WO2013180282A1 - 車両用暖房装置 - Google Patents

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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle heating apparatus, and more particularly to a vehicle heating apparatus that recovers waste heat and heats air that is blown into a vehicle interior.
  • a vehicle heating device cooling water heated by an engine is supplied to a heater core, and air blown into the vehicle interior is heated by this cooling water.
  • a vehicle heating device is described in Patent Document 1, for example.
  • the cooling water temperature is effectively increased by bypassing the circulation path of the cooling water from the radiator.
  • the cooling water heated by the engine is used to heat the air that is blown into the passenger compartment as in the prior art described above, it takes time to increase the cooling water temperature, resulting in a decrease in the warm-up performance of the engine. there is a possibility.
  • This invention is made in view of such a point, The objective is to provide the heater for vehicles which can improve heater performance effectively, preventing the warming-up performance fall of an engine. is there.
  • a vehicle heating apparatus in an exhaust passage of an engine, and exchanges heat between an exhaust flowing through the exhaust passage and a fluid to be circulated, and the heat
  • a heater core that circulates the heated fluid in the exchange channel and exchanges heat between the fluid and the air blown into the vehicle interior, a fluid outlet portion of the heat exchange channel, and a fluid inlet of the heater core
  • a first fluid flow path that connects the fluid outlet section of the heater core and a fluid inlet section of the heat exchange flow path, and the first fluid flow path or the It is provided with the pump which is provided in the 2nd fluid channel and pumps fluid.
  • a flow for switching an exhaust flow path provided at a branch exhaust passage formed by branching from an exhaust passage upstream of the heat exchange flow path and the exhaust passage and the branched exhaust passage.
  • a flow path switching valve wherein the flow path switching valve opens the exhaust flow path when the temperature of the fluid heated in the heat exchange flow path is equal to or lower than a first upper limit threshold value that prevents boiling of the fluid. While the exhaust passage is provided with a heat exchange passage, the exhaust passage is switched to the branch exhaust passage when the temperature of the fluid heated in the heat exchange passage is higher than the first upper limit threshold. It may be a thing.
  • the fluid may be cooling water for the engine, and at least a part of the second fluid flow path may be formed in a cylinder block of the engine.
  • an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas may be provided in the exhaust passage, and the heat exchange flow path may be provided in an exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst.
  • the heater performance can be effectively improved while preventing the engine warm-up performance from being lowered.
  • an oxidation catalyst Diesel ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Oxidation Catalyst: hereinafter referred to as DOC) 12, diesel particulates, A filter (Diesel Particulate Filter, hereinafter referred to as DPF) 13 and a selective reduction catalyst (hereinafter referred to as SCR) 14 are provided.
  • DOC oxidation catalyst
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • SCR selective reduction catalyst
  • DOC12 generates the NO 2 to oxidize NO in the exhaust, to NO in the exhaust to increase the proportion of NO 2, functions to raise the denitration efficiency by SCR 14.
  • the DPF 13 collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust gas, and when the collected amount of PM exceeds a predetermined amount, regeneration is performed by removing the accumulated PM by incineration.
  • the regeneration of the DPF 13 is performed by supplying unburned fuel to the DOC 12 on the upstream side of the exhaust by post-injection and increasing the exhaust temperature by heat due to oxidation.
  • the SCR 14 adsorbs ammonia generated from urea water sprayed in the exhaust passage 11 by a urea water injector (not shown) and reduces and purifies NOx from the exhaust gas passing through the adsorbed ammonia.
  • the vehicle heating device 20A includes a heat exchange exhaust passage 11a, a branch exhaust passage 11b, an exhaust passage switching valve 21, a waste heat recovery heat exchange passage 22, a vehicle interior heating unit 23, and an upstream fluid.
  • a flow path 24, a downstream fluid flow path 25, an electric pump 26, a fluid temperature sensor 27, and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 40 are provided.
  • the waste heat recovery heat exchange channel 22 corresponds to the heat exchange channel of the present invention
  • the upstream fluid channel 24 corresponds to the first fluid channel of the present invention
  • the downstream side corresponds to the second fluid channel of the present invention.
  • the heat exchange exhaust passage 11a is formed in the exhaust passage 11 on the exhaust downstream side of the SCR 14 and a silencer (not shown). In the heat exchange exhaust passage 11a, a waste heat recovery heat exchange passage 22 described later in detail is interposed.
  • the branch exhaust passage 11b is branched from the exhaust passage 11 located between the SCR 14 and the waste heat recovery heat exchange passage 22.
  • the branch exhaust passage 11b and the heat exchange exhaust passage 11a also function as a tail pipe that discharges the exhaust to the outside.
  • the exhaust passage switching valve 21 is, for example, a known butterfly valve, and is provided at a branch portion between the heat exchange exhaust passage 11a and the branch exhaust passage 11b.
  • the exhaust flow path switching valve 21 When the exhaust flow path switching valve 21 is turned on in response to an instruction signal input from the ECU 40, the upstream end of the branch exhaust passage 11b is closed. That is, the exhaust gas from the SCR 14 flows into the heat exchange exhaust passage 11a and is released to the outside air (see FIG. 2A).
  • the exhaust flow path switching valve 21 is turned OFF in response to an instruction signal input from the ECU 40, the upstream end of the heat exchange exhaust passage 11a is closed. That is, the exhaust gas from the SCR 14 flows into the branch exhaust passage 11b and is released to the outside air (see FIG. 2B).
  • the waste heat recovery heat exchange flow path 22 exchanges heat between the fluid flowing through the flow path and the exhaust flowing through the heat exchange exhaust passage 11a, and meanders in the heat exchange exhaust passage 11a. Is formed.
  • the waste heat recovery heat exchange flow path 22 is provided on the exhaust downstream side of the SCR 14, so that the SCR 14 becomes lower than the catalyst activation temperature due to a decrease in exhaust temperature due to waste heat recovery. Can be prevented.
  • the vehicle interior heating unit 23 includes an inlet tank 23a connected to the upstream fluid passage 24, an outlet tank 23b connected to the downstream fluid passage 25, and an inlet tank 23a and an outlet tank 23b.
