JP6497255B2 - Waste heat utilization system - Google Patents

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Description

この発明は排熱利用システムに関する。   The present invention relates to a waste heat utilization system.

排気マニホールドのすぐ下流の排気管から分岐させたバイパス通路に熱交換器を、車両後方にあるデファレンシャルケースに保温ケースを設け、熱交換器と保温ケースとに冷媒を循環させるようにした装置がある(特許文献1参照)。この装置では、熱交換器で排熱を冷媒に回収し、この熱回収によって温度上昇した冷媒を保温ケースに導いて、デファレンシャルケース内部のギアオイルの温度を上昇させることによって、デファレンシャルギアの暖機を促進している。   There is a device in which a heat exchanger is provided in a bypass passage branched from an exhaust pipe immediately downstream of the exhaust manifold, a heat insulation case is provided in a differential case at the rear of the vehicle, and a refrigerant is circulated between the heat exchanger and the heat insulation case. (See Patent Document 1). In this device, exhaust heat is recovered into a refrigerant by a heat exchanger, the refrigerant whose temperature has increased by this heat recovery is guided to a heat retaining case, and the temperature of the gear oil inside the differential case is increased, thereby warming up the differential gear. Promoting.

特開2004−278345号公報JP 2004-278345 A

ところで、排気管に設けたマニ触媒、メイン触媒を活性化させた後の下流側の排気であっても、その下流側の排気に残存する熱エネルギーを有効活用したいという要求がある。例えば、下流側のメイン触媒を活性化させた後の排気から熱を回収し、回収した熱でデファレンシャルギアの暖機促進要求と、車室内(以下、単に「室内」という。)の暖房要求の両方を満たすことを考える。上記の室内暖房要求に応じるには、ヒーターコアとブロアファンを含んでヒーターを構成し、排熱回収器で温めた冷媒をヒーターコアに導き、ヒーターコアを通過する内気との間で熱交換を行わせることである。この場合に、ヒーターコアは、加熱器として働く一方で、放熱器としても利用することができる。つまり、エンジンの高負荷域となって冷媒が高温となったときには、高温となった冷媒を放熱器としてのヒーターコアで冷却してやれば、上記特許文献1のバイパス通路と排気切換弁は不要になる、と本発明者が発想したのである。しかしながら、上記2つの要求を満たしたいという観点からの記載は上記特許文献1に一切無い。   By the way, there is a demand for effective utilization of the thermal energy remaining in the exhaust on the downstream side even if the exhaust on the downstream side after activating the manifold catalyst and the main catalyst provided in the exhaust pipe. For example, heat is recovered from the exhaust after activating the downstream main catalyst, and a request for promoting warm-up of the differential gear and a heating request for the vehicle interior (hereinafter simply referred to as “indoor”) are performed using the recovered heat. Think of meeting both. In order to meet the above indoor heating requirements, the heater is configured to include a heater core and a blower fan, the refrigerant heated by the exhaust heat recovery device is guided to the heater core, and heat is exchanged with the inside air passing through the heater core. Is to do it. In this case, the heater core can be used as a radiator while acting as a heater. In other words, when the refrigerant becomes a high temperature in the high load region of the engine, the bypass passage and the exhaust switching valve of Patent Document 1 are not necessary if the high temperature refrigerant is cooled by the heater core as a radiator. The inventor has come up with the idea. However, there is no description in Patent Document 1 from the viewpoint of satisfying the above two requirements.

そこで本発明では、バイパス通路と排気切換弁を必要とすることなく、デファレンシャルケース内部のギア機構の高負荷域における信頼性を向上し得る排熱利用システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a waste heat utilization system that can improve the reliability of a gear mechanism inside a differential case in a high load region without requiring a bypass passage and an exhaust switching valve.

本発明の排熱利用システムは、排熱回収器と、熱交換器と、ヒーターコアと、ブロアファンと、冷媒通路と、ポンプと、制御部と、を備えている。上記排熱回収器は内部にギアオイルを封入したデファレンシャルケースの近傍の排気管に設けられ、排気管を流れる排気と冷媒との間で熱交換を行い得る。上記熱交換器は前記デファレンシャルケースに設けられ、前記ギアオイルと前記冷媒との間で熱交換を行い得る。上記ヒーターコアは空気と前記冷媒との間で熱交換を行い得る。上記ブロアファンは前記ヒーターコアに空気を一方向に通過させる。上記冷媒通路は前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターコアを接続する。上記ポンプは前記冷媒を前記冷媒通路に循環させる。上記制御部は前記冷媒の温度が予め定めた第1所定値より高い温度域にあるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに外気を通過させて前記冷媒との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第1のモードを実行する。上記排気管を有するエンジンが車両の前方に搭載され、上記排気管は車両の床下を車両の後方に向けて走り、上記排気管の下流端が車両後方に開口するように配置される。上記デファレンシャルケースは車両後方の床下に配置され、上記エンジンの出力が上記デファレンシャルケース内部のギア機構を介して後輪に伝達される場合に、上記排熱回収器、上記熱交換器、上記ヒーターコアの3つが車両後方にまとめて配置される。 The exhaust heat utilization system of the present invention includes an exhaust heat recovery device, a heat exchanger, a heater core, a blower fan, a refrigerant passage, a pump, and a control unit. The exhaust heat recovery unit is provided in an exhaust pipe in the vicinity of a differential case in which gear oil is sealed, and can exchange heat between the exhaust flowing through the exhaust pipe and the refrigerant. The heat exchanger is provided in the differential case and can exchange heat between the gear oil and the refrigerant. The heater core can exchange heat between air and the refrigerant. The blower fan allows air to pass through the heater core in one direction. The refrigerant passage connects the exhaust heat recovery unit, the heat exchanger, and the heater core. The pump circulates the refrigerant through the refrigerant passage. The control unit drives the pump and the blower fan when the temperature of the refrigerant is in a temperature range higher than a first predetermined value, and allows the outside air to pass through the heater core to generate heat from the refrigerant. A first mode is performed in which the air is exchanged and the outside air after the heat exchange is released to the outside of the room. An engine having the exhaust pipe is mounted in front of the vehicle, the exhaust pipe runs under the floor of the vehicle toward the rear of the vehicle, and is arranged so that a downstream end of the exhaust pipe opens to the rear of the vehicle. The differential case is disposed under the floor behind the vehicle, and the exhaust heat recovery device, the heat exchanger, and the heater core are provided when the output of the engine is transmitted to the rear wheels via a gear mechanism inside the differential case. Are arranged together at the rear of the vehicle.

本発明では、エンジンの高負荷域で冷媒が高温となったときには、ヒーターコアを放熱器として利用し、高温となった冷媒を冷却できるため、従来装置のようにバイパス通路と排気切換弁を設ける必要がない。また、ヒーターコアで冷媒から放熱させているので、放熱不足により冷媒が沸騰する恐れを回避できる。また、エンジンの高負荷域で車両を走行させている場合にデファレンシャルギアが高い回転速度で回転するときにはデファレンシャルケース内部のギアオイルが過熱気味となり得る。このとき、ヒーターコアでの放熱によって温度低下した冷媒が熱交換器に導かれることで、温度低下した冷媒とデファレンシャルケース内部のギアオイルとの間で熱交換が行われる。過熱気味のギアオイルよりも冷媒の温度が低いときには、熱交換器がオイルクーラーとして機能することになり、デファレンシャルギアの高負荷域における信頼性を向上できる。   In the present invention, when the refrigerant reaches a high temperature in the high load region of the engine, the heater core can be used as a radiator to cool the refrigerant at a high temperature, so that a bypass passage and an exhaust switching valve are provided as in the conventional device. There is no need. Further, since the heat is radiated from the refrigerant by the heater core, it is possible to avoid the fear that the refrigerant will boil due to insufficient heat radiation. Further, when the vehicle is running in a high load region of the engine, the gear oil inside the differential case can become overheated when the differential gear rotates at a high rotational speed. At this time, the refrigerant whose temperature has been lowered by the heat radiation from the heater core is guided to the heat exchanger, whereby heat exchange is performed between the refrigerant whose temperature has been lowered and the gear oil inside the differential case. When the refrigerant temperature is lower than the superheated gear oil, the heat exchanger functions as an oil cooler, and the reliability of the differential gear in a high load range can be improved.

本発明の第1実施形態のエンジンが搭載される車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle on which an engine according to a first embodiment of the present invention is mounted. 排熱利用装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a waste heat utilization apparatus. 排熱利用装置の制御方法をまとめた表図である。It is the table | surface which put together the control method of the waste heat utilization apparatus. 制御モード1での排熱利用装置の状態図である。It is a state diagram of the exhaust heat utilization apparatus in the control mode 1. 制御モード2での排熱利用装置の状態図である。It is a state diagram of the exhaust heat utilization apparatus in the control mode 2. 制御モード3での排熱利用装置の状態図である。It is a state diagram of the exhaust heat utilization apparatus in the control mode 3. ウォータポンプ回転速度の特性図である。It is a characteristic view of a water pump rotational speed. ブロアファン回転速度の特性図である。It is a characteristic view of a blower fan rotational speed. 制御装置が行う制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method which a control apparatus performs. 制御装置が行う制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method which a control apparatus performs.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態のエンジン2が搭載される車両1の概略構成図、図2は排熱利用装置21(排熱利用システム)の概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle 1 on which an engine 2 according to the first embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exhaust heat utilization device 21 (exhaust heat utilization system).

図1において、車両1には、動力源としてのエンジン2を車両1の前方(図1で左側)に備える。エンジンは例えばガソリンエンジンである。また、車両1は後輪駆動車である。車両1の床下には、変速機3、プロペラシャフト4、デファレンシャルギア装置5、ドライブシャフト6が車両1の後方(図1で右側)に向けてこの順に配置されている。最も車両後方に配置されるデファレンシャルギア装置を、以下単に「リアデフ」という。エンジン2の出力軸は変速機3、プロペラシャフト4、リアデフ5、ドライブシャフト6を介して、後輪(車両後方の駆動輪)7に伝えられる。前輪(車両前方の被駆動輪)8は操舵機構9に回転可能に設けられている。   In FIG. 1, the vehicle 1 includes an engine 2 as a power source in front of the vehicle 1 (left side in FIG. 1). The engine is, for example, a gasoline engine. The vehicle 1 is a rear wheel drive vehicle. Under the floor of the vehicle 1, a transmission 3, a propeller shaft 4, a differential gear device 5, and a drive shaft 6 are arranged in this order toward the rear (right side in FIG. 1) of the vehicle 1. The differential gear device arranged at the rearmost of the vehicle is hereinafter simply referred to as “rear differential”. The output shaft of the engine 2 is transmitted to the rear wheels (drive wheels behind the vehicle) 7 through the transmission 3, the propeller shaft 4, the rear differential 5, and the drive shaft 6. The front wheels (driven wheels in front of the vehicle) 8 are rotatably provided on the steering mechanism 9.

エンジン2には燃焼室を出た排気を流す排気マニホールド(図示しない)及び排気マニホールドに接続される排気管11を備える。排気管11は車両1の床下を車両1の後方に向けて走り、排気管11の下流端が車両後方に開口するように配置されている。排気マニホールドの合流部直後などに例えば三元触媒などのマニホールド触媒12が、床下の排気管11に例えば三元触媒などのメイン触媒13が設けられている。排気管11の下流端にはマフラー14を備える。一方、車両1の前方にはエンジンを冷却するための部品であるラジエータ14とラジエータファン15が配置されている。   The engine 2 includes an exhaust manifold (not shown) through which exhaust gas exiting the combustion chamber flows and an exhaust pipe 11 connected to the exhaust manifold. The exhaust pipe 11 runs under the floor of the vehicle 1 toward the rear of the vehicle 1 and is disposed so that the downstream end of the exhaust pipe 11 opens to the rear of the vehicle. A manifold catalyst 12 such as a three-way catalyst is provided immediately after the joining portion of the exhaust manifold, and a main catalyst 13 such as a three-way catalyst is provided in the exhaust pipe 11 below the floor. A muffler 14 is provided at the downstream end of the exhaust pipe 11. On the other hand, a radiator 14 and a radiator fan 15, which are parts for cooling the engine, are disposed in front of the vehicle 1.

車両1には排熱利用装置21を備える。排熱利用装置21は、排熱回収器22、熱交換器31、リアヒーター41、これらを連絡する冷却水通路61,62,63、ウォータポンプ71から構成されている。ここでは、冷媒として冷却水を用いるが、冷却水に限定されるものでない。   The vehicle 1 includes an exhaust heat utilization device 21. The exhaust heat utilization device 21 includes an exhaust heat recovery device 22, a heat exchanger 31, a rear heater 41, cooling water passages 61, 62, 63 that connect these, and a water pump 71. Here, although cooling water is used as a refrigerant, it is not limited to cooling water.

