JP6820227B2

JP6820227B2 - Vehicle heating system

Info

Publication number: JP6820227B2
Application number: JP2017076027A
Authority: JP
Inventors: 高橋　豊; 豊高橋; 博志秋山; 坂本　繁; 繁坂本; 延修笠原; 嘉之金坂
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-04-06
Also published as: JP2018176876A

Description

本発明は、エンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置に関する。 The present invention relates to a vehicle heating device that uses an engine coolant as a heat source.

動力源としてエンジンを備える車両には、冷却液を循環させてエンジンを冷却する冷却システムが搭載されている。また、冷却システムの流路には熱交換器であるヒータコアが設けられており、車室内に供給される空気がヒータコアによって暖められている（特許文献１〜４参照）。 Vehicles equipped with an engine as a power source are equipped with a cooling system that circulates coolant to cool the engine. Further, a heater core, which is a heat exchanger, is provided in the flow path of the cooling system, and the air supplied to the vehicle interior is warmed by the heater core (see Patent Documents 1 to 4).

特許第４９８５２１０号公報Japanese Patent No. 4985210 特許第５２２３３８９号公報Japanese Patent No. 5223389 特開２０１５−１０８３４７号公報JP-A-2015-108347 特開２０１５−２２４６２６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-224626

ところで、ヒータコアを備える車両用暖房装置、つまりエンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置においては、エンジン始動後に素早く車室内を暖めることが困難であった。つまり、ヒータコアに流入する冷却液を十分に暖めるためには、エンジンの暖機が完了する迄の時間が必要となっていた。このため、ヒータコアに流入する冷却液を素早く暖めることにより、暖房能力を素早く立ち上げることが求められている。 By the way, in a vehicle heating device provided with a heater core, that is, a vehicle heating device using an engine coolant as a heat source, it is difficult to quickly warm the interior of the vehicle after starting the engine. That is, in order to sufficiently warm the coolant flowing into the heater core, it takes time to complete the warm-up of the engine. Therefore, it is required to quickly raise the heating capacity by quickly warming the coolant flowing into the heater core.

本発明の目的は、冷却液を素早く暖めることにある。 An object of the present invention is to quickly warm the coolant.

本発明の車両用暖房装置は、エンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置であって、吸引ポートおよび吐出ポートを備える冷却液ポンプと、第１入力ポート、第２入力ポート、第１出力ポートおよび第２出力ポートを備えるバルブ機構と、前記吐出ポートと前記第１入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第１入力ポートに冷却液を案内する第１流路と、前記吐出ポートと前記第２入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第２入力ポートに冷却液を案内する第２流路と、前記第１出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第１出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第３流路と、前記第２出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第２出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内するバイパス流路と、前記第１流路に設けられ、前記第１流路を流れる冷却液によって前記エンジンのシリンダ部を冷却するシリンダ冷却部と、前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる冷却液によって前記エンジンの排気部を冷却する排気冷却部と、前記第３流路に設けられ、前記第３流路を流れる冷却液によって空調用の空気を暖めるヒータコアと、を有し、前記バルブ機構を、前記第１入力ポートおよび前記第１出力ポートを遮断し、かつ前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを互いに連通させる、暖房準備状態に作動させることにより、前記吐出ポートから前記排気冷却部および前記バイパス流路を経て前記吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させる。 The vehicle heating device of the present invention is a vehicle heating device that uses engine coolant as a heat source, and includes a coolant pump having a suction port and a discharge port, and a first input port, a second input port, and a first output. A valve mechanism including a port and a second output port, a first flow path connected to the discharge port and the first input port and guiding a coolant from the discharge port to the first input port, and the discharge port. And the second input port, the second flow path for guiding the coolant from the discharge port to the second input port, and the first output port and the suction port are connected to the first output. A third flow path that guides the coolant from the port to the suction port, and a bypass flow path that is connected to the second output port and the suction port and guides the coolant from the second output port to the suction port. , A cylinder cooling unit provided in the first flow path and cooling the cylinder portion of the engine with a coolant flowing through the first flow path, and a cooling unit provided in the second flow path and flowing through the second flow path. The valve mechanism includes an exhaust cooling unit that cools the exhaust unit of the engine with liquid, and a heater core provided in the third flow path that warms air for air conditioning by the cooling liquid flowing through the third flow path. Is operated in a heating ready state in which the first input port and the first output port are cut off and the second input port and the second output port are communicated with each other, whereby the exhaust from the discharge port is performed. The coolant is circulated through the cooling unit and the bypass flow path to reach the suction port.

本発明によれば、バルブ機構を暖房準備状態に作動させることにより、吐出ポートから排気冷却部およびバイパス流路を経て吸引ポートに達する経路で冷却液が循環する。これにより、冷却液を素早く暖めることができる。 According to the present invention, by operating the valve mechanism in the heating ready state, the coolant circulates in the path from the discharge port to the suction port via the exhaust cooling unit and the bypass flow path. As a result, the coolant can be warmed quickly.

本発明の一実施の形態である車両用暖房装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the heating device for vehicle which is one Embodiment of this invention. エンジンに設けられるウォータジャケットの例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the water jacket provided in the engine. 流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the execution procedure of the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 本発明の他の実施の形態である車両用暖房装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the heating device for a vehicle which is another Embodiment of this invention. 流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the execution procedure of the flow path switching control. 流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the execution procedure of the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. 流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the operation state of the switching valve in the flow path switching control. エンジンに設けられるウォータジャケットの他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water jacket provided in the engine.

［実施形態１］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態（実施形態１）である車両用暖房装置１０の構成を示す概略図である。また、図２はエンジン１１に設けられるウォータジャケット２１，２３，２５の例を示す概略図である。なお、図示する車両用暖房装置１０は、エンジン１１の冷却水を熱源に用いて車室内を暖める暖房装置であり、エンジン１１を冷却する冷却装置としても機能している。 [Embodiment 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a vehicle heating device 10 according to an embodiment of the present invention (Embodiment 1). Further, FIG. 2 is a schematic view showing an example of water jackets 21, 23, 25 provided in the engine 11. The vehicle heating device 10 shown in the figure is a heating device that warms the interior of the vehicle by using the cooling water of the engine 11 as a heat source, and also functions as a cooling device that cools the engine 11.

図１に示すように、車両用暖房装置１０は、冷却液を圧送するウォータポンプ（冷却液ポンプ）１２と、後述する各流路の連通状態を切り替える切替バルブ（バルブ機構）１３と、を有している。ウォータポンプ１２は、冷却液を吸引する吸引ポート１２ｉと、冷却液を吐出する吐出ポート１２ｏと、を備えている。ウォータポンプ１２としては、エンジン動力によって駆動されるポンプであっても良く、電動モータによって駆動されるポンプであっても良い。 As shown in FIG. 1, the vehicle heating device 10 includes a water pump (coolant pump) 12 for pumping coolant and a switching valve (valve mechanism) 13 for switching the communication state of each flow path described later. doing. The water pump 12 includes a suction port 12i for sucking the coolant and a discharge port 12o for discharging the coolant. The water pump 12 may be a pump driven by engine power or a pump driven by an electric motor.

また、切替バルブ１３は、冷却液が流入する３つの入力ポートＰａ〜Ｐｃと、冷却液が流出する３つの出力ポートＰｄ〜Ｐｆと、を備えている。切替バルブ１３としては、各ポートＰａ〜Ｐｆの連通状態を切替可能なバルブであれば良く、例えば、円筒状や円板状の弁体を回転させて各ポートＰａ〜Ｐｆの連通状態を切り替えるロータリバルブを用いることができる。なお、入力ポートＰａ，Ｐｂは第１入力ポートとして機能し、入力ポートＰｃは第２入力ポートとして機能する。また、出力ポートＰｄは第３出力ポートとして機能し、出力ポートＰｅは第１出力ポートとして機能し、出力ポートＰｆは第２出力ポートとして機能する。 Further, the switching valve 13 includes three input ports Pa to Pc into which the coolant flows in, and three output ports Pd to Pf in which the coolant flows out. The switching valve 13 may be a valve that can switch the communication state of each port Pa to Pf. For example, a rotary that switches the communication state of each port Pa to Pf by rotating a cylindrical or disk-shaped valve body. A valve can be used. The input ports Pa and Pb function as the first input port, and the input port Pc functions as the second input port. Further, the output port Pd functions as a third output port, the output port Pe functions as a first output port, and the output port Pf functions as a second output port.

［回路構造］
冷却液が流れる回路構造について説明する。吐出ポート１２ｏと入力ポートＰａとは、冷却流路（第１流路）２０を用いて互いに接続されている。冷却流路２０を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰａには冷却液が案内されており、冷却流路２０には後述するシリンダブロック用のウォータジャケット２１が設けられている。また、吐出ポート１２ｏと入力ポートＰｂとは、冷却流路（第１流路）２２を用いて互いに接続されている。冷却流路２２を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰｂには冷却液が案内されており、冷却流路２２には後述するシリンダヘッド用のウォータジャケット２３が設けられている。さらに、吐出ポート１２ｏと入力ポートＰｃとは、冷却流路（第２流路）２４を用いて互いに接続されている。冷却流路２４を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰｃには冷却液が案内されており、冷却流路２４には後述する排気ポート用のウォータジャケット２５が設けられている。 [Circuit structure]
The circuit structure through which the coolant flows will be described. The discharge port 12o and the input port Pa are connected to each other by using a cooling flow path (first flow path) 20. The coolant is guided from the discharge port 12o to the input port Pa via the cooling flow path 20, and the cooling flow path 20 is provided with a water jacket 21 for a cylinder block, which will be described later. Further, the discharge port 12o and the input port Pb are connected to each other by using a cooling flow path (first flow path) 22. The coolant is guided from the discharge port 12o to the input port Pb via the cooling flow path 22, and the cooling flow path 22 is provided with a water jacket 23 for a cylinder head, which will be described later. Further, the discharge port 12o and the input port Pc are connected to each other by using a cooling flow path (second flow path) 24. The coolant is guided from the discharge port 12o to the input port Pc via the cooling flow path 24, and the cooling flow path 24 is provided with a water jacket 25 for the exhaust port described later.

