WO2011030394A1

WO2011030394A1 - 車両の冷却装置

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Publication number: WO2011030394A1
Application number: PCT/JP2009/065652
Authority: WO
Inventors: 茂樹木野村; 立樹斉藤; 治新谷
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-17
Also published as: EP2441935A4; EP2441935A1; CN102741519A; JPWO2011030394A1; US20120160447A1

Abstract

　エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、車載された熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、を備え、水温センサーの検出した温度が、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる。これにより、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができる。

Description

車両の冷却装置

　本発明は、車載された熱源の排熱を回収して冷却水を加熱する排熱回収器を備える車両の冷却装置に関するものである。

　従来、上記のような排熱回収器を備え、回収した熱をエンジンの暖機の促進やヒーターの熱源に利用する車両の冷却装置が提案されている。例えば特許文献１には、エンジンの排ガスと冷却水との間で熱交換を行うことでエンジンの排ガスの熱を回収する排熱回収器を備えた車両の冷却装置が記載されている。

　図１７に、同文献１に記載の車両の冷却装置の構成を示す。この従来の車両の冷却装置は、大きくは、次の２つの冷却水回路、すなわちエンジン５０の内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、排熱回収器５１を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路とを備えている。

　第１冷却水回路は、同回路内に冷却水を循環させる第１ウォーターポンプ５２より、エンジン５０の内部、エンジン５０を通過した冷却水を放熱させるラジエーター５３、流入する冷却水の温度に感応して作動するサーモスタット５４を通って再び第１ウォーターポンプ５２に戻るように形成されている。また第２冷却水回路は、同回路内に冷却水を循環させる第２ウォーターポンプ５５より、冷却水の熱で車室内に送風される空気を加熱するヒーターコア５６、上記排熱回収器５１、三方弁５７を通って再び第２ウォーターポンプ５５に戻るように形成されている。なお第１冷却水回路と第２冷却水回路とは、エンジン５０の下流側と三方弁５７とを接続する水路５８と、排熱回収器５１の下流側とサーモスタット５４とを接続する水路５９とによって互いに接続されている。また第２冷却水回路には、その第２ウォーターポンプ５５の下流における冷却水の温度を検出する水温センサー６０が設けられてもいる。

　こうした従来の車両の冷却装置において、上記サーモスタット５４は、流入する冷却水の温度が低いときには閉弁し、同サーモスタット５４を通じた冷却水の流れを遮断する。また三方弁５７は、上記水温センサー６０の検出する温度に応じて制御され、その検出温度が低いときには、上記排熱回収器５１と第２ウォーターポンプ５５を接続し、同検出温度が高いときにはエンジン５０と第２ウォーターポンプ５５とを接続するように構成されている。更に第１ウォーターポンプ５２も上記水温センサー６０の検出する温度に応じて制御されており、その検出温度が低いときには、その作動が停止されるようになっている。

　図１８には、水温センサー６０の検出する第２ウォーターポンプ５５下流の冷却水の温度が低いときの冷却水の流れが矢印で示されている。このときのサーモスタット５４は閉弁し、また三方弁５７は排熱回収器５１と第２ウォーターポンプ５５を接続するように動作する。そのため、このときには、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とは、分離されることになる。またこのときの第１ウォーターポンプ５２は停止され、第２ウォーターポンプ５５のみが作動している。そのため、このときの車両の冷却装置では、第２冷却水回路のみに冷却水が循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、第２ウォーターポンプ５５から、ヒーターコア５６、排熱回収器５１を通り、再び第２ウォーターポンプ５５に戻るように流される。一方、このときのエンジン５０には、冷却水が循環されずにその内部に留められるため、冷却水の昇温が、ひいてはエンジン５０の暖機が促進されるようになる。またこのときに車室内の暖房が行われているのであれば、排熱回収器５１において排ガスの熱で加熱された冷却水がヒーターコア５６に送られるため、排熱回収器５１の回収した排ガスの熱で送風を暖めることができるようになる。

　一方、図１９には、水温センサー６０の検出する第２ウォーターポンプ５５下流の冷却水の温度が高いときの冷却水の流れが矢印で示されている。このときのサーモスタット５４は開弁し、また三方弁５７はエンジン５０と第２ウォーターポンプ５５を接続するように動作する。またこのときの第１ウォーターポンプ５２及び第２ウォーターポンプ５５は、双方ともに作動している。そのため、このときの車両の冷却装置では、次の２つの冷却水の循環ループが形成される。第１の循環ループは、第１ウォーターポンプ５２より、エンジン５０の内部、ラジエーター５３、サーモスタット５４を通って第１ウォーターポンプ５２に戻るループであり、第２の循環ループは、エンジン５０の通過後に上記第１の循環ループから分流し、第２ウォーターポンプ５５、ヒーターコア５６、排熱回収器５１を通り、サーモスタット５４において上記第１の循環ループに再び合流するループである。このように、このときには、上記第１冷却水回路の冷却水と上記第２冷却水回路の冷却水とが混合されるようになる。そのため、混合前の第２冷却水回路の冷却水が、排熱回収器５１において排ガスの熱で十分に昇温されていれば、混合によりエンジン５０に流入する冷却水の温度を高めることが、ひいてはエンジン５０の暖機を促進することができるようになる。

特開２００８－２０８７１６号公報

　しかしながら、こうした従来の車両の冷却装置では、状況によっては、冷却水の混合後に、次のようなエンジン制御上の不具合を招くことがある。
　上記従来の車両の冷却装置は、排熱回収器５１により排ガスから回収した熱で昇温された第２冷却水回路の冷却水をエンジン５０に供給することで、エンジン５０の暖機を促進することをその目的としたものとなっている。そのため、排熱回収器５１側の冷却水の温度を確認し、その温度が十分に高くなったときに、エンジン５０内の冷却水と排熱回収器５１の設けられた第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。

　ところが、エンジン５０の始動開始直後より、車室内の暖房が開始されたときには、排熱回収器５１が排ガスから回収した熱の多くが暖房に使われてしまい、第２冷却水回路の冷却水がほとんど昇温されないことがある。この間にも、エンジン５０の内部の冷却水は、エンジン５０の発熱で昇温されている。こうした場合、冷却水の混合を行うときの第２冷却水回路の冷却水の温度がエンジン５０内の冷却水の温度よりも低くなっていることがある。この場合、両冷却水回路の冷却水の混合の開始とともに、エンジン５０を通って循環する冷却水の流れに、より低温の第２冷却水回路の冷却水が流入することになり、その混合の具合によっては、エンジン５０を通る冷却水の温度分布に斑が発生することがある。そしてその結果、エンジン５０に設置された水温センサーにより検出される水温が昇降するようになることがある。

　一方、エンジン５０では、多くの制御が暖機完了前と暖機完了後とで制御の内容を切り分けている。そのため、両冷却水回路の冷却水の混合後、図２０に示すように、エンジン５０に設置された水温センサーの検出水温が暖機完了の判定値（例えば９０℃）を跨いで昇降すると、制御のハンチングが発生してしまうようになる。すなわち、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるようになってしまう。このように上記のような従来の車両の冷却装置では、エンジン５０内の冷却水が十分に昇温した状態で低温の冷却水が混合されることがあり、冷却水温に基づく制御に支障をきたすことがある。