  • the heater core portion 23c and a sub tank 23d as a reservoir tank connected to the inlet tank 23a are provided.
  • the heater core 23c heats the air blown into the vehicle interior by using the fluid heated in the waste heat recovery heat exchange channel 22 and flowing from the inlet tank 23a as a heat source.
  • the fluid that has flowed through the heater core 23c and exchanged heat with air flows into the outlet tank 23b.
  • the upstream fluid passage 24 supplies the fluid heated to the vehicle interior heating unit 23 by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange passage 22. Therefore, the upstream fluid passage 24 is connected at its upstream end to the fluid outlet portion of the waste heat recovery heat exchange passage 22 and at the downstream end to the inlet tank 23a of the vehicle interior heating unit 23. Has been.
  • the downstream fluid flow path 25 allows the fluid heat exchanged with the air in the heater core 23c to flow into the heat exchange flow path 22 for waste heat recovery.
  • the downstream side fluid passage 25 is connected at its upstream end to the outlet tank 23b of the vehicle interior heating unit 23 and at its downstream end to the fluid inlet of the heat exchange passage 22 for waste heat recovery. Has been.
  • the electric pump 26 pumps fluid and is provided in the upstream fluid flow path 24.
  • the driving of the electric pump 26 is controlled according to an instruction signal input from the ECU 40.
  • the fluid is composed of ⁇ inlet tanks 23a-heater core portions 23c-outlet tank 23b-downstream fluid passage 25 waste heat recovery heat exchange passage 22 to the upstream side fluid passage 24 which is pumped Circulates through the fluid circuit.
  • the electric pump 26 may be provided in the downstream fluid flow path 25.
  • the fluid temperature sensor 27 detects the temperature of the fluid heated by heat exchange with the exhaust, and is provided in the upstream fluid flow path 24 adjacent to the fluid outlet portion of the waste heat recovery heat exchange flow path 22. ing.
  • the fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27 is input to the electrically connected ECU 40.
  • the ECU 40 performs various controls such as fuel injection of the engine 10, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, output signals of various sensors are input to the ECU 40.
  • the ECU 40 has an electric pump drive control unit 41 and a switching valve control unit 42 as some functional elements.
  • these functional elements are described as being included in the ECU 40, which is an integral piece of hardware. However, any one of these functional elements may be provided in separate hardware.
  • the electric pump drive control unit 41 controls the driving of the electric pump 26 according to the fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27. More specifically, the ECU 40 stores, as the heating / heating upper limit threshold T LIM1 , a fluid temperature (for example, 50 ° C.) at which the air blown into the passenger compartment is heated by the heater core portion 23c and can be sufficiently heated. ing.
  • a fluid temperature for example, 50 ° C.
  • Electric pump operation control unit 41 when the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 is below the heating heat upper threshold T LIM1 inputs a drive instruction signal to the electric pump 26. On the other hand, when the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 exceeds the heating heat upper threshold T LIM1, the electric pump operation control unit 41 inputs a stop instruction signal to the electric pump 26. Thereby, it is comprised so that the useless power consumption which drives the electric pump 26 may be avoided.
  • the switching valve control unit 42 controls the exhaust flow path switching valve 21 according to the fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27. More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 80 ° C.) that prevents boiling of the fluid as the fluid temperature upper limit threshold T LIM2 . Switching valve control unit 42, the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 when following this fluid temperature upper threshold T LIM2 inputs an instruction signal to the ON exhaust flow switching valve 21. That is, the upstream end of the branch exhaust passage 11b is closed, and the exhaust flows into the heat exchange exhaust passage 11a (see FIG. 2A).
  • a temperature for example, 80 ° C.
  • switching valve control unit 42 inputs an instruction signal to the OFF exhaust flow switching valve 21. That is, the upstream end of the heat exchange exhaust passage 11a is closed, and the exhaust flows into the branch exhaust passage 11b (see FIG. 2B).
  • step 100 a drive instruction signal is input from the electric pump drive control unit 41 to the electric pump 26, and at the same time, the exhaust flow path switching valve 21 is turned on from the switching valve control unit 42.
  • An instruction signal is input. That is, the temperature of the fluid is raised by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange passage 22, and the heated fluid flows into the vehicle interior heating unit 23 through the upstream fluid passage 24. Then, heating of the air blown into the passenger compartment is started.
  • the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 whether or not reached the heating heat upper threshold T LIM1 is determined.
  • the process returns to S100, whereas when the fluid temperature T WA exceeds the heating / heating upper limit threshold T LIM1 , the process proceeds to S120.
  • stop instruction signal to the electric pump 26 is inputted from the electric pump operation control unit 41.
  • cooling air heated by an engine is used as a heat source to heat air blown into the passenger compartment. For this reason, particularly at the time of starting, there is a possibility that the heat of the cooling water is taken away by the heating air for heating and the warm-up performance of the engine is deteriorated.
  • a fluid circuit that is separate from the cooling water circuit of the engine 10 is provided, and the air blown into the vehicle interior using the fluid heated by the exhaust heat as a heat source. Heating.
  • the heater performance can be effectively improved without degrading the warm-up performance of the engine 10.
  • the waste heat recovery heat exchange passage 22 for exchanging heat between the exhaust and the fluid is provided on the exhaust downstream side of the SCR.
  • the exhaust gas (NOx emission) is effectively deteriorated by avoiding that the SCR 14 is lower than the catalyst activation temperature due to a decrease in exhaust temperature due to waste heat recovery. Can be prevented.
  • the vehicle heating apparatus 20B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the fluid that heats the air blown into the passenger compartment is used as cooling water for the engine 10, and further the warming up of the engine 10 is promoted by cooling water that is heated by waste heat recovery. is there.
  • Constituent elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the vehicle heating device 20 ⁇ / b> B of the present embodiment includes a heat exchange exhaust passage 11 a, a branch exhaust passage 11 b, an exhaust passage switching valve 21, and a waste heat recovery heat exchange passage 22.
