JP2013160058A - 内燃機関温度調整システム - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の始動および停止が不定期に行われるハイブリッド車両において、内燃機関の冷間始動を抑制可能な内燃機関温度調整システムを提供する。
【解決手段】エンジン10の冷却水が循環する冷却水循環回路20と、冷却水循環回路20に設けられ、冷却水を循環させるメインポンプ21と、車室内へ送風する送風空気の温度を調整する空調装置5に設けられたヒートポンプサイクル60を加熱源として、エンジン10の冷却水を昇温させるヒータコア54aと、エンジン10および空調装置5の作動を制御する制御装置100と、を備え、制御装置100は、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回った際に、エンジン10を作動させ、さらに、残存容量SOCが走行下限容量を下回る前であって、残存容量SOCが低下している際に、ヒータコア54aにてエンジン10の冷却水を昇温させるプレ暖機処理を実行する。
【選択図】図1
【解決手段】エンジン10の冷却水が循環する冷却水循環回路20と、冷却水循環回路20に設けられ、冷却水を循環させるメインポンプ21と、車室内へ送風する送風空気の温度を調整する空調装置5に設けられたヒートポンプサイクル60を加熱源として、エンジン10の冷却水を昇温させるヒータコア54aと、エンジン10および空調装置5の作動を制御する制御装置100と、を備え、制御装置100は、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回った際に、エンジン10を作動させ、さらに、残存容量SOCが走行下限容量を下回る前であって、残存容量SOCが低下している際に、ヒータコア54aにてエンジン10の冷却水を昇温させるプレ暖機処理を実行する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド車両に適用される内燃機関温度調整システムに関する。
従来、内燃機関(エンジン)および走行用電動モータのうち、少なくとも一方が出力する駆動力によって走行すると共に、走行用電動モータに供給する電力を蓄積するバッテリを備えるハイブリッド車両が知られている。
ハイブリッド車両としては、例えば、プラグイン型のハイブリッド車両のように、バッテリの残存容量SOC(State Of Charge)が充分に確保されている際に、走行用電動モータから出力される駆動力だけで走行し、バッテリの残存容量SOCが低下すると、内燃機関を作動させて走行用の駆動力を得るものがある。このようなハイブリッド車両では、内燃機関の始動および停止が不定期に行われることから、内燃機関が冷間始動となり易く、始動時にHC等の未燃燃料が多量に排出されてしまう。
これに対して、排気浄化用触媒を用いた触媒コンバータ(排気浄化装置)を改良して、冷間始動時に排出されるHC等を効率的に吸着する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、触媒コンバータにおけるHC等の吸着量の増加を図るために、排気浄化用触媒を増加することが考えられるが、排気浄化用触媒は、希少金属(レアメタル)等が用いられており、排気浄化用触媒を増加させるとコストが非常に高くなってしまう。
このため、内燃機関の始動および停止が不定期に行われるハイブリッド車両においては、触媒コンバータの改良以外に、内燃機関の冷間始動自体を抑制して、内燃機関始動時におけるHC等の排出を抑制することが望ましい。
本発明は上記点に鑑みて、内燃機関の始動および停止が不定期に行われるハイブリッド車両において、内燃機関の冷間始動を抑制可能な内燃機関温度調整システムを提供することを目的とする。
本発明は、蓄電池(BT)からの電力供給により車両走行用の駆動力を出力する走行用電動モータ(MG)、および車両走行用の駆動力、または蓄電池(BT)に蓄える電力を生成するための駆動力を出力する水冷式の内燃機関(10)を備え、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が所定の第1基準容量を下回るまで走行用電動モータ(MG)が出力する駆動力だけで走行可能なハイブリッド車両に適用され、内燃機関(10)の温度を所望の温度に調整する内燃機関温度調整システムを対象としている。
請求項1に記載の発明では、内燃機関(10)の冷却水が循環する冷却水循環回路(20)と、冷却水循環回路(20)に設けられ、冷却水を循環させる第1冷却水循環手段(21)と、車室内へ送風する送風空気の温度を調整する空調装置(5)に設けられた加熱手段(59、60)を加熱源として、内燃機関(10)の冷却水を昇温させる冷却水昇温手段(54a、57)と、内燃機関(10)および空調装置(5)の作動を制御する制御手段(100)と、を備え、制御手段(100)は、少なくとも蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が第1基準容量を下回った際に、内燃機関(10)を作動させ、さらに、蓄電池の残存容量(SOC)が第1基準容量を下回る前であって、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が低下している際に、冷却水昇温手段(54a、57)にて内燃機関(10)の冷却水を昇温させるプレ暖機処理を実行することを特徴とする。