排熱回収器22は、メイン触媒13よりも下流側の排気管11であってリアデフ5近傍の排気管11に設けられる。メイン触媒13よりも下流側の排気管11に排熱回収器22を設けるのは、次の理由からである。すなわち、メイン触媒13は活性温度に到達していないと機能しない(有害成分を浄化できない)ため、排熱(排気の有する熱)で常にメイン触媒13を活性温度にまで温めておく必要がある。メイン触媒13の上流側に排熱回収器22を設けるとすれば排熱回収器22の下流で排気温度が低下しメイン触媒13の機能に影響しかねない。メイン触媒13より下流側の排熱を有効利用するのであればメイン触媒13の機能に影響を与えることがない。そこでメイン触媒13の下流側に排熱回収器22を設けることとしたのである。   The exhaust heat recovery unit 22 is provided in the exhaust pipe 11 on the downstream side of the main catalyst 13 and in the vicinity of the rear differential 5. The reason why the exhaust heat recovery device 22 is provided in the exhaust pipe 11 downstream of the main catalyst 13 is as follows. That is, since the main catalyst 13 does not function unless the activation temperature is reached (it cannot purify harmful components), it is necessary to always warm the main catalyst 13 to the activation temperature with exhaust heat (heat of exhaust). If the exhaust heat recovery device 22 is provided on the upstream side of the main catalyst 13, the exhaust temperature decreases downstream of the exhaust heat recovery device 22, which may affect the function of the main catalyst 13. If the exhaust heat downstream of the main catalyst 13 is effectively used, the function of the main catalyst 13 is not affected. Therefore, the exhaust heat recovery device 22 is provided on the downstream side of the main catalyst 13.

次に、リアデフ5近傍の排気管11に排熱回収器22を設けるのは、次の理由からである。すなわち、メイン触媒13下流の排気管11は、車両のレイアウト上、リアデフ5の近くに配置されていることが多い。従って、リアデフ5に熱交換器31を設け、排熱回収器22で温めた冷却水をこの熱交換器31に導くことでリアデフ5の暖機を促進することを考える。すると、排熱回収器22が熱交換器31に近い位置にあり、排熱回収器22と熱交換器31を結ぶ冷却水通路62が短くなることが、冷却水通路62からの放熱を最小限にするためにもベターである。そこで、リアデフ5近傍の排気管11に排熱回収器22を設けることにしたのである。   Next, the exhaust heat recovery unit 22 is provided in the exhaust pipe 11 near the rear differential 5 for the following reason. That is, the exhaust pipe 11 downstream of the main catalyst 13 is often disposed near the rear differential 5 in terms of the vehicle layout. Therefore, it is considered that the heat exchanger 31 is provided in the rear differential 5 and the cooling water heated by the exhaust heat recovery device 22 is guided to the heat exchanger 31 to promote the warm-up of the rear differential 5. Then, the exhaust heat recovery device 22 is located near the heat exchanger 31 and the cooling water passage 62 connecting the exhaust heat recovery device 22 and the heat exchanger 31 is shortened, so that the heat radiation from the cooling water passage 62 is minimized. It is also better to make it. Therefore, the exhaust heat recovery device 22 is provided in the exhaust pipe 11 in the vicinity of the rear differential 5.

排熱回収器22は、図2にも示したように排気管11の外周を囲う円筒状の本体23、本体23の内部に設けられるウォータジャケット24(冷媒通路)から構成される。ウォータジャケット24には入口25と出口26が設けられる。ウォータジャケットの入口25は冷却水通路61に、ウォータジャケットの出口26は冷却水通路62に接続される。冷却水は入口25からウォータジャケット24に入ってウォータジャケット24を流れ、出口26から出て行く。排熱回収器22では、ウォータジャケット24を流れる冷却水と、排気管11を流れる排気との間で熱交換を行い、排気の熱を冷却水に回収する。このようにして熱回収され、暖まった冷却水は、冷却水通路62を介して熱交換器31に送られる。   As shown in FIG. 2, the exhaust heat recovery unit 22 includes a cylindrical main body 23 that surrounds the outer periphery of the exhaust pipe 11, and a water jacket 24 (refrigerant passage) provided inside the main body 23. The water jacket 24 is provided with an inlet 25 and an outlet 26. The water jacket inlet 25 is connected to the cooling water passage 61, and the water jacket outlet 26 is connected to the cooling water passage 62. The cooling water enters the water jacket 24 from the inlet 25, flows through the water jacket 24, and exits from the outlet 26. In the exhaust heat recovery unit 22, heat exchange is performed between the cooling water flowing through the water jacket 24 and the exhaust flowing through the exhaust pipe 11, and the heat of the exhaust is recovered into the cooling water. The heat recovered in this way and warmed is sent to the heat exchanger 31 through the cooling water passage 62.

熱交換器31は、リアデフ5のハウジング5A(デファレンシャルケース)の外周に、例えばリアデフ5の下半分の外周全体を覆うように、熱交換器の本体32が設けられる。リアデフ5は、ハウジング5Aとその内部に収納されるギア機構(図示しない)を備える。ギア機構は、プロペラシャフト4の回転を同シャフト4に直交配置される2つのドライブシャフト6,6に伝達するものである。ハウジング5Aの内部にはほぼ半分の液位で作動油であるギアオイルが封入されている。   The heat exchanger 31 is provided with a heat exchanger body 32 on the outer periphery of the housing 5A (differential case) of the rear differential 5 so as to cover the entire outer periphery of the lower half of the rear differential 5, for example. The rear differential 5 includes a housing 5A and a gear mechanism (not shown) housed therein. The gear mechanism transmits the rotation of the propeller shaft 4 to two drive shafts 6 and 6 arranged orthogonal to the shaft 4. The housing 5A contains gear oil, which is hydraulic oil, at approximately half the liquid level.

熱交換器31は、図2にも示したように本体32、本体32の内部に設けられるウォータジャケット33(冷媒通路)から構成される。ウォータジャケット33には入口34と出口35が設けられる。ウォータジャケットの入口34は冷却水通路62に、ウォータジャケットの出口35は冷却水通路63に接続される。排熱回収器22で暖められた冷却水は入口34からウォータジャケット33に入ってウォータジャケット33を流れ、出口35から出ていく。熱交換器31では、ウォータジャケット33を流れる温められた冷却水と、ハウジング5A内部に貯留されているギアオイル(以下、「リアデフ内部のギアオイル」という。)との間で熱交換を行い、冷却水の熱でリアデフ内部のギアオイルを加熱する。これによって、リアデフ5の暖機を促進する。このようにして冷却水が熱をリアデフ内部のギアオイルに放出することで冷却水の温度(以下「冷却水温」ともいう。)が低下する。温度低下した冷却水は、冷却水通路63を介してリアヒーター41に送られる。   As shown in FIG. 2, the heat exchanger 31 includes a main body 32 and a water jacket 33 (refrigerant passage) provided inside the main body 32. The water jacket 33 is provided with an inlet 34 and an outlet 35. The water jacket inlet 34 is connected to the cooling water passage 62, and the water jacket outlet 35 is connected to the cooling water passage 63. The cooling water heated by the exhaust heat recovery device 22 enters the water jacket 33 from the inlet 34, flows through the water jacket 33, and exits from the outlet 35. In the heat exchanger 31, heat is exchanged between the heated cooling water flowing through the water jacket 33 and the gear oil stored in the housing 5A (hereinafter referred to as "gear oil inside the rear differential") to obtain the cooling water. The gear oil inside the rear differential is heated with the heat of. This promotes warming up of the rear differential 5. In this way, the cooling water releases heat to the gear oil inside the rear differential, so that the temperature of the cooling water (hereinafter also referred to as “cooling water temperature”) decreases. The cooling water whose temperature has decreased is sent to the rear heater 41 via the cooling water passage 63.

室内の冷却と暖房を行い得るエアコンディショナー(図示しない)が主に運転室側に設けられている。一方、リアヒーター41(ヒーター)は、このエアコンディショナーとは別に、例えば後席側に設けられる。エアコンディショナーとは別にリアヒーター41を設け、2つを共に働かせることで、全体の室内暖房を早期に行わせることができる。あるいは、後席側の室内暖房要求に応じることが可能となる。このように後席側にリアヒーター41を設けることは、特に室内空間の広いワンボックスカーにおいて有用である。ここでは、後席側の室内暖房要求に応じる場合で説明する。リアヒーター41は基本的に後席側の室内暖房のためのものであるので、空気を扱うこととなる。ここでは後席側の室内を中心に考え、後席側の室内の空気を「後席側の内気」と、後席側及び運転席側を含む車室の外の空気を「外気」という。   An air conditioner (not shown) capable of cooling and heating the room is mainly provided on the cab side. On the other hand, the rear heater 41 (heater) is provided on the rear seat side, for example, separately from the air conditioner. The rear heater 41 is provided separately from the air conditioner, and the two can work together, so that the entire room can be heated at an early stage. Or it becomes possible to respond to the indoor heating request | requirement of the rear seat side. Providing the rear heater 41 on the rear seat side in this way is particularly useful in a one-box car with a large indoor space. Here, the case where the room heating request on the rear seat side is met will be described. Since the rear heater 41 is basically for indoor heating on the rear seat side, it handles air. Here, considering the interior of the rear seat side, the air in the rear seat side is referred to as “inside air on the rear seat side”, and the air outside the passenger compartment including the rear seat side and the driver seat side is referred to as “outside air”.

リアヒーター41の主要部は、図2にも示したようにダクト42、ヒーターコア43、ブロアファン46、外内気選択機構47から構成される。リアヒーター41を後席側に設けることで、熱交換器31とヒーターコア43を結ぶ冷却水通路63及びヒーターコア43と排熱回収器22を結ぶ冷却水通路61をともに短くすることができる。このように、排熱回収器22、熱交換器31、リアヒーター41を車両後方の床下や後席側にまとめて配置することで、排熱利用装置21の全体をコンパクトにすることができる。   As shown in FIG. 2, the main part of the rear heater 41 includes a duct 42, a heater core 43, a blower fan 46, and an outside / inside air selection mechanism 47. By providing the rear heater 41 on the rear seat side, both the cooling water passage 63 connecting the heat exchanger 31 and the heater core 43 and the cooling water passage 61 connecting the heater core 43 and the exhaust heat recovery device 22 can be shortened. As described above, the exhaust heat utilization device 21 can be made compact by arranging the exhaust heat recovery device 22, the heat exchanger 31, and the rear heater 41 together under the floor behind the vehicle and on the rear seat side.

空気(外気と後席側の内気)を流すためのダクト42が、例えば円筒状であるとすると、ヒーターコア43は、ダクト42の断面を仕切るように、例えば全体として薄い円柱状に形成されて配置される。ヒーターコア43は、冷却水が流れる多数のチューブ(冷媒通路)を支持する本体と、チューブの周辺に配置したフィンで構成され、チューブの外周を空気が通過し得るようになっている。ヒーターコア43としては周知の形状や構造であるものを採用すればよい。ヒーターコア43そのものは周知であるので詳述しない。ヒーターコア43には入口44と出口45が設けられる。入口44は冷却水通路63に、出口45は冷却水通路61に接続される。冷却水は入口44から入って多数のチューブを流れ、出口45から出て行く。   If the duct 42 for flowing air (outside air and rear seat side air) is, for example, cylindrical, the heater core 43 is formed, for example, in a thin cylindrical shape as a whole so as to partition the cross section of the duct 42. Be placed. The heater core 43 includes a main body that supports a large number of tubes (refrigerant passages) through which cooling water flows and fins disposed around the tubes, so that air can pass through the outer periphery of the tubes. A heater core 43 having a known shape or structure may be employed. The heater core 43 itself is well known and will not be described in detail. The heater core 43 is provided with an inlet 44 and an outlet 45. The inlet 44 is connected to the cooling water passage 63, and the outlet 45 is connected to the cooling water passage 61. Cooling water enters from the inlet 44 and flows through a number of tubes and exits from the outlet 45.

ヒーターコア43のすぐ下流にブロアファン46を備える。ブロアファン46のアクチュエータは例えばモータである。モータを制御することによってブロアファン46の回転速度を変え得る。ブロアファン46が駆動されると、ヒーターコア43のチューブの外周を空気が上流側(図2で左側)から下流側(図2で右側)に向けて一方向に通過する。このとき、ヒーターコア43では、チューブを流れる冷却水と、チューブの外周を通過する空気との間で熱交換を行う。   A blower fan 46 is provided immediately downstream of the heater core 43. The actuator of the blower fan 46 is a motor, for example. The rotational speed of the blower fan 46 can be changed by controlling the motor. When the blower fan 46 is driven, air passes in one direction along the outer periphery of the tube of the heater core 43 from the upstream side (left side in FIG. 2) to the downstream side (right side in FIG. 2). At this time, in the heater core 43, heat exchange is performed between the cooling water flowing through the tube and the air passing through the outer periphery of the tube.

外内気選択機構47は、第1のモード、第2のモード、第3のモードの3つのモードを選択的に切換えるものである。第1のモードとは、ブロアファン46の駆動時に、ヒーターコア43に外気を通過させてヒーターコア43のチューブを流れる冷却水との間で熱交換を行わせ、熱交換した後の外気を室外に放出するモードのことである。第1のモードが必要となる理由は、次の通りである。すなわち、排熱利用装置21を設ける際には、メイン触媒13の下流側(排気通路11の下流側)に排熱回収器22を設けていても、エンジンの高負荷域では、排熱回収器22に導入される排気が高温となることから排熱回収器22を出る冷却水も高温となる。従って、高水温時の対策を予め考えておく必要があるためである。   The outside air selection mechanism 47 selectively switches between the three modes of the first mode, the second mode, and the third mode. In the first mode, when the blower fan 46 is driven, heat is exchanged with the cooling water flowing through the heater core 43 through the outside air through the heater core 43, and the outside air after the heat exchange is outdoor. It is a mode to release to The reason why the first mode is necessary is as follows. That is, when the exhaust heat utilization device 21 is provided, even if the exhaust heat recovery device 22 is provided downstream of the main catalyst 13 (downstream of the exhaust passage 11), the exhaust heat recovery device is used in a high load region of the engine. Since the exhaust gas introduced into 22 becomes high temperature, the cooling water exiting the exhaust heat recovery device 22 also becomes high temperature. Therefore, it is necessary to consider in advance measures for high water temperature.

