３８を通過する空気量とヒータコア３８をバイパスされる空気量を制御して、所望の温度の空調風が生成されるようにしている。これにより、エアミックスドア４０の開度Ｓを大きくすることにより、空調風として車室内を暖房する暖房風が生成される。

一方、図２に示されるように、エアコン１０が設けられる車両には、内燃機関としてエンジン４２が設けられており、このエンジン４２の駆動によって走行される。エンジン４２は、エンジン冷却液として水（以下、冷却水とする）を用いた一般的構成の水冷式内燃機関となっている。

車両には、エンジンラジエータ４４、サーモスタット４６及びウォータポンプ４８によって、エンジン４２とエンジンラジエータ４４との間で冷却水が循環される循環路が形成されている。本実施の形態では、エンジン４２によってウォータポンプ４８が回転駆動されるようになっており、このウォータポンプ４８の回転駆動によってエンジン４２とエンジンラジエータ４４との間で冷却水が循環される。

エンジンラジエータ４４には、車両走行ないし図示しない冷却ファンの作動によって車両前方の空気が導入されるようになっている。エンジンラジエータ４４では、この空気と冷却水との間で熱交換が行われて冷却水が冷却され、この冷却水がエンジン４２へ循環されることにより、排熱によるエンジン４２の温度上昇の抑制が可能となっている。

サーモスタット４６は、冷却水の温度（水温）に応じてエンジンラジエータ４４への冷却水の流路を開閉することにより、エンジン４２の駆動中は、冷却水の水温を予め設定された温度範囲に維持するようにしている。すなわち、サーモスタット４６は、冷却水の水温Ｔｗが予め設定された温度Ｔ_１よりも高くなると、エンジンラジエータ４４への冷却水の流路を全開として、冷却水の冷却が促進されるようにする。また、サーモスタット４６は、水温Ｔｗが温度Ｔ_１よりも低くなると、エンジンラジエータ４４への流路を徐々に狭め、温度Ｔ_２（Ｔ_１＞Ｔ_２）に達するとエンジンラジエータ４４への流路を閉じ、冷却水の冷却が抑えられるようにしている。これにより、エンジン４４の駆動状態では、冷却水の水温Ｔｗが、温度Ｔ_１から温度Ｔ_２の範囲の所定の温度Ｔｓ（Ｔ_２＜Ｔｓ＜Ｔ_１）に維持される。なお、本発明が適用される車両は、走行用の駆動源として内燃機関を含むものであれば良く、内燃機関のみの駆動力によって走行する所謂コンベンショナル車に限らず、内燃機関に加えて電気モータを備えたハイブリッド車などであっても良い。

一方、エアコン１０のヒータコア３８には、ウォータポンプ４８の駆動によってエンジン４２の冷却水が循環されるようになっている。エアコン１０では、ヒータコア３８に冷却水が循環されることにより、ヒータコア３８を通過する空気と冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、エアコン１０では、ヒータコア３８によって空気が加熱される。

図３に示されるように、エアコン１０には、空調運転の作動を制御するエアコンＥＣＵ５０が設けられている。このエアコンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ及び、各種の入出力インターフェイス、駆動回路（何れも図示省略）を含む一般的構成となっている。

エアコンＥＣＵ５０には、コンプレッサ１２が接続されており、エアコンＥＣＵ５０では、冷房負荷に基づいてコンプレッサ１２の冷媒吐出能力を制御する。なお、コンプレッサ１２は、エンジン４２によって回転駆動されるものであっても良く、また、電気モータ（コンプレッサモータ）によって回転駆動されるものであっても良い。

エアコンＥＣＵ５０には、ブロワモータ２８が接続されており、エアコンＥＣＵ５０は、ブロワモータ２８の駆動によってブロワファン２６の回転数を制御することにより、空調風の吹出し風量（ブロワ風量）を制御する。

また、エアコンＥＣＵ５０は、切換ドア２４を作動するアクチュエータ５２Ａ、モード切換ドア３６を作動するアクチュエータ５２Ｂ及び、エアミックスドア４０を作動するアクチュエータ５２Ｃが接続されている。エアコンＥＣＵ５０は、空調風の導入モード、吹出しモードに応じてアクチュエータ５２Ａ、５２Ｂを作動すると共に、車室内を設定温度とする空調風が得られるようにアクチュエータ５２Ｃを作動する。