これによれば、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の低下による内燃機関(10)の作動前に、冷却水昇温手段(54a、57)にて内燃機関(10)の冷却水を昇温させるので、内燃機関(10)の始動および停止が不定期に行われるハイブリッド車両において、内燃機関(10)の冷間始動を抑制することができる。この結果、内燃機関(10)始動時におけるHC等の排出を抑制することが可能となる。
請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、制御手段(100)が、少なくとも蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の低下状態に基づいてプレ暖機処理の開始タイミングを決定する構成とすることが望ましい。
具体的には、請求項3に記載の発明のように、請求項2に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、制御手段(100)が、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が第1基準容量よりも多い第2基準容量を下回った際に、プレ暖機処理を開始する構成としてもよい。
請求項4に記載の発明では、請求項2に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、制御手段(100)は、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の減少度合いから蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が第1基準容量を下回るまでの予想時間(tsoc)を算出すると共に、プレ暖機処理の実行時に加熱手段(60)にて冷却水を所望の目標温度まで昇温させるために要する暖機必要時間(twu)を算出し、少なくとも予想時間(tsoc)が暖機必要時間(twu)を下回るまでに、プレ暖機処理を開始することを特徴とする。
これによれば、蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の減少度合いから予想した予想時間と、プレ暖機処理にて冷却水の昇温に要する暖機必要時間との関係に基づいて、プレ暖機処理の開始タイミングを決定する構成としているので、適切なタイミングでプレ暖機処理を実行することが可能となる。
請求項5に記載の発明のように、請求項4に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、制御手段(100)が、予想時間(tsoc)が暖機必要時間(twu)に予め定めた基準時間(α)を加えた加算した時間(twu+α)以下となった際に、プレ暖機処理を開始する構成としてもよい。
請求項6に記載の発明では、請求項3ないし5のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、プレ暖機処理における冷却水の目標温度は、車室外温度の低下に伴い増加するように設定されていることを特徴とする。
これによれば、冬期等のように車室外温度が低い条件において、内燃機関(10)の冷却水を適切に昇温させることができ、内燃機関(10)の冷間始動を効果的に抑制することができる。
請求項7に記載の発明のように、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、制御手段(100)が、加熱手段(59、60)の加熱能力が最大能力よりも低い場合にプレ暖機処理を実行する構成としてもよい。
請求項8に記載の発明のように、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、加熱手段(59、60)を、蓄電池(BT)からの電力供給により温熱を生成する構成としてもよい。
より詳しくは、請求項9に記載の発明のように、加熱手段(60)を、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(61)、圧縮機(61)から吐出された高温高圧の冷媒の熱を送風空気および冷却水の少なくとも一方に放熱可能な冷媒放熱手段(54b、57)を含んで構成されるヒートポンプサイクルで構成してもよい。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、冷却水昇温手段は、冷却水が有する熱を送風空気に放熱する冷却水側熱交換器(54a)であり、冷媒放熱手段は、冷媒が有する熱を送風空気に放熱する冷媒側熱交換器(54b)であり、冷却水側熱交換器(54a)および冷媒側熱交換器(54b)は、冷却水側熱交換器(54a)を流通する冷却水および冷媒側熱交換器(54b)を流通する冷媒が互いに熱交換可能な複合型熱交換器で構成されていることを特徴とする。
このように、冷媒、空気、冷却水といった異なる3つの流体間で熱交換可能な複合型熱交換器を採用すれば、内燃機関温度調整システムのシステム構成の簡素化を図ることができる。
請求項11に記載の発明のように、請求項9に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、冷却水が有する熱を送風空気に放熱する冷却水側熱交換器(58)を備え、冷却水昇温手段を、冷媒放熱手段である水冷媒熱交換器(57)で構成してもよい。
請求項12に記載の発明では、請求項10または11に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、空調装置(5)には、冷却水側熱交換器(54a、58)に流入する送風空気の流入量を調整する空気流入量調整手段(52、56)が設けられ、制御手段(100)は、プレ暖機処理を実行する際に、空気流入量調整手段(52、56)にて送風空気の流入量を低下させることを特徴とする。