これについて詳述すると、エンジンが高負荷域にあるということは、リアデフ5内部のギア機構も存分に働いているはずであり、ギア機構が盛んに熱を発生し、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇する。一方、排熱回収器22では高温の排気から熱回収するのであるから、エンジンが高負荷域以外にあるときよりも排熱回収器22を出る冷却水の温度が上昇する。リアデフ5内部のギア機構が盛んに熱を発生しギアオイルの温度が上昇しているというのに、この上昇した冷却水の熱を熱交換機31においてリアデフ内部のギアオイルに与え続けたのでは、ギアオイルが沸騰(気化)する恐れがある。リアデフ内部のギアオイルの一部でも沸騰すると、リアデフ5内部のギア機構を潤滑する効率が低下(信頼性が低下)してしまう。   In detail, when the engine is in a high load range, the gear mechanism inside the rear differential 5 should also be fully working, the gear mechanism generates a lot of heat, and the temperature of the gear oil inside the rear differential Rises. On the other hand, since the exhaust heat recovery unit 22 recovers heat from the high-temperature exhaust, the temperature of the cooling water exiting the exhaust heat recovery unit 22 is higher than when the engine is outside the high load range. Even though the gear mechanism inside the rear differential 5 is actively generating heat and the temperature of the gear oil is rising, if the heat of the increased cooling water is continuously applied to the gear oil inside the rear differential in the heat exchanger 31, the gear oil There is a risk of boiling (vaporization). If even a part of the gear oil inside the rear differential boils, the efficiency of lubricating the gear mechanism inside the rear differential 5 is lowered (reliability is lowered).

そこで、熱交換器31の出口に水温センサ82を設けておき、水温センサ82により検出される冷却水温に基づいて、エンジンの高負荷域にあるか否かを判定する。ここで、エンジンの負荷が高くなるほど排熱回収器22に導入される排気の温度が高くなる。熱交換器31出口の冷却水の温度は、エンジンの負荷あるいは排熱回収器22に導入される排気の温度にほぼ比例するといえる。そして、熱交換器31出口の冷却水の温度からエンジンの高負荷域にあると判定されたときには、外内気選択機構47を第1のモードの位置に切換える。これによって、外気の温度がヒーターコア43のチューブを流れる冷却水よりも低いときには、ヒーターコア43のチューブを流れる冷却水からヒーターコア43のチューブの外周を流れる外気へと熱が移動するので、冷却水温が低下する。温度低下した冷却水を熱交換器31に導き、温度低下した冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換を行わせることで、リアデフ内部のギアオイルを冷却することが可能となる。このように、第1のモードを設けたのは、エンジンの高負荷域において排気管11の下流側であっても排気が高温となり排熱回収器22で回収される熱量が過剰気味なるので、この対策のためである。   Therefore, a water temperature sensor 82 is provided at the outlet of the heat exchanger 31, and it is determined based on the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 82 whether or not the engine is in a high load range. Here, as the engine load increases, the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22 increases. It can be said that the temperature of the cooling water at the outlet of the heat exchanger 31 is substantially proportional to the engine load or the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22. Then, when it is determined from the temperature of the cooling water at the outlet of the heat exchanger 31 that the engine is in a high load region, the outside / inside air selection mechanism 47 is switched to the position of the first mode. As a result, when the temperature of the outside air is lower than the cooling water flowing through the tube of the heater core 43, heat is transferred from the cooling water flowing through the tube of the heater core 43 to the outside air flowing around the outer periphery of the tube of the heater core 43. Water temperature decreases. It is possible to cool the gear oil inside the rear differential by guiding the cooling water whose temperature has dropped to the heat exchanger 31 and performing heat exchange between the cooling water whose temperature has dropped and the gear oil inside the rear differential. In this way, the first mode is provided because the exhaust becomes high temperature even in the high load region of the engine even downstream of the exhaust pipe 11, and the amount of heat recovered by the exhaust heat recovery unit 22 becomes excessive. This is for this measure.

第2のモードとは、ブロアファン46の駆動時に、ヒーターコア43に後席側の内気を通過させてヒーターコア43のチューブを流れる冷却水との間で熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を後席側の室内に戻すモードのことである。例えば、後席側の室内暖房要求時で、ヒーターコア43のチューブを流れる冷却水の温度が後席側の内気よりも高いときには、外内気選択機構47を第2のモードに切換える。これによって、チューブを流れる冷却水からヒーターコア43のチューブの外周を流れる内気へと熱が移動するので、後席側の室内暖房を行わせることが可能となる。このように外内気選択機構47は、ブロアファン46の駆動時に、第1のモードと第2のモードとを選択的に切換え得るものである。   In the second mode, when the blower fan 46 is driven, heat is exchanged between the heater core 43 and the cooling water flowing through the tube of the heater core 43 through the inside air on the rear seat side. This is a mode to return the inside air to the room on the rear seat side. For example, when a request for room heating on the rear seat side is made and the temperature of the cooling water flowing through the tube of the heater core 43 is higher than the inside air on the rear seat side, the outside / inside air selection mechanism 47 is switched to the second mode. As a result, heat is transferred from the cooling water flowing through the tube to the inside air flowing through the outer periphery of the tube of the heater core 43, so that indoor heating on the rear seat side can be performed. As described above, the outside air selection mechanism 47 can selectively switch between the first mode and the second mode when the blower fan 46 is driven.

第3のモードとは、ブロアファン46の非駆動時に外内気選択機構47の作動を停止させるモードのことである。   The third mode is a mode in which the operation of the outside / inside air selection mechanism 47 is stopped when the blower fan 46 is not driven.

次に、外内気選択機構47を詳述する。外内気選択機構47は、主に4つの各部屋48,49,52,53、2つの連動する三位置弁50,54から構成される。ヒーターコア43に外気または後席側の内気を導入するため、ヒーターコア41の上流側で外気を導入する外気部屋48と、後席側の内気を導入する内気部屋49とがダクト42の上下に仕切られている。ここで、外気部屋48は、図示しないダクトを介して室外(車室の外)の大気と連通している。内気部屋49は、図示しないダクトを介して後席側の室内と連通している。   Next, the outside / inside air selection mechanism 47 will be described in detail. The outside / inside air selection mechanism 47 mainly includes four chambers 48, 49, 52, 53 and two interlocking three-position valves 50, 54. In order to introduce the outside air or the inside air on the rear seat side into the heater core 43, an outside air room 48 for introducing outside air on the upstream side of the heater core 41 and an inside air room 49 for introducing the inside air on the rear seat side are located above and below the duct 42. It is partitioned. Here, the outside air chamber 48 communicates with the atmosphere outside the room (outside the vehicle compartment) via a duct (not shown). The inside air room 49 communicates with the room on the rear seat side through a duct (not shown).

第1三位置弁50は、外内気選択機構47の3つのモードに対応して、中間位置、内気側位置、外気側位置の3つの位置を採り得る。例えば、第1三位置弁50が中間位置にあるときを図4に、内気側位置にあるときを図5に、外気側位置にあるときを図6にモデルで示している。第1三位置弁50のアクチュエータ51はたとえばモータである。モータの回転運動を第1三位置弁50の動きに変換する機構を有している。アクチュエータ51が駆動信号を受けていないときには、第1三位置弁50が中立位置である中間位置にある。中間位置にあるときには、図2,図4に示したように外気部屋48、内気部屋49の両方がヒーターコア43の上流側と連通している。内気側位置を指示する駆動信号を第1三位置弁50のアクチュエータ51が受けて第1三位置弁50が内気側位置に移動したときには、図5に示したように内気部屋49の後席側の内気のみをヒーターコア43に導入する。一方、外気側位置を指示する駆動信号を第1三位置弁50のアクチュエータ51が受けて第1三位置弁50が外気側位置に移動したときには、図6に示したように外気部屋48の外気のみをヒーターコア43に導入する。   Corresponding to the three modes of the outside / inside air selection mechanism 47, the first three-position valve 50 can take three positions: an intermediate position, an inside air side position, and an outside air side position. For example, FIG. 4 shows the case where the first three-position valve 50 is in the intermediate position, FIG. 5 shows the case where the first three-position valve 50 is in the inside air side position, and FIG. 6 shows the case where it is in the outside air side position. The actuator 51 of the first three-position valve 50 is, for example, a motor. A mechanism for converting the rotational movement of the motor into the movement of the first three-position valve 50 is provided. When the actuator 51 is not receiving a drive signal, the first three-position valve 50 is in an intermediate position that is a neutral position. When in the intermediate position, both the outside air room 48 and the inside air room 49 are in communication with the upstream side of the heater core 43 as shown in FIGS. When the actuator 51 of the first three-position valve 50 receives a drive signal for instructing the inside air side position and the first three position valve 50 moves to the inside air side position, as shown in FIG. Only the inside air is introduced into the heater core 43. On the other hand, when the actuator 51 of the first three-position valve 50 receives a drive signal instructing the outside air side position and the first three position valve 50 moves to the outside air side position, the outside air in the outside air chamber 48 is shown in FIG. Only the heater core 43 is introduced.

ヒーターコア43を出た空気を外気に放出するか後席側の室内に戻すため、ヒーターコア43の下流側に外気と連通する外気連通部屋52と、後席側の室内と連通する室内連通部屋53とがダクト42の上下に仕切られている。ここで、外気連通部屋52は、図示しないダクトを介して室外(車室の外)の大気と連通している。室内連通部屋53は、図示しないダクトを介して後席側の室内と連通している。   In order to release the air that has exited the heater core 43 to the outside air or return it to the room on the rear seat side, an outside air communication room 52 that communicates with the outside air on the downstream side of the heater core 43 and an indoor communication room that communicates with the room on the rear seat side 53 is partitioned above and below the duct 42. Here, the outside air communication room 52 communicates with the atmosphere outside the room (outside the passenger compartment) via a duct (not shown). The indoor communication room 53 communicates with the room on the rear seat side through a duct (not shown).

第2三位置弁54も、第1三位置弁50と同じに中間位置、内気側位置、外気側位置の3つの位置を採り得る。例えば、第2三位置弁54が中間位置にあるときを図4に、内気側位置にあるときを図5に、外気側位置にあるときを図6にモデルで示している。第2三位置弁54のアクチュエータ55もたとえばモータである。モータの回転運動を第2三位置弁54の動きに変換する機構を有している。第2三位置弁54は第1三位置弁50と連動させて駆動する。アクチュエータ55が駆動信号を受けていないときには、第2三位置弁54が中立位置である中間位置にある。中間位置にあるときには、図2,図4に示したように外気連通部屋52、室内連通部屋53の両方がヒーターコア43の下流側と連通している。内気側位置を指示する駆動信号を第2三位置弁54のアクチュエータ55が受けて第2三位置弁54が内気側位置に移動したときには、図5に示したように第2三位置弁54も内気側位置に移動する。一方、外気側位置を指示する駆動信号を第2三位置弁54のアクチュエータ55が受けて第2三位置弁54が外気側位置に移動したときには、図6に示したように第2三位置弁54も外気側位置に移動する。   Similarly to the first three-position valve 50, the second three-position valve 54 can take three positions: an intermediate position, an inside air side position, and an outside air side position. For example, FIG. 4 shows when the second three-position valve 54 is in the intermediate position, FIG. 5 shows when it is in the inside air position, and FIG. 6 shows when it is in the outside air position. The actuator 55 of the second three-position valve 54 is also a motor, for example. A mechanism for converting the rotational movement of the motor into the movement of the second three-position valve 54 is provided. The second three-position valve 54 is driven in conjunction with the first three-position valve 50. When the actuator 55 is not receiving a drive signal, the second three-position valve 54 is in an intermediate position that is a neutral position. When in the intermediate position, both the outside air communication room 52 and the indoor communication room 53 communicate with the downstream side of the heater core 43 as shown in FIGS. When the actuator for the second three-position valve 54 receives a drive signal indicating the inside air side position and the second three position valve 54 moves to the inside air side position, the second three position valve 54 also moves as shown in FIG. Move to the inside air position. On the other hand, when the actuator 55 of the second three-position valve 54 receives a drive signal indicating the outside air side position and the second three position valve 54 moves to the outside air position, the second three position valve as shown in FIG. 54 also moves to the outside air position.