　なお近年には、車両のハイブリッド化等によるエンジンの小型化に伴い、熱源としてのエンジンの利用価値が低下しており、燃料電池やインバータ等の車載熱源の排熱を回収して利用することが検討されている。そして上記のような問題は、エンジンの排ガスの熱以外の車載熱源の排熱を回収して冷却水の昇温に利用する場合にも、同様に生じ得るものとなっている。すなわち、エンジン内の冷却水の循環を停止する一方で、排熱回収器の設けられた冷却水回路において車載熱源の排熱を回収して冷却水の昇温を図り、その後にエンジン内の冷却水と排熱回収器の設けられた冷却水回路の冷却水を混合させる場合には、冷却水の混合後、エンジンを流れる冷却水に温度分布の斑が発生して冷却水温に基づく制御に支障をきたす虞がある。

　また同様の問題は、機関始動時にエンジン内部の冷却水の循環停止を行うか否かに拘らず、発生することがある。すなわち、エンジンの発熱で冷却水を昇温させる傍ら、これとは別に排熱回収器の回収した熱で冷却水を昇温させるようにすると、排熱の回収状況や回収した熱の利用状況によっては、排熱回収器側の冷却水よりもエンジン側の冷却水の方が早く昇温してしまうことがある。そして、この場合には、エンジン側、排熱回収器側の冷却水の混合に応じて冷却水の温度分布に斑が生じ、冷却水温に基づく制御に支障をきたすことがある。

　本発明の目的は、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことのできる車両の冷却装置を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の一態様では、エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、を備え、前記水温センサーの検出した温度が、前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。

　上記構成では、第１冷却水回路の冷却水は、エンジンの内部において、エンジンから直接熱を受けて昇温される。一方、第２冷却水回路の冷却水は、排熱回収器が車載熱源から回収した熱により加熱されて昇温される。この場合、排熱回収器の排熱の回収状況や第２冷却水回路を流れる冷却水の熱の利用状況によっては、第１冷却水回路の冷却水の方が、第２冷却水回路の冷却水よりも早く昇温することがある。特にエンジンの早期暖機を目的として、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とする場合には、第１冷却水回路の冷却水がより早期に昇温することが多くなる。こうした場合、エンジン内部の冷却水の温度がエンジンの暖機完了の判定値を超えた状態で、より低温の第２冷却水回路の冷却水を第１冷却水回路の冷却水と混合すると、冷却水の温度分布に斑ができ、エンジン内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降して、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

　その点、上記構成では、エンジン内部の冷却水の温度が、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水により低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われることとなり、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって上記構成によれば、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　上記目的を達成するため、本発明の他の態様では、エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、を備え、前記水温センサーの検出した温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。

　上記構成では、第１冷却水回路と第２冷却水回路とでそれぞれ個別に、冷却水の昇温が行われるため、状況によっては、第１冷却水回路の冷却水の方が、第２冷却水回路の冷却水よりも早く昇温することがある。特にエンジンの早期暖機を目的として、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とする場合には、第１冷却水回路の冷却水がより早期に昇温することが多くなる。また冷却水の温度が規定値以上となると、ラジエーターが能動化されて、そのラジエーターにおいてエンジンの内部を通った冷却水の熱が放熱されるようになる。通常、ラジエーターは、エンジンの暖機の完了に応じて能動化される。したがって、ラジエーターが能動化される程度までエンジン内部の冷却水の温度が上った時点で、より低温の第２冷却水回路の冷却水が第１冷却水回路の冷却水と混合されると、エンジン内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降し、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

　その点、上記構成では、ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合する。そのため、第１冷却水回路の冷却水により低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるようになる。したがって上記構成によれば、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　なお、冷却水の混合が開始されるまで、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とする場合には、第１冷却水回路の冷却水がエンジンの内部に滞留されるため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも早期に昇温される機会が多くなる。そのため、上記のような本願発明の車両の冷却装置は、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とするような冷却装置への適用が好適である。

　上記目的を達成するため、本発明の他の態様では、エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、前記ラジエーターを迂回して冷却水を流すバイパス通路と、閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、を備え、前記水温センサーの検出する温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記バルブを開弁させるようにしている。

　上記構成では、第１冷却水回路と第２冷却水回路とでそれぞれ個別に、冷却水の昇温が行われる。また上記構成では、バルブを閉弁することで、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とし、それによりエンジンの暖機を早めることができるようになっている。ここでエンジン始動時にそうしたバルブを閉弁すると、エンジン内部の冷却水は早期に昇温するため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも、早期に昇温することがある。更に上記構成では、冷却水の温度が規定値以上となったときにラジエーターが能動化されて、そのラジエーターにおいてエンジンの内部を通った冷却水の熱が放熱されるようになる。通常、ラジエーターは、エンジンの暖機の完了に応じて能動化される。したがって、ラジエーターが能動化される程度までエンジン内部の冷却水の温度が上った時点で、より低温の第２冷却水回路の冷却水が第１冷却水回路の冷却水と混合されると、エンジン内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降し、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

　その点、上記構成では、エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーの検出する温度が、ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、バルブを開弁させて、第１及び第２冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水に、より低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるようになる。したがって上記構成によれば、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　上記のように本願発明の車両の冷却装置では、それぞれ別々の態様で冷却水の昇温の行われる２つの冷却水回路を備えており、両冷却水回路の冷却水の温度に乖離が生じることがある。そうした場合にも、第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する第１の水温センサーと、第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサーとの２つの水温センサーを備えるようにすれば、各冷却水回路の冷却水の温度を把握し、好適に制御を行うことができるようになる。例えば第２の水温センサーの検出結果に基づいて、ヒーターブロワーの制御や排熱回収器内での冷却水の沸騰を回避する制御などを好適に行うことができる。

　更に、こうした場合、第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合するか否かの判定に、第２の水温センサーの検出する温度も使用するようにしても良い。その具体例としては、第２の水温センサーの検出する温度がエンジンの半暖機判定値以上であること、第２の水温センサーの検出する温度がエンジンの内部の冷却水の温度よりも十分高いこと、及び冷却水の熱を利用する熱利用機器が必要とする温度よりも第２の水温センサーの検出する温度が低いこと、の３つの条件の少なくとも１つが成立するときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにすることができる。

　上記目的を達成するため、本発明の他の態様では、エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、内部を流れる冷却水の熱で車室内に送風される空気を加熱するヒーターコアと、前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、前記ヒーターコア及び前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、前記エンジンの内部を通った冷却水を、前記ラジエーターを迂回して前記ヒーターコアへと送るバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられて、閉弁に応じて同バイパス通路を通じた冷却水の流れを遮断するとともに、開弁に応じて同バイパス通路を通じた冷却水の流れを許容するバルブと、前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、前記水温センサーの検出する温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満のときに前記バルブの閉弁を要求し、前記水温センサーの検出する温度が前記半暖機判定値以上のときに前記バルブの開弁を要求するエンジン冷却制御部と、を備えるようにしている。