これによれば、プレ暖機処理の実行時に、冷却水側熱交換器(54a、58)にて冷却水が有する熱が送風空気に放熱されることを抑制することができ、冷却水を効率的に昇温させることができる。
請求項13に記載の発明では、請求項9ないし12のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、冷却水循環回路(20)は、内燃機関(10)の内部に形成された冷却水流路(11a、12a)に冷却水が流れるように構成されたメイン経路(20a)と、冷却水昇温手段(54a、57)に冷却水が流れるように構成されたサブ経路(20b)と、を有することを特徴とする。
このように、冷却水昇温手段(54a、57)に冷却水が流れるサブ経路(20b)を設ける構成とすれば、冷却水を効率的に昇温させることができ、内燃機関(10)の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。
請求項14に記載の発明では、請求項13に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、冷却水循環回路(20)には、冷却水流路(11a、12a)を流れる冷却水の流量と冷却水昇温手段(54a、57)を流れる冷却水の流量とを調整する第1流量調整手段(27、32)が設けられていることを特徴とする。
このように、冷却水流路(11a、12a)を流れる冷却水の流量と冷却水昇温手段(54a、57)を流れる冷却水の流量とを調整可能な構成とすれば、内燃機関(10)の冷却水を効率的に昇温させることが可能となる。
請求項15に記載の発明では、請求項13または14に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、サブ経路(20b)には、冷却水を循環させる第2冷却水循環手段(31)が設けられていることを特徴とする。
これによれば、第1冷却水循環手段(21)を作動させることなく、第2冷却水循環手段(31)の作動だけで、サブ経路(20b)内の冷却水を循環させることが可能となる。
請求項16に記載の発明では、請求項13ないし15のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、サブ経路(20b)には、冷却水が有する熱を蓄熱するための蓄熱手段(30)が設けられていることを特徴とする。
このように、サブ経路(20b)に蓄熱手段(30)を設ける構成とすれば、冷却水昇温手段(54a、57)にて昇温された冷却水の熱を効率的に蓄熱することができる。
請求項17に記載の発明では、請求項16に記載の内燃機関温度調整システムにおいて、蓄熱手段(30)には、加熱手段(59、60)の加熱能力が最大能力よりも低い場合に、冷却水が有する熱が蓄熱されることを特徴とする。
これによれば、加熱手段(59、60)の加熱能力に余力がある場合に、冷却水昇温手段(54a、57)にて昇温された冷却水の熱を蓄熱手段(30)に蓄熱することで、内燃機関(10)の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。
請求項18に記載の発明では、請求項13ないし17のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システムにおいて、内燃機関(10)の内部には、冷却水流路(11a、12a)として、シリンダブロック(11)を冷却するためのブロック側流路(11a)、およびシリンダヘッド(12)を冷却するためのヘッド側流路(12a)が形成され、冷却水循環回路(10)には、ブロック側流路(11a)に流れる冷却水の流量とヘッド側流路(12a)に流れる冷却水の流量とを調整する第2流量調整手段(35)が設けられていることを特徴とする。
これによれば、HC等の排出の低減効果が高いシリンダヘッド(12)を優先的に暖機することができるので、内燃機関(10)始動時におけるHC等の排出を抑制することが可能となる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付すと共に、当該部分の重複した説明を省略する。
(第1実施形態)
図1〜図6に基づいて本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の内燃機関温度調整システムを、水冷式のエンジン(内燃機関)10および走行用電動モータMGから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用している。
図1〜図6に基づいて本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の内燃機関温度調整システムを、水冷式のエンジン(内燃機関)10および走行用電動モータMGから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用している。
本実施形態のハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源(商用電源)から供給された電力を車両に搭載されたバッテリ(蓄電池)BTに充電可能なプラグインハイブリッド車両として構成されている。
このプラグインハイブリッド車両は、走行開始時のようにバッテリBTの残存容量SOCが予め定めた走行下限容量(第1基準容量)以上になっている際に、走行用電動モータMGが出力する駆動力だけで走行可能な運転モード(EV走行)となる。