3つの冷却水通路61,62,63(外部冷媒通路)は、排熱回収器22のウォータジャケット24、排熱回収器31のウォータジャケット33、ヒーターコア43のチューブと共に、閉じた一つの回路を構成している。このうち、冷却水通路61にウォータポンプ71(ポンプ)を備える。ウォータポンプ71を設ける位置は冷却水通路61に限定されない。ウォータポンプ71のアクチュエータは例えばモータである。モータを制御することによってウォータポンプ71の回転速度を変え得る。ウォータポンプ71を駆動すると、3つの冷却水通路61,62,63及び排熱回収器22のウォータジャケット24、熱交換器31のウォータジャケット33、ヒーターコア43のチューブを冷却水が循環する。   The three cooling water passages 61, 62, and 63 (external refrigerant passages) form a closed circuit together with the water jacket 24 of the exhaust heat recovery unit 22, the water jacket 33 of the exhaust heat recovery unit 31, and the tube of the heater core 43. It is composed. Among these, the cooling water passage 61 is provided with a water pump 71 (pump). The position where the water pump 71 is provided is not limited to the cooling water passage 61. The actuator of the water pump 71 is, for example, a motor. The rotational speed of the water pump 71 can be changed by controlling the motor. When the water pump 71 is driven, the cooling water circulates through the three cooling water passages 61, 62, 63 and the water jacket 24 of the exhaust heat recovery unit 22, the water jacket 33 of the heat exchanger 31, and the tube of the heater core 43.

このように、排熱利用装置21を構成することで、エンジンの冷間始動後に排熱回収器22によって回収した排熱を用いてリアデフ内部のギアオイルを暖めたり、ヒーターコア43を熱源として用いて後席側の室内を暖房したりすることができる。一方、エンジンの高負荷域でヒーターコア43を放熱器として用いて冷却水を冷却し、これを熱交換器31に導くことでリアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。   In this way, by configuring the exhaust heat utilization device 21, the exhaust oil recovered by the exhaust heat recovery unit 22 after the engine is cold-started is used to warm the gear oil inside the rear differential, or the heater core 43 is used as a heat source. The interior of the rear seat side can be heated. On the other hand, the cooling water is cooled using the heater core 43 as a radiator in a high load region of the engine, and the gear oil inside the rear differential can be cooled by guiding it to the heat exchanger 31.

エンジンの冷間始動後におけるリアデフ5の暖機促進要求と後席側の暖房要求とに応じて、また高負荷域におけるリアデフ内部のギアオイルの冷却要求に応じてブロアファン46、2つの三位置弁、ウォータポンプ71を制御するため、制御装置81を備える。制御装置81には、水温センサ82からの実際の冷却水温の信号と、暖房スイッチ83からの後席側の暖房要求信号が入力されている。水温センサ82は熱交換器31出口の冷却水温を検出するためのものである。暖房スイッチ83は後席側の車室内に設けられている。後席側の乗員がリアヒーター41を作動させたいときに暖房スイッチ83をOFFからONに切換えると、このON信号が後席側の室内を暖房する暖房要求が有るという信号として制御装置81に伝わるようになっている。   A blower fan 46 and two three-position valves according to a request for warming up of the rear differential 5 after the cold start of the engine and a request for heating of the rear seat side, and a request for cooling the gear oil in the rear differential in a high load range. In order to control the water pump 71, a control device 81 is provided. The control device 81 receives an actual cooling water temperature signal from the water temperature sensor 82 and a rear seat heating request signal from the heating switch 83. The water temperature sensor 82 is for detecting the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger 31. The heating switch 83 is provided in the passenger compartment on the rear seat side. When the passenger on the rear seat side wants to operate the rear heater 41 and switches the heating switch 83 from OFF to ON, this ON signal is transmitted to the control device 81 as a signal that there is a heating request for heating the room on the rear seat side. It is like that.

制御装置81は、例えばマイコンから構成される。制御装置81では、後席側の暖房要求の有無と、水温センサ82により検出される熱交換器31出口の冷却水温に応じて、ブロアファン46、2つの三位置弁50,54、ウォータポンプ71を制御する。   The control device 81 is constituted by a microcomputer, for example. In the control device 81, the blower fan 46, the two three-position valves 50 and 54, and the water pump 71 depending on whether there is a heating request on the rear seat side and the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger 31 detected by the water temperature sensor 82. To control.

次に、制御装置81において行われる、排熱利用装置21の制御方法を説明すると、図3は排熱利用装置の制御方法をまとめたものである。ここではエンジンの全運転域が対象となっている。エンジンの全運転域で排熱利用装置21を活用するため、2つの水温判定閾値T1[℃],T2[℃](T1<T2)を導入する。まず一方の水温判定閾値T1(第2所定値)は、エンジンの冷間始動後などに、リアデフ5の暖機促進を後席側の暖房要求よりも優先させるか否かを判定するための閾値である。熱交換器31出口の実際の冷却水温をT[℃]とすると、T<T1の温度域のときにリアデフ5の暖機促進を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な状態にあり、T1≦Tの温度域のときにリアデフ5の暖機促進と後席側の暖房要求を共に満たすことが必要な状態となる。   Next, the control method of the exhaust heat utilization device 21 performed in the control device 81 will be described. FIG. 3 summarizes the control method of the exhaust heat utilization device. Here, the entire operating range of the engine is targeted. In order to utilize the exhaust heat utilization device 21 in the entire operation region of the engine, two water temperature determination threshold values T1 [° C.] and T2 [° C.] (T1 <T2) are introduced. First, one water temperature determination threshold value T1 (second predetermined value) is a threshold value for determining whether or not to prioritize the warm-up promotion of the rear differential 5 over the heating request on the rear seat side after the cold start of the engine or the like. It is. Assuming that the actual cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger 31 is T [° C.], it is necessary to prioritize the warm-up of the rear differential 5 over the heating requirement on the rear seat side when T <T1. There is a state where it is necessary to satisfy both the warm-up promotion of the rear differential 5 and the heating requirement on the rear seat side in the temperature range of T1 ≦ T.

次に、他方の水温判定閾値T2(第1所定値)は、エンジンの高負荷域において、後席側の暖房が不要でかつリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要であるか否かを判定するための閾値である。T<T2の温度域のときに後席側の暖房要求とリアデフ5の暖機促進が必要な状態にあり、T2≦Tの温度域のときに後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な状態となる。   Next, the other water temperature determination threshold value T2 (first predetermined value) is used to determine whether heating of the rear seat side is unnecessary and cooling of the gear oil in the rear differential is necessary in a high engine load range. Is the threshold value. When T <T2, the rear seat side heating requirement and the rear differential 5 need to be warmed up. When T2 ≦ T, the rear seat side heating is unnecessary and gear oil in the rear differential is required. It will be in the state which needs to be cooled.

ここで、T2≦Tの温度域のときに後席側の暖房が不要となる理由は次の通りである。すなわち、運転席側に設けられるエアコンディショナーにもヒーターコア(図示しない)を有している。エンジンの暖機完了後にエンジンから熱を奪って温度上昇した冷却水は主にラジエータ14に導かれて冷却される一方で、温度上昇した冷却水の一部が、室内暖房用のヒーターコアに導入されている。T2≦Tの温度域になると、この室内暖房用のヒーターコアに導入される冷却水の温度が高くなる。T2≦Tの温度域でエアコンディショナーを作動させていると、この室内暖房用のヒーターコアからの温風によって、運転席側の室内だけでなく後席側の室内が暖房される。T2≦Tの温度域では後席側の暖房要求(つまり後席側のみの暖房要求)に応じなくても、後席側の暖房が運転席側に設けられているエアコンディショナーによって行われるのである。そこで、T2≦Tの温度域のときに後席側の暖房が不要としたものである。繰り返しになるが、後席側の暖房が行われない、あるいは後席側の暖房を行うことができない、ということではない。   Here, the reason why the heating of the rear seat side becomes unnecessary when the temperature range of T2 ≦ T is as follows. That is, the air conditioner provided on the driver's seat side also has a heater core (not shown). Cooling water whose temperature has risen after the engine has been warmed up is mainly led to the radiator 14 to be cooled, while a part of the cooling water whose temperature has risen is introduced into the heater core for indoor heating. Has been. In the temperature range of T2 ≦ T, the temperature of the cooling water introduced into the heater core for indoor heating increases. When the air conditioner is operated in the temperature range of T2 ≦ T, not only the driver seat side room but also the rear seat side room is heated by the warm air from the heater core for indoor heating. In the temperature range of T2 ≦ T, heating on the rear seat side is performed by the air conditioner provided on the driver's seat side without responding to the heating request on the rear seat side (that is, the heating request only on the rear seat side). . Therefore, heating in the rear seat side is not necessary when T2 ≦ T. Again, this does not mean that the rear seat is not heated or that the rear seat cannot be heated.

この結果、熱交換器出口の冷却水温はT<T1の温度域、T1≦T<T2の温度域、T2≦Tの温度域の3つの温度域に分かれる。すなわち、T<T1の温度域(以下、「第1温度域」という。)は、リアデフ5の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な温度域である。T1≦T<T2の温度域(以下、「第2温度域」という。)は、リアデフ5の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことが必要な温度域である。T2≦Tの温度域(以下、「第3温度域」という。)は、後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な温度域である。   As a result, the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is divided into three temperature ranges: a temperature range of T <T1, a temperature range of T1 ≦ T <T2, and a temperature range of T2 ≦ T. That is, the temperature range of T <T1 (hereinafter referred to as “first temperature range”) is a temperature range in which it is necessary to prioritize the warm-up promotion request for the rear differential 5 over the heating request for the rear seat. The temperature range of T1 ≦ T <T2 (hereinafter, referred to as “second temperature range”) is a temperature range in which it is necessary to satisfy both the warm-up promotion request for the rear differential 5 and the heating requirement for the rear seat. A temperature range of T2 ≦ T (hereinafter, referred to as “third temperature range”) is a temperature range in which heating of the rear seat side is unnecessary and the gear oil in the rear differential needs to be cooled.

このように、3つの各温度域によって要求が異なる。このため、図3のほぼ右側半分に示したように後席側の室内を暖房する暖房要求がある場合に、第1温度域で制御モード1を、第2温度域で制御モード2を、第3温度域で制御モード3を実行するようにしている。また、図3のほぼ左側半分に示したように後席側の室内を暖房する暖房要求がない場合に、第1及び第2の温度域で制御モード1を、第3温度域で制御モード3を実行するようにしている。   In this way, the requirements differ depending on each of the three temperature ranges. For this reason, as shown in the right half of FIG. 3, when there is a heating request for heating the interior of the rear seat side, the control mode 1 is set in the first temperature range, the control mode 2 is set in the second temperature range, Control mode 3 is executed in three temperature ranges. Further, as shown in the left half of FIG. 3, when there is no heating request for heating the interior of the rear seat side, the control mode 1 is performed in the first and second temperature ranges, and the control mode 3 is performed in the third temperature range. To do.

以下、制御モード1,2,3を、図4,図5,図6を参照して順に説明する。図4は制御モード1での排熱利用装置21の状態をモデルで示したものである。上記のように第1温度域は、リアデフ5の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることが必要な温度域である。ここで、リアデフ5の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させる理由は次の通りである。すなわち、エンジンの冷間始動直後のような熱交換器出口の冷却水温が低い状態のときが第1温度域である。後席側の暖房要求があるからといって、熱交換器出口の冷却水温が低い場合にも、外内気選択機構47を第2のモードに切換えたのでは、リアヒーター41から低温の空気が後席側の室内に吹出し、後席側の乗員が寒く感じることとなるので、これを回避するためである。制御モード1では、外内気選択機構47を第3のモードに切換える。すなわち、排熱回収によってリアデフ5の暖機を促進するためウォータポンプ71をONとし(駆動)、リアヒーター41を非作動とするためブロアファン46をOFFとし(停止)、三位置弁50,54を中間位置にする。   Hereinafter, the control modes 1, 2, and 3 will be described in order with reference to FIGS. FIG. 4 shows the state of the exhaust heat utilization device 21 in the control mode 1 as a model. As described above, the first temperature range is a temperature range in which it is necessary to prioritize the warm-up promotion request for the rear differential 5 over the heating request for the rear seat. Here, the reason why the warm-up promotion request for the rear differential 5 is prioritized over the heating request for the rear seat side is as follows. That is, the first temperature region is when the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is low, such as immediately after the cold start of the engine. Even if there is a request for heating on the rear seat side, even if the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is low, if the outside / inside air selection mechanism 47 is switched to the second mode, low-temperature air is generated from the rear heater 41. This is for avoiding this because it is blown out into the room on the rear seat side and the passenger on the rear seat side feels cold. In the control mode 1, the outside / inside air selection mechanism 47 is switched to the third mode. That is, the water pump 71 is turned on (driven) to promote the warm-up of the rear differential 5 by exhaust heat recovery, the blower fan 46 is turned off (stopped) to deactivate the rear heater 41, and the three-position valves 50, 54 are turned on. To the middle position.