　上記構成では、第１冷却水回路と第２冷却水回路とでそれぞれ個別に、冷却水の昇温が行われる。また上記構成では、バルブを閉弁することで、エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とし、それによりエンジンの暖機を早めることができるようになっている。ここでエンジン始動時にそうしたバルブを閉弁すると、エンジン内部の冷却水は早期に昇温するため、第１冷却水回路の冷却水が早期に昇温されるようになっている。更に上記構成では、排熱回収器にて昇温された冷却水がヒーターコアに送られるため、排熱回収器で回収した熱がヒーターに使用されると、第２冷却水回路の冷却水の昇温が遅れてしまう。そのため、第１冷却水回路の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも早期に昇温する機会が多くなる。

　また上記構成では、冷却水の温度が規定値以上となったときにラジエーターが能動化されて、そのラジエーターにおいてエンジンの内部を通った冷却水の熱が放熱されるようになる。通常、ラジエーターは、エンジンの暖機の完了に応じて能動化される。したがって、ラジエーターが能動化される程度までエンジン内部の冷却水の温度が上った時点で、より低温の第２冷却水回路の冷却水が第１冷却水回路の冷却水と混合されると、エンジン内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降し、エンジン内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

　その点、上記構成では、エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーの検出する温度が、ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、バルブを開弁させて、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。そのため、第１冷却水回路の冷却水に、より低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるようになる。したがって上記構成によれば、エンジンの発熱と排熱回収器が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン側の冷却水と排熱回収器側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　また上記の如く構成された車両の冷却装置において、ヒーターコアにおける空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風を制御する空調制御部を備え、空調制御部及びエンジン冷却制御部の双方が共にバルブの閉弁を要求したときに限り、バルブを閉弁するようにしても良い。この場合、冷却水の経路選択に、空調制御、エンジン冷却制御の双方の要求を反映することができる。こうした場合、例えば第２の水温センサーの検出する温度が半暖機判定値以上であること、第２の水温センサーの検出する温度がエンジンの内部の冷却水の温度よりも十分高いこと、及びヒーターコアの必要とする温度よりも第２の水温センサーの検出する温度が低いこと、の３つの条件のいずれもが不成立のときにバルブの閉弁を要求するように空調制御部を構成することができる。

本発明の車両の冷却装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図。同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジンの暖機状態に応じたエンジン冷却水循環、バルブ及びサーモスタットの作動態様を示す表図。同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン冷間時の冷却水の流れを示すブロック図。同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン半暖機時の冷却水の流れを示すブロック図。同実施形態の車両の冷却装置におけるバルブの開弁前後のエンジン内部の冷却水温の推移を示すグラフ。本発明の車両の冷却装置の第２実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図。同実施形態に採用される流量分配率マップの設定態様の一例を示す表図。同実施形態に採用されるポンプ流量算出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用されるバルブ開閉制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用されるエンジン冷却制御部のバルブ開閉要求ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態に採用される空調制御部のバルブ開閉要求ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施形態のヒーターＯＦＦ時におけるバルブの動作態様を示すグラフ。同実施形態のヒーターＯＮ時におけるバルブの動作態様を示すグラフ。本発明の車両の冷却装置の第３実施形態の冷却水回路の構成を模式的に示すブロック図。同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン冷間時の冷却水の流れを示すブロック図。同実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン半暖機時の冷却水の流れを示すブロック図。従来の車両の冷却装置の冷却水回路の構成を模式的に示すブロック図。従来の車両の冷却装置における低水温時の冷却水の流れを示すブロック図。従来の車両の冷却装置における高水温時の冷却水の流れを示すブロック図。従来の車両の冷却装置における冷却水混合前後の冷却水温の推移を示すグラフ。

　（第１の実施の形態）
　以下、本発明の車両の冷却装置を具体化した第１の実施の形態を、図１～図５を参照して詳細に説明する。

　図１は、本実施形態の車両の冷却装置の冷却水回路の構成を示している。同図に示す冷却水回路は、大きくは、次の２つの冷却水回路を備えて構成されている。すなわち、この車両の冷却装置は、エンジン１の内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、排熱回収器２を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路とを備えている。なお両冷却水回路はいずれも、同一のウォーターポンプ３により冷却水が循環されるようになっている。このウォーターポンプ３は、電動式のポンプであり、外部からの指令に基づき吐出する冷却水の流量を可変とすることができるように構成されている。

　第１冷却水回路は、ウォーターポンプ３からエンジン１の内部を通った後、冷却水の熱を外気中に放熱させるラジエーター４を通るメイン経路と、ラジエーター４を迂回するバイパス経路とに分岐されている。上記メイン経路では、エンジン１を通過した冷却水は、ラジエーター４、サーモスタット５を通った後、ウォーターポンプ３に戻るようになっている。サーモスタット５は、温度感応式の弁であり、後述するヒーターコア６を通過した後の冷却水の温度が規定値（例えば９０℃）以上となったときに開弁して、ラジエーター４を通じた冷却水の循環を許容する。またサーモスタット５は、ヒーターコア６通過後の冷却水の温度が上記規定値未満のときには閉弁し、ラジエーター４を通じた冷却水の循環を停止する。すなわち、この車両の冷却装置では、ラジエーター４は、サーモスタット５に流入する冷却水の温度が規定値以上となったときに、エンジン１の内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化される。なお、こうしたラジエーター４の近傍には、余剰の冷却水を貯留するリザーバータンク１３が設置されている。

　またこうした第１冷却水回路における上記バイパス経路は、エンジン１を通過した後、電磁式のＯＮ－ＯＦＦ弁として形成されたバルブ７、ヒーターコア６を通り、更に上記サーモスタット５を通ってウォーターポンプ３に戻るように形成されている。ヒーターコア６は、空気と冷却水との熱交換を通じて車室車室内に送風される空気を暖める熱交換器として形成されている。ちなみにヒーターコア６は、排熱回収器２が排ガスから回収した熱を利用する熱利用機器でもある。

　なおサーモスタット５は、こうしたバイパス経路を通じた冷却水の循環を常時許容するように形成されている。また同バイパス経路を通じた冷却水の循環は、バルブ７の閉弁に応じて停止される。したがって、バルブ７と上記サーモスタット５とが共に閉弁したときには、エンジン１内部を通じた冷却水の循環は停止されるようになる。

　一方、第２冷却水回路は、ウォーターポンプ３を出た後、エンジン１のスロットルボディー９を通過する経路とこれを通過しない経路との２つの経路に分岐している。両経路は再び合流した後、エンジン１の排気系から吸気系へと還流される排気（再循環排気）を冷却するＥＧＲクーラー１０及び上記排熱回収器２を通って、ヒーターコア６の上流において上記バイパス経路に合流される。なお排熱回収器２は、排ガスと冷却水との熱交換を行い、排ガスの熱で冷却水を加熱する熱交換器として形成されている。