出力ポートＰｄと吸引ポート１２ｉとは、冷却流路（第４流路）３０を用いて互いに接続されている。冷却流路３０を介して出力ポートＰｄから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されており、冷却流路３０には冷却液を冷却するための熱交換器としてラジエータ３１が設けられている。また、出力ポートＰｅと吸引ポート１２ｉとは、暖房流路（第３流路）３２を用いて互いに接続されている。暖房流路３２を介して出力ポートＰｅから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されており、暖房流路３２には空調用の空気を暖めるための熱交換器としてヒータコア３３が設けられている。さらに、出力ポートＰｆと吸引ポート１２ｉとは、バイパス流路３４を用いて互いに接続されている。ラジエータ３１やヒータコア３３を迂回するバイパス流路３４を介して、出力ポートＰｆから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されている。 The output port Pd and the suction port 12i are connected to each other by using a cooling flow path (fourth flow path) 30. The coolant is guided from the output port Pd to the suction port 12i via the cooling flow path 30, and the cooling flow path 30 is provided with a radiator 31 as a heat exchanger for cooling the coolant. Further, the output port Pe and the suction port 12i are connected to each other by using a heating flow path (third flow path) 32. Coolant is guided from the output port Pe to the suction port 12i via the heating flow path 32, and the heating flow path 32 is provided with a heater core 33 as a heat exchanger for warming the air for air conditioning. Further, the output port Pf and the suction port 12i are connected to each other by using the bypass flow path 34. The coolant is guided from the output port Pf to the suction port 12i via the bypass flow path 34 that bypasses the radiator 31 and the heater core 33.

［ウォータジャケット］
図２に示すように、シリンダブロック用のウォータジャケット（シリンダ冷却部）２１は、エンジン１１のシリンダブロック（シリンダ部）４０に形成される冷却液空間４１を備えている。冷却液空間４１はシリンダボア４２の周囲に形成されており、冷却液空間４１には冷却流路２０から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２０に冷却液を流すことにより、冷却液空間４１に冷却液を供給してシリンダブロック４０のシリンダボア４２等を冷却することができる。 [Water jacket]
As shown in FIG. 2, the water jacket (cylinder cooling section) 21 for the cylinder block includes a coolant space 41 formed in the cylinder block (cylinder section) 40 of the engine 11. The coolant space 41 is formed around the cylinder bore 42, and the coolant is guided to the coolant space 41 from the cooling flow path 20. By driving the water pump 12 and flowing the cooling liquid through the cooling flow path 20, the cooling liquid can be supplied to the cooling liquid space 41 to cool the cylinder bore 42 and the like of the cylinder block 40.

シリンダヘッド用のウォータジャケット（シリンダ冷却部）２３は、エンジン１１のシリンダヘッド（シリンダ部）４３に形成される冷却液空間４４を備えている。冷却液空間４４は燃焼室４５の周囲に形成されており、冷却液空間４４には冷却流路２２から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２２に冷却液を流すことにより、冷却液空間４４に冷却液を供給してシリンダヘッド４３の燃焼室４５等を冷却することができる。 The water jacket (cylinder cooling unit) 23 for the cylinder head includes a coolant space 44 formed in the cylinder head (cylinder unit) 43 of the engine 11. The coolant space 44 is formed around the combustion chamber 45, and the coolant is guided to the coolant space 44 from the cooling flow path 22. By driving the water pump 12 and flowing the coolant through the cooling flow path 22, the coolant can be supplied to the coolant space 44 to cool the combustion chamber 45 of the cylinder head 43 and the like.

排気ポート用のウォータジャケット（排気冷却部）２５は、シリンダヘッド４３に設けられた排気部４６に形成される冷却液空間４７を備えている。冷却液空間４７は排気ポート４８の周囲に形成されており、冷却液空間４７には冷却流路２４から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２４に冷却液を流すことにより、冷却液空間４７に冷却液を供給して排気部４６の排気ポート４８等を冷却することができる。 The water jacket (exhaust cooling unit) 25 for the exhaust port includes a coolant space 47 formed in the exhaust unit 46 provided in the cylinder head 43. The coolant space 47 is formed around the exhaust port 48, and the coolant is guided to the coolant space 47 from the cooling flow path 24. By driving the water pump 12 and flowing the cooling liquid through the cooling flow path 24, the cooling liquid can be supplied to the cooling liquid space 47 to cool the exhaust port 48 and the like of the exhaust unit 46.

エンジン１１のウォータジャケット２１，２３，２５は、互いに独立つまり分離された冷却液空間４１，４４，４７を備えている。図示する例では、ウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４は互いに独立しているが、これに限られることはなく、ウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４を互いに連通させても良い。つまり、シリンダ冷却部を構成するウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４と、排気冷却部を構成するウォータジャケット２５の冷却液空間４７とが、互いに独立している構造であれば、シリンダ冷却部を構成するウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４を互いに連通させても良い。 The water jackets 21, 23, 25 of the engine 11 are provided with coolant spaces 41, 44, 47 that are independent or separated from each other. In the illustrated example, the coolant spaces 41 and 44 of the water jackets 21 and 23 are independent of each other, but the present invention is not limited to this, and the coolant spaces 41 and 44 of the water jackets 21 and 23 are communicated with each other. Is also good. That is, if the coolant spaces 41 and 44 of the water jackets 21 and 23 constituting the cylinder cooling unit and the coolant spaces 47 of the water jacket 25 constituting the exhaust cooling unit are independent of each other, the cylinder The coolant spaces 41 and 44 of the water jackets 21 and 23 constituting the cooling unit may be communicated with each other.

［制御系］
図１に示すように、車両用暖房装置１０は、切替バルブ１３等の作業状態を制御するためのコントローラ５０を有している。コンピュータ等によって構成されるコントローラ５０には、外気の温度（以下、外気温度Ｔａと記載する）を検出する外気温センサ５１と、ウォータポンプ１２に流入する冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｂと記載する。）を検出する水温センサ５２と、が接続されている。 [Control system]
As shown in FIG. 1, the vehicle heating device 10 has a controller 50 for controlling a working state such as a switching valve 13. The controller 50 composed of a computer or the like includes an outside air temperature sensor 51 that detects the temperature of the outside air (hereinafter referred to as the outside air temperature Ta) and the temperature of the coolant flowing into the water pump 12 (hereinafter referred to as the coolant temperature Tb). The water temperature sensor 52 for detecting) is connected to the water temperature sensor 52.

また、コントローラ５０には、暖房ユニット５３の作動時に乗員に操作されるヒータスイッチ５４と、ヒータコア３３に送風する暖房ユニット５３のブロアモータ５５と、が接続されている。ヒータスイッチ５４の操作等によってブロアモータ５５が駆動されると、ブロアモータ５５から送風される空気がヒータコア３３を通過する際に暖められる。このヒータコア３３はエンジン１１の冷却液によって暖められるため、低温環境下ではヒータコア３３に流れる冷却液を素早く暖めることが求められている。 Further, the controller 50 is connected to a heater switch 54 operated by an occupant when the heating unit 53 is operated and a blower motor 55 of the heating unit 53 that blows air to the heater core 33. When the blower motor 55 is driven by operating the heater switch 54 or the like, the air blown from the blower motor 55 is warmed when it passes through the heater core 33. Since the heater core 33 is warmed by the coolant of the engine 11, it is required to quickly warm the coolant flowing through the heater core 33 in a low temperature environment.

［流路切替制御・暖房準備モード］
続いて、低温環境下においてヒータコア３３に流れる冷却液を素早く暖めるため、コントローラ５０によって実行される流路切替制御について説明する。図３は流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図４〜図６は流路切替制御における切替バルブ１３の作動状況を示す概略図である。 [Flow path switching control / heating preparation mode]
Subsequently, the flow path switching control executed by the controller 50 in order to quickly warm the coolant flowing through the heater core 33 in a low temperature environment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the execution procedure of the flow path switching control. 4 to 6 are schematic views showing an operating state of the switching valve 13 in the flow path switching control.

図３に示すように、ステップＳ１０では、図示しないスタータモータが駆動され、エンジン１１が始動される。ステップＳ１１では、外気温度Ｔａが所定の温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１を下回ると判定された場合、つまり暖房能力の素早い立ち上げが要求される低温環境下であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、暖房準備モードが実行される。 As shown in FIG. 3, in step S10, a starter motor (not shown) is driven to start the engine 11. In step S11, it is determined whether or not the outside air temperature Ta is equal to or less than a predetermined temperature threshold value Ta1 (for example, 10 ° C.). If it is determined in step S11 that the outside air temperature Ta is lower than the temperature threshold value Ta1, that is, if it is determined that the heating capacity is in a low temperature environment that requires quick start-up, the process proceeds to step S12 to prepare for heating. The mode is executed.

暖房準備モードを実行する際には、図４に示すように、切替バルブ１３は、入力ポートＰｃと出力ポートＰｆとを互いに連通させる暖房準備状態に作動する。暖房準備状態に作動する切替バルブ１３は、第１入力ポートＰａ，Ｐｂ、第１出力ポートＰｅおよび第３出力ポートＰｄを遮断し、かつ第２入力ポートＰｃと第２出力ポートＰｆとを互いに連通させる。 When executing the heating preparation mode, as shown in FIG. 4, the switching valve 13 operates in the heating preparation state in which the input port Pc and the output port Pf communicate with each other. The switching valve 13 that operates in the heating ready state shuts off the first input port Pa, Pb, the first output port Pe, and the third output port Pd, and communicates the second input port Pc and the second output port Pf with each other. Let me.

このように、切替バルブ１３を暖房準備状態に作動させることにより、図４に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびバイパス流路３４を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。つまり、切替バルブ１３が暖房準備状態に作動する暖房準備モードにおいては、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができ、冷却液の温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。 By operating the switching valve 13 in the heating ready state in this way, as shown by the arrow in FIG. 4, the coolant discharged from the discharge port 12o of the water pump 12 is the water jacket 25 for the exhaust port and the bypass. It passes through the flow path 34 and is sucked into the suction port 12i of the water pump 12. That is, in the heating preparation mode in which the switching valve 13 operates in the heating preparation state, the coolant is circulated through the path from the discharge port 12o to the suction port 12i via the water jacket 25 and the bypass flow path 34. As a result, the coolant can be circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, and the temperature of the coolant can be quickly raised toward the heating temperature range.

すなわち、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３、ラジエータ３１およびヒータコア３３に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、冷却液温度の上昇速度が低下することになる。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量が減少するだけでなく、冷却液が通過する各部品の熱容量も減少することから、冷却液の温度を素早く上昇させることができる。 That is, when the coolant is flowed through the water jacket 21 for the cylinder block, the water jacket 23 for the cylinder head, the radiator 31, and the heater core 33, not only the circulation amount of the coolant increases, but also the circulating coolant flows. Since the heat capacity of the parts to be touched also increases, the rate of increase in the coolant temperature will decrease. On the other hand, when the coolant is circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, not only the circulation amount of the coolant is reduced, but also the heat capacity of each component through which the coolant passes is reduced. The temperature of the coolant can be raised quickly.