ウォータポンプ71を駆動することで、冷却水が冷却水通路61,62,63及び排熱回収器22のウォータジャケット24、熱交換器31のウォータジャケット33、ヒーターコア43のチューブを循環する。排熱回収器22では、排熱が冷却水に回収されるため、冷却水が温まり、暖まった冷却水(温水)が熱交換器31に導かれる。この場合、排熱回収器22を流れる冷却水の流量と流速が、排熱回収器22に導入される排気から冷却水に回収される熱量(排熱回収効率)に関係する。冷却水通路の断面積が定まっているとして、冷却水の流れが速すぎるときには排熱回収器22で排熱を回収するのに却って効率が悪くなる。この反対に流れが遅過ぎるときには排熱回収器22で排熱を回収する効率は良くなっても回収した排熱を熱交換器5に輸送するのが遅れるため、リアデフ5の暖機に時間がかかってしまう。そこで、第1温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ5の暖機が促進されるように、冷却水の流速、つまりウォータポンプ71の回転速度(以下「ポンプ回転速度」という。)を適合する。熱交換器31では、温水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇してゆく(リアデフ5の暖機が促進される)。リアヒーター41ではブロアファン46は停止し、三位置弁50,54は中間位置にあるため、リアヒーター41による後席側の暖房は作動しない。このように、制御モード1はリアデフ5の暖機促進モードである。   By driving the water pump 71, the cooling water circulates through the cooling water passages 61, 62, 63 and the water jacket 24 of the exhaust heat recovery unit 22, the water jacket 33 of the heat exchanger 31, and the tube of the heater core 43. In the exhaust heat recovery device 22, the exhaust heat is recovered in the cooling water, so that the cooling water is warmed and the warm cooling water (hot water) is guided to the heat exchanger 31. In this case, the flow rate and flow rate of the cooling water flowing through the exhaust heat recovery unit 22 are related to the amount of heat (exhaust heat recovery efficiency) recovered from the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22 into the cooling water. Assuming that the cross-sectional area of the cooling water passage is fixed, the efficiency becomes worse when the exhaust heat recovery unit 22 recovers the exhaust heat when the flow of the cooling water is too fast. On the contrary, when the flow is too slow, although the efficiency of recovering the exhaust heat by the exhaust heat recovery device 22 is improved, the recovery of the recovered exhaust heat to the heat exchanger 5 is delayed, so it takes time to warm up the rear differential 5. It will take. Therefore, the flow rate of the cooling water, that is, the rotational speed of the water pump 71 (hereinafter referred to as “pump rotational speed”) is obtained so that high exhaust heat recovery efficiency is obtained in the first temperature range and warming up of the rear differential 5 is promoted. ). In the heat exchanger 31, heat is exchanged between the hot water and the gear oil inside the rear differential, and the temperature of the gear oil inside the rear differential rises (warming up of the rear differential 5 is promoted). In the rear heater 41, the blower fan 46 is stopped and the three-position valves 50 and 54 are in the intermediate position, so that heating of the rear seat side by the rear heater 41 does not operate. Thus, the control mode 1 is the warm-up promotion mode of the rear differential 5.

次に、図5は制御モード2での排熱利用装置21の状態をモデルで示したものである。上記のように第2温度域は、リアデフ5の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことが必要な温度域である。このため、制御モード2では、外内気選択機構47を第2のモードに切換える。すなわち、排熱回収によってリアデフ5の暖機を促進しかつ後席側の暖房を行うため、ウォータポンプ71をONとし(駆動)、ブロアファン46をONとし(駆動)、三位置弁50,54を内気側位置にする。   Next, FIG. 5 shows the state of the exhaust heat utilization device 21 in the control mode 2 as a model. As described above, the second temperature range is a temperature range in which it is necessary to satisfy both the warm-up promotion request for the rear differential 5 and the heating requirement for the rear seat. Therefore, in the control mode 2, the outside / inside air selection mechanism 47 is switched to the second mode. That is, in order to promote warm-up of the rear differential 5 by exhaust heat recovery and to heat the rear seat side, the water pump 71 is turned on (drive), the blower fan 46 is turned on (drive), and the three-position valves 50, 54 are turned on. To the inside air position.

ウォータポンプ71を駆動することで、冷却水が冷却水通路61,62,63及び排熱回収器22のウォータジャケット24、熱交換器31のウォータジャケット33、ヒーターコア43のチューブを循環する。この場合、排熱回収器22に導入される排気の温度が第1温度域のときよりも高くなることから、排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が多くなる。そこで、第2温度域では、リアデフ5の暖機促進が効率よく行われるように冷却水の流速、つまりポンプ回転速度を適合する。排熱回収器22では、排熱が冷却水に回収されるため、冷却水が温まり、暖まった冷却水(温水)が熱交換器31に導かれる。熱交換器31では、温水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が上昇してゆく(リアデフ5の暖機が促進される)。   By driving the water pump 71, the cooling water circulates through the cooling water passages 61, 62, 63 and the water jacket 24 of the exhaust heat recovery unit 22, the water jacket 33 of the heat exchanger 31, and the tube of the heater core 43. In this case, since the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22 is higher than that in the first temperature range, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 increases. Therefore, in the second temperature range, the flow rate of the cooling water, that is, the pump rotation speed is adapted so that the warm-up promotion of the rear differential 5 is efficiently performed. In the exhaust heat recovery device 22, the exhaust heat is recovered in the cooling water, so that the cooling water is warmed and the warm cooling water (hot water) is guided to the heat exchanger 31. In the heat exchanger 31, heat is exchanged between the hot water and the gear oil inside the rear differential, and the temperature of the gear oil inside the rear differential rises (warming up of the rear differential 5 is promoted).

図4と図5とでは、図5のほうが排熱回収器22に導入される排気の温度が高い分だけ排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が多く、その分、熱交換器出口の冷却水温が高くなる。この高くなった温水がリアヒーター41のヒーターコア43に導かれる。つまり、ヒーターコア43のチューブを流れる冷却水の温度が図4の場合より高くなる。リアヒーター41では、ブロアファン46が駆動され、2つの三位置弁50,54が内気側位置にあるため、ヒーターコア43を通過する後席側の内気と温水との間で熱交換が行われる。このときチューブを流れる温水は、図4の場合よりも高くなっているので、内気よりも暖かく、従って後席側の内気の温度が上昇してゆく(後席側の暖房が作動する)。この場合、チューブの外周を流れる内気の流速が、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量に関係し、内気の流速が速いほど冷却水から奪うことのできる熱量が多くなる。一方、内気の流速は速いほどよいわけでなく、内気の流速を速くし過ぎても、冷却水から熱を奪う効率が低下する。よって、第2温度域でヒーターコア43のチューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大となるように内気の流速、つまりブロアファン46の回転速度(以下「ファン回転速度」という。)を適合する。ヒーターコア43のチューブを流れることによって温度低下した冷却水は排熱回収器22に戻され、再び排熱を冷却水に回収する。このように、制御モード2はリアデフ5の暖機促進と後席側の暖房をともに行わせるモードである。   4 and 5, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 is larger in FIG. 5 due to the higher temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22. The cooling water temperature at the outlet becomes higher. This increased warm water is guided to the heater core 43 of the rear heater 41. That is, the temperature of the cooling water flowing through the tube of the heater core 43 becomes higher than in the case of FIG. In the rear heater 41, since the blower fan 46 is driven and the two three-position valves 50 and 54 are in the inside air side position, heat exchange is performed between the inside air on the rear seat side passing through the heater core 43 and the hot water. . At this time, since the warm water flowing through the tube is higher than that in the case of FIG. 4, it is warmer than the inside air, so the temperature of the inside air on the rear seat side rises (the heating on the rear seat side operates). In this case, the flow rate of the inside air flowing around the outer periphery of the tube is related to the amount of heat that can be taken from the cooling water flowing through the tube, and the amount of heat that can be taken from the cooling water increases as the flow rate of the inside air increases. On the other hand, the higher the flow rate of the inside air is, the better, and even if the flow rate of the inside air is increased too much, the efficiency of taking heat from the cooling water decreases. Therefore, the flow rate of the inside air, that is, the rotation speed of the blower fan 46 (hereinafter referred to as “fan rotation speed”) is set so that the amount of heat that can be taken from the cooling water flowing through the tube of the heater core 43 in the second temperature range is maximized. Fits. The cooling water whose temperature has been lowered by flowing through the tube of the heater core 43 is returned to the exhaust heat recovery unit 22, and the exhaust heat is recovered again into the cooling water. Thus, the control mode 2 is a mode in which warm-up promotion of the rear differential 5 and heating of the rear seat side are both performed.

次に、図6は制御モード3での排熱利用装置21の状態をモデルで示したものである。上記のように第3温度域は、後席側の暖房が不要でリアデフ内部のギアオイルの冷却が必要な温度域である。制御モード3では、外内気選択機構47を第1のモードに切換える。すなわち、リアデフ内部のギアオイルを冷却するため、ウォータポンプ71をONとし(駆動)、ブロアファン46をONとし(駆動)、三位置弁50,54を外気側位置にする。   Next, FIG. 6 shows the state of the exhaust heat utilization device 21 in the control mode 3 as a model. As described above, the third temperature range is a temperature range in which the heating of the rear seat side is unnecessary and the gear oil in the rear differential needs to be cooled. In the control mode 3, the outside air selection mechanism 47 is switched to the first mode. That is, in order to cool the gear oil in the rear differential, the water pump 71 is turned on (drive), the blower fan 46 is turned on (drive), and the three-position valves 50 and 54 are set to the outside air side position.

ウォータポンプ71を駆動することで、冷却水が冷却水通路61,62,63及び排熱回収器22のウォータジャケット24、熱交換器31のウォータジャケット33、ヒーターコア43のチューブを循環する。この場合、ヒーターコア43のチューブに導入される冷却水の温度が第2温度域のときよりも高くなっている。このため、チューブの外周を流れる外気が、第2温度域での内気と同じ流速であると、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大とならないことが考えられる。そこで、第3温度域でも、チューブを流れる冷却水から奪うことのできる熱量が最大となるように外気の流速、つまりファン回転速度を適合する。リアヒーター41では、ブロアファン46が駆動され2つの三位置弁50,54が外気側位置にある(後席側の暖房は非作動)ため、ヒーターコア43のチューブの外周を通過する外気と、チューブを流れる高温の温水との間で熱交換が行われ、冷却水温が低下する。温度低下した冷却水(冷水)は排熱回収器22に戻される。   By driving the water pump 71, the cooling water circulates through the cooling water passages 61, 62, 63 and the water jacket 24 of the exhaust heat recovery unit 22, the water jacket 33 of the heat exchanger 31, and the tube of the heater core 43. In this case, the temperature of the cooling water introduced into the tube of the heater core 43 is higher than that in the second temperature range. For this reason, it is considered that the amount of heat that can be taken away from the cooling water flowing through the tube is not maximized when the outside air flowing around the tube has the same flow rate as the inside air in the second temperature range. Therefore, the flow rate of outside air, that is, the fan rotation speed is adapted so that the amount of heat that can be taken from the cooling water flowing through the tube is maximized even in the third temperature range. In the rear heater 41, since the blower fan 46 is driven and the two three-position valves 50 and 54 are in the outside air position (the heating on the rear seat side is not activated), the outside air passing through the outer periphery of the tube of the heater core 43, Heat exchange is performed between the hot water flowing through the tube and the cooling water temperature is lowered. The cooling water (cold water) whose temperature has decreased is returned to the exhaust heat recovery unit 22.

ここで、熱交換器出口の冷却水の温度は、排熱回収器22に導入される排気の温度にほぼ比例する。ウォータポンプ71の回転速度が図5と図6で一定であるとすれば、図6のほうが排熱回収器22に導入される排気の温度が高い分だけ排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が多くなる。せっかくヒーターコア43を放熱器として利用し、高温となった冷却水の温度を低下させていても、排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が多くなったのでは、ヒーターコア43で冷却水の温度を低下させた効果が減殺されてしまう。そうならないようにするためには、図6のほうが排熱回収器22に導入される排気の温度が高くなっても、排熱回収器22で冷却水に回収される熱量をできるだけ少なくすることである。そのためには、排熱回収器22を流れる冷却水の流速を例えば図5の場合より速くすることが考えられる。冷却水の流速を速くすると、排熱回収器22で排熱を冷却水に回収する前に冷却水が流れ去ることになって排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が少なくなるためである。従って、排熱回収器22で冷却水に回収される熱量ができるだけ少なくなり、できるだけ熱回収しないで温度低下した冷却水が熱交換器31に導入されるように排熱回収器22を流れる冷却水の流速、つまりポンプ回転速度を適合する。熱交換器31では、こうして温度低下させた冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われ、リアデフ内部のギアオイルの温度が低下される。このように、制御モード3はリアデフ内部のギアオイルの冷却モードである。   Here, the temperature of the cooling water at the outlet of the heat exchanger is substantially proportional to the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22. If the rotational speed of the water pump 71 is constant in FIG. 5 and FIG. 6, the exhaust heat recovery unit 22 recovers the cooling water to the cooling water by the amount of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery unit 22 in FIG. The amount of heat generated increases. Even if the heater core 43 is used as a radiator and the temperature of the cooling water becomes high, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery device 22 increases. The effect of lowering the temperature of the cooling water will be diminished. In order to prevent this from happening, even if the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery device 22 is higher in FIG. 6, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery device 22 is minimized. is there. For that purpose, it is conceivable to make the flow rate of the cooling water flowing through the exhaust heat recovery device 22 faster than that in the case of FIG. When the flow rate of the cooling water is increased, the cooling water flows before the exhaust heat recovery unit 22 recovers the exhaust heat to the cooling water, and the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 is reduced. It is. Therefore, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 is reduced as much as possible, and the cooling water flowing through the exhaust heat recovery unit 22 is introduced into the heat exchanger 31 so that the cooling water whose temperature has been reduced without being recovered as much as possible is introduced into the heat exchanger 31. The flow rate of the pump, that is, the pump rotation speed is adapted. In the heat exchanger 31, heat is exchanged between the cooling water thus lowered in temperature and the gear oil inside the rear differential, and the temperature of the gear oil inside the rear differential is reduced. Thus, the control mode 3 is a cooling mode for the gear oil inside the rear differential.