エアコンＥＣＵ５０には、車室内の温度（室温Ｔｒ）を検出する室温センサ５４、車外の温度（外気温Ｔｏ）を検出する外気温センサ５６、日射量ＳＴを検出する日射センサ５８、エバポレータ１８を通過した空気の温度（エバポレータ後温度Ｔｅ）を検出するエバポレータ後温度センサ６０及び、ヒータコア３８を通過するエンジン４２の冷却水の水温Ｔｗを検出する水温センサ６２等が接続されている。

エアコンＥＣＵ５０は、図示しない操作パネルのスイッチ操作によって設定温度等の運転条件が設定されると、これらのセンサによって環境条件、運転状態を検出し、運転条件、環境条件、運転状態に基づいて、車室内が設定温度となるように空調運転を行う。

このときに、エアコンＥＣＵ５０は、例えば、車室内を設定温度Ｔ_ＳＥＴとするのに必要な空調風の温度である目標吹出し温度Ｔ_ＡＯを設定する。この目標吹出し温度Ｔ_ＡＯは、公知の一般的演算式によって求めることができる。

Ｔ_ＡＯ＝Ｋ_１・Ｔ_ＳＥＴ−Ｋ_２・Ｔｏ−Ｋ_３・Ｔｒ−Ｋ_４・ＳＴ＋Ｃ
（ただし、Ｋ_１〜Ｋ_４及びＣは予め設定された定数）
エアコンＥＣＵ５０は、この目標吹出し温度Ｔ_ＡＯに基づいてエアミックスドア４０の開度を制御する。また、エアコンＥＣＵ５０では、オートモードでの空調運転が設定されていると、目標吹出し温度Ｔ_ＡＯに基づいてブロワ風量、空調風の吹出しモード等の設定を行う。

ブロワ風量は、例えば、室温Ｔｒや設定温度Ｔ_ＳＥＴなどを基準となる温度とし、この温度と目標吹出し温度Ｔ_ＡＯの差に基づいて設定する。このときに、基準としている温度と目標吹出し温度Ｔ_ＡＯの差が小さければブロワ風量を少なくし、基準としている温度と目標吹出し温度Ｔ_ＡＯの差が大きくなるほどブロワ風量が増加するように設定する。

一般に、空調風の吹出しモードは、室温Ｔｒに対して設定温度Ｔ_ＳＥＴないし目標吹出し温度Ｔ_ＡＯが低い房モードのときにFACEモードに設定され、室温Ｔｒに対して設定温度Ｔ_ＳＥＴないし目標吹出し温度Ｔ_ＡＯが高い暖房モードのときに、FOOTモード又はBI−LEVELモードに設定される。

エアコンＥＣＵ５０は、このようにして設定される運転条件に基づいて、車室内を設定温度Ｔ_ＳＥＴとする空調運転を行う。なお、エアコンＥＣＵ５０による空調制御の基本的構成は、公知の構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

一方、車両には、エンジン４２の駆動を制御するエンジンＥＣＵ６４が設けられている。エンジンＥＣＵ６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ、各種の入出力インターフェイス及び駆動回路（何れも図示省略）を含む一般的構成となっている。エンジンＥＣＵ６４は、図示しない各種のセンサ等によって車両の運転操作状態、走行環境、走行状態などを検出し、適正な車両走行が行われるようにエンジン４２の駆動を制御する。このときに、本実施の形態に適用したエンジンＥＣＵ６４は、予め設定されたエンジン始動条件が成立することによりエンジン４２を始動し、エンジン停止条件が成立するとエンジン４２の駆動を停止するエコラン制御を行う。

これにより、車両では、例えば、走行停止（車速がゼロ）状態で、エンジン４２の駆動が停止するアイドルストップがなされる。エンジンＥＣＵ６４は、エンジン４２のエコラン制御を行うことにより、燃費の向上、騒音やエミッションの抑制を行う。なお、エンジンＥＣＵ６４によるエンジン４２の駆動制御の基本的構成は、公知の一般的構成を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

ところで、エンジンＥＣＵ６４は、エンジン停止条件が成立してエンジン４２が停止されているとき（エコラン）に、エアコンＥＣＵ５０からエンジン４２の始動要求が入力されると、このエンジン始動要求に基づいてエンジン４２を始動するようにしている。