　こうした車両の冷却装置における上記ウォーターポンプ３の吐出する冷却水の流量（以下、ポンプ流量と記載する）及びバルブ７の開閉は、エンジン冷却制御部１１により制御されている。エンジン冷却制御部１１は、エンジン１の冷却制御に係る各種演算処理を実施するＣＰＵ、制御用のプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するＲＡＭ、外部との信号の入出力を司るＩ／Ｏを備えた電子制御ユニットとして構成されている。なお、こうしたエンジン冷却制御部１１には、エンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１を検出する水温センサー１２の検出信号が入力されている。

　さて、以上のように構成された本実施形態の車両の冷却装置では、エンジン冷却制御部１１は、エンジン１の冷間時には上記バルブ７を閉弁するようにしている。このときのサーモスタット５は閉弁されているため、エンジン１の内部を通じた冷却水の循環は停止されるようになる。そして本実施形態の車両の冷却装置では、こうしてエンジン１の内部に冷却水を滞留させることで、エンジン１内部の冷却水の昇温を促進し、エンジン１の暖機を早期化するようにしている。

　一方、このときの冷却水は、上記第２冷却水回路においてのみ循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、ウォーターポンプ３から、スロットルボディー９、ＥＧＲクーラー１０、排熱回収器２、ヒーターコア６及びサーモスタット５を通って循環されている。こうした第２冷却水回路の冷却水は、ＥＧＲクーラー１０及び排熱回収器２において排気から回収した熱により昇温されるようになっている。ここで車室においてヒーターがオンとなっていると、ＥＧＲクーラー１０及び排熱回収器２において排気から回収した熱により、車室内に送風される空気が暖められる。この場合、回収した熱の多くがヒーターに使用されるため、冷却水の昇温は遅れるようになる。こうした場合、エンジン１内部の冷却水の方が、第２冷却水回路の冷却水よりも早く昇温するようになる。そしてエンジン１内部の冷却水がエンジン１の暖機完了の判定値（例えば９０℃）を超えた状態で、第２冷却水回路の冷却水と第１冷却水回路の冷却水とを混合すると、エンジン１内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値を挟んで昇降し、エンジン１内部の冷却水温が暖機完了の判定値以上であるか否かによって制御内容を切り替える制御に支障を来す虞がある。

　そこで本実施形態の車両の冷却置装では、エンジン１内部の冷却水の温度が、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度（例えば７０℃）に設定された半暖機判定値以上となったときにバルブ７を開弁して両冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、温度の異なる冷却水の混合により、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるため、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。

　図２は、こうした本実施形態の車両の冷却装置におけるエンジン１の暖機状態に応じたエンジン冷却水循環、バルブ７及びサーモスタット５の作動態様を示している。同図に示すように、エンジン１の冷間時には、バルブ７及びサーモスタット５は閉弁されており、エンジン１内部の冷却水の循環は停止されている。一方、エンジン１が半暖機状態となると、バルブ７が開弁してエンジン１内部の冷却水の循環が開始される。そしてエンジン１の暖機後には、サーモスタット５も開弁して、ラジエーター４が能動化され、冷却水の放熱が行われるようになる。

　図３は、エンジン１の冷間時における冷却水の流れを示している。このときには、バルブ７及びサーモスタット５は共に閉弁している。そのため、このときの冷却水は、同図に示すように、第２冷却水回路においてのみ循環されるようになる。すなわち、このときの冷却水は、ウォーターポンプ３から、スロットルボディー９、ＥＧＲクーラー１０、排熱回収器２、ヒーターコア６及びサーモスタット５を通って循環され、エンジン１の内部においては冷却水の循環が停止されるようになる。

　図４は、エンジン１が半暖機状態となったときの冷却水の流れを示している。このときには、バルブ７が開弁されて、エンジン１の内部を通じた冷却水の循環が開始される。したがって、エンジン１内部を通過した冷却水は、開弁したバルブ７を通り、ヒーターコア６の上流において第２冷却水回路を流れる冷却水と混合されるようになる。

　図５は、バルブ７の開弁前後のエンジン１内部の冷却水温の推移を示している。本実施形態の車両の冷却装置では、エンジン１内部の冷却水温が、エンジン１の暖機完了の判定値（例えば９０℃）よりも低い温度（例えば７０℃）に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。そのため、このときの第２冷却水回路の冷却水温が低く、混合に応じてエンジン１内部の冷却水温が昇降しても、同図に示すように、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも十分に低い温度域で行われるようになる。

　以上説明した本実施形態では、次の効果を奏することができる。
　（１）本実施形態では、水温センサー１２の検出したエンジン１内部の冷却水の温度が、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。換言すれば、本実施形態では、水温センサー１２の検出したエンジン１内部の冷却水の温度が、ラジエーター４が能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。そのため、より低温の第２冷却水回路の冷却水が第１冷却水回路の冷却水に混合されて、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われるため、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって本実施形態の車両の冷却装置によれば、エンジン１の発熱と排熱回収器２が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン１側の冷却水と排熱回収器２側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　（２）本実施形態では、上記のような冷却水の混合が行われるまで、エンジン１の内部を通過する冷却水の流量を０とするようにしている。すなわち、エンジン１が半暖機となるまでは、エンジン１内部の冷却水の循環を停止するようにしている。こうした場合、エンジン１内部の冷却水は速やかに昇温するため、エンジン１側の冷却水の温度が排熱回収器２側の冷却水の温度よりも高くなる機会が多くなる。その点、本実施形態では、エンジン１内部の冷却水の温度が暖機完了の判定値に達するよりも十分前にエンジン１側の冷却水と排熱回収器２側の冷却水とを混合しており、エンジン１の暖機完了の判定値を挟んだ冷却水温の昇降を回避することができる。

　（第２の実施の形態）
　続いて、本発明の車両の冷却装置を具体化した第２の実施の形態について、図６～図１３を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

　上記のようにエンジン１側と排熱回収器２側とで個別に冷却水の昇温が行われる場合、両者の水温が乖離してしまうことがある。こうした場合にも、冷却水温に基づくエンジン制御は、エンジン１に設置された上記水温センサー１２の検出結果に基づいて好適に行うことができる。しかしながら、ヒーターコア６に流入する冷却水の温度が重要となるヒーター制御等については、水温センサー１２の検出結果を見ても、適切には行えないことになる。そこで本実施形態の車両の冷却装置では、第１冷却水回路の冷却水の温度、より厳密にはエンジン１内部の冷却水の温度を検出する第１の水温センサーと、第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサーとの２つの水温センサーを備えることで、ヒーター制御等を好適に行なえるようにしている。