  • the vehicle interior heating unit 23 the upstream cooling water flow path 30, the connection cooling water flow path 31, the cylinder block internal flow path 32, the water pump 33, the downstream cooling water flow path 34, and the bypass flow path 35 , A bypass valve 36, a radiator flow path 37, a coolant temperature sensor 38, and an ECU 40 are provided.
  • the upstream cooling water flow path 30 supplies the cooling water heated by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 to the vehicle interior heating unit 23.
  • the upstream side fluid passage 24 is connected at its upstream end to the cooling water outlet of the waste heat recovery heat exchange passage 22 and at the downstream end to the inlet tank 23a of the vehicle interior heating unit 23. It is connected.
  • connection cooling water flow path 31 causes the cooling water flowing through the vehicle interior heating unit 23 to flow into the cylinder block flow path 32. For this reason, the connecting coolant passage 31 is connected at its upstream end to the outlet tank 23b of the vehicle interior heating unit 23 and at its downstream end to the coolant inlet of the cylinder block passage 32. Yes.
  • the in-cylinder block flow path 32 circulates cooling water flowing from the connection cooling water flow path 31 through a water jacket (not shown), and is formed in the cylinder block of the engine 10.
  • the water pump 33 pumps and supplies cooling water, and is provided adjacent to the cooling water inlet of the in-cylinder block flow path 32.
  • the water pump 33 is driven by power transmitted from a crankshaft (not shown) of the engine 10.
  • the downstream cooling water flow path 34 causes the cooling water that has flowed through the cylinder block flow path 32 to flow into the heat exchange flow path 22 for waste heat recovery. For this reason, the downstream side cooling water flow path 34 is connected at its upstream end to the cooling water outlet part of the in-cylinder block flow path 32 and at the downstream end thereof is the cooling water inlet of the heat exchange path 22 for waste heat recovery. Connected to the department.
  • the bypass flow path 35 bypasses the cooling water from the vehicle interior heating unit 23, and connects the upstream side cooling water flow path 30 and the connection cooling water flow path 31.
  • the bypass valve 36 is provided in the bypass flow path 35 and selectively switches the flow path of the cooling water.
  • the opening and closing of the bypass valve 36 is controlled in accordance with an instruction signal input from the electrically connected ECU 40.
  • the radiator flow path 37 allows cooling water to flow into the radiator 39 that exchanges heat between the cooling water and the outside air, and connects the downstream side of the connection cooling water flow path 31 and the upstream side of the downstream cooling water flow path 34.
  • a known thermostat 50 is provided at a branch portion between the radiator flow path 37 and the downstream cooling water flow path 34. When the cooling water temperature exceeds 87 ° C., the thermostat 50 causes the cooling water to flow through the radiator flow path 37. That is, the cooling water circulates in the cooling water circuit constituted by the cylinder block inner passage 32 and the radiator passage 37 (see FIG. 5C).
  • the cooling water temperature sensor 38 detects the temperature of the cooling water heated by the heat exchange with the exhaust gas, and is provided in the upstream cooling water passage 30 adjacent to the cooling water outlet portion of the heat exchange passage 22 for waste heat recovery. Is provided.
  • the coolant temperature T CO detected by the coolant temperature sensor 38 is inputted to the electrically connected ECU 40.
  • the ECU 40 includes a bypass valve control unit 43 and a switching valve control unit 42 as some functional elements.
  • Bypass valve control unit 43 depending on the coolant temperature T CO detected by the coolant temperature sensor 38, controls the bypass valve 36. More specifically, the ECU 40 stores, as the heating / heating upper limit threshold T LIM1 , a fluid temperature (for example, 50 ° C.) at which the air blown into the passenger compartment is heated by the heater core portion 23c and can be sufficiently heated. ing.
  • a fluid temperature for example, 50 ° C.
  • Bypass valve control unit 43 the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 when the following heating heating upper threshold T LIM1 inputs closing instruction signal to the bypass valve 36. That is, the cooling water heated in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 flows into the vehicle interior heating unit 23 (see FIG. 5A).
  • bypass valve control unit 43 inputs a valve-opening instruction signal to the bypass valve 36. That is, the cooling water heated in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 flows into the bypass flow path 35 and bypasses the vehicle interior heating unit 23 (see FIG. 5B).
  • Switching valve control unit 42 depending on the coolant temperature T CO detected by the coolant temperature sensor 38, and controls the exhaust flow switching valve 21. More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 80 ° C.) that prevents boiling of the cooling water as the cooling water temperature upper limit threshold T LIM3 . Switching valve control unit 42, the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 when the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 below, inputs an instruction signal for turning ON the exhaust flow switching valve 21. On the other hand, the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 is more than the cooling water temperature upper threshold T LIM 3, the switching valve control unit 42 inputs an instruction signal to the OFF exhaust flow switching valve 21.
  • a temperature for example, 80 ° C.
  • the water pump 33 is driven by the start of the engine 10, and an instruction signal for turning on the exhaust flow path switching valve 21 is input from the switching valve control unit 42. That is, the temperature of the cooling water is raised by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange flow path 22, and the raised cooling water flows into the vehicle interior heating unit 23 via the upstream fluid flow path 24. Then, heating of the air blown into the passenger compartment is started.
  • the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 whether the reached heating heating upper threshold T LIM1 is determined. While the cooling water temperature T CO is returned to S200 in the following cases: heating heating upper threshold T LIM1, when the cooling water temperature T CO exceeds the heating heat upper threshold T LIM1 proceeds to S220.
  • the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 whether or not reached in the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 is determined. If the cooling water temperature T CO is below the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 is returned to S220 to continue the warming up of the engine 10. On the other hand, the cooling water temperature T CO may exceed the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 an instruction signal to turn OFF the exhaust passage switching valve 21 from the switching valve control unit 42 in S240 is input.
  • the thermostat 50 in response to the cooling water temperature exceeding 87 ° C., switches the cooling water flow path from the downstream cooling water flow path 34 to the radiator flow path 37. That is, the flow path of the cooling water is switched to the cooling water circuit constituted by the in-cylinder block flow path 32 and the radiator flow path 37, and this control is returned.