エアコン１０は、暖房モードで空調運転が行われているときに、空調風が吹き出される足元吹出し口３４が形成されるダクト６６内に、吹出し温度検出手段として吹出し温度センサ６８が設けられている。

一般に、暖房モードで空調運転が行われるときは、主として足元吹出し口３４から空調風が吹き出され、これにより、快適な暖房感が得られる。ここから、暖房モードで空調運転が行われるときに、吹出し温度センサ６８によって足元吹出し口３４から吹き出される空調風の温度を検出する。なお、吹出し温度センサ６８は、暖房モードで空調運転が行われるときに、車室内に吹き出される空調風の温度を検出可能であれば、任意の位置に設けることができる。

図３に示されるように、エアコンＥＣＵ５０には、吹出し温度センサ６８が接続されている。エアコンＥＣＵ５０は、この吹出し温度センサ６８によって足元吹出し口３４から吹き出される空調風の温度（以下、吹出し温度Ｔａとする）を検出する。

エアコンＥＣＵ５０では、水温センサ６２によって検出される冷却水の水温Ｔｗ等に基づいてエアミックスドア４０の開度Ｓを設定し、設定した開度Ｓが得られるようにアクチュエータ５２Ｃを作動するようにしている。

エアミックスドア４０の開度Ｓは、例えば、全風量（ブロワ風量）に対して、ヒータコア３８を通過した空気の風量の比を混合比ｒとしたときに、この混合比ｒから得られる。この混合比ｒは、エバポレータ後温度Ｔｅ、ヒータコア３６を通過した空気の温度（ヒータコア後温度Ｔｈ）及び、目標吹出し温度Ｔ_ＡＯから得られる。

ｒ＝（Ｔ_ＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｈ−Ｔｅ）
このときに、エバポレータ後温度Ｔｅは、エバポレータ後温度センサ６０によって検出でき、また、ヒータコア後温度Ｔｈは、ヒータコア３８の下流側に温度センサを設けることによって検出することができる。また、ヒータコア後温度Ｔｈは、ヒータコア３８へ供給される冷却水の水温Ｔｗ及び流量（ウォータポンプ４８の回転数、すなわち、エンジン４２の回転数）、ヒータコア３８ごとに定まる温度効率から得ることができ、エアコン１０では、このエアミックスドア４０の開度Ｓが最大となった時に、その時点での冷却水の水温Ｔｗにおける暖房能力が最大となる。

一方、エンジン４２が停止されている状態では、少なからず、冷却水の水温低下が生じる。エアコン１０では、冷却水の水温Ｔｗが低下すると、暖房能力が低下する。このために、エアミックスドア４０を最大開度とした状態でも、目標吹出し温度Ｔ_ＡＯとなる温度の空調風が得られなくなり、乗員に暖房不足感を生じさせてしまうことがある。

ここから、エアコンＥＣＵ５０では、エンジン４２が停止されているときに、暖房運転中に吹出し温度センサ６８によって検出される空調風の吹出し温度Ｔａに基づいて、暖房能力の変化を判断して、エンジン４２の始動要求を行うことにより、乗員に暖房不足感が生じるのを防止するようにしている。

このときに、エアコンＥＣＵ５０では、外気温センサ５６によって検出される外気温Ｔｏから車室内の暖房が必要な環境状態（外気温）か否かを判定する。

エアコンＥＣＵ５０には、第２の基準温度として、エンジン４２の停止を許可するときの外気温Ｔｏに対する水温Ｔｗの下限値（以下、基準温度Ｔｓｏとする）が設定されている。

また、エアコンＥＣＵ５０では、エンジン停止（エコラン）が開始されてからの吹出し温度Ｔａの最高温度（最高吹出し温度Ｔａｍａｘ）を検出し、この最高吹出し温度Ｔａｍａｘに基づいて、第１の基準温度とするエンジン停止を許可するときの吹出し温度Ｔａの下限値（以下、基準温度Ｔｓａ）を設定する。この基準温度Ｔｓａは、最高吹出し温度Ｔａｍａｘから、予め設定される許容温度ΔＴだけ下げた温度となるようにしている。

エアコンＥＣＵ５０は、エコラン（エンジン停止）が開始されると、基準温度Ｔｓｏ、Ｔｓａの何れか低い温度を、吹出し温度Ｔａに基づいてエンジン始動要求を行うときの基準温度Ｔａｆを設定し、吹出し温度センサ６８によって検出される空調風の吹出し温度Ｔａが基準温度Ｔａｆより下がると、エンジンＥＣＵ６４に対して、エンジン始動要求を行うようにしている。