3つの各温度域で適合するポンプ回転速度をモデルで示したのが図7である。図7に実線で示したように、第1温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値a、第2温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値b、第3温度域でのポンプ回転速度は例えば所定値cである。このように、ポンプ回転速度は冷却水温に対して階段的な値となっている。同様に、第2、第3の2つの温度域で適合するファン回転速度をモデルで示したのが図8である。図8に実線で示したように、第1温度域でのファン回転速度はゼロ、第2温度域でのファン回転速度は例えば所定値e、第3温度域でのファン回転速度は例えば所定値fである。このように、ファン回転速度は冷却水温に対して階段的な値となっている。   FIG. 7 shows a model of the pump rotation speed suitable for each of the three temperature ranges. As shown by a solid line in FIG. 7, the pump rotation speed in the first temperature range is, for example, a predetermined value a, the pump rotation speed in the second temperature range is, for example, a predetermined value b, and the pump rotation speed in the third temperature range is For example, the predetermined value c. Thus, the pump rotation speed is a stepwise value with respect to the cooling water temperature. Similarly, FIG. 8 shows a model of the fan rotation speed that fits in the second and third temperature ranges. As indicated by the solid line in FIG. 8, the fan rotation speed in the first temperature range is zero, the fan rotation speed in the second temperature range is, for example, a predetermined value e, and the fan rotation speed in the third temperature range is, for example, a predetermined value. f. Thus, the fan rotation speed has a stepwise value with respect to the cooling water temperature.

つぎに、制御装置81で行われる制御を、図9A,図9Bのフローチャートを参照して説明する。図9A,図9Bのフローは一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。   Next, the control performed by the control device 81 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 9A and 9B. 9A and 9B are executed at regular time intervals (for example, every 10 ms).

ステップ1では、エンジンの冷間始動後に本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態にあるか否かを判定する。本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態にないときにはそのまま今回の処理を終了する。やがて、ステップ1で本実施形態の排熱利用システムを開始してよい状態になるとステップ2に進み、後席側の暖房要求が有るか否かをみる。暖房スイッチ83がONになっていれば後席側の暖房要求が有ると、暖房スイッチ83がOFFになっていれば後席側の暖房要求がないと判断する。   In step 1, it is determined whether or not the exhaust heat utilization system of the present embodiment can be started after the engine is cold started. If the exhaust heat utilization system of this embodiment is not in a state where it can be started, the current process is terminated. Eventually, when it becomes possible to start the exhaust heat utilization system of this embodiment in step 1, the process proceeds to step 2 to see whether there is a heating request on the rear seat side. If the heating switch 83 is ON, it is determined that there is a request for heating on the rear seat side. If the heating switch 83 is OFF, it is determined that there is no request for heating on the rear seat side.

後席側の暖房要求があると判断したときには、ステップ3,4に進み、水温センサ82により検出される熱交換器31出口の冷却水温T[℃]と水温判定閾値T1,T2[℃]を比較する。水温判定閾値T1,T2はエンジンの仕様毎に及びエンジンを搭載する車両の仕様毎に異なると考えられるので、適合により設定する。熱交換器31出口の冷却水温Tが水温判定閾値T1未満であるときには第1温度域にあると判断する。熱交換器31出口の冷却水温が水温判定閾値T1以上で水温判定閾値T2未満であるときには第2温度域にあると、熱交換器31出口の冷却水温Tが水温判定閾値T2以上であるときには第3温度域にあると判断する。熱交換器出口の冷却水温が第1温度域にあるときにはステップ5〜9に、熱交換器出口の冷却水温が第2温度域にあるときにはステップ10〜14に、熱交換器出口の冷却水温が第3温度域にあるときにはステップ15〜19に進む。   When it is determined that there is a heating request on the rear seat side, the process proceeds to Steps 3 and 4, and the cooling water temperature T [° C.] at the outlet of the heat exchanger 31 detected by the water temperature sensor 82 and the water temperature determination thresholds T1 and T2 [° C.] are set. Compare. The water temperature determination threshold values T1 and T2 are considered to be different for each engine specification and for each vehicle specification in which the engine is mounted. When the cooling water temperature T at the outlet of the heat exchanger 31 is lower than the water temperature determination threshold T1, it is determined that the temperature is in the first temperature range. When the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger 31 is equal to or higher than the water temperature determination threshold T1 and lower than the water temperature determination threshold T2, it is in the second temperature range, and when the cooling water temperature T at the outlet of the heat exchanger 31 is equal to or higher than the water temperature determination threshold T2. Judged to be in the 3 temperature range. When the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is in the first temperature range, the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is at Steps 5 to 9 and when the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is in the second temperature range, at Steps 10 to 14. When it is in the third temperature range, the routine proceeds to steps 15-19.

第1温度域にあるときに進むステップ5,6,7では制御モード1とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をOFFにし、2つの三位置弁50,54を中間位置にする。   In steps 5, 6 and 7 that proceed when the temperature is in the first temperature range, the control mode 1 is set, so that the water pump 71 is turned on, the blower fan 46 is turned off, and the two three-position valves 50 and 54 are set to the intermediate positions. .

ステップ8ではポンプ回転速度に所定値aを入れる。所定値aは、排熱回収器22を流れる冷却水の流速を定めるもので、第1温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ5の暖機が促進されるように適合されている。これによって、リアデフ5の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることができる。ステップ9ではファン回転速度にゼロを入れる。   In step 8, a predetermined value a is entered in the pump rotation speed. The predetermined value a determines the flow rate of the cooling water flowing through the exhaust heat recovery unit 22, and is adapted to obtain a high exhaust heat recovery efficiency in the first temperature range and to promote the warm-up of the rear differential 5. Yes. Thereby, the warm-up promotion request for the rear differential 5 can be prioritized over the heating request for the rear seat. In step 9, zero is set for the fan rotation speed.

第2温度域にあるときに進むステップ10,11,12では制御モード2とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をONにし、2つの三位置弁50,54を内気側位置にする。   In steps 10, 11, and 12 that proceed when the temperature is in the second temperature range, control mode 2 is set, so water pump 71 is turned on, blower fan 46 is turned on, and two three-position valves 50 and 54 are brought to the inside air side position. To do.

ステップ13ではポンプ回転速度に所定値bを入れる。所定値bは、冷却水の流速を定めるもので、第2温度域で排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が多くなって、リアデフ5の暖機促進と後席側の室内暖房が効率よく行われるように適合されている。ステップ14ではファン回転速度に所定値eを入れる。所定値eは、内気の流速を定めるもので、第2温度域でヒーターコア43のチューブから熱を効率よく奪って後席側の室内に送ることができるように適合されている。これによって、リアデフ5の暖機促進要求と後席側の暖房要求をともに満たすことができる。   In step 13, a predetermined value b is entered into the pump rotation speed. The predetermined value b determines the flow rate of the cooling water. In the second temperature range, the amount of heat recovered in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 increases, and the warming up of the rear differential 5 is promoted and the rear seat side room heating is performed. Is adapted to be done efficiently. In step 14, a predetermined value e is entered into the fan rotation speed. The predetermined value e determines the flow rate of the inside air, and is adapted so that heat can be efficiently taken from the tube of the heater core 43 in the second temperature range and sent to the room on the rear seat side. Thus, both the warm-up promotion request for the rear differential 5 and the heating request for the rear seat can be satisfied.

第3温度域にあるときに進むステップ15,16,17では制御モード3とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をONにし、2つの三位置弁50,54を外気側位置にする。   In steps 15, 16, and 17 that proceed when the temperature is in the third temperature range, control mode 3 is set, so that the water pump 71 is turned on, the blower fan 46 is turned on, and the two three-position valves 50 and 54 are moved to the outside air position. To do.

ステップ18ではポンプ回転速度に所定値cを入れる。所定値cは、冷却水の流速を定めるもので、第3温度域で排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が少なくなって熱交換器31に導入される冷却水の温度が低下し、リアデフ内部のギアオイルが効率よく冷却されるように適合されている。ステップ19ではファン回転速度に所定値fを入れる。所定値fは、第3温度域でヒーターコア43のチューブから熱を効率よく奪って外気に放出することができるように適合されている。これによって、リアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。   In step 18, a predetermined value c is entered into the pump rotation speed. The predetermined value c determines the flow rate of the cooling water. In the third temperature range, the amount of heat collected in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 decreases, and the temperature of the cooling water introduced into the heat exchanger 31 decreases. The gear oil in the rear differential is adapted to be cooled efficiently. In step 19, a predetermined value f is entered into the fan rotation speed. The predetermined value f is adapted so that heat can be efficiently taken from the tube of the heater core 43 and released to the outside air in the third temperature range. As a result, the gear oil inside the rear differential can be cooled.

この場合、後席側の暖房要求があるのにも拘わらず、外内気選択機構47を第1のモードにしているので、リアヒーター41によって後席側の室内暖房が行われることはない。しかしながら、運転席側に設けられているエアコンディショナーを作動状態にしてあれば、エアコンディショナーによって、運転席側の室内だけでなく後席側の室内も暖房されるので、問題ない。   In this case, since the outside air selection mechanism 47 is set to the first mode in spite of a request for heating on the rear seat side, the rear heater 41 does not perform indoor heating on the rear seat side. However, if the air conditioner provided on the driver's seat side is in an activated state, there is no problem because the air conditioner heats not only the driver's seat interior but also the rear seat interior.

ステップ2で後席側の暖房要求無しと判断したときにはステップ20,21に進み、水温センサ82により検出される熱交換器31出口の冷却水温T[℃]と水温判定閾値T1,T2[℃]を比較する。熱交換器31出口の冷却水温Tが水温判定閾値T1未満であるときには第1温度域にあると判断する。熱交換器31出口の冷却水温が水温判定閾値T1以上で水温判定閾値T2未満であるときには第2温度域にあると、熱交換器31出口の冷却水温Tが水温判定閾値T2以上であるときには第3温度域にあると判断する。熱交換器出口の冷却水温が第1温度域にあるときにはステップ22〜26に、熱交換器出口の冷却水温が第2温度域にあるときにはステップ27〜31に、熱交換器出口の冷却水温が第3温度域にあるときにはステップ32〜36に進む。   When it is determined in step 2 that there is no request for heating on the rear seat side, the process proceeds to steps 20 and 21, and the cooling water temperature T [° C.] at the outlet of the heat exchanger 31 detected by the water temperature sensor 82 and the water temperature determination thresholds T1 and T2 [° C.]. Compare When the cooling water temperature T at the outlet of the heat exchanger 31 is lower than the water temperature determination threshold T1, it is determined that the temperature is in the first temperature range. When the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger 31 is equal to or higher than the water temperature determination threshold T1 and lower than the water temperature determination threshold T2, it is in the second temperature range, and when the cooling water temperature T at the outlet of the heat exchanger 31 is equal to or higher than the water temperature determination threshold T2. Judged to be in the 3 temperature range. When the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is in the first temperature range, the cooling water temperature at the heat exchanger outlet is at steps 22 to 26, and when the cooling water temperature at the outlet of the heat exchanger is in the second temperature range, at steps 27 to 31. When it is in the third temperature range, the process proceeds to steps 32-36.

第1温度域にあるときに進むステップ22,23,24では制御モード1とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をOFFにし、2つの三位置弁50,54を中間位置にする。   In steps 22, 23, and 24 that proceed when the temperature is in the first temperature range, control mode 1 is set, so that the water pump 71 is turned on, the blower fan 46 is turned off, and the two three-position valves 50 and 54 are set to the intermediate positions. .

ステップ25ではポンプ回転速度に所定値aを入れる。所定値aは、排熱回収器22を流れる冷却水の流速を定めるもので、第1温度域で高い排熱の回収効率が得られかつリアデフ5の暖機が促進されるように適合されている。これによって、リアデフ5の暖機促進要求を後席側の暖房要求よりも優先させることができる。ステップ26ではファン回転速度にゼロを入れる。   In step 25, a predetermined value a is entered in the pump rotation speed. The predetermined value a determines the flow rate of the cooling water flowing through the exhaust heat recovery unit 22, and is adapted to obtain a high exhaust heat recovery efficiency in the first temperature range and to promote the warm-up of the rear differential 5. Yes. Thereby, the warm-up promotion request for the rear differential 5 can be prioritized over the heating request for the rear seat. In step 26, zero is set for the fan rotation speed.

第2温度域にあるときに進むステップ27,28,29でも制御モード1とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をOFFにし、三位2つの置弁50,54を内気中間位置にする。ステップ30,31では、ステップ25,26と同じにポンプ回転速度に所定値aを、ファン回転速度にゼロを入れる。後席側の暖房要求がないときに制御モード1とする理由は、後席側の暖房要求がないのであるから、リアデフ5の暖機促進を専ら行わせればよいためである。   In order to set the control mode 1 in steps 27, 28, and 29 that proceed when the temperature is in the second temperature range, the water pump 71 is turned on, the blower fan 46 is turned off, and the three-position two valves 50, 54 are set to the inside air intermediate position. To. In steps 30 and 31, as in steps 25 and 26, a predetermined value a is set for the pump rotation speed and zero is set for the fan rotation speed. The reason why the control mode 1 is set when there is no request for heating on the rear seat side is that there is no request for heating on the rear seat side, and therefore it is only necessary to promote warm-up of the rear differential 5.