  • the cooling water whose temperature has been raised by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 passes through the vehicle interior heating unit 23 and the cylinder block. It flows into the flow path 32. Then, when the temperature of the cooling water flowing into the heater core 23c reaches a predetermined temperature at which heating can be sufficiently performed, the cooling water bypasses the vehicle interior heating unit 23, and waste heat is exhausted until the warm-up of the engine 10 is completed. It flows into the cylinder block flow path 32 while being further heated in the recovery heat exchange flow path 22.
  • the heater performance can be effectively improved while the warm-up performance of the engine 10 is improved.
  • heat exchange exhaust passage 11a and the branch exhaust passage 11b have been described as being formed in the exhaust passage 11 on the exhaust downstream side of the silencer, they may be formed immediately downstream of the SCR 14, and the catalyst heater If provided, it may be formed on the exhaust upstream side of the SCR 14.
  • the upstream cooling water passage 30 may further include an electric pump 26.
  • the water pump 33 is an electromagnetic clutch type water pump and the driving thereof is stopped as necessary, the engine load during the warm-up operation can be effectively reduced.
  • the engine 10 is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine or the like.

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Abstract

　車両用暖房装置に関し、エンジンの暖機性能低下を防止しつつ、ヒータ性能を効果的に向上させる。　エンジン１０の排気通路１１に設けられ、排気通路１１を流れる排気と流通させる流体との間で熱交換を行う熱交換流路２２と、熱交換流路２２で昇温された流体と車室内に送風される空気との間で熱交換を行うヒータコア２３ｃと、熱交換流路２２の流体出口部とヒータコア２３ｃの流体入口部とを接続する第１の流体流路２４と、ヒータコア２３ｃの流体出口部と熱交換流路２２の流体入口部とを接続する第２の流体流路２５と、第１の流体流路２４に設けられて流体を圧送するポンプ２６とを備えた。

Description

車両用暖房装置
　本発明は、車両用暖房装置に関し、特に、廃熱を回収して車室内に送風される空気を加熱する車両用暖房装置に関する。
　一般的に、車両用暖房装置においては、エンジンで昇温された冷却水をヒータコアに供給すると共に、この冷却水で車室内に送風される空気を加熱している。このような車両用暖房装置は、例えば特許文献１に記載されている。
特開２００３－３４１２６号公報
　ところで、エンジン始動時に暖機を促進するためには、冷却水温を早期に上昇させる必要がある。そのため、一般的なエンジンにおいては、暖機運転時は冷却水の循環流路をラジエータから迂回させることで、冷却水温を効果的に上昇させている。しかしながら、上述の従来技術のように、エンジンで昇温された冷却水を車室内に送風する空気の加熱に用いると、冷却水温の上昇に時間が掛かり、結果としてエンジンの暖機性能を低下させる可能性がある。
　本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンジンの暖機性能低下を防止しつつ、ヒータ性能を効果的に向上することができる車両用暖房装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の車両用暖房装置は、エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気と流通させる流体との間で熱交換を行う熱交換流路と、前記熱交換流路で昇温された流体を流通させると共に、該流体と車室内に送風される空気との間で熱交換を行うヒータコアと、前記熱交換流路の流体出口部と前記ヒータコアの流体入口部とを接続する第１の流体流路と、前記ヒータコアの流体出口部と前記熱交換流路の流体入口部とを接続する第２の流体流路と、前記第１の流体流路もしくは前記第２の流体流路に設けられて流体を圧送するポンプとを備えることを特徴とする。
　また、前記熱交換流路よりも排気上流側の排気通路から分岐して形成された分岐排気通路と、前記排気通路と前記分岐排気通路との分岐部に設けられて排気の流路を切り替える流路切替バルブとをさらに備え、前記流路切替バルブは、前記熱交換流路で昇温された流体の温度が流体の沸騰を防ぐ第１の上限閾値以下の時は、排気の流路を前記熱交換流路が設けられた排気通路にする一方、前記熱交換流路で昇温された流体の温度が前記第１の上限閾値よりも高くなると、排気の流路を前記分岐排気通路に切り替えるものであってもよい。
　また、前記流体は前記エンジンの冷却水であって、前記第２の流体流路の少なくとも一部が前記エンジンのシリンダブロック内に形成されてもよい。
　また、前記第１の流体流路と前記シリンダブロックよりも流体上流側に位置する前記第２の流体流路とを接続して、冷却水の流路を前記ヒータコアから迂回させるバイパス流路と、冷却水の流路を前記ヒータコアもしくは前記バイパス流路に切り替えるバイパスバルブとをさらに備え、前記バイパスバルブは、前記ヒータコアに流入する冷却水の温度が、暖房用の熱源として空気を十分に加熱できる第２の上限閾値よりも高くなると、冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替えるものであってよい。
　また、前記排気通路に排気を浄化する排気浄化触媒が設けられ、前記熱交換流路は該排気浄化触媒よりも排気下流側の排気通路に設けられてもよい。
　本発明の車両用暖房装置によれば、エンジンの暖機性能低下を防止しつつ、ヒータ性能を効果的に向上することができる。