これによりエンジン４２が始動されると、エンジン４２による冷却水の昇温と、昇温された冷却水がヒータコア３８へ循環されることによる暖房能力の増加が図られる。

以下に、本実施の形態の作用として、エアコン１０（エアコンＥＣＵ５０）がエンジン始動要求を行うことによる暖房能力の維持を説明する。

エアコン１０に設けられているエアコンＥＣＵ５０は、空調運転の開始が指示されると、設定温度Ｔ_ＳＥＴなどの運転条件と、室温Ｔｒ、外気温Ｔｏなどの環境条件を読み込み、運転条件、環境条件及び運転状態に基づいて、車室内を設定温度とするための目標吹出し温度Ｔ_ＡＯを設定する。

また、エアコンＥＣＵ５０は、操作パネルから入力された運転条件ないし目標吹出し温度Ｔ_ＡＯに基づいて設定される運転条件に基づいて、導入モード、ブロワ風量、吹出しモードを設定し、目標吹出し温度Ｔ_ＡＯの空調風が吹き出されるように空調運転を開始する。すなわち、エアコンＥＣＵ５０は、車室内を設定温度Ｔ_ＳＥＴとするようにエアミックスドア４０の開度Ｓを制御して空調運転を行う。

一方、エンジンＥＣＵ６４は、図示しないイグニッションスイッチがオンされて車両走行が開始されると、運転操作、走行環境、運転状態などを検出し、これらに基づいてエンジン４２の駆動制御を行う。これにより、乗員の運転操作に応じた車両走行がなされる。

このとき、エンジンＥＣＵ６４では、予め設定されているエンジン停止条件が成立したときに、エンジン４２の駆動を停止するエコランを行い、燃費向上、騒音やエミッションの抑制が図られるようにしている。

ところで、エアコン１０は、エンジン４２を停止するエコランが行われることにより、ヒータコア３８への冷却水の循環が停止して暖房能力が低下する。エアコン１０の暖房能力が低下しすぎると、車室内に吹き出される空調風の温度（吹出し温度Ｔａ）が低下して、乗員に不快感を生じさせてしまうことがある。

ここから、エアコンＥＣＵ５０は、暖房能力が低下したときに、適切なタイミングでエンジン４２の始動要求を行うことにより、乗員に不快感を生じさせてしまうのを防止するようにしている。

ここで、図４乃至図８を参照しながら、エアコンＥＣＵ５０での処理を説明する。図４には、乗員に不快感を生じない範囲で暖房能力を維持するときの処理の概略を示している。このフローチャートは、車両の図示しないイグニッションスイッチがオンされて走行が開始されると、所定の時間間隔で実行され、最初のステップ１００で外気温センサ５６によって車外の温度である外気温Ｔｏを検出し、外気温Ｔｏから車室内の暖房が必要な環境下であるか否かを判断する（ステップ１０２）。

図６（Ａ）には、このときの判定に用いる外気温フラグＦ_ＴＯの概略を示している。外気温フラグＦ_ＴＯは、外気温Ｔｏが温度Ｔｏ_２まで低下するとセットされ（Ｆ_ＴＯ＝１）、温度Ｔｏ_１まで上昇するとリセットされる（Ｆ_ＴＯ＝０）。ここで、温度Ｔｏ_１、Ｔｏ_２の間では、温度Ｔｏ_１を温度Ｔｏ_２よりも高くしてヒシテリシスを持たせている。

このときの温度Ｔｏ_１、Ｔｏ_２は、暖房が要求される一般的な外気温Ｔｏが適用されており、例えば、温度Ｔｏ_１＝２０°Ｃ、温度Ｔｏ_２＝１５°Ｃ程度の温度を適用することができる。これにより、外気温フラグＦ_ＴＯがセット（Ｆ_ＴＯ＝１）されている状態では、エアコン１０の暖房運転が要求される環境であると判断しうるようになっている。

図４のフローチャートでは、外気温センサ５６によって検出される外気温Ｔｏが、暖房運転が要求される環境状態であると（Ｆ_ＴＯ＝１）、ステップ１０２で肯定判定してステップ１０４へ移行し、外気温Ｔｏに基づくエンジン４２の始動要求水温Ｃｗを設定する。