しかも、エンジン始動後に温度が上昇し難いシリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３ではなく、エンジン始動後に温度が上昇し易い排気ポート用のウォータジャケット２５、つまり高温の排出ガスが流れる排気ポート用のウォータジャケット２５で冷却液を循環させるようにしたので、この点からも、冷却液の温度を素早く上昇させることができる。 Moreover, instead of the water jackets 21 and 23 for cylinder blocks and cylinder heads whose temperature does not easily rise after starting the engine, the water jacket 25 for exhaust ports where the temperature tends to rise after starting the engine, that is, the exhaust through which high-temperature exhaust gas flows. Since the coolant is circulated by the water jacket 25 for the port, the temperature of the coolant can be raised quickly from this point as well.

［流路切替制御・早期暖房モード］
図３に示すように、続くステップＳ１３では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１３において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１以下であると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、ウォータジャケット２５で冷却液を循環させる暖房準備モードが継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１を上回ると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ１４に進み、早期暖房モードが実行される。 [Flow path switching control / early heating mode]
As shown in FIG. 3, in the following step S13, it is determined whether or not the coolant temperature Tb exceeds a predetermined temperature threshold Tb1 (for example, 40 ° C.). If it is determined in step S13 that the coolant temperature Tb is equal to or less than the temperature threshold Tb1, that is, if it is determined that the coolant has not reached the heating temperature range, the process returns to step S12 and the water jacket 25 The heating preparation mode in which the coolant is circulated is continued. On the other hand, if it is determined that the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold Tb1, that is, if it is determined that the coolant has reached the heating temperature range, the process proceeds to step S14, and the early heating mode is executed. ..

早期暖房モードを実行する際には、図５に示すように、切替バルブ１３は、入力ポートＰｃと出力ポートＰｅとを互いに連通させる早期暖房状態に作動する。早期暖房状態に作動する切替バルブ１３は、第１入力ポートＰａ，Ｐｂ、第２出力ポートＰｆおよび第３出力ポートＰｄを遮断し、かつ第２入力ポートＰｃと第１出力ポートＰｅとを互いに連通させる。 When the early heating mode is executed, as shown in FIG. 5, the switching valve 13 operates in an early heating state in which the input port Pc and the output port Pe communicate with each other. The switching valve 13 that operates in the early heating state shuts off the first input port Pa, Pb, the second output port Pf, and the third output port Pd, and communicates the second input port Pc and the first output port Pe with each other. Let me.

このように、切替バルブ１３を早期暖房状態に作動させることにより、図５に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびヒータコア３３を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。つまり、早期暖房モードにおいては、切替バルブ１３を早期暖房状態に作動させることにより、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３３を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３３との間で冷却液を循環させることができ、ヒータコア３３を素早く暖めて車室内に温風を供給することができる。 By operating the switching valve 13 in the early heating state in this way, as shown by the arrow in FIG. 5, the coolant discharged from the discharge port 12o of the water pump 12 is the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core. It passes through 33 and is sucked into the suction port 12i of the water pump 12. That is, in the early heating mode, the cooling liquid is circulated from the discharge port 12o through the water jacket 25 and the heater core 33 to the suction port 12i by operating the switching valve 13 in the early heating state. As a result, the coolant can be circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 33, and the heater core 33 can be quickly warmed to supply warm air to the vehicle interior.

すなわち、前述した暖房準備モードによって冷却液温度を上昇させた場合であっても、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３およびラジエータ３１に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、一時的に冷却液温度を大きく低下させてしまう虞がある。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３３との間で冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量の増加や、冷却液が触れる部品の熱容量の増加を、最低限に抑えることができる。これにより、冷却液の過度な温度低下を抑制することができ、ヒータコア３３から車室内に素早く温風を供給することができる。 That is, even when the coolant temperature is raised by the heating preparation mode described above, when the coolant is passed through the water jacket 21 for the cylinder block, the water jacket 23 for the cylinder head, and the radiator 31, the cooling liquid is cooled. Not only does the amount of liquid circulating increase, but the heat capacity of the parts that the circulating coolant comes into contact with also increases, so there is a risk that the temperature of the coolant will drop significantly. On the other hand, when the coolant is circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 33, the increase in the circulation amount of the coolant and the increase in the heat capacity of the parts that the coolant touches are minimized. Can be suppressed to. As a result, it is possible to suppress an excessive temperature drop of the coolant, and it is possible to quickly supply warm air from the heater core 33 to the vehicle interior.

［流路切替制御・通常冷却モード］
図３に示すように、続くステップＳ１５では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１５において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２以下であると判定された場合、つまりラジエータ３１を用いて冷却液を冷却する温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１４に戻り、ヒータコア３３だけに冷却液を供給する早期暖房モードが継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２を上回ると判定された場合、つまりラジエータ３１を用いて冷却液を冷却する温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ１６に進み、通常冷却モードが実行される。また、前述したステップＳ１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１以上であると判定された場合、つまり外気温度Ｔａが高い環境下であると判定された場合にも、ステップＳ１６に進み、通常冷却モードが実行される。 [Flow path switching control / normal cooling mode]
As shown in FIG. 3, in the following step S15, it is determined whether or not the coolant temperature Tb exceeds a predetermined temperature threshold Tb2 (for example, 70 ° C.). If it is determined in step S15 that the coolant temperature Tb is equal to or less than the temperature threshold Tb2, that is, if it is determined that the temperature range for cooling the coolant using the radiator 31 has not been reached, the process returns to step S14. , The early heating mode in which the coolant is supplied only to the heater core 33 is continued. On the other hand, when it is determined that the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold Tb2, that is, when it is determined that the temperature range for cooling the coolant using the radiator 31 has been reached, the process proceeds to step S16, and the normal cooling mode is performed. Is executed. Further, in step S11 described above, when it is determined that the outside air temperature Ta is equal to or higher than the temperature threshold value Ta1, that is, when it is determined that the outside air temperature Ta is in a high environment, the process proceeds to step S16 to proceed to the normal cooling mode. Is executed.

通常冷却モードを実行する際には、図６に示すように、切替バルブ１３は、入力ポートＰａ〜Ｐｃおよび出力ポートＰｄ，Ｐｅを互いに連通させる通常冷却状態に作動する。通常冷却状態に作動する切替バルブ１３は、出力ポートＰｆを遮断し、入力ポートＰａ〜Ｐｃおよび出力ポートＰｄ，Ｐｅを互いに連通させる。このように、切替バルブ１３を通常冷却状態に作動させることにより、図６に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３１やヒータコア３３を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。このように、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３１に冷却液を流すことにより、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、通常冷却モードが実行される状況としては、冷却液温度が十分に上昇している状況や外気温度Ｔａが高い状況であることから、車両用暖房装置１０の暖房能力が不足することはない。 When the normal cooling mode is executed, as shown in FIG. 6, the switching valve 13 operates in a normal cooling state in which the input ports Pa to Pc and the output ports Pd and Pe communicate with each other. The switching valve 13 that normally operates in the cooling state shuts off the output ports Pf and allows the input ports Pa to Pc and the output ports Pd and Pe to communicate with each other. By operating the switching valve 13 in the normal cooling state in this way, as shown by the arrow in FIG. 6, the coolant discharged from the discharge port 12o of the water pump 12 is discharged from each water jacket 21, 23, 25. It passes through the radiator 31 and the heater core 33, and is sucked into the suction port 12i of the water pump 12. In this way, the engine 11 can be appropriately cooled by flowing the coolant from the water jackets 21, 23, 25 to the radiator 31. It should be noted that the normal cooling mode is executed in a situation where the coolant temperature is sufficiently high and the outside air temperature Ta is high, so that the heating capacity of the vehicle heating device 10 is not insufficient. ..

［流路切替制御・まとめ］
これまで説明したように、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であった場合には、エンジン始動後に切替バルブ１３が暖房準備状態に切り替えられ、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させる。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができるため、冷却液温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。 [Flow path switching control / summary]
As described above, when the outside air temperature Ta is equal to or lower than the temperature threshold value Ta1 (for example, 10 ° C.), the switching valve 13 is switched to the heating ready state after the engine is started, and the water jacket 25 and the bypass are connected from the discharge port 12o. The coolant is circulated through the flow path 34 and the path reaching the suction port 12i. As a result, the coolant can be circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, so that the temperature of the coolant can be quickly raised toward the heating temperature range.

また、切替バルブ１３が暖房準備状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値（閾値）Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回る場合には、切替バルブ１３が暖房準備状態から早期暖房状態に切り替えられる。このように、切替バルブ１３が早期暖房状態に切り替えられると、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３３を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液が循環する。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３３との間で冷却液を循環させることができるため、ヒータコア３３に流入する冷却液の温度低下を抑制することができ、ヒータコア３３から車室内に素早く温風を供給することができる。 Further, when the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold (threshold value) Tb1 (for example, 40 ° C.) while the switching valve 13 is operating in the heating ready state, the switching valve 13 is heated early from the heating ready state. It can be switched to the state. In this way, when the switching valve 13 is switched to the early heating state, the coolant circulates in the path from the discharge port 12o to the suction port 12i via the water jacket 25 and the heater core 33. As a result, the coolant can be circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 33, so that the temperature drop of the coolant flowing into the heater core 33 can be suppressed, and the temperature of the coolant flowing into the heater core 33 can be suppressed from the heater core 33 to the vehicle interior. Warm air can be supplied quickly.

そして、切替バルブ１３が早期暖房状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回る場合には、切替バルブ１３が早期暖房状態から通常冷却状態に切り替えられる。これにより、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３１やヒータコア３３に冷却液を流すことができ、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、切替バルブ１３を通常冷却状態に切り替える際には、冷却液の温度が十分に上昇していることから、ヒータコア３３に流入する冷却液温度の過度な低下によって暖房能力が不足することはない。 Then, when the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold value Tb2 (for example, 70 ° C.) under the state in which the switching valve 13 is operated in the early heating state, the switching valve 13 switches from the early heating state to the normal cooling state. Be done. As a result, the coolant can flow from the water jackets 21, 23, 25 to the radiator 31 and the heater core 33, and the engine 11 can be appropriately cooled. When the switching valve 13 is switched to the normal cooling state, the temperature of the coolant has risen sufficiently, so that the heating capacity is not insufficient due to an excessive drop in the temperature of the coolant flowing into the heater core 33. ..