本発明の第一実施形態に係る車両用暖房装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の第一実施形態において、（ａ）は排気流路切替バルブがＯＮにされた時の排気流路を説明する図、（ｂ）は排気流路切替バルブがＯＦＦにされた時の排気流路を説明する図である。 本発明の第一実施形態に係る制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る車両用暖房装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の第二実施形態において、（ａ）はバイパスバルブが閉弁された時の冷却水流路を説明する図、（ｂ）はバイパスバルブが開弁された時の冷却水流路を説明する図、（ｃ）はサーモスタットが開弁された時の冷却水流路を説明する図である。 本発明の第二実施形態に係る制御内容を示すフローチャートである。
　以下、図面により、本発明に係る車両用暖房装置の各実施形態について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
　［第一実施形態］
　まず、図１に基づいて、第一実施形態の車両用暖房装置２０Ａが搭載される車両の排気系から説明する。
　本実施形態の排気系において、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の排気通路１１には排気上流側から順に、酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：以下、ＤＯＣという）１２、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦという）１３、選択的還元触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、ＳＣＲという）１４が設けられている。
　ＤＯＣ１２は、排気中のＮＯを酸化してＮＯ2を生成して、排気中のＮＯに対するＮＯ2の比率を増加させることで、ＳＣＲ１４による脱硝効率を高めるように機能する。
　ＤＰＦ１３は、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集すると共に、ＰＭの捕集量が所定量を超えると、蓄積したＰＭを焼却除去する再生が行われる。このＤＰＦ１３の再生は、排気上流側のＤＯＣ１２にポスト噴射により未燃燃料を供給し、酸化による熱で排気温度を上昇することで行われる。
　ＳＣＲ１４は、図示しない尿素水インジェクタにより排気通路１１内に噴霧された尿素水から生成されるアンモニアを吸着するとともに、吸着したアンモニアで通過する排気中からＮＯｘを還元浄化する。
　次に、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａの詳細構成について説明する。車両用暖房装置２０Ａは、熱交換用排気通路１１ａと、分岐排気通路１１ｂと、排気流路切替バルブ２１と、廃熱回収用熱交換流路２２と、車室内暖房ユニット２３と、上流側流体流路２４と、下流側流体流路２５と、電動ポンプ２６と、流体温度センサ２７と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０とを備えている。
　なお、本実施形態において、廃熱回収用熱交換流路２２は本発明の熱交換流路に相当し、上流側流体流路２４は本発明の第１の流体流路に相当し、下流側流体流路２５は本発明の第２の流体流路に相当する。
　熱交換用排気通路１１ａは、ＳＣＲ１４や図示しない消音器よりも排気下流側の排気通路１１に形成されている。この熱交換用排気通路１１ａ内には、詳細を後述する廃熱回収用熱交換流路２２が介装されている。
　分岐排気通路１１ｂは、ＳＣＲ１４と廃熱回収用熱交換流路２２との間に位置する排気通路１１から分岐して形成されている。本実施形態において、この分岐排気通路１１ｂと熱交換用排気通路１１ａとは、排気を外部に放出するテールパイプとしても機能する。
　排気流路切替バルブ２１は、例えば公知のバタフライバルブであって、熱交換用排気通路１１ａと分岐排気通路１１ｂとの分岐部に設けられている。この排気流路切替バルブ２１は、ＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じてＯＮにされると、分岐排気通路１１ｂの上流端を閉鎖する。すなわち、ＳＣＲ１４からの排気は熱交換用排気通路１１ａに流入して外気に放出される（図２（ａ）参照）。一方、排気流路切替バルブ２１は、ＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じてＯＦＦにされると、熱交換用排気通路１１ａの上流端を閉鎖する。すなわち、ＳＣＲ１４からの排気は分岐排気通路１１ｂに流入して外気に放出される（図２（ｂ）参照）。
　廃熱回収用熱交換流路２２は、その流路内を流通させる流体と熱交換用排気通路１１ａ内を流れる排気との間で熱交換を行うもので、熱交換用排気通路１１ａ内に蛇行して形成されている。本実施形態において、この廃熱回収用熱交換流路２２は、ＳＣＲ１４よりも排気下流側に設けられているので、廃熱回収による排気温度の低下によりＳＣＲ１４が触媒活性温度よりも低くなることを防止することができる。
　車室内暖房ユニット２３は、上流側流体流路２４が接続された入口タンク２３ａと、下流側流体流路２５が接続された出口タンク２３ｂと、入口タンク２３ａと出口タンク２３ｂとの間に介装されたヒータコア部２３ｃと、入口タンク２３ａに接続されたリザーバタンクとしてのサブタンク２３ｄとを備えている。ヒータコア部２３ｃは、廃熱回収用熱交換流路２２で昇温されて入口タンク２３ａから流入する流体を熱源として、車室内に送風される空気を加熱する。ヒータコア部２３ｃを流れて空気と熱交換された流体は、出口タンク２３ｂに流入する。
　上流側流体流路２４は、廃熱回収用熱交換流路２２で排気との熱交換により昇温された流体を車室内暖房ユニット２３に供給する。このため、上流側流体流路２４は、その上流端部を廃熱回収用熱交換流路２２の流体出口部に接続されると共に、下流端部を車室内暖房ユニット２３の入口タンク２３ａに接続されている。
　下流側流体流路２５は、ヒータコア部２３ｃで空気と熱交換された流体を廃熱回収用熱交換流路２２に流入させる。このため、下流側流体流路２５は、その上流端部を車室内暖房ユニット２３の出口タンク２３ｂに接続されると共に、下流端部を廃熱回収用熱交換流路２２の流体入口部に接続されている。
　電動ポンプ２６は、流体を圧送するもので、上流側流体流路２４に設けられている。この電動ポンプ２６の駆動は、ＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて制御される。電動ポンプ２６が駆動すると、圧送される流体は廃熱回収用熱交換流路２２～上流側流体流路２４～入口タンク２３ａ～ヒータコア部２３ｃ～出口タンク２３ｂ～下流側流体流路２５で構成される流体回路を循環する。なお、電動ポンプ２６は、下流側流体流路２５に設けられてもよい。
　流体温度センサ２７は、排気との熱交換により昇温された流体の温度を検出するもので、廃熱回収用熱交換流路２２の流体出口部と隣接する上流側流体流路２４に設けられている。この流体温度センサ２７で検出される流体温度ＴWAは、電気的に接続されたＥＣＵ４０に入力される。
　ＥＣＵ４０は、エンジン１０の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うため、ＥＣＵ４０には各種センサ類の出力信号が入力される。