図６（Ｂ）には、外気温Ｔｏに対する始動要求水温Ｃｗの一例を示している。一般に、始動要求水温Ｃｗは、外気温Ｔｏにかかわらず一定となっているが、本実施の形態では、外気温Ｔｏが高くなると、始動要求水温Ｃｗを下げるようにしている。これにより、外気温Ｔｏが低く大きな暖房能力が要求されると想定されるときには、エンジン４２の始動要求を行う水温Ｔｗ（始動要求水温Ｃｗ）が高く設定され、外気温Ｔｏが高くなるにしたがって、始動要求水温Ｃｗが低く設定されるようにしている。これにより、暖房能力が確保されているにもかかわらず、エンジン４２が始動されてしまうのを防止するようにしている。

図４では、外気温Ｔｏに基づいてエンジン４２の始動要求水温Ｃｗを設定すると、ステップ１０６では、水温センサ６２によってヒータコア３８内の冷却水の水温Ｔｗを検出し、次ぎのステップ１０８では、水温Ｔｗが始動要求水温Ｃｗより下がっているか否かを確認する。ここで、水温Ｔｗが始動要求水温Ｃｗより低下していると（Ｔｗ＜Ｃｗ）、ステップ１０８で肯定判定する。

ステップ１０８で肯定判定されると、ステップ１１０では、エンジン４２の駆動が停止されたか否か、すなわち、エコランが行われているか否かを確認する。このときに、エンジン停止条件が成立して、エンジン４２の駆動が停止されていると、ステップ１１０で肯定判定してステップ１１２へ移行する。

このステップ１１２では、ブロワモータ２８（ブロワファン２６）がオンしているか否かを確認する。すなわち、ステップ１１２では、エアコン１０の空調運転（暖房運転）が行われているか否かを確認する。

ここで、エアコン１０の空調運転が行われてブロワファン２６がオンされていると、ステップ１１２で肯定判定してステップ１１４へ移行する。このステップ１１４では、最高吹出し温度Ｔａｍａｘを読み込む。

図５には、最高吹出し温度Ｔａｍａｘの設定処理の概略を示している。このフローチャートは、エアコン１０が空調運転を行うときに、図４の処理と並行して、所定の時間間隔で実行される。なお、図５のフローチャートは、例えば、暖房運転（暖房モードでの空調運転）などで実行されるものであっても良い。

このフローチャートでは、最初のステップ１３０で、吹出し温度センサ６８によって検出する空調風の吹出し温度Ｔａを読み込む。また、次のステップ１３２では、エンジン停止条件が成立してエンジン４２が停止されたか否かを確認する。

ここで、エンジン４２が停止されてエコランが開始されると、ステップ１３２で肯定判定してステップ１３４へ移行する。このステップ１３４では、吹出し温度センサ６８によって検出した吹出し温度Ｔａを最高吹出し温度Ｔａｍａｘに設定する。すなわち、エコランが開始された時点で吹出し温度センサ６８によって検出される吹出し温度Ｔａを、最高吹出し温度Ｔａｍａｘの初期値として設定する。

この後、ステップ１３６では、吹出し温度センサ６８によって検出される吹出し温度Ｔａを読込み、次のステップ１３８では、この吹出し温度Ｔａが、最高吹出し温度Ｔａｍａｘより高いか否かを確認する。このときに、検出された吹出し温度Ｔａが、既に設定されている最高吹出し温度Ｔａｍａｘより高くなっていると、ステップ１３８で肯定判定して、ステップ１３６へ移行し、最高吹出し温度Ｔａｍａｘを更新する。

すなわち、図７に示されるように、エコランが開始されたとき（Ｅ／ＧＯＮからＥ／ＧＯＦＦに移行したとき）に、実際の空調風の温度（図７に破線で示す）が急激に高くなることがある。このときに、吹出し温度センサ６８に検出遅れが生じていると、吹出し温度センサ６８から出力される吹出し温度Ｔａが実際の温度より低くなる。

このために、エコラン開始時の吹出し温度Ｔａを基準として、吹出し温度Ｔａが許容温度ΔＴだけ下がったときにエンジン始動要求を行うと、エンジン４２の始動が遅れ、乗員に暖房不足感を生じさせてしまうことがある。