このように、低温環境下におけるエンジン始動後には、ウォータポンプ１２に吸引される冷却液の温度、つまり排気ポート用のウォータジャケット２５を通過する冷却液の温度に基づいて、切替バルブ１３の切替制御を実行するようにしたので、ヒータコア３３に流入する冷却液の温度を効率良く上昇させることができ、車両用暖房装置１０の暖房能力を素早く立ち上げることができる。これにより、低温環境下であっても車室内に素早く温風を供給することができる。 In this way, after the engine is started in a low temperature environment, the switching control of the switching valve 13 is based on the temperature of the coolant sucked into the water pump 12, that is, the temperature of the coolant passing through the water jacket 25 for the exhaust port. Therefore, the temperature of the coolant flowing into the heater core 33 can be efficiently raised, and the heating capacity of the vehicle heating device 10 can be quickly started. As a result, warm air can be quickly supplied to the vehicle interior even in a low temperature environment.

［実施形態２］
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。図７は本発明の他の実施の形態（実施形態２）である車両用暖房装置１１０の構成を示す概略図である。この車両用暖房装置１１０は、前述した車両用暖房装置１０と同様に、図２に示したエンジン１１の冷却水を熱源に用いて車室内を暖める暖房装置である。なお、図示する車両用暖房装置１１０は、エンジン１１の冷却水を熱源に用いて車室内を暖める暖房装置として機能するだけでなく、エンジン１１を冷却する冷却装置としても機能している。 [Embodiment 2]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic view showing the configuration of the vehicle heating device 110 according to another embodiment of the present invention (Embodiment 2). The vehicle heating device 110 is a heating device that warms the interior of the vehicle by using the cooling water of the engine 11 shown in FIG. 2 as a heat source, similarly to the vehicle heating device 10 described above. The vehicle heating device 110 shown in the figure not only functions as a heating device that warms the interior of the vehicle by using the cooling water of the engine 11 as a heat source, but also functions as a cooling device that cools the engine 11.

図７に示すように、車両用暖房装置１１０は、冷却液を圧送するウォータポンプ（冷却液ポンプ）１１２と、後述する各流路の連通状態を切り替えるバルブユニット（バルブ機構）１３と、を有している。ウォータポンプ１１２は、冷却液を吸引する吸引ポート１１２ｉと、冷却液を吐出する吐出ポート１１２ｏと、を備えている。ウォータポンプ１１２としては、エンジン動力によって駆動されるポンプであっても良く、電動モータによって駆動されるポンプであっても良い。 As shown in FIG. 7, the vehicle heating device 110 includes a water pump (coolant pump) 112 for pumping coolant and a valve unit (valve mechanism) 13 for switching the communication state of each flow path described later. doing. The water pump 112 includes a suction port 112i for sucking the coolant and a discharge port 112o for discharging the coolant. The water pump 112 may be a pump driven by engine power or a pump driven by an electric motor.

バルブユニット１１３は、各流路の連通状態を切り替える第１切替バルブ１１４と、各流路の連通状態を切り替える第２切替バルブ１１５と、によって構成されている。第１切替バルブ１１４は、冷却液が流入する２つの入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと、冷却液が流出する３つの出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅと、を備えている。また、第２切替バルブ１１５は、冷却液が流入する１つの入力ポートＰ２ａと、冷却液が流出する３つの出力ポートＰ２ｂ〜Ｐ２ｄと、を備えている。これらの切替バルブ１１４，１１５としては、各ポートＰ１ａ〜Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｄの連通状態を切替可能なバルブであれば良く、例えば、円筒状や円板状の弁体を回転させて各ポートＰ１ａ〜Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｄの連通状態を切り替えるロータリバルブを用いることができる。 The valve unit 113 is composed of a first switching valve 114 that switches the communication state of each flow path, and a second switching valve 115 that switches the communication state of each flow path. The first switching valve 114 includes two input ports P1a and P1b into which the coolant flows in, and three output ports P1c to P1e in which the coolant flows out. Further, the second switching valve 115 includes one input port P2a into which the coolant flows in, and three output ports P2b to P2d in which the coolant flows out. The switching valves 114 and 115 may be any valves that can switch the communication state of the ports P1a to P1e and P2a to P2d. For example, the cylindrical or disc-shaped valve body is rotated to rotate each port P1a. A rotary valve that switches the communication state of ~ P1e and P2a to P2d can be used.

なお、第１切替バルブ１１４において、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂは第１入力ポートとして機能し、出力ポートＰ１ｄは第３出力ポートとして機能する。また、第２切替バルブ１１５において、入力ポートＰ２ａは第２入力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｃは第１出力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｄは第２出力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｂは第３出力ポートとして機能する。 In the first switching valve 114, the input ports P1a and P1b function as the first input port, and the output port P1d functions as the third output port. Further, in the second switching valve 115, the input port P2a functions as the second input port, the output port P2c functions as the first output port, the output port P2d functions as the second output port, and the output port P2b is the second. 3 Functions as an output port.

［回路構造］
冷却液が流れる回路構造について説明する。吐出ポート１１２ｏと入力ポートＰ１ａとは、冷却流路（第１流路）１２０を用いて互いに接続されている。冷却流路１２０を介して吐出ポート１１２ｏから入力ポートＰ１ａには冷却液が案内されており、冷却流路１２０には後述するシリンダブロック用のウォータジャケット２１が設けられている。また、吐出ポート１１２ｏと入力ポートＰ１ｂとは、冷却流路（第１流路）１２２を用いて互いに接続されている。冷却流路１２２を介して吐出ポート１１２ｏから入力ポートＰ１ｂには冷却液が案内されており、冷却流路１２２には後述するシリンダヘッド用のウォータジャケット２３が設けられている。さらに、吐出ポート１１２ｏと入力ポートＰ２ａとは、冷却流路（第２流路）１２４を用いて互いに接続されている。冷却流路１２４を介して吐出ポート１１２ｏから入力ポートＰ２ａには冷却液が案内されており、冷却流路１２４には後述する排気ポート用のウォータジャケット２５が設けられている。 [Circuit structure]
The circuit structure through which the coolant flows will be described. The discharge port 112o and the input port P1a are connected to each other by using a cooling flow path (first flow path) 120. The coolant is guided from the discharge port 112o to the input port P1a via the cooling flow path 120, and the cooling flow path 120 is provided with a water jacket 21 for a cylinder block, which will be described later. Further, the discharge port 112o and the input port P1b are connected to each other by using a cooling flow path (first flow path) 122. The coolant is guided from the discharge port 112o to the input port P1b via the cooling flow path 122, and the cooling flow path 122 is provided with a water jacket 23 for a cylinder head, which will be described later. Further, the discharge port 112o and the input port P2a are connected to each other by using a cooling flow path (second flow path) 124. The coolant is guided from the discharge port 112o to the input port P2a via the cooling flow path 124, and the cooling flow path 124 is provided with a water jacket 25 for the exhaust port described later.

出力ポートＰ１ｃと吸引ポート１１２ｉとは、冷却流路１３０を用いて互いに接続されている。後述するラジエータ１３２やヒータコア１３４を迂回する冷却流路１３０を介して、出力ポートＰ１ｃから吸引ポート１１２ｉには冷却液が案内されている。また、出力ポートＰ１ｄと吸引ポート１１２ｉとは、冷却流路（第４流路）１３１を用いて互いに接続されている。冷却流路１３１を介して出力ポートＰ１ｄから吸引ポート１１２ｉには冷却液が案内されており、冷却流路１３１には冷却液を冷却するための熱交換器としてラジエータ１３２が設けられている。また、ラジエータ１３２の上流側で分岐する冷却流路１３１は、第１切替バルブ１１４の出力ポートＰ１ｄに接続されるだけでなく、第２切替バルブ１１５の出力ポートＰ２ｄにも接続されている。つまり、出力ポートＰ１ｄや出力ポートＰ２ｄから出力された冷却液は、冷却流路１３１上のラジエータ１３２を経て吸引ポート１１２ｉに案内される。 The output port P1c and the suction port 112i are connected to each other by using the cooling flow path 130. The coolant is guided from the output port P1c to the suction port 112i via the cooling flow path 130 that bypasses the radiator 132 and the heater core 134 described later. Further, the output port P1d and the suction port 112i are connected to each other by using a cooling flow path (fourth flow path) 131. A coolant is guided from the output port P1d to the suction port 112i via the cooling flow path 131, and the cooling flow path 131 is provided with a radiator 132 as a heat exchanger for cooling the coolant. Further, the cooling flow path 131 that branches on the upstream side of the radiator 132 is not only connected to the output port P1d of the first switching valve 114, but also to the output port P2d of the second switching valve 115. That is, the coolant output from the output port P1d and the output port P2d is guided to the suction port 112i via the radiator 132 on the cooling flow path 131.

出力ポートＰ２ｃと吸引ポート１１２ｉとは、暖房流路（第３流路）１３３を用いて互いに接続されている。暖房流路１３３を介して出力ポートＰ２ｃから吸引ポート１１２ｉには冷却液が案内されており、暖房流路１３３には空調用の空気を暖めるための熱交換器としてヒータコア１３４が設けられている。また、ヒータコア１３４の上流側で分岐する暖房流路１３３は、第２切替バルブ１１５の出力ポートＰ２ｃに接続されるだけでなく、第１切替バルブ１１４の出力ポートＰ１ｅにも接続されている。つまり、出力ポートＰ２ｃや出力ポートＰ１ｅから出力された冷却液は、暖房流路１３３上のヒータコア１３４を経て吸引ポート１１２ｉに案内される。さらに、出力ポートＰ２ｄと吸引ポート１１２ｉとは、バイパス流路１３５を用いて互いに接続されている。ラジエータ１３２やヒータコア１３４を迂回するバイパス流路１３５を介して、出力ポートＰ２ｄから吸引ポート１１２ｉには冷却液が案内されている。 The output port P2c and the suction port 112i are connected to each other by using a heating flow path (third flow path) 133. Coolant is guided from the output port P2c to the suction port 112i via the heating flow path 133, and the heating flow path 133 is provided with a heater core 134 as a heat exchanger for warming the air for air conditioning. Further, the heating flow path 133 branching on the upstream side of the heater core 134 is not only connected to the output port P2c of the second switching valve 115, but also to the output port P1e of the first switching valve 114. That is, the coolant output from the output port P2c and the output port P1e is guided to the suction port 112i via the heater core 134 on the heating flow path 133. Further, the output port P2d and the suction port 112i are connected to each other by using the bypass flow path 135. The coolant is guided from the output port P2d to the suction port 112i via the bypass flow path 135 that bypasses the radiator 132 and the heater core 134.