　また、ＥＣＵ４０は、電動ポンプ駆動制御部４１と、切替バルブ制御部４２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
　電動ポンプ駆動制御部４１は、流体温度センサ２７で検出される流体温度ＴWAに応じて電動ポンプ２６の駆動を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、車室内に送風される空気をヒータコア部２３ｃで加熱して、暖房を十分に行うことができる流体温度（例えば、５０℃）が暖房加熱上限閾値ＴLIM1として記憶されている。
　電動ポンプ駆動制御部４１は、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1以下の時は、電動ポンプ２６に駆動指示信号を入力する。一方、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1を超えると、電動ポンプ駆動制御部４１は電動ポンプ２６に停止指示信号を入力する。これにより、電動ポンプ２６を駆動させる無駄な電力消費が回避されるように構成されている。
　切替バルブ制御部４２は、流体温度センサ２７で検出される流体温度ＴWAに応じて、排気流路切替バルブ２１を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、流体の沸騰を防ぐ温度（例えば、８０℃）が流体温度上限閾値ＴLIM2として記憶されている。切替バルブ制御部４２は、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAがこの流体温度上限閾値ＴLIM2以下の時は、排気流路切替バルブ２１をＯＮにする指示信号を入力する。すなわち、分岐排気通路１１ｂの上流端が閉鎖されて、排気は熱交換用排気通路１１ａに流入する（図２（ａ）参照）。
　一方、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAが流体温度上限閾値ＴLIM2を超えると、切替バルブ制御部４２は排気流路切替バルブ２１をＯＦＦにする指示信号を入力する。すなわち、熱交換用排気通路１１ａの上流端が閉鎖されて、排気は分岐排気通路１１ｂに流入する（図２（ｂ）参照）。
　次に、図３に基づいて、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａによる制御フローを説明する。なお、本制御はエンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。
　ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、電動ポンプ駆動制御部４１から電動ポンプ２６に駆動指示信号が入力されると同時に、切替バルブ制御部４２から排気流路切替バルブ２１をＯＮにする指示信号が入力される。すなわち、廃熱回収用熱交換流路２２で流体が排気との熱交換により昇温されると共に、昇温された流体が上流側流体流路２４を介して車室内暖房ユニット２３に流入して、車室内に送風される空気の加熱が開始される。
　Ｓ１１０では、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1に達したか否かが判定される。流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1以下の場合はＳ１００に戻される一方、流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1を超えた場合はＳ１２０に進む。
　Ｓ１２０では、流体温度ＴWAが暖房加熱上限閾値ＴLIM1に達したことを受けて、無駄な電力消費を回避すべく、電動ポンプ駆動制御部４１から電動ポンプ２６に停止指示信号が入力される。
　Ｓ１３０では、流体温度センサ２７から入力される流体温度ＴWAが流体温度上限閾値ＴLIM2に達したか否かが判定される。流体温度ＴWAが流体温度上限閾値ＴLIM2を超えた場合は、流体の沸騰を回避すべく、Ｓ１４０で切替バルブ制御部４２から排気流路切替バルブ２１をＯＦＦにする指示信号が入力されて本制御はリターンされる。
　次に、本実施形態に係る車両用暖房装置２０Ａによる作用効果を説明する。
　一般的な車両用暖房装置では、エンジンで昇温される冷却水を熱源として、車室内に送風される空気を加熱している。このため、特に始動時には、暖房用の空気の加熱に冷却水の熱が奪われて、エンジンの暖機性能を低下させる虞があった。
　これに対し、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａでは、エンジン１０の冷却水回路とは別個の流体回路を設けて、排気熱で昇温された流体を熱源として車室内に送風される空気を加熱している。
　したがって、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａによれば、エンジン１０の暖機性能を低下させることなく、ヒータ性能を効果的に向上することができる。
　また、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａでは、排気と流体との熱交換を行う廃熱回収用熱交換流路２２は、ＳＣＲ１４よりも排気下流側に位置して設けられている。
　したがって、本実施形態の車両用暖房装置２０Ａによれば、廃熱回収による排気温度の低下でＳＣＲ１４が触媒活性温度よりも低下することを回避して、排ガス（ＮＯｘ排出）の悪化を効果的に防止することができる。
　［第二実施形態］
　以下、図４～６に基づいて、本発明の第二実施形態に係る車両用暖房装置２０Ｂを説明する。本発明の第二実施形態は、車室内に送風される空気を加熱する流体をエンジン１０の冷却水とし、さらに廃熱回収により昇温される冷却水でエンジン１０の暖機を促進させるものである。第一実施形態と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。
　本実施形態の車両用暖房装置２０Ｂは、図４に示すように、熱交換用排気通路１１ａと、分岐排気通路１１ｂと、排気流路切替バルブ２１と、廃熱回収用熱交換流路２２と、車室内暖房ユニット２３と、上流側冷却水流路３０と、接続用冷却水流路３１と、シリンダブロック内流路３２と、ウォータポンプ３３と、下流側冷却水流路３４と、バイパス流路３５と、バイパスバルブ３６と、ラジエータ用流路３７と、冷却水温センサ３８と、ＥＣＵ４０とを備えている。
　上流側冷却水流路３０は、廃熱回収用熱交換流路２２で排気との熱交換により昇温された冷却水を車室内暖房ユニット２３に供給する。このため、上流側流体流路２４は、その上流端部を廃熱回収用熱交換流路２２の冷却水出口部に接続されると共に、下流端部を車室内暖房ユニット２３の入口タンク２３ａに接続されている。
　接続用冷却水流路３１は、車室内暖房ユニット２３を流通した冷却水をシリンダブロック内流路３２に流入させる。このため、接続用冷却水流路３１は、その上流端部を車室内暖房ユニット２３の出口タンク２３ｂに接続されると共に、下流端部をシリンダブロック内流路３２の冷却水入口部に接続されている。
　シリンダブロック内流路３２は、接続用冷却水流路３１から流入する冷却水を図示しないウォータジャケットに流通させるもので、エンジン１０のシリンダブロック内に形成されている。