これに対して、エアコンＥＣＵ５０では、吹出し温度センサ６８によって検出される吹出し温度Ｔａが高くなると、最高吹出し温度Ｔａｍａｘを更新するので、エコランが開始された時点からの範囲で、最高吹出し温度Ｔａｍａｘを適切に設定することができる。すなわち、エンジン４２の停止中に検出される吹出し温度Ｔａが、最高吹出し温度Ｔａｍａｘから許容温度ΔＴだけ下がったときにエンジン４２の始動要求を行うことにより、暖房不足感が生じる前にエンジン４２を始動することができる。

なお、図５のフローチャートでは、ステップ１４０でエコランが終了したか否か（エンジン４２が始動されたか否か）を確認し、エコランが終了すると、ステップ１４０で肯定判定して、最高吹出し温度Ｔａｍａｘの設定処理を、一旦、終了する。

一方、図４のフローチャートでは、ステップ１１２で肯定判定されると、ステップ１１４で、図５の処理で設定された最高吹出し温度Ｔａｍａｘを読み込む。これと共に、ステップ１１６では、外気温度センサ５６によって検出される外気温Ｔｏに基づく始動要求温度Ｔｓｏを設定する。

図８（Ａ）には、本実施の形態に係る外気温Ｔｏに基づく始動要求温度Ｔｓｏの一例を示している。エアコンＥＣＵ５０には、図８（Ａ）に相当する外気温Ｔｏに基づく始動要求温度Ｔｓｏのマップが記憶されており、このマップに基づいて、外気温Ｔｏから始動要求温度Ｔｓｏを設定する。

この始動供給温度Ｔｓｏは、その温度の空調風が吹き出されたときに、一般に暖房不足と感じる境界の温度としており、外気温Ｔｏが、温度Ｔｏ_３よりも高いと始動要求温度Ｔｓｏが温度Ｃａ_１に設定されるが、外気温Ｔｏが温度Ｔｏ_３より低い温度Ｔｏ_４であると、始動要求温度Ｔｓｏが、温度Ｃａ_１よりも高い温度Ｃａ_２に設定される。

また、外気温Ｔｏが、温度Ｔｏ_４と温度Ｔｏ_３の間の温度Ｔｏ_５（Ｔｏ_４＜Ｔｏ_５＜Ｔｏ_３）では、始動要求温度Ｔｓｏが温度Ｃａ_１と温度Ｃａ_２の間の温度Ｃａ_３（Ｃａ_１＜Ｃａ_３＜Ｃａ_２）に設定される。すなわち、外気温Ｔｏが温度Ｔｏ_４から温度Ｔｏ_３の範囲では、外気温Ｔｏが高くなるにしたがって始動要求温度Ｔｓｏが低くなるように設定される。

図４のフローチャートでは、ステップ１１６で外気温Ｔｏに基づく始動要求温度Ｔｓｏを設定すると共に、ステップ１１８では、最高吹出し温度Ｔａｍａｘに基づく始動要求温度Ｔｓａを設定する。

この始動要求温度Ｔｓａは、最高吹出し温度Ｔａｍａｘから予め設定している許容温度ΔＴ（例えば、ΔＴ＝７°Ｃ）を一律に差し引いた温度として設定することができる（Ｔｓａ＝Ｔａｍａｘ−ΔＴ）。

また、これに限らず、最高吹出し温度Ｔａｍａｘに基づいて許容温度ΔＴを変化させって、始動要求温度Ｔｓａを設定するようにしても良い。図８（Ｂ）には、本実施の形態で適用する最高吹出し温度Ｔａｍａｘに対する始動要求温度Ｔｓａを示しており、エアコンＥＣＵ５０には、図８（Ｂ）に相当するマップが記憶されている。

図８（Ｂ）に示されるように、本実施の形態では、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが高くなるにしたがって許容温度ΔＴを大きくする。このようにして、始動要求温度Ｔｓａを設定することにより、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが低いときには、許容温度ΔＴを小さくして、吹出し温度Ｔａが下がりすぎてしまうのを防止することができる。

また、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが高くなるにしたがって、許容温度ΔＴを大きくして、吹出し温度Ｔａが低くなる前にエンジン４２が始動されてしまうのを防止することができる。