［制御系］
図７に示すように、車両用暖房装置１１０は、切替バルブ１１４，１１５等の作動状態を制御するためのコントローラ１５０を有している。コンピュータ等によって構成されるコントローラ１５０には、外気の温度（以下、外気温度Ｔａと記載する）を検出する外気温センサ１５１と、ウォータポンプ１１２に流入する冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｂと記載する。）を検出する水温センサ１５２と、が接続されている。また、コントローラ１５０には、シリンダブロック用のウォータジャケット２１を流れる冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｃと記載する。）を検出する水温センサ１５３と、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３を流れる冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｄと記載する。）を検出する水温センサ１５４と、が接続されている。 [Control system]
As shown in FIG. 7, the vehicle heating device 110 has a controller 150 for controlling the operating state of the switching valves 114, 115 and the like. The controller 150 configured by a computer or the like includes an outside air temperature sensor 151 that detects the temperature of the outside air (hereinafter referred to as the outside air temperature Ta) and the temperature of the coolant flowing into the water pump 112 (hereinafter referred to as the coolant temperature Tb). The water temperature sensor 152 for detecting) is connected to the water temperature sensor 152. Further, the controller 150 includes a water temperature sensor 153 that detects the temperature of the coolant flowing through the water jacket 21 for the cylinder block (hereinafter, referred to as the coolant temperature Tc), and cooling flowing through the water jacket 23 for the cylinder head. A water temperature sensor 154 that detects the temperature of the liquid (hereinafter, referred to as the coolant temperature Td) is connected.

また、コントローラ１５０には、暖房ユニット１５５の作動時に乗員に操作されるヒータスイッチ１５６と、ヒータコア１３４に送風する暖房ユニット１５５のブロアモータ１５７と、が接続されている。ヒータスイッチ１５６の操作等によってブロアモータ１５７が駆動されると、ブロアモータ１５７から送風される空気がヒータコア１３４を通過する際に暖められる。このヒータコア１３４はエンジン１１の冷却液によって暖められるため、低温環境下ではヒータコア１３４に流れる冷却液を素早く暖めることが求められている。 Further, the controller 150 is connected to a heater switch 156 operated by an occupant when the heating unit 155 is operated, and a blower motor 157 of the heating unit 155 that blows air to the heater core 134. When the blower motor 157 is driven by operating the heater switch 156 or the like, the air blown from the blower motor 157 is warmed when passing through the heater core 134. Since the heater core 134 is warmed by the coolant of the engine 11, it is required to quickly warm the coolant flowing through the heater core 134 in a low temperature environment.

［流路切替制御・暖房準備モード］
続いて、低温環境下においてヒータコア１３４に流れる冷却液を素早く暖めるため、コントローラ１５０によって実行される流路切替制御について説明する。図８および図９は流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図８および図９においては、符号Ａ，Ｂの箇所で互いに接続されている。また、図１０〜図１３は流路切替制御における切替バルブ１１４，１１５の作動状況を示す概略図である。 [Flow path switching control / heating preparation mode]
Subsequently, the flow path switching control executed by the controller 150 in order to quickly warm the coolant flowing through the heater core 134 in a low temperature environment will be described. 8 and 9 are flowcharts showing an example of the execution procedure of the flow path switching control. In FIGS. 8 and 9, they are connected to each other at the locations of reference numerals A and B. 10 to 13 are schematic views showing the operating status of the switching valves 114 and 115 in the flow path switching control.

図８に示すように、ステップＳ１１０では、図示しないスタータモータが駆動され、エンジン１１が始動される。ステップＳ１１１では、外気温度Ｔａが所定の温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であるか否かが判定される。ステップＳ１１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１を下回ると判定された場合、つまり暖房能力の素早い立ち上げが要求される低温環境下であると判定された場合には、ステップＳ１１２に進み、暖房準備モードが実行される。 As shown in FIG. 8, in step S110, a starter motor (not shown) is driven to start the engine 11. In step S111, it is determined whether or not the outside air temperature Ta is equal to or less than a predetermined temperature threshold value Ta1 (for example, 10 ° C.). If it is determined in step S111 that the outside air temperature Ta is lower than the temperature threshold value Ta1, that is, if it is determined that the heating capacity is in a low temperature environment that requires quick start-up, the process proceeds to step S112 to prepare for heating. The mode is executed.

暖房準備モードを実行する際には、図１０に示すように、バルブユニット１１３は、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる暖房準備状態に作動する。つまり、バルブユニット１１３を構成する第１切替バルブ１１４は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂおよび出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅを遮断する。また、バルブユニット１１３を構成する第２切替バルブ１１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｃを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる。このように、暖房準備状態に作動するバルブユニット１１３は、第１入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ、第１出力ポートＰ２ｃおよび第３出力ポートＰ１ｄ，Ｐ２ｂを遮断し、かつ第２入力ポートＰ２ａと第２出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる。 When executing the heating preparation mode, as shown in FIG. 10, the valve unit 113 operates in a heating preparation state in which the input port P2a and the output port P2d communicate with each other. That is, the first switching valve 114 constituting the valve unit 113 shuts off the input ports P1a and P1b and the output ports P1c to P1e. Further, the second switching valve 115 constituting the valve unit 113 shuts off the output ports P2b and P2c, and communicates the input port P2a and the output port P2d with each other. In this way, the valve unit 113 that operates in the heating ready state shuts off the first input ports P1a and P1b, the first output ports P2c and the third output ports P1d and P2b, and the second input ports P2a and the second output. Communicate with the port P2d.

このように、バルブユニット１１３を暖房準備状態に作動させることにより、図１０に矢印で示すように、ウォータポンプ１１２の吐出ポート１１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびバイパス流路１３５を通過し、ウォータポンプ１１２の吸引ポート１１２ｉに吸引される。つまり、バルブユニット１１３が暖房準備状態に作動する暖房準備モードにおいては、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路１３５を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができ、冷却液の温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。 By operating the valve unit 113 in the heating ready state in this way, as shown by the arrow in FIG. 10, the coolant discharged from the discharge port 112o of the water pump 112 is the water jacket 25 for the exhaust port and the bypass. It passes through the flow path 135 and is sucked into the suction port 112i of the water pump 112. That is, in the heating preparation mode in which the valve unit 113 operates in the heating preparation state, the coolant is circulated through the path from the discharge port 112o to the suction port 112i via the water jacket 25 and the bypass flow path 135. As a result, the coolant can be circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, and the temperature of the coolant can be quickly raised toward the heating temperature range.

すなわち、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３、ラジエータ１３２およびヒータコア１３４に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、冷却液温度の上昇速度が低下することになる。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量が減少するだけでなく、冷却液が通過する各部品の熱容量も減少することから、冷却液の温度を素早く上昇させることができる。 That is, when the coolant is flowed through the water jacket 21 for the cylinder block, the water jacket 23 for the cylinder head, the radiator 132, and the heater core 134, not only the circulation amount of the coolant increases, but also the circulating coolant flows. Since the heat capacity of the parts to be touched also increases, the rate of increase in the coolant temperature will decrease. On the other hand, when the coolant is circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, not only the circulation amount of the coolant is reduced, but also the heat capacity of each component through which the coolant passes is reduced. The temperature of the coolant can be raised quickly.

［流路切替制御・早期暖房モード］
図８に示すように、続くステップＳ１１３では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１３において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１以下であると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１１２に戻り、ウォータジャケット２５で冷却液を循環させる暖房準備モードが継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１を上回ると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ１１４に進み、早期暖房モードが実行される。 [Flow path switching control / early heating mode]
As shown in FIG. 8, in the subsequent step S113, it is determined whether or not the coolant temperature Tb exceeds a predetermined temperature threshold Tb1 (for example, 40 ° C.). If it is determined in step S113 that the coolant temperature Tb is equal to or less than the temperature threshold Tb1, that is, if it is determined that the coolant has not reached the heating temperature range, the process returns to step S112 and the water jacket 25 The heating preparation mode in which the coolant is circulated is continued. On the other hand, if it is determined that the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold Tb1, that is, if it is determined that the coolant has reached the heating temperature range, the process proceeds to step S114, and the early heating mode is executed. ..

早期暖房モードを実行する際には、図１１に示すように、バルブユニット１１３は、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる早期暖房状態に作動する。つまり、バルブユニット１１３を構成する第１切替バルブ１１４は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂおよび出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅを遮断する。また、バルブユニット１１３を構成する第２切替バルブ１１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。このように、早期暖房状態に作動するバルブユニット１１３は、第１入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ、第２出力ポートＰ２ｄおよび第３出力ポートＰ１ｄ，Ｐ２ｂを遮断し、かつ第２入力ポートＰ２ａと第１出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。 When the early heating mode is executed, as shown in FIG. 11, the valve unit 113 operates in an early heating state in which the input port P2a and the output port P2c communicate with each other. That is, the first switching valve 114 constituting the valve unit 113 shuts off the input ports P1a and P1b and the output ports P1c to P1e. Further, the second switching valve 115 constituting the valve unit 113 shuts off the output ports P2b and P2d, and communicates the input port P2a and the output port P2c with each other. In this way, the valve unit 113 that operates in the early heating state shuts off the first input ports P1a and P1b, the second output ports P2d and the third output ports P1d and P2b, and the second input ports P2a and the first output. Communicate with the port P2c.

このように、バルブユニット１１３を早期暖房状態に作動させることにより、図１１に矢印で示すように、ウォータポンプ１１２の吐出ポート１１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびヒータコア１３４を通過し、ウォータポンプ１１２の吸引ポート１１２ｉに吸引される。つまり、バルブユニット１１３が早期暖房状態に作動する早期暖房モードにおいては、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア１３４を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア１３４との間で冷却液を循環させることができ、ヒータコア１３４を素早く暖めて車室内に温風を供給することができる。 By operating the valve unit 113 in the early heating state in this way, as shown by the arrow in FIG. 11, the coolant discharged from the discharge port 112o of the water pump 112 is the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core. It passes through 134 and is sucked into the suction port 112i of the water pump 112. That is, in the early heating mode in which the valve unit 113 operates in the early heating state, the coolant is circulated through the path from the discharge port 112o to the suction port 112i via the water jacket 25 and the heater core 134. As a result, the coolant can be circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 134, and the heater core 134 can be quickly warmed to supply warm air to the vehicle interior.