　ウォータポンプ３３は、冷却水を圧送供給するもので、シリンダブロック内流路３２の冷却水入口部に隣接して設けられている。このウォータポンプ３３は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトから伝達される動力で駆動される。
　下流側冷却水流路３４は、シリンダブロック内流路３２を流通した冷却水を廃熱回収用熱交換流路２２に流入させる。このため、下流側冷却水流路３４は、その上流端部をシリンダブロック内流路３２の冷却水出口部に接続されると共に、下流端部を廃熱回収用熱交換流路２２の冷却水入口部に接続されている。
　バイパス流路３５は、冷却水を車室内暖房ユニット２３から迂回させるもので、上流側冷却水流路３０と接続用冷却水流路３１とを接続する。
　バイパスバルブ３６は、バイパス流路３５に設けられており、冷却水の流路を選択的に切り替える。このバイパスバルブ３６の開閉は、電気的に接続されたＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて制御される。このバイパスバルブ３６が閉弁すると、冷却水は車室内暖房ユニット２３に流入する一方（図５（ａ）参照）、バイパスバルブ３６が開弁すると、冷却水はバイパス流路３５に流入する（図５（ｂ）参照）。
　ラジエータ用流路３７は、冷却水と外気との熱交換を行うラジエータ３９に冷却水を流入させるもので、接続用冷却水流路３１の下流側と下流側冷却水流路３４の上流側とを接続する。また、ラジエータ用流路３７と下流側冷却水流路３４との分岐部には、公知のサーモスタット５０が設けられている。このサーモスタット５０は、冷却水温が８７℃を超えると冷却水をラジエータ用流路３７に流通させる。すなわち、冷却水はシリンダブロック内流路３２とラジエータ用流路３７とで構成される冷却水回路を循環する（図５（ｃ）参照）。
　冷却水温センサ３８は、排気との熱交換により昇温された冷却水の温度を検出するもので、廃熱回収用熱交換流路２２の冷却水出口部と隣接する上流側冷却水流路３０に設けられている。この冷却水温センサ３８で検出される冷却水温度ＴCOは、電気的に接続されたＥＣＵ４０に入力される。
　ＥＣＵ４０は、バイパスバルブ制御部４３と、切替バルブ制御部４２とを一部の機能要素として備えている。
　バイパスバルブ制御部４３は、冷却水温センサ３８で検出される冷却水温度ＴCOに応じて、バイパスバルブ３６を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、車室内に送風される空気をヒータコア部２３ｃで加熱して、暖房を十分に行うことができる流体温度（例えば、５０℃）が暖房加熱上限閾値ＴLIM1として記憶されている。
　バイパスバルブ制御部４３は、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1以下の時は、バイパスバルブ３６に閉弁指示信号を入力する。すなわち、廃熱回収用熱交換流路２２で昇温された冷却水は車室内暖房ユニット２３に流入する（図５（ａ）参照）。
　一方、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1を超えると、バイパスバルブ制御部４３はバイパスバルブ３６に開弁指示信号を入力する。すなわち、廃熱回収用熱交換流路２２で昇温された冷却水はバイパス流路３５に流入して、車室内暖房ユニット２３を迂回する（図５（ｂ）参照）。
　切替バルブ制御部４２は、冷却水温センサ３８で検出される冷却水温度ＴCOに応じて、排気流路切替バルブ２１を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、冷却水の沸騰を防ぐ温度（例えば、８０℃）が冷却水温度上限閾値ＴLIM3として記憶されている。切替バルブ制御部４２は、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOがこの冷却水温度上限閾値ＴLIM3以下の時は、排気流路切替バルブ２１をＯＮにする指示信号を入力する。一方、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOが冷却水温度上限閾値ＴLIM3を超えると、切替バルブ制御部４２は排気流路切替バルブ２１をＯＦＦにする指示信号を入力する。
　次に、図６に基づいて、本実施形態の車両用暖房装置２０Ｂによる制御フローを説明する。本制御はエンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。
　Ｓ２００では、エンジン１０の始動によりウォータポンプ３３が駆動すると共に、切替バルブ制御部４２から排気流路切替バルブ２１をＯＮにする指示信号が入力される。すなわち、冷却水が廃熱回収用熱交換流路２２で排気との熱交換により昇温されると共に、昇温された冷却水が上流側流体流路２４を介して車室内暖房ユニット２３に流入して、車室内に送風される空気の加熱が開始される。
　その後、Ｓ２１０では、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1に達したか否かが判定される。冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1以下の場合はＳ２００に戻される一方、冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1を超えた場合はＳ２２０に進む。
　Ｓ２２０では、冷却水温度ＴCOが暖房加熱上限閾値ＴLIM1に達したことを受けて、バイパスバルブ制御部４３からバイパスバルブ３６に開弁指示信号が入力される。すなわち、冷却水は車室内暖房ユニット２３を迂回する。
　Ｓ２３０では、冷却水温センサ３８から入力される冷却水温度ＴCOが冷却水温度上限閾値ＴLIM3に達したか否かが判定される。冷却水温度ＴCOが冷却水温度上限閾値ＴLIM3以下の場合は、エンジン１０の暖機を継続するためにＳ２２０に戻される。一方、冷却水温度ＴCOが冷却水温度上限閾値ＴLIM3を超えた場合は、Ｓ２４０で切替バルブ制御部４２から排気流路切替バルブ２１をＯＦＦにする指示信号が入力される。
　さらに、Ｓ２５０では、冷却水温が８７℃を超えたことを受けて、サーモスタット５０により冷却水の流路が下流側冷却水流路３４からラジエータ用流路３７に切り替えられる。すなわち、冷却水の流路がシリンダブロック内流路３２とラジエータ用流路３７とで構成される冷却水回路に切り替えられ、本制御はリターンされる。
　次に、本実施形態の車両用暖房装置２０Ｂによる作用効果を説明する。なお、第一実施形態の車両用暖房装置２０Ａと同様の作用効果を奏するものについては説明を省略する。
　本実施形態の車両用暖房装置２０Ｂでは、エンジン１０の始動後、廃熱回収用熱交換流路２２で排気との熱交換により昇温された冷却水は、車室内暖房ユニット２３とシリンダブロック内流路３２とに流入する。そして、ヒータコア部２３ｃに流入する冷却水の温度が暖房を十分に行える所定の温度に達すると、冷却水は車室内暖房ユニット２３を迂回しつつ、エンジン１０の暖機が終了するまで、廃熱回収用熱交換流路２２でさらに加熱されながらシリンダブロック内流路３２に流入する。すなわち、廃熱回収により加熱した冷却水でヒータコア部２３ｃが暖房を十分に行える温度まで昇温した後においても、この廃熱回収による冷却水の加熱は継続されて、エンジン１０の暖機が促進される。
　したがって、本実施形態の車両用暖房装置２０Ｂによれば、エンジン１０の暖機性能を向上させつつ、ヒータ性能も効果的に向上することができる。
　なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