図４のフローチャートでは、始動要求温度Ｔｓｏ、Ｔｓａを設定すると、ステップ１２０で、吹出し温度Ｔａを用いて始動要求を行うときの基準温度Ｔａｆを設定する。この基準温度Ｔａｆとしては、始動要求温度Ｔｓｏ又は、始動要求温度Ｔｓａの何れか低い温度を適用する。

この後、ステップ１２２では、吹出し温度センサ６８によって検出される吹出し温度Ｔａを読込み、ステップ１２４では、この吹出し温度Ｔａが基準温度Ｔａｆよりも低くなっているか否かを確認する。

ここで、エンジン４２を停止した状態で暖房運転を継続することにより、ヒータコア３８内の冷却水の水温Ｔｗが低下し、これに伴って低下した吹出し温度Ｔａが、基準温度Ｔａｆよりも低くなる（Ｔａ＜Ｔａｆ）と、ステップ１２４で肯定判定してステップ１２６へ移行する。

このステップ１２６では、エンジンＥＣＵ６４に対してエンジン４２の始動要求を行う。これにより、エンジン４２が駆動されると、ヒータコア３８への冷却水の循環が開始されると共に、エンジン４２によって冷却水の昇温が図られ、車室内へ吹き出される空調風の温度である吹出し温度Ｔａが上昇される。

このように、エアコン１０では、吹出し温度Ｔａに基づいて、エンジン４２の始動要求を行うときに、エンジン停止時点を含めてエンジン停止中で最も高い吹出し温度Ｔａである最高吹出し温度Ｔａｍａｘを基準としているので、吹出し温度センサ６８の検出遅れのために、エンジン４２の始動要求を行う前に、吹出し温度Ｔａが下がりすぎてしまって、乗員に暖房不足感を生じるのを防止することができる。

また、本実施の形態では、最高吹出し温度Ｔａｍａｘから許容温度ΔＴを差し引いて始動要求温度Ｔｓａを設定するときに、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが高ければ、許容温度ΔＴを大きくし、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが低ければ、許容温度ΔＴを小さくするようにしている。

これにより、適切なタイミングでエンジン４２の始動要求を行うことができる。すなわち、設定温度Ｔ_ＳＥＴと室温Ｔｒの差が大きいと目標吹出し温度Ｔ_ＡＯが高くなって最高吹出し温度Ｔａｍａｘも高くなるが、このときに、許容温度ΔＴを一定にしていると、吹出し温度Ｔａが高いにもかかわらず、エンジン４２が始動されてしまうことがある。

また、設定温度Ｔ_ＳＥＴと室温Ｔｒの差が小さいと目標吹出し温度Ｔ_ＡＯが低くなり、これに伴って、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが低くなるが、このときに、許容温度ΔＴを一定にしていると、吹出し温度Ｔａが低くなってもエンジン４２が始動されなくなってしまうことがある。

これに対して、最高吹出し温度Ｔａｍａｘが高くなるにしたがって許容温度ΔＴを大きくして始動要求温度Ｔｓａを設定することにより、適切なタイミングでエンジン４２の始動要求を行うことができる。

一方、エアコン１０では、外気温Ｔｏに基づいて設定される始動要求温度Ｔｓｏと、最高吹出し温度Ｔａｍａｘに基づいて設定される始動要求温度Ｔｓａの何れか低い温度を基準温度Ｔａｆとして、エンジン４２の始動要求を行う吹出し温度Ｔａを判断するので、吹出し温度Ｔａが下がる前にエンジン４２が始動される抑制し、エンジン４２の停止時間を長くすることができる。

したがって、エアコン１０では、車室内を暖房するときに、エンジン４２の燃費向上、騒音やエミッションの低減を図りながら、乗員に不快感を生じさせてしまうのを確実に防止することができる。

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、エンジン４２によって駆動されるウォータポンプ４８を用いて冷却水の循環を行うようにしたが、電気モータで駆動されるウォータポンプ（以下、電動ポンプとする）を用いても良い。

このときには、エンジン４２を停止したときに、エアコンＥＣＵ５０からの要求に応じた流量の冷却水が循環されるように電動ポンプを駆動することにより、吹出し温度Ｔａの低下を抑え、エンジン４２の停止時間を長くすることができる。

また、エンジン停止直後は、冷却水の循環を停止し、吹出し温度Ｔａが下がったときに、先ず、電動ポンプを駆動して冷却水の循環を開始して、エンジン４２内で温度が維持されている冷却水を用いた暖房運転を行った後、吹出し温度Ｔａに基づいてエンジン４２の始動要求を行うようにしても良い。