　また本実施形態では、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合するか否かの判定に、上記第２の水温センサーの検出する温度も使用するようにしている。具体的には、第２冷却水回路の冷却水の温度が十分に高いときには、バルブ７を開いてエンジン１側の冷却水に高温の排熱回収器２側の冷却水を混合することで、エンジン１の暖機を促進するようにしている。また、排熱の回収が十分に行えず、第２冷却水回路の冷却水の温度が車室内の暖房に必要な温度に達していないときにも、バルブ７を開いてエンジン１側と排熱回収器２側の冷却水を混合することで、エンジン１の内部でエンジン１から直接受けた熱も暖房に利用可能としている。

　図６は、こうした本実施形態の車両の冷却装置の冷却水回路の構成を示している。同図に示すように、本実施形態の車両の冷却装置も、冷却水回路の構成は、基本的に第１の実施の形態のものと同じとなっている。ただし本実施形態の車両の制御装置では、ヒーターコア６の上流に、同ヒーターコア６に流入する冷却水の温度を検出する第２の水温センサー１４が設置されている。

　また本実施形態の車両の制御装置には、電子制御ユニットとして、上述のエンジン冷却制御部１１に加え、車室内の空調の制御を、具体的にはヒーターコア６における空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風の制御を司る空調制御部１５が設けられている。この空調制御部１５もエンジン冷却制御部１１と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏを備えて構成されている。空調制御部１５とエンジン冷却制御部１１とは、車内ネットワーク（ＣＡＮ）を通じて互いに接続されており、相互通信により必要な情報を共有するようにしている。

　こうした本実施形態の車両の冷却装置では、同冷却装置に設けられた各ディバイス、すなわちエンジン１、排熱回収器２、ヒーターコア６、スロットルボディー９、ＥＧＲクーラー１０の要求に応じたポンプ流量の制御を行っている。ここでは、まず、こうした本実施形態のポンプ流量制御について説明する。

　図７は、こうしたポンプ流量制御に用いられる流量分配率マップの一設定例を示している。この流量分配率マップは、ポンプ流量を１としたときの各ディバイスに流れる冷却水の流量の割合を示すものとなっている。なお各ディバイスに流れる冷却水の流量割合は、サーモスタット５やバルブ７の作動状況によって変化する。そこでこのマップには、サーモスタット５やバルブ７の各作動状態における各ディバイスの流量割合が示されている。例えばサーモスタット５及びバルブ７が共に開弁したときのエンジン１の流量割合ｋｅは０．８、すなわちウォーターポンプ３の吐出する冷却水の流量の８０％がエンジン１に流れることになる。なお、このときのヒーターコア６の流量割合ｋｈは０．６、スロットルボディー９の流量割合ｋｔは０．１、ＥＧＲクーラー１０及び排熱回収器２の流量割合ｋｃは０．２となっている。

　あるディバイスの要求する冷却水流量を求めるとともに、そのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じたそのディバイスの流量割合にてその冷却水流量を除算すれば、そのディバイスの要求する冷却水流量を確保可能なポンプ流量を求めることができる。例えばサーモスタット５及びバルブ７が共に開弁した状態でエンジン１が冷却水流量ｑを要求するときには、その冷却水流量ｑをそのときのエンジン１の流量割合０．８で除算した値（ｑ／０．８）がエンジン１の要求を満すことのできるポンプ流量となる。

　図８は、こうした本実施形態の車両の制御装置の採用するポンプ流量算出ルーチンの処理手順を示している。なお本ルーチンは、定時割り込み処理として周期的に繰り返し実施され、同ルーチンのステップＳ１０１～Ｓ１０８及びステップＳ１１１の処理はエンジン冷却制御部１１により、ステップＳ１０９、Ｓ１１０の処理は空調制御部１５により、それぞれ実施されるようになっている。

　さて本ルーチンが開始されると、エンジン冷却制御部１１はまずステップＳ１０１においてエンジン１の要求する冷却水の流量、すなわちエンジン要求流量Ｑｅを算出する。そしてエンジン冷却制御部１１は続くステップＳ１０２において、そのエンジン要求流量Ｑｅをそのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じたエンジン１の流量割合ｋｅで除算した値をエンジン要求ポンプ流量Ｑｐｅとして算出する。

　続いてエンジン冷却制御部１１はステップＳ１０３においてスロットルボディー９の要求する冷却水の流量、すなわちスロットルボディー要求流量Ｑｔを算出する。そしてエンジン冷却制御部１１は続くステップＳ１０４において、そのスロットルボディー要求流量Ｑｔをそのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じたスロットルボディー９の流量割合ｋｔで除算した値をスロットルボディー要求ポンプ流量Ｑｐｔとして算出する。

　更にエンジン冷却制御部１１はステップＳ１０５においてＥＧＲクーラー１０の要求する冷却水の流量、すなわちＥＧＲクーラー要求流量Ｑｃを算出する。そしてエンジン冷却制御部１１は続くステップＳ１０６において、そのＥＧＲクーラー要求流量Ｑｃをそのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じたＥＧＲクーラー１０の流量割合ｋｃで除算した値をＥＧＲクーラー要求ポンプ流量Ｑｐｃとして算出する。

　またエンジン冷却制御部１１はステップＳ１０７において排熱回収器２の要求する冷却水の流量、すなわち排熱回収器要求流量Ｑｄを算出する。そしてエンジン冷却制御部１１は続くステップＳ１０８において、その排熱回収器要求流量Ｑｄをそのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じた排熱回収器２の流量割合ｋｃで除算した値を排熱回収器要求ポンプ流量Ｑｐｄとして算出する。

　一方、空調制御部１５はステップＳ１０９において、ヒーターコア６の要求する冷却水の流量、すなわちヒーターコア要求流量Ｑｈを算出する。そして空調制御部１５は続くステップＳ１１０において、そのヒーターコア要求流量Ｑｈをそのときのサーモスタット５及びバルブ７の作動状況に応じたヒーターコア６の流量割合ｋｈで除算した値をヒーターコア要求ポンプ流量Ｑｐｈとして算出する。空調制御部１５は、こうして算出したヒーターコア要求ポンプ流量Ｑｐｈをエンジン冷却制御部１１に送信する。

　こうして各ディバイスの要求ポンプ流量が算出されると、エンジン冷却制御部１１は、ステップＳ１１１において、算出した各ディバイスの要求ポンプ流量の最大値をポンプ流量Ｑｐとして算出する。そしてエンジン冷却制御部１１は、その算出したポンプ流量Ｑｐが得られるようにウォーターポンプ３を制御する。

　続いて本実施形態の車両の冷却装置でのバルブ７の開閉制御について説明する。本実施形態の車両の冷却装置では、エンジン冷却制御部１１と空調制御部１５とがそれぞれ個別にバルブ７の開閉要求を決定するようにしている。すなわち、本実施形態では、エンジン１の事情に応じてエンジン冷却制御部１１がバルブ７の開閉要求を決定する一方で、空調装置の事情に応じて空調制御部１５がバルブ７の開閉要求を決定するようにしている。そして本実施形態では、空調制御部１５とエンジン冷却制御部１１の双方が共にバルブ７の閉弁を要求したときに限り、バルブ７を閉弁するようにしている。換言すれば、本実施形態では、空調制御部１５及びエンジン冷却制御部１１のいずれかが開弁を要求するときには、バルブ７を開弁するようにしている。