第3温度域にあるときに進むステップ32,33,34では制御モード3とするため、ウォータポンプ71をONにし、ブロアファン46をONにし、2つの三位置弁50,54を外気側位置にする。   In steps 32, 33, and 34 that proceed when the temperature is in the third temperature range, control mode 3 is set, so that water pump 71 is turned on, blower fan 46 is turned on, and two three-position valves 50 and 54 are moved to the outside air position. To do.

ステップ35ではポンプ回転速度に所定値cを入れる。所定値cは、冷却水の流速を定めるもので、第3温度域で排熱回収器22で冷却水に回収される熱量が少なくなって熱交換器31に導入される冷却水の温度が低下し、リアデフ内部のギアオイルが効率よく冷却されるように適合されている。ステップ36ではファン回転速度に所定値fを入れる。所定値fは、第3温度域でヒーターコア43のチューブから熱を効率よく奪って外気に放出することができるように適合されている。これによって、リアデフ内部のギアオイルを冷却することができる。   In step 35, a predetermined value c is entered into the pump rotation speed. The predetermined value c determines the flow rate of the cooling water. In the third temperature range, the amount of heat collected in the cooling water by the exhaust heat recovery unit 22 decreases, and the temperature of the cooling water introduced into the heat exchanger 31 decreases. The gear oil in the rear differential is adapted to be cooled efficiently. In step 36, a predetermined value f is entered into the fan rotation speed. The predetermined value f is adapted so that heat can be efficiently taken from the tube of the heater core 43 and released to the outside air in the third temperature range. As a result, the gear oil inside the rear differential can be cooled.

この場合、後席側の室内を暖房する暖房要求がないので、外内気選択機構47を第1のモードにしていても問題ない。   In this case, since there is no heating request for heating the room on the rear seat side, there is no problem even if the outside / inside air selection mechanism 47 is set to the first mode.

図示しないフローでは、このようにして決定したウォータポンプ71に対するON、OFFの信号がウォータポンプ71に、このようにして決定したブロアファン46に対するON、OFFの信号がブロアファン46に出力される。また、このようにして設定したポンプ回転速度が得られるように制御量がウォータポンプ71のアクチュエータ(モータ)に、このようにして設定したファン回転速度が得られるように制御量がブロアファン46のアクチュエータ(モータ)に出力される。   In a flow (not shown), the ON / OFF signal for the water pump 71 determined in this way is output to the water pump 71, and the ON / OFF signal for the blower fan 46 determined in this way is output to the blower fan 46. Further, the control amount is set to the actuator (motor) of the water pump 71 so that the pump rotation speed set in this way is obtained, and the control amount is set to the blower fan 46 so that the fan rotation speed set in this way is obtained. Output to the actuator (motor).

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。   Here, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の排熱利用システムは、排熱回収器22と、熱交換器31と、ヒーターコア43と、ブロアファン46と、冷却水通路61,62,63(冷媒通路)と、ウォータポンプ71(ポンプ)と、制御装置81(制御部)と、を備えている。上記排熱回収器22は内部にギアオイルを封入したリアデフ5のハウジング5A(デファレンシャルケース)の近傍の排気管11に設けられ、排気管11を流れる排気と冷却水(冷媒)との間で熱交換を行い得る。上記熱交換器31はリアデフ5のハウジング5Aに設けられ、ギアオイルと冷却水との間で熱交換を行い得る。上記ヒーターコア43は空気と冷却水との間で熱交換を行い得る。上記ブロアファン46はヒーターコア43に空気を一方向に通過させる。上記冷却水通路61,62,63は排熱回収器22、熱交換器31、ヒーターコア43を接続する。上記ウォータポンプ71は冷却水を冷却水通路61,62,63に循環させる。上記制御装置81は冷却水の温度が第3温度域(予め定めた第1所定値より高い温度域)にあるときに、制御モード3を実行する。
制御モード3は、ポンプ71とブロアファン46を駆動すると共に、ヒーターコア43に外気を通過させて冷却水との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第1のモードとするものである。
本実施形態では、エンジンの高負荷域で冷却水が高温となったときには、ヒーターコア43を放熱器として利用し、高温となった冷却水を冷却できるため、従来装置のようにバイパス通路と排気切換弁を設ける必要がない。また、ヒーターコア43で冷却水から放熱させているので、放熱不足により冷却水が沸騰する恐れを回避できる。また、エンジンの高負荷域で車両を走行させている場合にリアデフ5内部のギア機構が高い回転速度で回転するときにはリアデフ内部のギアオイルが過熱気味となり得る。このとき、ヒーターコア43での放熱によって温度低下した冷却水が熱交換器31に導かれることで、温度低下した冷却水とリアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われる。過熱気味のギアオイルよりも冷却水の温度が低いときには、熱交換器31がオイルクーラーとして機能することになり、リアデフ5内部のギア機構の高負荷域における信頼性を向上できる。
The exhaust heat utilization system of the present embodiment includes an exhaust heat recovery device 22, a heat exchanger 31, a heater core 43, a blower fan 46, cooling water passages 61, 62, 63 (refrigerant passage), and a water pump 71. (Pump) and a control device 81 (control unit). The exhaust heat recovery unit 22 is provided in the exhaust pipe 11 in the vicinity of the housing 5A (differential case) of the rear differential 5 in which gear oil is enclosed, and performs heat exchange between the exhaust flowing through the exhaust pipe 11 and cooling water (refrigerant). Can be done. The heat exchanger 31 is provided in the housing 5A of the rear differential 5 and can perform heat exchange between the gear oil and the cooling water. The heater core 43 can exchange heat between air and cooling water. The blower fan 46 allows air to pass through the heater core 43 in one direction. The cooling water passages 61, 62, 63 connect the exhaust heat recovery unit 22, the heat exchanger 31, and the heater core 43. The water pump 71 circulates cooling water through the cooling water passages 61, 62, 63. The control device 81 executes the control mode 3 when the temperature of the cooling water is in the third temperature range (a temperature range higher than a predetermined first predetermined value).
The control mode 3 is a first mode in which the pump 71 and the blower fan 46 are driven, the outside air is passed through the heater core 43 to exchange heat with the cooling water, and the outside air after the heat exchange is discharged to the outside. To do.
In this embodiment, when the cooling water becomes high temperature in a high load region of the engine, the heater core 43 can be used as a radiator to cool the high temperature cooling water. There is no need to provide a switching valve. Moreover, since heat is radiated from the cooling water by the heater core 43, it is possible to avoid the fear that the cooling water will boil due to insufficient heat dissipation. In addition, when the vehicle is running in a high load region of the engine, the gear oil inside the rear differential 5 can be overheated when the gear mechanism inside the rear differential 5 rotates at a high rotational speed. At this time, the cooling water whose temperature has been reduced by the heat radiation from the heater core 43 is guided to the heat exchanger 31, whereby heat exchange is performed between the cooling water whose temperature has been reduced and the gear oil inside the rear differential. When the temperature of the cooling water is lower than the superheated gear oil, the heat exchanger 31 functions as an oil cooler, and the reliability of the gear mechanism inside the rear differential 5 in the high load region can be improved.

本実施形態では、制御装置81が、室内を暖房する暖房要求が有り、かつ第2温度域(第1所定値より低い値であって予め定めた第2所定値から第1所定値までの温度域)に冷却水温(冷媒の温度)があるときに、制御モード2を実行する。制御モード2は、ポンプ71とブロアファン46を駆動すると共に、ヒーターコア43を通過させて冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第2のモードとするものである。本実施形態では、排熱回収器22で回収した排熱を後席側の室内暖房に利用できるため、後席側の室内暖房要求に応えることができる。また、熱交換器31では、排熱回収器22に回収した排熱によって温度上昇した冷却水と、リアデフ内部のギアオイルとの間で熱交換が行われるため、リアデフ5の暖機を促進することがきる。これによって、室内を暖房する暖房要求が有り、かつ第2温度域にあるときに、リアデフ内部のギアオイルの粘性が低下しリアデフ内部のギア機構の回転に伴うフリクションが下がるため、車両の実用走行域での燃費を改善できる。   In the present embodiment, the control device 81 has a heating request for heating the room, and the second temperature range (a temperature lower than the first predetermined value and a predetermined second predetermined value to the first predetermined value). The control mode 2 is executed when the cooling water temperature (refrigerant temperature) is in the area. The control mode 2 is a second mode in which the pump 71 and the blower fan 46 are driven and the heater core 43 is passed through to exchange heat with the refrigerant so that the inside air after the heat exchange is returned to the room. is there. In the present embodiment, since the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery unit 22 can be used for indoor heating on the rear seat side, it is possible to meet the indoor heating request on the rear seat side. Further, in the heat exchanger 31, heat exchange is performed between the cooling water whose temperature has been increased by the exhaust heat recovered in the exhaust heat recovery unit 22 and the gear oil in the rear differential, thereby promoting the warm-up of the rear differential 5. I'm going. As a result, when there is a heating request for heating the room and the temperature is in the second temperature range, the viscosity of the gear oil inside the rear differential is reduced and the friction associated with the rotation of the gear mechanism inside the rear differential is reduced. Can improve fuel efficiency.

本実施形態では、制御装置81が、第1温度域(冷媒温度が第2所定値未満の温度域)にあるときに、制御モード1を実行する。言い換えると、制御モード2、制御モード3のいずれも実行しない。ここで、制御モード2は、上記のようにポンプ71とブロアファン46を駆動すると共に、ヒーターコア43を通過させて冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第2のモードとするものである。また、制御モード3は、上記のようにポンプ71とブロアファン46を駆動すると共に、ヒーターコア43に外気を通過させて冷却水との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第1のモードとするものである。第1温度域にあるときとは、例えばエンジンの冷間始動後まもない時期である。この時期にはリアデフ内部のギアオイルが大気と同じ低い温度にあるため、リアデフ内部のギアオイルの粘性が高く、リアデフ内部のギア機構が回転するときのフリクションが大きい。本実施形態では、この時期に制御モード1を実行することで排熱でリアデフ5の暖機を促進することができる。これによって、第1温度域にあるときにリアデフ5の暖機を促進することでリアデフ内部のギアオイルの粘性が低下するため、車両の実用走行域での燃費改善が期待できる。   In the present embodiment, the control device 81 executes the control mode 1 when it is in the first temperature range (the temperature range of the refrigerant is less than the second predetermined value). In other words, neither control mode 2 nor control mode 3 is executed. Here, in the control mode 2, the pump 71 and the blower fan 46 are driven as described above, the heat is exchanged with the refrigerant through the heater core 43, and the inside air after the heat exchange is returned to the room. 2 mode. In the control mode 3, the pump 71 and the blower fan 46 are driven as described above, the outside air is passed through the heater core 43 to exchange heat with the cooling water, and the outside air after the heat exchange is discharged to the outside of the room. This is a first mode. The time when the temperature is in the first temperature range is, for example, the time immediately after the engine is cold started. At this time, the gear oil inside the rear differential is at the same low temperature as the atmosphere, so the viscosity of the gear oil inside the rear differential is high and the friction when the gear mechanism inside the rear differential rotates is large. In this embodiment, warming up of the rear differential 5 can be promoted by exhaust heat by executing the control mode 1 at this time. As a result, the viscosity of the gear oil inside the rear differential is lowered by promoting the warm-up of the rear differential 5 when the vehicle is in the first temperature range.

本実施形態では、制御装置81が、室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第2温度域(第1所定値より低い値であって予め定めた第2所定値から第1所定値までの温度域)に冷却水温(冷媒の温度)があるときに、制御モード1を実行する。言い換えると、制御モード2、制御モード3のいずれも実行しない。室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第2温度域に冷却水温があるときには、第1温度域に冷却水温があるときと同一視するのである。これによって、排熱でリアデフ5の暖機を促進することができる。室内を暖房する暖房要求が無く、かつ第2温度域にあるときにもリアデフ5の暖機を促進することでリアデフ内部のギアオイルの粘性が低下するため、車両の実用走行域での燃費改善が期待できる。   In the present embodiment, the control device 81 does not have a heating request for heating the room, and the second temperature range (a temperature lower than the first predetermined value and a predetermined second predetermined value to the first predetermined value). The control mode 1 is executed when the cooling water temperature (refrigerant temperature) is in the area. In other words, neither control mode 2 nor control mode 3 is executed. When there is no heating request for heating the room and there is a cooling water temperature in the second temperature range, this is the same as when there is a cooling water temperature in the first temperature range. Thereby, warm-up of the rear differential 5 can be promoted by exhaust heat. Even when there is no heating requirement for heating the room and the temperature is in the second temperature range, the warm-up of the rear differential 5 is promoted to reduce the viscosity of the gear oil inside the rear differential, so that the fuel efficiency can be improved in the vehicle's practical driving range. I can expect.