また、ウォータポンプ４８と電動ポンプを併設したものであっても良い。このときには、例えば、ヒータコア３８への冷却水の循環を電動ポンプによって行うようにしても良く、また、エンジン４２が停止した時に、ウォータポンプ４８に換えて電動ポンプによって冷却水の循環を行う構成であっても良い。

また、以上説明した本実施の形態では、車両用暖房装置として、冷房運転が可能なエアコン１０を例に説明したが、本発明が適用される車両用暖房装置は、冷房機能を備えていない構成であっても良い。

本実施の形態に車両用暖房装置として適用したエアコンの要部の概略構成図である。冷却液の循環系統を示す要部の概略構成図である。エアコンとエンジンの制御系統の要部を示すブロック図である。エンジンの始動要求制御の概略を示す流れ図である。最高吹出し温度の設定の一例を示す流れ図である。（Ａ）は、外気温フラグのセット／リセットの概略を示す線図、（Ｂ）は、外気温に対するエンジンの始動要求水温の一例を示す線図である。エンジンを停止したときの吹出し温度と吹出し温度センサによって検出される吹出し温度の変化の一例を示す線図である。（Ａ）は、外気温に基づく始動要求温度の一例を示す線図、（Ｂ）は、最高吹出し温度に対する始動要求温度の一例を示す線図である。

符号の説明

１０エアコン（車両用暖房装置）
１２コンプレッサ
３４足元吹出し口
３８ヒータコア
４０エアミックスドア
４２エンジン（内燃機関）
４８ウォータポンプ
５０エアコンＥＣＵ（第１の設定手段、第２の設定手段、駆動要求手段）
５６外気温センサ（外気温検出手段）
６２水温センサ
６４エンジンＥＣＵ
６８吹出し温度センサ（吹出し温度検出手段）

Claims

走行用の駆動源として内燃機関を備え、予め設定された停止条件が成立したときに内燃機関を停止すると共に、始動条件が成立したとき及び始動要求に基づいて内燃機関を始動する内燃機関制御手段を含む車両に設けられて、内燃機関の冷却液を用いて加熱した暖房風を吹出し口から吹き出して車室内の暖房を行う車両用暖房装置であって、
前記吹出し口から吹き出される前記暖房風の温度である吹出し温度を検出する吹出し温度検出手段と、
少なくとも前記内燃機関の駆動停止時に前記吹出し温度検出手段によって吹出し温度を検出し、検出された吹出し温度から予め設定された許容温度だけ下げた第１の基準温度を設定する第１の設定手段と、
前記内燃機関の駆動停止中に前記吹出し温度検出手段によって検出される吹出し温度が前記第１の設定手段によって設定された前記第１の基準温度より下がったときに、前記内燃機関制御手段に対して前記内燃機関の駆動要求を行う駆動要求手段と、
を含み、
前記第１の設定手段が、前記内燃機関の駆動停止時に前記吹出し温度検出手段によって前記吹出し温度を検出し、検出した前記吹出し温度を最高吹出し温度として、前記第１の基準温度の設定に適用する前記吹出し温度とする吹出し温度設定手段と、前記内燃機関の駆動停止中に前記吹出し温度を検出し、検出した前記吹出し温度が前記最高吹出し温度より高いか否かを判定し、前記最高吹出し温度より高い場合に、前記最高吹出し温度を更新する更新手段と、を含み、前記検出された吹出し温度に代えて前記吹出し温度設定手段によって設定された前記吹出し温度から前記第１の基準温度を設定する、ことを特徴とする車両用暖房装置。
車外の温度である外気温度を検出する外気温検出手段と、
前記外気温検出手段によって検出される外気温度に基づいて第２の基準温度を設定する第２の設定手段と、
を含み、前記駆動要求手段が、前記吹出し温度検出手段によって検出される吹出し温度が、前記第１の基準温度又は前記第２の基準温度の何れか低い温度より低下したときに、前記内燃機関の駆動要求を行う、
ことを特徴とする前記請求項１に記載の車両用暖房装置。
前記第１の設定手段が、前記第１の基準温度の設定に適用する前記吹出し温度が高くなるほど前記許容温度を大きくして第１の基準温度を設定する、
ことを特徴とする前記請求項１又は請求項２に記載の車両用暖房装置。