すなわち、前述した暖房準備モードによって冷却液温度を上昇させた場合であっても、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３およびラジエータ１３２に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、一時的に冷却液温度を大きく低下させてしまう虞がある。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア１３４との間で冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量の増加や、冷却液が触れる部品の熱容量の増加を、最低限に抑えることができる。これにより、冷却液の過度な温度低下を抑制することができ、ヒータコア１３４から車室内に素早く温風を供給することができる。 That is, even when the coolant temperature is raised by the heating preparation mode described above, when the coolant is passed through the water jacket 21 for the cylinder block, the water jacket 23 for the cylinder head, and the radiator 132, the cooling liquid is cooled. Not only does the amount of liquid circulating increase, but the heat capacity of the parts that the circulating coolant comes into contact with also increases, so there is a risk that the temperature of the coolant will drop significantly. On the other hand, when the coolant is circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 134, the increase in the circulation amount of the coolant and the increase in the heat capacity of the parts that the coolant touches are minimized. Can be suppressed to. As a result, it is possible to suppress an excessive temperature drop of the coolant, and it is possible to quickly supply warm air from the heater core 134 to the vehicle interior.

［流路切替制御・分離冷却モード］
前述したように、早期暖房モードにおいては、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３における冷却液の流れを停止させている。このため、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の温度上昇状況によっては、ウォータジャケット２１，２３に冷却液を流してシリンダブロック４０やシリンダヘッド４３を冷却する必要がある。ここで、ウォータジャケット２１，２３，２５に冷却液を流して冷却を開始するため、バルブユニット１１３の各ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃを開放することは、ヒータコア１３４に流れ込む冷却液の温度を一時的に低下させてしまう要因である。 [Flow path switching control / separate cooling mode]
As described above, in the early heating mode, the flow of the coolant in the water jackets 21 and 23 for the cylinder block and the cylinder head is stopped. Therefore, depending on the temperature rise condition of the cylinder block 40 and the cylinder head 43, it is necessary to flow a cooling liquid through the water jackets 21 and 23 to cool the cylinder block 40 and the cylinder head 43. Here, in order to start cooling by flowing the cooling liquid through the water jackets 21, 23, 25, opening the ports P1a, P1b, P1d, P1e, P2a to P2c of the valve unit 113 is the cooling flowing into the heater core 134. This is a factor that temporarily lowers the temperature of the liquid.

すなわち、ウォータジャケット２１，２３に連通する入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂが開放された場合には、様々な箇所に停滞していた低温の冷却液がヒータコア１３４に流れ込み、ヒータコア１３４の温度を一時的に低下させてしまう虞がある。このように、ヒータコア１３４の温度を下げることは、車室内に吹き出す温風の温度を下げる要因であるため、乗員に違和感を与えてしまう虞がある。そこで、車両用暖房装置１１０は、流路切替制御の制御モードとして、ウォータジャケット２１，２３を通過する冷却液の流れと、ウォータジャケット２５を通過する冷却液の流れとを、互いに分離する分離冷却モードを備えている。 That is, when the input ports P1a and P1b communicating with the water jackets 21 and 23 are opened, the low-temperature coolant that has stagnated in various places flows into the heater core 134, and the temperature of the heater core 134 is temporarily lowered. There is a risk of causing it. As described above, lowering the temperature of the heater core 134 is a factor for lowering the temperature of the warm air blown into the vehicle interior, which may give the occupant a sense of discomfort. Therefore, the vehicle heating device 110 separates and cools the flow of the coolant passing through the water jackets 21 and 23 and the flow of the coolant passing through the water jacket 25 as a control mode of the flow path switching control. It has a mode.

図８および図９に示すように、ステップＳ１１４において、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア１３４との間で冷却液を循環させる早期暖房モードが実行されると、ステップＳ１１５に進み、シリンダブロック用のウォータジャケット２１内の冷却液温度Ｔｃが、所定の温度閾値Ｔｃ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１１６に進み、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３内の冷却液温度Ｔｄが、所定の温度閾値Ｔｄ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１を上回ると判定された場合や、ステップＳ１１６において、冷却液温度Ｔｄが温度閾値Ｔｄ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ１１７に進み、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始する分離冷却モードが実行される。 As shown in FIGS. 8 and 9, when the early heating mode in which the coolant is circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 134 is executed in step S114, the process proceeds to step S115 for the cylinder block. It is determined whether or not the coolant temperature Tc in the water jacket 21 exceeds the predetermined temperature threshold Tc1. If it is determined in step S115 that the coolant temperature Tc is equal to or lower than the temperature threshold Tc1, the process proceeds to step S116, and the coolant temperature Td in the water jacket 23 for the cylinder head exceeds the predetermined temperature threshold Td1. Whether or not it is determined. If it is determined in step S115 that the coolant temperature Tc exceeds the temperature threshold Tc1, or if it is determined in step S116 that the coolant temperature Td exceeds the temperature threshold Td1, the process proceeds to step S117 to proceed to the cylinder block. A separate cooling mode is executed to start cooling the 40 and the cylinder head 43.

分離冷却モードを実行する際には、図１２に示すように、バルブユニット１１３は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させ、かつ入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる流路分離状態に作動する。流路分離状態に作動するバルブユニット１１３は、出力ポートＰ１ｄ、出力ポートＰ１ｅ、出力ポートＰ２ｂおよび出力ポートＰ２ｄを遮断し、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させ、かつ入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。つまり、第１切替バルブ１１４は、出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅを遮断し、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させる。また、第２切替バルブ１１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。 When executing the separate cooling mode, as shown in FIG. 12, the valve unit 113 communicates the input ports P1a and P1b and the output port P1c with each other, and communicates the input port P2a and the output port P2c with each other. Operates in a flow path separation state. The valve unit 113 that operates in the flow path separated state shuts off the output port P1d, the output port P1e, the output port P2b, and the output port P2d, communicates the input ports P1a, P1b and the output port P1c with each other, and inputs the input port P2a. And the output port P2c communicate with each other. That is, the first switching valve 114 shuts off the output ports P1d and P1e, and allows the input ports P1a and P1b and the output port P1c to communicate with each other. Further, the second switching valve 115 shuts off the output ports P2b and P2d so that the input port P2a and the output port P2c communicate with each other.

このように、バルブユニット１１３を流路分離状態に作動させることにより、図１２に矢印で示すように、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３を流れる冷却液の循環流路と、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の循環流路とを、互いに分離することができる。つまり、バルブユニット１１３が流路分離状態に作動する分離冷却モードにおいては、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２１，２３および冷却流路１３０を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液を循環させ、かつ吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア１３４を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。 By operating the valve unit 113 in the flow path separated state in this way, as shown by the arrows in FIG. 12, the circulation flow path of the coolant flowing through the water jackets 21 and 23 for the cylinder block and the cylinder head and the circulation flow path. The circulation flow path of the coolant flowing through the water jacket 25 for the exhaust port can be separated from each other. That is, in the separated cooling mode in which the valve unit 113 operates in the flow path separated state, the coolant is circulated and discharged from the discharge port 112o through the water jackets 21 and 23 and the cooling flow path 130 to the suction port 112i. The coolant is circulated from the port 112o through the water jacket 25 and the heater core 134 to the suction port 112i.

これにより、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３からヒータコア１３４に流入する冷却液を削減することができるため、様々な箇所に停滞していた低温の冷却液がヒータコア１３４に流入することを抑制することができ、ヒータコア１３４の温度が低下することを抑制することができる。このように、ヒータコア１３４の温度低下を抑制するようにしたので、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始することができる。 As a result, the amount of coolant flowing into the heater core 134 from the water jackets 21 and 23 for the cylinder block and the cylinder head can be reduced, so that the low-temperature coolant that has stagnated in various places flows into the heater core 134. This can be suppressed, and the temperature drop of the heater core 134 can be suppressed. Since the temperature drop of the heater core 134 is suppressed in this way, it is possible to start cooling the cylinder block 40 and the cylinder head 43 without causing a temperature drop of the warm air that gives a feeling of strangeness to the occupant.

なお、図９に示すように、ステップＳ１１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１以下であると判定された後に、ステップＳ１１６において、冷却液温度Ｔｄが温度閾値Ｔｄ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１１８に進み、早期暖房モードが継続される。つまり、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却が必要な温度域に、ウォータジャケット２１，２３内の冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄが到達していないため、ウォータジャケット２５とヒータコア１３４との間で冷却液を循環させる早期暖房モードが継続される。 As shown in FIG. 9, when the coolant temperature Tc is determined to be the temperature threshold Tc1 or less in step S115, and then the coolant temperature Td is determined to be the temperature threshold Td1 or less in step S116. In step S118, the early heating mode is continued. That is, since the coolant temperatures Tc and Td in the water jackets 21 and 23 have not reached the temperature range in which the cylinder block 40 and the cylinder head 43 need to be cooled, the coolant between the water jacket 25 and the heater core 134. The early heating mode that circulates is continued.

［流路切替制御・通常冷却モード］
図９に示すように、分離冷却モードや早期暖房モードが実行されると、続くステップＳ１１９では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１９において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２以下であると判定された場合、つまりラジエータ１３２を用いて冷却液を冷却する温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１１５に戻り、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄに基づいて分離冷却モードや早期暖房モードの実行が継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２を上回ると判定された場合、つまりラジエータ１３２を用いて冷却液を冷却する温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ１２０に進み、通常冷却モードが実行される。また、前述したステップＳ１１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１以上であると判定された場合、つまり外気温度Ｔａが高い環境下であると判定された場合にも、ステップＳ１２０に進み、通常冷却モードが実行される。 [Flow path switching control / normal cooling mode]
As shown in FIG. 9, when the separate cooling mode or the early heating mode is executed, in the subsequent step S119, it is determined whether or not the coolant temperature Tb exceeds a predetermined temperature threshold Tb2 (for example, 70 ° C.). If it is determined in step S119 that the coolant temperature Tb is equal to or lower than the temperature threshold Tb2, that is, if it is determined that the temperature range for cooling the coolant using the radiator 132 has not been reached, the process returns to step S115. , The separate cooling mode and the early heating mode are continued to be executed based on the coolant temperatures Tc and Td. On the other hand, when it is determined that the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold Tb2, that is, when it is determined that the temperature range for cooling the coolant using the radiator 132 has been reached, the process proceeds to step S120, and the normal cooling mode is performed. Is executed. Further, in step S111 described above, when it is determined that the outside air temperature Ta is equal to or higher than the temperature threshold value Ta1, that is, when it is determined that the outside air temperature Ta is in a high environment, the process proceeds to step S120 to proceed to the normal cooling mode. Is executed.