　図９は、こうした本実施形態に採用されるバルブ開閉制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、エンジン冷却制御部１１により、定時割り込み処理として周期的に繰り返し実施されるものとなっている。なお、本ルーチンの実施に先立ってエンジン冷却制御部１１は、空調制御部１５の決定したバルブ７の開閉要求を受信するようにしている。

　さて本ルーチンが開始されると、エンジン冷却制御部１１はまずステップＳ２０１において、自身がバルブ７の閉弁を要求しているか否かを確認する。ここでエンジン冷却制御部１１がバルブ７の閉弁を要求していなければ、すなわちエンジン冷却制御部１１がバルブ７の閉弁を要求していれば（Ｓ２０１：ＮＯ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ２０３の処理に進み、そのステップＳ２０３においてバルブ７の開弁を指令して、今回の本ルーチンの処理を終了する。

　またエンジン冷却制御部１１がバルブ７の閉弁を要求していれば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ２０２に進み、そのステップＳ２０２において空調制御部１５がバルブ７の閉弁を要求しているか否かを確認する。ここで、空調制御部１５がバルブ７の閉弁を要求していなければ、すなわち空調制御部１５がバルブ７の閉弁を要求していれば（Ｓ２０２：ＮＯ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ２０３の処理に進み、そのステップＳ２０３においてバルブ７の開弁を指令して、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、空調制御部１５がバルブ７の閉弁を要求していれば（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、すなわちエンジン冷却制御部１１と空調制御部１５が双方共にバルブ７の閉弁を要求していれば、エンジン冷却制御部１１はステップＳ２０４の処理に進み、そのステップＳ２０４においてバルブ７の閉弁を指令して、今回の本ルーチンの処理を終了する。

　図１０は、エンジン冷却制御部１１によるバルブ７の開閉要求の決定に係るバルブ開閉要求ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、上記バルブ開閉制御ルーチンの処理に先立ってエンジン冷却制御部１１により実施されるものとなっている。

　本ルーチンが開始されると、エンジン冷却制御部１１はまずステップＳ３０１において、水温センサー１２の検出したエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上であるか否かを確認する。ここで冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上であれば（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ３０２の処理に進み、そのステップＳ３０２においてバルブ７の開弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。

　一方、冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値未満であれば（Ｓ３０１：ＮＯ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ３０３の処理に進み、そのステップＳ３０３において、冷却水温ｔｈｗ１及び外気温ｔｈａの少なくとも一方が－１０℃未満であるか否かを確認する。そして冷却水温ｔｈｗ１及び外気温ｔｈａの少なくとも一方が－１０℃未満であれば（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、このときにもエンジン冷却制御部１１はステップＳ３０２の処理に進み、そのステップＳ３０２においてバルブ７の開弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。また冷却水温ｔｈｗ１及び外気温ｔｈａの双方が－１０℃以上であれば（Ｓ３０３：ＮＯ）、エンジン冷却制御部１１はステップＳ３０４の処理に進み、そのステップＳ３０４においてバルブ７の閉弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。

　このように本実施形態においても、エンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値以上となったときに、バルブ７を開いて第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるようにしている。また本実施形態では、冷却水温ｔｈｗ１や外気温ｔｈａが－１０℃未満となる極冷間時にも、バルブ７を開いてエンジン１内部の冷却水を循環させるようにしている。これは次の理由による。すなわち、極冷間時には、エンジン１のスロットルバルブが氷結する虞があり、これを避けるためには、可能な限り暖かい冷却水をスロットルボディー９に送る必要がある。そこでこの場合には、排熱回収器２が回収した排気の熱に加え、エンジン１の排熱もスロットルボディー９に供給することで、上記氷結の防止を図るようにしている。

　図１１は、空調制御部１５によるバルブ７の開閉要求の決定に係るバルブ開閉要求ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、上記バルブ開閉制御ルーチンの処理に先立って空調制御部１５により実施されるものとなっている。

　さて本ルーチンが開始されると、空調制御部１５はまずステップＳ４０１において、第２の水温センサー１４の検出した、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２が上記半暖機判定値以上であるか否かを確認する。ここで、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２が半暖機判定値以上であれば（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、第２冷却水回路の冷却水は十分に暖まっており、これをエンジン１に供給することで、暖機の促進を図ることができる。そこでこの場合には、空調制御部１５は、ステップＳ４０２に進み、そのステップＳ４０２においてバルブ７の開弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。

　一方、第２冷却水回路の冷却水の温度が上記半暖機判定値未満であれば（Ｓ４０１：ＮＯ）、空調制御部１５はステップＳ４０３に進み、そのステップＳ４０３において第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１よりも十分に高いか否かを確認する。ここで第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１よりも十分に高ければ（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、第２冷却水回路の冷却水をエンジン１に供給することで、エンジン１の暖機を促進することができる。そこでこの場合にも、空調制御部１５は、ステップＳ４０２に進み、そのステップＳ４０２においてバルブ７の開弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。ちなみに本実施形態では、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１よりも２０℃以上高いときにバルブ７を開くようにしている。

　また第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１よりも十分に高くなければ（Ｓ４０３：ＮＯ）、空調制御部１５はステップＳ４０４に進み、そのステップＳ４０４においてヒーターがＯＮであり、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２が４５℃未満、且つエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１が６０℃よりも高いか否かを確認する。この場合、第２冷却水回路の冷却水は暖房を行うには低過ぎ、その一方でエンジン１の内部には十分高温の冷却水が存在していることになる。そこでこの場合にも、空調制御部１５は、ステップＳ４０２に進み、そのステップＳ４０２においてバルブ７の開弁を要求することで、エンジン１内部の高温の冷却水をヒーターコア６に供給し、必要な暖房性能を確保するようにしている。

　そして以上のいずれにも該当しない場合、すなわちステップＳ４０１、ステップＳ４０３及びステップＳ４０４のいずれにおいても否定判定された場合、空調制御部１５はステップＳ４０５に進み、そのステップＳ４０５においてバルブ７の閉弁を要求して今回の本ルーチンの処理を終了する。

　図１２は、こうした本実施形態の車両の冷却装置におけるヒーターＯＦＦ時のバルブ７の動作態様を示している。同図に示すようにヒーターＯＦＦ時には、エンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１が半暖機判定値である７０℃以上のとき、及び第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２が同じく半暖機判定値である７０℃以上のときに、バルブ７が開弁されるようになっている。また冷却水温ｔｈｗ２が冷却水温ｔｈｗ１よりも２０℃以上高いとき、及び冷却水温ｔｈｗ１がー１０℃未満のときにも、バルブ７が開弁されるようになっている。

　一方、図１３は、本実施形態の車両の冷却装置におけるヒーターＯＮ時のバルブ７の動作態様を示している。同図に示すようにヒーターＯＮ時には更に、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２が４５℃未満で、エンジン１の内部の冷却水温ｔｈｗ１が６０℃を超えているときにも、バルブ７が開弁されるようになっている。