　例えば、熱交換用排気通路１１ａや分岐排気通路１１ｂは、消音器よりも排気下流側の排気通路１１に形成されるものとして説明したが、ＳＣＲ１４の直下流に形成されてもよく、触媒ヒータを備えていればＳＣＲ１４よりも排気上流側に形成されてもよい。
　また、第二実施形態において、上流側冷却水流路３０に電動ポンプ２６をさらに備える構成としてもよい。この場合は、ウォータポンプ３３を電磁クラッチ式のウォータポンプにして、その駆動を必要に応じて停止させれば、暖機運転時のエンジン負荷を効果的に低減することが可能になる。
　また、エンジン１０は、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等であってもよい。
　１０　エンジン
　１１　排気通路
　１１ａ　熱交換用排気通路
　１１ｂ　分岐排気通路
　２１　排気流路切替バルブ
　２２　廃熱回収用熱交換流路（熱交換流路）
　２３　車室内暖房ユニット
　２３ｃ　ヒータコア部
　２４　上流側流体流路（第１の流体流路）
　２５　下流側流体流路（第２の流体流路）
　２６　電動ポンプ
　４０　ＥＣＵ

Claims (5)

  1. 　エンジンの排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気と流通させる流体との間で熱交換を行う熱交換流路と、
    　前記熱交換流路で昇温された流体を流通させると共に、該流体と車室内に送風される空気との間で熱交換を行うヒータコアと、
    　前記熱交換流路の流体出口部と前記ヒータコアの流体入口部とを接続する第１の流体流路と、
    　前記ヒータコアの流体出口部と前記熱交換流路の流体入口部とを接続する第２の流体流路と、
    　前記第１の流体流路もしくは前記第２の流体流路に設けられて流体を圧送するポンプと、を備えることを特徴とする車両用暖房装置。
  2. 　前記熱交換流路よりも排気上流側の排気通路から分岐して形成された分岐排気通路と、
    　前記排気通路と前記分岐排気通路との分岐部に設けられて排気の流路を切り替える流路切替バルブと、をさらに備え、
    　前記流路切替バルブは、前記熱交換流路で昇温された流体の温度が流体の沸騰を防ぐ第１の上限閾値以下の時は、排気の流路を前記熱交換流路が設けられた排気通路にする一方、前記熱交換流路で昇温された流体の温度が前記第１の上限閾値よりも高くなると、排気の流路を前記分岐排気通路に切り替える請求項１に記載の車両用暖房装置。
  3. 　前記流体は前記エンジンの冷却水であって、前記第２の流体流路の少なくとも一部が前記エンジンのシリンダブロック内に形成される請求項１又は２に記載の車両用暖房装置。
  4. 　前記第１の流体流路と前記シリンダブロックよりも流体上流側に位置する前記第２の流体流路とを接続して、冷却水の流路を前記ヒータコアから迂回させるバイパス流路と、
    　冷却水の流路を前記ヒータコアもしくは前記バイパス流路に切り替えるバイパスバルブと、をさらに備え、
    　前記バイパスバルブは、前記ヒータコアに流入する冷却水の温度が、暖房用の熱源として空気を十分に加熱できる第２の上限閾値よりも高くなると、冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替える請求項３に記載の車両用暖房装置。
  5. 　前記排気通路に排気を浄化する排気浄化触媒が設けられ、前記熱交換流路は該排気浄化触媒よりも排気下流側の排気通路に設けられる請求項１から４の何れかに記載の車両用暖房装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108757123A (zh) * 2018-06-01 2018-11-06 天津大学 船舶多级scr串联系统及其控制方法
CN114571950A (zh) * 2022-03-28 2022-06-03 柳州五菱新能源汽车有限公司 一种发动机排气余热利用装置和车辆
US11407283B2 (en) * 2018-04-30 2022-08-09 Tiger Tool International Incorporated Cab heating systems and methods for vehicles

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101724909B1 (ko) 2015-09-23 2017-04-07 현대자동차주식회사 자동차용 배기열 회수 및 ｅｇｒ 제어 시스템
JP2017065653A (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 トヨタ自動車株式会社 車両用熱利用装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5914706U (ja) * 1982-07-20 1984-01-28 マツダ株式会社 水冷エンジン搭載車の暖房装置
JPS5918010A (ja) * 1982-07-20 1984-01-30 Mazda Motor Corp 水冷エンジン搭載車の暖房装置
JP2006524160A (ja) * 2003-04-24 2006-10-26 プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム 自動車のキャビンを加熱する方法及び装置
JP2008223488A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の冷却系システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5914706U (ja) * 1982-07-20 1984-01-28 マツダ株式会社 水冷エンジン搭載車の暖房装置
JPS5918010A (ja) * 1982-07-20 1984-01-30 Mazda Motor Corp 水冷エンジン搭載車の暖房装置
JP2006524160A (ja) * 2003-04-24 2006-10-26 プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム 自動車のキャビンを加熱する方法及び装置
JP2008223488A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の冷却系システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11407283B2 (en) * 2018-04-30 2022-08-09 Tiger Tool International Incorporated Cab heating systems and methods for vehicles
CN108757123A (zh) * 2018-06-01 2018-11-06 天津大学 船舶多级scr串联系统及其控制方法
CN108757123B (zh) * 2018-06-01 2023-10-10 天津大学 船舶多级scr串联系统及其控制方法
CN114571950A (zh) * 2022-03-28 2022-06-03 柳州五菱新能源汽车有限公司 一种发动机排气余热利用装置和车辆
CN114571950B (zh) * 2022-03-28 2024-05-07 柳州五菱新能源汽车有限公司 一种发动机排气余热利用装置和车辆

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