通常冷却モードを実行する際には、図１３に示すように、バルブユニット１１３は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａおよび出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを互いに連通させる通常冷却状態に作動する。通常冷却状態に作動するバルブユニット１１３は、出力ポートＰ１ｃ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａおよび出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを互いに連通させる。このように、バルブユニット１１３を通常冷却状態に作動させることにより、図１３に矢印で示すように、ウォータポンプ１１２の吐出ポート１１２ｏから吐出された冷却液は、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ１３２やヒータコア１３４を通過し、ウォータポンプ１１２の吸引ポート１１２ｉに吸引される。このように、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ１３２に冷却液を流すことにより、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、通常冷却モードが実行される状況としては、冷却液温度が十分に上昇している状況や外気温度Ｔａが高い状況であることから、車両用暖房装置１１０の暖房能力が不足することはない。 When executing the normal cooling mode, as shown in FIG. 13, the valve unit 113 operates in a normal cooling state in which the input ports P1a, P1b, P2a and the output ports P1d, P1e, P2b, P2c communicate with each other. The valve unit 113, which normally operates in the cooled state, shuts off the output ports P1c and P2d and communicates the input ports P1a, P1b and P2a and the output ports P1d, P1e, P2b and P2c with each other. By operating the valve unit 113 in the normal cooling state in this way, as shown by the arrow in FIG. 13, the coolant discharged from the discharge port 112o of the water pump 112 is discharged from each water jacket 21, 23, 25. It passes through the radiator 132 and the heater core 134, and is sucked into the suction port 112i of the water pump 112. In this way, the engine 11 can be appropriately cooled by flowing the coolant from each of the water jackets 21, 23, 25 to the radiator 132. It should be noted that the normal cooling mode is executed in a situation where the coolant temperature is sufficiently high and the outside air temperature Ta is high, so that the heating capacity of the vehicle heating device 110 is not insufficient. ..

［流路切替制御・まとめ］
これまで説明したように、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であった場合には、エンジン始動後にバルブユニット１１３が暖房準備状態に切り替えられ、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路１３５を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液を循環させる。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができるため、冷却液温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。 [Flow path switching control / summary]
As described above, when the outside air temperature Ta is equal to or lower than the temperature threshold value Ta1 (for example, 10 ° C.), the valve unit 113 is switched to the heating ready state after the engine is started, and the water jacket 25 and the bypass are connected from the discharge port 112o. The coolant is circulated through the flow path 135 and the path reaching the suction port 112i. As a result, the coolant can be circulated only by the water jacket 25 for the exhaust port, so that the temperature of the coolant can be quickly raised toward the heating temperature range.

また、バルブユニット１１３が暖房準備状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値（閾値）Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回る場合には、バルブユニット１１３が暖房準備状態から早期暖房状態に切り替えられる。このように、バルブユニット１１３が早期暖房状態に切り替えられると、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア１３４を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液が循環する。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア１３４との間で冷却液を循環させることができるため、ヒータコア１３４に流入する冷却液の温度低下を抑制することができ、ヒータコア１３４から車室内に素早く温風を供給することができる。 Further, when the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold (threshold value) Tb1 (for example, 40 ° C.) while the valve unit 113 is operating in the heating ready state, the valve unit 113 is heated early from the heating ready state. It can be switched to the state. In this way, when the valve unit 113 is switched to the early heating state, the coolant circulates in the path from the discharge port 112o to the suction port 112i via the water jacket 25 and the heater core 134. As a result, the coolant can be circulated between the water jacket 25 for the exhaust port and the heater core 134, so that the temperature drop of the coolant flowing into the heater core 134 can be suppressed, and the temperature of the coolant flowing into the heater core 134 can be suppressed from the heater core 134 into the vehicle interior. Warm air can be supplied quickly.

また、バルブユニット１１３が早期暖房状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄが温度閾値（閾値）Ｔｃ１，Ｔｄ１を上回る場合には、バルブユニット１１３が早期暖房状態から流路分離状態に切り替えられる。このように、バルブユニット１１３が流路分離状態に切り替えられると、吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２１，２３および冷却流路１３０を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液が循環し、かつ吐出ポート１１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア１３４を経て吸引ポート１１２ｉに達する経路で冷却液が循環する。これにより、低温の冷却液がヒータコア１３４に流入することを抑制することができるため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始することができる。 Further, when the coolant temperatures Tc and Td exceed the temperature thresholds Tc1 and Td1 under the state in which the valve unit 113 is operated in the early heating state, the valve unit 113 separates the flow path from the early heating state. It can be switched to the state. In this way, when the valve unit 113 is switched to the flow path separated state, the coolant circulates from the discharge port 112o through the water jackets 21 and 23 and the cooling flow path 130 to the suction port 112i, and the discharge port 112o The coolant circulates through the water jacket 25 and the heater core 134 to reach the suction port 112i. As a result, it is possible to prevent the low-temperature coolant from flowing into the heater core 134, so that the cylinder block 40 and the cylinder head 43 can be started to be cooled without causing a temperature drop of the warm air that gives a feeling of strangeness to the occupants. Can be done.

そして、バルブユニット１１３が早期暖房状態や分離冷却状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回る場合には、バルブユニット１１３が早期暖房状態や分離冷却状態から通常冷却状態に切り替えられる。これにより、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ１３２やヒータコア１３４に冷却液を流すことができ、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、バルブユニット１１３を通常冷却状態に切り替える際には、冷却液の温度が十分に上昇していることから、ヒータコア１３４に流入する冷却液温度の過度な低下によって暖房能力が不足することはない。 Then, when the coolant temperature Tb exceeds the temperature threshold Tb2 (for example, 70 ° C.) under the state in which the valve unit 113 is operated in the early heating state or the separated cooling state, the valve unit 113 is in the early heating state or the separated cooling state. It can be switched from the cooled state to the normal cooled state. As a result, the coolant can flow from the water jackets 21, 23, 25 to the radiator 132 and the heater core 134, and the engine 11 can be appropriately cooled. When the valve unit 113 is switched to the normal cooling state, the temperature of the coolant has risen sufficiently, so that the heating capacity is not insufficient due to an excessive drop in the temperature of the coolant flowing into the heater core 134. ..

このように、低温環境下におけるエンジン始動後には、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度に基づいて、バルブユニット１１３を暖房準備状態から早期暖房状態に切り替えるようにしたので、ヒータコア１３４に流入する冷却液の温度を効率良く上昇させることができ、車両用暖房装置１１０の暖房能力を素早く立ち上げることができる。これにより、低温環境下であっても車室内に素早く温風を供給することができる。 In this way, after starting the engine in a low temperature environment, the valve unit 113 is switched from the heating ready state to the early heating state based on the temperature of the coolant flowing through the water jacket 25 for the exhaust port. Therefore, the heater core 134 The temperature of the coolant flowing into the vehicle can be efficiently raised, and the heating capacity of the vehicle heating device 110 can be quickly increased. As a result, warm air can be quickly supplied to the vehicle interior even in a low temperature environment.

また、バルブユニット１１３を早期暖房状態に作動させた後には、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３を流れる冷却液の温度に基づいて、バルブユニット１１３を早期暖房状態から流路分離状態に切り替えるようにしたので、低温の冷却液がヒータコア１３４に流入することを抑制することができる。このように、ヒータコア１３４の温度低下を抑制することができるため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３を冷却する際にも車両用暖房装置１１０を制御することができる。 Further, after the valve unit 113 is operated in the early heating state, the valve unit 113 is separated from the early heating state based on the temperature of the coolant flowing through the water jackets 21 and 23 for the cylinder block and the cylinder head. Since the state is switched to the state, it is possible to prevent the low-temperature coolant from flowing into the heater core 134. In this way, since the temperature drop of the heater core 134 can be suppressed, the vehicle heating device 110 also cools the cylinder block 40 and the cylinder head 43 without causing the temperature drop of the warm air that gives a feeling of strangeness to the occupants. Can be controlled.

［ウォータジャケットの他の形態］
図２に示した例では、シリンダヘッド４３に一体に設けられた排気部４６に対し、排気冷却部としてのウォータジャケット２５を形成しているが、これに限られることはなく、シリンダヘッド４３に別体に設けられた排気マニホールドに対し、排気冷却部としてのウォータジャケットを形成しても良い。ここで、図１４はエンジン６０に設けられるウォータジャケットの他の例を示す概略図である。図１４において、図２に示した部位や部品と同様の部位や部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。 [Other forms of water jacket]
In the example shown in FIG. 2, a water jacket 25 as an exhaust cooling unit is formed with respect to the exhaust unit 46 integrally provided with the cylinder head 43, but the present invention is not limited to this, and the cylinder head 43 is not limited to this. A water jacket as an exhaust cooling unit may be formed on the exhaust manifold provided separately. Here, FIG. 14 is a schematic view showing another example of the water jacket provided in the engine 60. In FIG. 14, parts and parts similar to those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図１４に示すように、エンジン６０のシリンダヘッド６１には、排気マニホールド（排気部）６２が取り付けられている。排気マニホールド６２にはウォータジャケット（排気冷却部）６３が設けられており、ウォータジャケット６３は排気管６４の周囲に形成される冷却液空間６５を備えている。ウォータジャケット６３は前述した冷却流路２４，１２４に設けられており、冷却液空間６５には冷却流路２４，１２４から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２４，１２４に冷却液を流すことにより、冷却液空間６５に冷却液を供給して排気マニホールド６２の排気管６４等を冷却することができる。 As shown in FIG. 14, an exhaust manifold (exhaust portion) 62 is attached to the cylinder head 61 of the engine 60. The exhaust manifold 62 is provided with a water jacket (exhaust cooling unit) 63, and the water jacket 63 includes a coolant space 65 formed around the exhaust pipe 64. The water jacket 63 is provided in the cooling passages 24 and 124 described above, and the cooling liquid is guided from the cooling passages 24 and 124 to the coolant space 65. By driving the water pump 12 and flowing the cooling liquid through the cooling flow paths 24 and 124, the cooling liquid can be supplied to the cooling liquid space 65 to cool the exhaust pipe 64 and the like of the exhaust manifold 62.