　以上説明した本実施形態によれば、上記（１）、（２）に記載のものに加え、更に次の効果を奏することができる。
　（３）本実施形態では、第１冷却水回路の冷却水の温度を、すなわちエンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１を検出する第１の水温センサー１２と、第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサー１４との２つの水温センサーを備えるようにしている。上記のように本実施形態の車両の冷却装置では、それぞれ別々の態様で冷却水の昇温の行われる２つの冷却水回路を備えており、両冷却水回路の冷却水の温度に乖離が生じることがある。そうした場合にも、上記２つの水温センサーを備えていれば、各冷却水回路の冷却水の温度を把握し、好適に制御を行うことができるようになる。例えば第２の水温センサー１４の検出結果に基づいて、ヒーターブロワーの制御や排熱回収器内での冷却水の沸騰を回避する制御などを好適に行うことが可能である。

　（４）本実施形態では、ヒーターコア６における空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風を制御する空調制御部１５を設けるとともに、その空調制御部１５及びエンジン冷却制御部１１の双方が共にバルブ７の閉弁を要求したときに限り、バルブ７を閉弁するようにしている。この場合、冷却水の経路選択に、空調制御、エンジン冷却制御の双方の要求を反映することができるようになる。

　（５）本実施形態では、バルブ７を開いて第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合するか否かの判定に、第２の水温センサー１４の検出する第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２も使用するようにしている。具体的には、第２の水温センサー１４の検出する冷却水温ｔｈｗ２が半暖機判定値以上であること、第２の水温センサー１４の検出する冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１の内部の冷却水温ｔｈｗ１よりも十分高いこと、及びヒーターコア６の必要とする温度よりも冷却水温ｔｈｗ２が低いこと、の３つの条件の少なくとも１つが成立するときにも、第１及び第２冷却水回路の冷却水を混合させるようにしている。そのため、第２冷却水回路の冷却水をエンジン１に供給することでエンジン１の暖機が促進される場合や、排熱回収器２の回収する熱だけでは暖房を十分に行えない場合には、バルブ７が開かれて、エンジン１内部の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混合される。したがって、本実施形態によれば、エンジン１の暖機促進や暖房性能の確保を好適に行うことができるようになる。

　（第３の実施の形態）
　上記各実施形態では、閉弁に応じてエンジン１の内部を通過する冷却水の流量を０とするとともに、開弁に応じて第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブ７をＯＮ－ＯＦＦ弁により構成するようにしていた。なお、同様の機能を有する弁であれば、三方弁等の他の形式の弁をバルブ７の代替として採用することができる。

　図１４は、バルブ７の代替として三方弁２０を採用した車両の冷却装置の冷却水回路構成を示している。同図に示すように、この冷却装置では、ヒーターコア６の上流における第１冷却水回路のバイパス経路と第２冷却水回路との合流部に三方弁２０が設置されている。この三方弁２０は、排熱回収器２からヒーターコア６への冷却水の流れのみを許容する状態と、排熱回収器２からの冷却水の流れに加え、バイパス経路を通ってエンジン１から送られた冷却水のヒーターコア６への流れも許容する状態とを切り替え可能に構成されている。そして三方弁２０は、エンジン１の冷間時には、排熱回収器２からヒーターコア６への冷却水の流れのみを許容し、エンジン１内部の冷却水温が半暖機判定値以上となったときに、バイパス経路を通じた冷却水の流れも許容するように制御されている。

　図１５は、エンジン１の冷間時における冷却水の流れを示している。同図に示すように、このときの三方弁２０は、排熱回収器２からヒーターコア６への冷却水の流れのみを許容するように作動する。したがって、このときには、第２冷却水回路を通じた冷却水の循環のみが許容され、第１冷却水回路の冷却水の循環は停止される。そのため、このときのエンジン１の内部には冷却水が停留されることとなり、エンジン１内部の冷却水の早期昇温が、ひいてはエンジン１の早期暖機が図られるようになる。

　図１６は、エンジン１の半暖機時における冷却水の流れを示している。同図に示すように、このときの三方弁２０は、排熱回収器２からヒーターコア６への冷却水の流れ、すなわち第２冷却水回路の冷却水の循環に加え、バイパス経路を通じた第１冷却水回路の冷却水の流れも許容するように作動する。そのため、このときには、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混合されるようになる。

　こうした三方弁を採用する本実施形態の車両の冷却装置においても、水温センサー１２の検出したエンジン１内部の冷却水の温度が、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とが混合されるようになる。そのため、第１冷却水回路の冷却水により低温の第２冷却水回路の冷却水が混合されて、エンジン１内部の冷却水の温度が昇降したとしても、その昇降は、エンジン１の暖機完了の判定値よりも低い温度域で行われることとなり、暖機完了前の制御と暖機完了後の制御とが繰り返し交番して行われるような事態を回避することができる。したがって本実施形態の車両の冷却装置によっても、エンジン１の発熱と排熱回収器２が車載熱源から回収した熱とで個別に冷却水の昇温を行う場合において、個別に昇温したエンジン１側の冷却水と排熱回収器２側の冷却水との混合に際しても、冷却水温に基づく制御を支障なく行うことができるようになる。

　以上説明した各実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。
　・第２の実施の形態では、第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１の半暖機判定値以上であること、同冷却水温ｔｈｗ２がエンジン１の内部の冷却水温よりも十分高いこと、及びヒーターコア６の必要とする温度よりも同冷却水温ｔｈｗ２が低いこと、の３つの条件のいずれもが不成立のときにバルブ７の閉弁を要求するように空調制御部１５を構成していた。バルブ７の閉弁要求の実施条件は、これに限らず適宜に変更しても良い。

　・第２の実施の形態では、第１冷却水回路の冷却水と第２冷却水回路の冷却水とを混合するか否かの判定に、エンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１に加え、第２の水温センサーの検出する第２冷却水回路の冷却水温ｔｈｗ２も使用するようにしていた。もっとも、エンジン１の暖機完了前の暖房性能の確保があまり重要視されない場合や、暖房のオフ時などには、エンジン１内部の冷却水温ｔｈｗ１のみに基づいて冷却水の混合の可否を判定するようにしても良い。

　・第２の実施の形態では、第２の水温センサー１４の検出する第２冷却水回路の冷却水温が、ヒーターコア６の必要とする温度よりも低いことを、バルブ７の開弁の、すなわち第１及び第２冷却水回路の冷却水の混合の、実行条件の一つとして設定していた。なお車両の冷却装置の構成によっては、排熱回収器２の回収した熱をヒーターコア６以外の熱利用機器に供給することがある。そうした場合、冷却水の熱を利用する熱利用機器が必要とする温度よりも第２の水温センサー１４の検出する温度が低いことを、第１及び第２冷却水回路の冷却水の混合の実行条件として設定すれば、第２冷却水回路の冷却水温が不十分なときにエンジン１の熱を供給して熱利用機器の必要とする熱量を確保することができるようになる。