本実施形態では、外内気選択機構47が、外気部屋48、内気部屋49、第1三位置弁50、外気連通部屋52、室内連通部屋53、第2三位置弁54、を備えている。上記外気部屋48はヒーターコア43の上流側にあって外気を導入するものである。上記内気部屋49はヒーターコア43の上流側にあって内気を導入するものである。上記第1三位置弁50は駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で外気部屋48とヒーターコア43を連通し、内気側位置を指示する駆動信号で内気部屋49とヒーターコア43を連通するものである。上記外気連通部屋52はヒーターコア43の下流側にあって外気と連通するものである。上記室内連通部屋53はヒーターコア43の下流側にあって室内と連通するものである。上記第2三位置弁54は駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号でヒーターコア43を出た空気を外気連通部屋52に導入し、内気側位置を指示する駆動信号でヒーターコア43を出た空気を室内連通部屋53に導入するものである。この場合に、制御装置81が、制御モード3(第1のモード)にするときには2つの三位置弁50,54に外気側位置を指示する駆動信号を出し、制御モード2(第2のモード)にするときには2つの三位置弁50,54に内気側位置を指示する駆動信号を出す。また、制御装置81が、停止するときには2つの三位置弁50,54に駆動信号を出さない。これによって、外内気選択機構47をコンパクトに構成することができる。   In the present embodiment, the outside / inside air selection mechanism 47 includes an outside air room 48, an inside air room 49, a first three-position valve 50, an outside air communication room 52, an indoor communication room 53, and a second three-position valve 54. The outside air chamber 48 is on the upstream side of the heater core 43 and introduces outside air. The inside air chamber 49 is on the upstream side of the heater core 43 and introduces inside air. The first three-position valve 50 is in an intermediate position when it does not receive a drive signal, communicates the outside air chamber 48 and the heater core 43 with a drive signal indicating the outside air position, and is a drive signal indicating the inside air position. The inside air chamber 49 and the heater core 43 are communicated with each other. The outside air communication room 52 is on the downstream side of the heater core 43 and communicates with outside air. The indoor communication room 53 is on the downstream side of the heater core 43 and communicates with the room. The second three-position valve 54 is in an intermediate position when no drive signal is received, and the air that has exited the heater core 43 is introduced into the outside air communication chamber 52 by a drive signal that indicates the outside air side position, and the inside air side position is set. The air that has exited the heater core 43 is introduced into the indoor communication room 53 by a drive signal that is instructed. In this case, when the control device 81 is in the control mode 3 (first mode), it issues a drive signal indicating the outside air side position to the two three-position valves 50 and 54, and the control mode 2 (second mode). When driving, a drive signal for instructing the inside air side position is output to the two three-position valves 50 and 54. Further, when the control device 81 stops, it does not issue a drive signal to the two three-position valves 50 and 54. Accordingly, the outside / inside air selection mechanism 47 can be configured in a compact manner.

本実施形態では、排気管11を有するエンジン2が車両1の前方に搭載され、排気管11は車両1の床下を車両1の後方に向けて走り、排気管11の下流端が車両後方に開口するように配置される。リアデフ5のハウジング5A(デファレンシャルケース)は車両後方の床下に配置され、エンジン2の出力がリアデフ5内部のギア機構を介して後輪7に伝達される。この場合に、排熱回収器22、熱交換器31、リアヒーター41(ヒーター)の3つが車両後方にまとめて配置される。本実施形態では、排熱回収器22、熱交換器31、リアヒーター41を車両後方にまとめて配置することで、排熱利用装置21の全体をコンパクトにすることができる。   In the present embodiment, the engine 2 having the exhaust pipe 11 is mounted in front of the vehicle 1, the exhaust pipe 11 runs under the floor of the vehicle 1 toward the rear of the vehicle 1, and the downstream end of the exhaust pipe 11 opens to the rear of the vehicle. To be arranged. A housing 5A (differential case) of the rear differential 5 is disposed under the floor behind the vehicle, and the output of the engine 2 is transmitted to the rear wheel 7 via a gear mechanism inside the rear differential 5. In this case, three of the exhaust heat recovery unit 22, the heat exchanger 31, and the rear heater 41 (heater) are arranged together at the rear of the vehicle. In the present embodiment, the exhaust heat utilization device 21 can be made compact by arranging the exhaust heat recovery device 22, the heat exchanger 31, and the rear heater 41 together at the rear of the vehicle.

実施形態では、ポンプ回転速度及びファン回転速度が冷却水温に対して階段状の値(離散値)を採る場合で説明したが、この場合に限られない。例えばポンプ回転速度及びファン回転速度が冷却水温に対して連続値を採る場合を図7,図8に一点鎖線で重ねて示す。   In the embodiment, the pump rotation speed and the fan rotation speed have been described as taking a step-like value (discrete value) with respect to the cooling water temperature. However, the present invention is not limited to this case. For example, the case where the pump rotation speed and the fan rotation speed take continuous values with respect to the cooling water temperature is shown in FIGS.

実施形態では後輪駆動車で説明したが、この場合に限られない。前輪駆動車ではトランスアクスルにデファレンシャルギア装置が含まれている。このデファレンシャルギア装置の近傍に排気管の下流側が配置されていれば、本発明の適用がある。   Although the embodiment has been described with a rear-wheel drive vehicle, the present invention is not limited to this case. The front wheel drive vehicle includes a differential gear device in the transaxle. The present invention can be applied if the downstream side of the exhaust pipe is disposed in the vicinity of the differential gear device.

1 車両
2 エンジン
5 リアデフ
5A ハウジング(デファレンシャルケース)
11 排気管
21 排熱利用装置(排熱利用システム)
22 排熱回収器
23 本体
24 ウォータジャケット
31 熱交換器
32 本体
33 ウォータジャケット
41 リアヒーター(ヒーター)
43 ヒーターコア
46 ブロアファン
47 外内気選択機構
48 外気部屋
49 内気部屋
50 第1三位置弁
52 外気連通部屋
53 室内連通部屋
54 第2三位置弁
61,62,63 冷却水通路(冷媒通路)
71 ウォータポンプ(ポンプ)
81 制御装置(制御部)
82 水温センサ
83 暖房スイッチ
1 vehicle 2 engine 5 rear differential 5A housing (differential case)
11 Exhaust pipe 21 Waste heat utilization device (waste heat utilization system)
22 Waste heat recovery unit 23 Main body 24 Water jacket 31 Heat exchanger 32 Main body 33 Water jacket 41 Rear heater (heater)
43 heater core 46 blower fan 47 outside air selection mechanism 48 outside air room 49 inside air room 50 first three-position valve 52 outside air communication room 53 indoor communication room 54 second three-position valve 61, 62, 63 cooling water passage (refrigerant passage)
71 Water pump (pump)
81 Control device (control unit)
82 Water temperature sensor 83 Heating switch

Claims (5)

内部にギアオイルを封入したデファレンシャルケースの近傍の排気管に設けられ、排気管を流れる排気と冷媒との間で熱交換を行い得る排熱回収器と、
前記デファレンシャルケースに設けられ、前記ギアオイルと前記冷媒との間で熱交換を行い得る熱交換器と、
空気と前記冷媒との間で熱交換を行い得るヒーターコアと、
前記ヒーターコアに空気を一方向に通過させるブロアファンと、
前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターコアを接続する冷媒通路と、
前記冷媒を前記冷媒通路に循環させるポンプと、を備える排熱利用システムにおいて、
前記冷媒の温度が予め定めた第1所定値より高い温度域にあるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに外気を通過させて前記冷媒との熱交換を行い、熱交換した後の外気を室外に放出する第1のモードを実行する制御部と、を備え
前記排気管を有するエンジンが車両の前方に搭載され、
前記排気管は車両の床下を車両の後方に向けて走り、前記排気管の下流端が車両後方に開口するように配置され、
前記デファレンシャルケースは車両後方の床下に配置され、
前記エンジンの出力が前記デファレンシャルケース内部のギア機構を介して後輪に伝達される場合に、
前記排熱回収器、前記熱交換器、前記ヒーターコアの3つが車両後方にまとめて配置されることを特徴とする、排熱利用システム。
An exhaust heat recovery unit provided in an exhaust pipe near a differential case in which gear oil is enclosed, and capable of exchanging heat between the exhaust flowing through the exhaust pipe and the refrigerant;
A heat exchanger provided in the differential case and capable of exchanging heat between the gear oil and the refrigerant;
A heater core capable of exchanging heat between air and the refrigerant;
A blower fan that allows air to pass through the heater core in one direction;
A refrigerant passage connecting the exhaust heat recovery unit, the heat exchanger, and the heater core;
In a waste heat utilization system comprising: a pump that circulates the refrigerant in the refrigerant passage ,
When the temperature of the refrigerant is in a temperature range higher than a predetermined first predetermined value, the pump and the blower fan are driven, and outside air is passed through the heater core to exchange heat with the refrigerant. A control unit that executes a first mode for releasing outside air after heat exchange to the outside , and
An engine having the exhaust pipe is mounted in front of the vehicle;
The exhaust pipe runs under the floor of the vehicle toward the rear of the vehicle, and is arranged so that the downstream end of the exhaust pipe opens to the rear of the vehicle,
The differential case is disposed under the floor behind the vehicle,
When the output of the engine is transmitted to the rear wheel via a gear mechanism inside the differential case,
The exhaust heat recovery device, the heat exchanger, three of the heater core is characterized Rukoto arranged together in the rear of the vehicle exhaust heat utilization system.
前記制御部は、前記室内を暖房する暖房要求が有り、かつ前記第1所定値より低い値であって予め定めた第2所定値から前記第1所定値までの温度域に前記冷媒の温度があるときに、前記ポンプと前記ブロアファンを駆動すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第2のモードを実行することを特徴とする請求項1に記載の排熱利用システム。   The controller has a heating request for heating the room, and the temperature of the refrigerant falls within a temperature range lower than the first predetermined value and from a predetermined second predetermined value to the first predetermined value. At a certain time, the pump and the blower fan are driven, and a second mode is performed in which the inside air is passed through the heater core to exchange heat with the refrigerant, and the inside air after the heat exchange is returned to the room. The exhaust heat utilization system according to claim 1. 前記制御部は、前記室内を暖房する暖房要求が無く、かつ前記第1所定値より低い値であって予め定めた第2所定値から前記第1所定値までの温度域に前記冷媒の温度があるときに、前記ポンプを駆動し前記ブロアファンを停止すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第2のモード、前記第1のモードのいずれも実行しないことを特徴とする請求項1に記載の排熱利用システム。   The control unit has no heating request for heating the room, and the temperature of the refrigerant is in a temperature range lower than the first predetermined value and from a predetermined second predetermined value to the first predetermined value. In a second mode, the pump is driven to stop the blower fan, and the inside air is passed through the heater core to exchange heat with the refrigerant, and the inside air after the heat exchange is returned to the room. The exhaust heat utilization system according to claim 1, wherein none of the first modes is executed. 前記制御部は、前記冷媒温度が前記第1所定値より低い値であって予め定めた第2所定値未満の温度域にあるときに、前記ポンプを駆動し前記ブロアファンを停止すると共に、前記ヒーターコアに内気を通過させて前記冷媒との熱交換を行わせ、熱交換した後の内気を室内に戻す第2のモード、前記第1のモードのいずれも実行しないことを特徴とする請求項1に記載の排熱利用システム。 The control unit drives the pump to stop the blower fan when the refrigerant temperature is lower than the first predetermined value and in a temperature range lower than a predetermined second predetermined value, and 2. The second mode in which the inside air is passed through the heater core to exchange heat with the refrigerant, and the inside air after the heat exchange is returned to the room is not executed. The exhaust heat utilization system according to 1. 前記ヒーターコアの上流側にあって外気を導入する外気部屋、
前記ヒーターコアの上流側にあって内気を導入する内気部屋、
駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で前記外気部屋と前記ヒーターコアを連通し、内気側位置を指示する駆動信号で前記内気部屋と前記ヒーターコアを連通する第1三位置弁、
前記ヒーターコアの下流側にあって外気と連通する外気連通部屋、
前記ヒーターコアの下流側にあって室内と連通する室内連通部屋、
駆動信号を受けてないときに中間位置にあり、外気側位置を指示する駆動信号で前記ヒーターコアを出た空気を前記外気連通部屋に導入し、内気側位置を指示する駆動信号で前記ヒーターコアを出た空気を前記室内連通部屋に導入する第2三位置弁、
を有する外内気選択機構を備え、
前記制御部は、前記第1のモードを実行するときには前記2つの三位置弁に外気側位置を指示する駆動信号を出し、前記第2のモードを実行するときには前記2つの三位置弁に内気側位置を指示する駆動信号を出すことを特徴とする請求項2に記載の排熱利用システム。
An outside air chamber upstream of the heater core for introducing outside air;
An inside air room upstream of the heater core for introducing inside air,
When the drive signal is not received, it is at an intermediate position, and the outside air chamber and the heater core are communicated with a drive signal indicating the outside air side position, and the inside air room and the heater core are connected with a drive signal indicating the inside air side position. A first three-position valve in communication,
An outside air communication room that is downstream of the heater core and communicates with outside air,
An indoor communication room that is downstream of the heater core and communicates with the room,
When the drive signal is not received, the heater core is located at an intermediate position, and the air exiting the heater core with a drive signal indicating the outside air side position is introduced into the outside air communication room, and the heater core with a drive signal indicating the inside air side position. A second three-position valve for introducing the air that has exited into the indoor communication room,
An outside air selection mechanism having
When executing the first mode, the control unit issues a drive signal indicating an outside air side position to the two three-position valves, and when executing the second mode, the control unit outputs an internal air side to the two three-position valves. The exhaust heat utilization system according to claim 2 , wherein a drive signal indicating a position is issued.
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