このように、シリンダヘッド６１とは別体の排気マニホールド６２に、排気冷却部としてのウォータジャケット６３が設けられる場合であっても、前述した流路切替制御を実行することによって、ヒータコア３３，１３４に流入する冷却液の温度を効率良く上昇させることができ、車両用暖房装置１０，１１０の暖房能力を素早く立ち上げることができる。 As described above, even when the water jacket 63 as the exhaust cooling unit is provided in the exhaust manifold 62 separate from the cylinder head 61, the heater cores 33 and 134 are executed by executing the above-mentioned flow path switching control. The temperature of the coolant flowing into the vehicle can be efficiently raised, and the heating capacity of the vehicle heating devices 10 and 110 can be quickly increased.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度として、ウォータポンプ１２に流入する冷却液の温度を用いているが、これに限られることはない。例えば、水温センサ５２，１５２をウォータジャケット２５に設けることにより、ウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度を直に検出しても良い。また、水温センサ５２，１５２を、吐出ポート１２ｏ，１１２ｏ、冷却流路２４，１２４またはバイパス流路３４，１３５に設けることにより、ウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度を間接的に検出しても良い。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. In the above description, the temperature of the coolant flowing into the water pump 12 is used as the temperature of the coolant flowing through the water jacket 25 for the exhaust port, but the temperature is not limited to this. For example, by providing the water temperature sensors 52 and 152 on the water jacket 25, the temperature of the coolant flowing through the water jacket 25 may be directly detected. Further, even if the water temperature sensors 52 and 152 are provided in the discharge ports 12o and 112o, the cooling channels 24 and 124 or the bypass channels 34 and 135, the temperature of the coolant flowing through the water jacket 25 can be indirectly detected. good.

図１に示した例では、切替バルブ１３は、３つの入力ポートＰａ〜Ｐｃおよび３つの出力ポートＰｄ〜Ｐｆを備えているが、これに限られることはない。例えば、車両用暖房装置１０が暖房機能に特化するものであれば、切替バルブ１３から出力ポートＰｄを削減しても良い。また、図示する例では、バルブ機構を１つの切替バルブ１３によって構成しているが、これに限られることはなく、バルブ機構を複数の切替バルブによって構成しても良い。また、図示する例では、第１流路として２本の冷却流路２０，２２（１２０，１２２）を設けているが、これに限られることはなく、ウォータジャケット２１，２３を互いに連通させた回路構造である場合には、第１流路として１本の冷却流路が設けられていても良い。 In the example shown in FIG. 1, the switching valve 13 includes, but is not limited to, three input ports Pa to Pc and three output ports Pd to Pf. For example, if the vehicle heating device 10 specializes in the heating function, the output port Pd may be reduced from the switching valve 13. Further, in the illustrated example, the valve mechanism is composed of one switching valve 13, but the present invention is not limited to this, and the valve mechanism may be composed of a plurality of switching valves. Further, in the illustrated example, two cooling flow paths 20, 22 (120, 122) are provided as the first flow path, but the present invention is not limited to this, and the water jackets 21, 23 are communicated with each other. In the case of a circuit structure, one cooling flow path may be provided as the first flow path.

図３および図８に示すフローチャートでは、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１以下である場合に、暖房準備モードや早期暖房モードを実行しているが、これに限られることはなく、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１を上回る場合であっても、冷却液温度Ｔｂに基づいて暖房準備モードや早期暖房モードを実行しても良い。また、図３、図８および図９に示すフローチャートでは、暖房準備モード、早期暖房モード、通常冷却モードの順に、制御モードを切り替えているが、これに限られることはない。例えば、冷却液温度Ｔｂの推移によっては、早期暖房モードを実行することなく、暖房準備モードから通常冷却モードに切り替えても良い。同様に、冷却液温度Ｔｂの推移によっては、暖房準備モードを実行することなく、早期暖房モードを最初に実行しても良い。 In the flowcharts shown in FIGS. 3 and 8, when the outside air temperature Ta is equal to or less than the temperature threshold Ta1, the heating preparation mode or the early heating mode is executed, but the present invention is not limited to this, and the outside air temperature Ta is the temperature. Even when the threshold Ta1 is exceeded, the heating preparation mode or the early heating mode may be executed based on the coolant temperature Tb. Further, in the flowcharts shown in FIGS. 3, 8 and 9, the control mode is switched in the order of the heating preparation mode, the early heating mode, and the normal cooling mode, but the present invention is not limited to this. For example, depending on the transition of the coolant temperature Tb, the heating preparation mode may be switched to the normal cooling mode without executing the early heating mode. Similarly, depending on the transition of the coolant temperature Tb, the early heating mode may be executed first without executing the heating preparation mode.

１０車両用暖房装置
１１エンジン
１２ウォータポンプ（冷却液ポンプ）
１２ｉ吸引ポート
１２ｏ吐出ポート
１３切替バルブ（バルブ機構）
２０冷却流路（第１流路）
２１ウォータジャケット（シリンダ冷却部）
２２冷却流路（第１流路）
２３ウォータジャケット（シリンダ冷却部）
２４冷却流路（第２流路）
２５ウォータジャケット（排気冷却部）
３０冷却流路（第４流路）
３１ラジエータ
３２暖房流路（第３流路）
３３ヒータコア
３４バイパス流路
４０シリンダブロック（シリンダ部）
４３シリンダヘッド（シリンダ部）
４６排気部
６０エンジン
６２排気マニホールド（排気部）
６３ウォータジャケット（排気冷却部）
Ｐａ入力ポート（第１入力ポート）
Ｐｂ入力ポート（第１入力ポート）
Ｐｃ入力ポート（第２入力ポート）
Ｐｄ出力ポート（第３出力ポート）
Ｐｅ出力ポート（第１出力ポート）
Ｐｆ出力ポート（第２出力ポート）
１１０車両用暖房装置
１１２ウォータポンプ（冷却液ポンプ）
１１２ｉ吸引ポート
１１２ｏ吐出ポート
１１３バルブユニット（バルブ機構）
１２０冷却流路（第１流路）
１２２冷却流路（第１流路）
１２４冷却流路（第２流路）
１３１冷却流路（第４流路）
１３２ラジエータ
１３３暖房流路（第３流路）
１３４ヒータコア
１３５バイパス流路
Ｐ１ａ入力ポート（第１入力ポート）
Ｐ１ｂ入力ポート（第１入力ポート）
Ｐ１ｄ出力ポート（第３出力ポート）
Ｐ２ａ入力ポート（第２入力ポート）
Ｐ２ｂ出力ポート（第３出力ポート）
Ｐ２ｃ出力ポート（第１出力ポート）
Ｐ２ｄ出力ポート（第２出力ポート）
Ｔｂ冷却液温度（温度）
Ｔｂ１温度閾値（閾値） 10 Vehicle heating system 11 Engine 12 Water pump (coolant pump)
12i Suction port 12o Discharge port 13 Switching valve (valve mechanism)
20 Cooling flow path (first flow path)
21 Water jacket (cylinder cooling unit)
22 Cooling flow path (first flow path)
23 Water jacket (cylinder cooling unit)
24 Cooling flow path (second flow path)
25 Water jacket (exhaust cooling unit)
30 Cooling flow path (4th flow path)
31 Radiator 32 Heating channel (3rd channel)
33 Heater core 34 Bypass flow path 40 Cylinder block (cylinder part)
43 Cylinder head (cylinder part)
46 Exhaust section 60 Engine 62 Exhaust manifold (exhaust section)
63 Water jacket (exhaust cooling unit)
Pa input port (first input port)
Pb input port (first input port)
Pc input port (second input port)
Pd output port (third output port)
Pe output port (first output port)
Pf output port (second output port)
110 Vehicle heating device 112 Water pump (coolant pump)
112i Suction port 112o Discharge port 113 Valve unit (valve mechanism)
120 Cooling flow path (first flow path)
122 Cooling flow path (first flow path)
124 Cooling flow path (second flow path)
131 Cooling flow path (4th flow path)
132 Radiator 133 Heating channel (3rd channel)
134 Heater core 135 Bypass flow path P1a Input port (1st input port)
P1b input port (first input port)
P1d output port (third output port)
P2a input port (second input port)
P2b output port (third output port)
P2c output port (first output port)
P2d output port (second output port)
Tb coolant temperature (temperature)
Tb1 temperature threshold (threshold)

Claims

A vehicle heating system that uses engine coolant as a heat source.
A coolant pump with a suction port and a discharge port,
A valve mechanism having a first input port, a second input port, a first output port and a second output port,
A first flow path that is connected to the discharge port and the first input port and guides the coolant from the discharge port to the first input port.
A second flow path that is connected to the discharge port and the second input port and guides the coolant from the discharge port to the second input port.
A third flow path that is connected to the first output port and the suction port and guides the coolant from the first output port to the suction port.
A bypass flow path that is connected to the second output port and the suction port and guides the coolant from the second output port to the suction port.
A cylinder cooling unit provided in the first flow path and cooling the cylinder portion of the engine with a coolant flowing through the first flow path.
An exhaust cooling unit provided in the second flow path and cooling the exhaust part of the engine with a coolant flowing through the second flow path.
A heater core provided in the third flow path and warming air for air conditioning by a cooling liquid flowing through the third flow path,
Have,
By operating the valve mechanism in a heating ready state, which shuts off the first input port and the first output port, and communicates the second input port and the second output port with each other.
The coolant is circulated from the discharge port through the exhaust cooling unit and the bypass flow path to the suction port.
Vehicle heating system.

In the vehicle heating device according to claim 1,
By operating the valve mechanism in an early heating state in which the first input port and the second output port are shut off and the second input port and the first output port communicate with each other.
The coolant is circulated from the discharge port through the exhaust cooling unit and the heater core to the suction port.
Vehicle heating system.

In the vehicle heating device according to claim 2.
The valve mechanism is switched from the heating ready state to the early heating state when the temperature of the coolant flowing through the exhaust cooling unit exceeds the threshold value under the state of being operated in the heating ready state.
Vehicle heating system.

In the vehicle heating device according to any one of claims 1 to 3.
A fourth flow path that is connected to the suction port and the third output port of the valve mechanism and guides the coolant from the third output port to the suction port.
A radiator provided in the fourth flow path and cooling the coolant flowing through the fourth flow path,
Have,
The valve mechanism that operates in the heating ready state shuts off the first input port, the first output port, and the third output port, and communicates the second input port and the second output port with each other. ,
Vehicle heating system.

In the vehicle heating device according to claim 2 or 3.
A fourth flow path that is connected to the suction port and the third output port of the valve mechanism and guides the coolant from the third output port to the suction port.
A radiator provided in the fourth flow path and cooling the cooling liquid flowing through the fourth flow path by heat exchange.
Have,
The valve mechanism that operates in the early heating state shuts off the first input port, the second output port, and the third output port, and communicates the second input port and the first output port with each other. ,
Vehicle heating system.