　・上記実施形態では、エンジン１の冷間時には、エンジン１内部の冷却水の循環量を０とすることでエンジン１の暖機の促進を図るようにしていたが、エンジン１内部の冷却水の循環を完全に停止せずとも、同循環量をある程度に低減すれば、一定の暖機促進効果を得ることができる。こうした場合にも、エンジン１内部の冷却水が第２冷却水回路の冷却水よりも早期に昇温することがあり、第１及び第２冷却水回路の冷却水の混合後に、冷却水温に基づく制御に支障を来す虞がある。したがってこうした場合にも本発明の適用により、好適な効果を奏することができるようになる。またエンジン１の冷間時に冷却水の循環の停止、低減を行わない場合にも、排熱回収器２の排熱の回収状況や回収した熱の使用状況によっては、排熱回収器２側の冷却水よりもエンジン１側の冷却水の方が早く昇温してしまうことがある。よって、そうした場合にも、本発明の適用により、好適な効果が奏せられることになる。

　・上記実施形態の排熱回収噐２には、排ガスの熱を回収して冷却水を昇温させる機能を有する機器であれば、任意のものを採用することができる。例えば吸気に還流される排ガスを冷却水で冷却するＥＧＲクーラーや、エキゾーストマニホールドを冷やす専用の冷却水通路なども、排熱回収噐２として用いることが可能である。

　・上記実施形態では、排熱回収器２は、エンジン１の排ガスの熱を回収して冷却水を昇温させるものとして構成されていたが、エンジン１の排ガスの熱以外の車載熱源の排熱を回収して冷却水の昇温に利用する場合にも、第１及び第２冷却水回路の冷却水の混合後に、冷却水温に基づく制御に支障が生じるという問題は、同様に生じ得るものとなっている。すなわち、エンジン１の内でエンジン１の熱を直接受け取って冷却水の昇温を図る一方で、それとは別に排熱回収器２の回収した車載熱源の排熱により冷却水の昇温を図る場合には、それぞれ個別に昇温された冷却水の間に温度の乖離が生じることになる。そしてエンジン１側の冷却水が、排熱回収器２側の冷却水よりも早期に昇温すると、冷却水の混合後に、エンジン１を流れる冷却水に温度分布の斑が発生して冷却水温に基づく制御に支障をきたす虞がある。よってそうした場合にも、本発明の適用により、好適な効果が奏せられることになる。

　・上記実施形態での冷却水回路の構成を、適宜変更して実施することもできる。すなわち、本発明は、エンジン１の内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、車載された熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路とが個別に設けられた車両の冷却装置であれば、その適用が可能である。

　１…エンジン、２…排熱回収器、３…ウォーターポンプ、４…ラジエーター、５…サーモスタット、６…ヒーターコア（熱利用機器）、７…バルブ、９…スロットルボディー、１０…ＥＧＲクーラー、１１…エンジン冷却制御部、１２…水温センサー（第１の水温センサー）、１３…リザーバータンク、１４…第２の水温センサー、１５…空調制御部、２０…三方弁（バルブ）。

Claims

　エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、
　前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、
　前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、
　前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、
　前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、
　を備え、前記水温センサーの検出した温度が、前記エンジンの暖機完了の判定値よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる
　車両の冷却装置。
　エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、
　前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、
　前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、
　前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、
　冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、
　前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、
　を備え、前記水温センサーの検出した温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる
　車両の冷却装置。
　前記冷却水の混合が開始されるまで、前記エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とする
　請求項１又は２に記載の車両の冷却装置。
　エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、
　前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、
　前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、
　前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、
　冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、
　前記ラジエーターを迂回して冷却水を流すバイパス通路と、
　閉弁に応じて前記エンジンの内部を通過する冷却水の流量を低減若しくは０とするとともに、開弁に応じて前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させるバルブと、
　前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、
　を備え、前記水温センサーの検出する温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値以上となったときに、前記バルブを開弁させる
　車両の冷却装置。
　前記水温センサーは前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する第１の水温センサーであり、
　前記第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサーをさらに備える
　請求項１～４のいずれか１項に記載の車両の冷却装置。
　前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合するか否かの判定に、前記第２の水温センサーの検出する温度も使用する
　請求項５に記載の車両の冷却装置。
　前記第２の水温センサーの検出する温度が前記半暖機判定値以上であること、前記第２の水温センサーの検出する温度が前記エンジンの内部の冷却水の温度よりも十分高いこと、及び冷却水の熱を利用する熱利用機器が必要とする温度よりも前記第２の水温センサーの検出する温度が低いこと、の３つの条件の少なくとも１つが成立するときに、前記第１冷却水回路の冷却水と前記第２冷却水回路の冷却水とを混合させる
　請求項６に記載の車両の冷却装置。
　エンジン及び熱源を搭載する車両の冷却装置において、
　前記エンジンの内部を通って冷却水を循環させる第１冷却水回路と、
　内部を流れる冷却水の熱で車室内に送風される空気を加熱するヒーターコアと、
　前記熱源の排熱を回収してその内部を通る冷却水を加熱する排熱回収器と、
　前記ヒーターコア及び前記排熱回収器を通って冷却水を循環させる第２冷却水回路と、
　冷却水の温度が規定値以上となったときに、前記エンジンの内部を通った冷却水の熱を放熱させるように能動化されるラジエーターと、
　前記エンジンの内部を通った冷却水を、前記ラジエーターを迂回して前記ヒーターコアへと送るバイパス通路と、
　前記バイパス通路に設けられて、閉弁に応じて同バイパス通路を通じた冷却水の流れを遮断するとともに、開弁に応じて同バイパス通路を通じた冷却水の流れを許容するバルブと、
　前記エンジンの内部の冷却水の温度を検出する水温センサーと、
　前記水温センサーの検出する温度が、前記ラジエーターが能動化されるときの温度よりも低い温度に設定された半暖機判定値未満のときに前記バルブの閉弁を要求し、前記水温センサーの検出する温度が前記半暖機判定値以上のときに前記バルブの開弁を要求するエンジン冷却制御部と、
　を備える車両の冷却装置。
　前記水温センサーは前記第１冷却水回路の冷却水の温度を検出する第１の水温センサーであり、
　前記第２冷却水回路の冷却水の温度を検出する第２の水温センサーをさらに備える
　請求項８に記載の車両の冷却装置。
　前記ヒーターコアにおける空気の加熱及びその加熱された空気の車室内への送風を制御する空調制御部を備え、
　前記空調制御部及び前記エンジン冷却制御部の双方が共に前記バルブの閉弁を要求したときに限り、前記バルブを閉弁する
　請求項９に記載の車両の冷却装置。
　前記空調制御部は、前記第２の水温センサーの検出する温度が前記半暖機判定値以上であること、前記第２の水温センサーの検出する温度が前記エンジンの内部の冷却水の温度よりも十分高いこと、及び前記ヒーターコアの必要とする温度よりも前記第２の水温センサーの検出する温度が低いこと、の３つの条件のいずれもが不成立のときに前記バルブの閉弁を要求する
　請求項１０に記載の車両の冷却装置。