一方、車両走行中にバッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量よりも低くなる際には、主にエンジン10が出力する駆動力により走行可能な運転モード(HV走行)となる。なお、HV走行時は、主にエンジン10が出力する駆動力により走行する運転モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジン10を補助する。
本実施形態のプラグインハイブリッド車両では、このようにEV走行とHV走行とを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジン10だけから得る通常の車両に対してエンジン10の燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。
次に、内燃機関温度調整システムについて説明する。内燃機関温度調整システムは、エンジン10内部に形成された冷却水流路11a、12aに冷却水を流通させることでエンジン10の温度を調整するものである。この冷却水は、エンジン10の温度を調整する温度調整媒体として利用されると共に、後述する空調装置5において車室内へ送風する送風空気の加熱媒体として利用される。なお、冷却水としては、例えば、エチレングリコール水溶液等を採用することができる。
まず、エンジン10について説明する。本実施形態では、エンジン10として、シリンダブロック11、およびシリンダヘッド12を有して構成されるガソリンエンジンを採用している。さらに、エンジン10の排気経路には、排気ガスを浄化する触媒を含んで構成される排気浄化装置(図示略)が設けられている。この排気浄化装置により冷間始動時に排出されるHC等を吸着するようにしている。
シリンダブロック11は、ピストンが往復運動するシリンダボアを形成するとともに、車両搭載状態におけるシリンダボアの下方側に、クランクシャフトおよびピストンとクランクシャフトを連結するコンロッド等を収容するクランクケースが設けられた金属ブロック体である。シリンダヘッド12は、シリンダボアの上死点側の開口部を閉塞して、シリンダボアおよびピストンとともに燃焼室を形成する金属ブロック体である。
さらに、エンジン10では、シリンダブロック11およびシリンダヘッド12を一体に組み付けると、内部にシリンダブロック11を冷却するための冷却水を流通させるブロック側流路11a、およびシリンダヘッド12を冷却するための冷却水を流通させるヘッド側流路12aが形成される。
本実施形態では、エンジン10内部に冷却水を流入させる流入ポート10aがシリンダブロック11に設けられ、エンジン10内部から冷却水を流出させる流出ポート10bがシリンダヘッド12に設けられている。なお、冷却水は、流入ポート10a→ブロック側流路11a→ヘッド側流路12a→流出ポート10bへ流れる。
次に、本実施形態の内燃機関温度調整システムの詳細構成について説明する。図1の全体構成図で示すように、内燃機関温度調整システムは、エンジン10の冷却水が循環する冷却水循環回路20、エンジン制御装置100aおよび空調制御装置100bからなる制御装置100を備えている。
冷却水循環回路20には、回路内に冷却水を循環させる第1冷却水循環手段としてのメインポンプ21が設けられている。本実施形態のメインポンプ21は、ポンプ室を形成するケーシング内に配置された羽根車を電動モータで駆動する電動式の水ポンプで構成されている。この電動モータは、後述するエンジン制御装置100aから出力される制御電圧によって回転数(冷却水圧送能力)が制御される。
メインポンプ21における冷却水の吐出側は、エンジン10の流入ポート10aが接続されており、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10内部の冷却水流路11a、12aに供給される。
エンジン10の流出ポート10bには、冷却水の流れを分岐する分岐部を介して、ラジエータ24、およびヒータコア54aが接続されている。
ラジエータ24は、エンジンルーム内に配置され、エンジン10から流出した冷却水を、室外送風ファン24aから送風される車室外空気(外気)と熱交換させて、冷却水が有する熱を外気に放熱する放熱用熱交換器である。ラジエータ24の出口側は、メインポンプ21の吸入側に接続されている。
ヒータコア54aは、エンジン10から流出した冷却水が有する熱を車室内に送風する送風空気に放熱して、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア54aの出口側は、メインポンプ21の吸入側に接続されている。より詳しくは、ヒータコア54aは、後述する空調装置5において送風空気の空気通路を形成する室内空調ユニット50のケーシング51内に配置されている。
本実施形態では、ヒータコア54aおよび後述するヒートポンプサイクル60の室内凝縮器54bを、内部を流通する冷却水と室内凝縮器54bを流通する冷媒とが熱交換可能な複合型熱交換器54として構成している。従って、本実施形態のヒータコア54aは、冷却水が有する熱を送風空気に放熱する冷却水側熱交換器を構成すると共に、冷媒が有する熱を冷却水に放熱して冷却水を昇温させる冷却水昇温手段として機能する。
このような複合型熱交換器54は、例えば、ヒータコア54aにおける冷却水が流通するチューブと、室内凝縮器54bにおける冷媒が流通するチューブとを直接接触させる構成や、各チューブをアウターフィン等の伝熱部材を介して間接的に接触させる構成とすることで実現可能である。
さらに、冷却水循環回路20には、冷却水を、ラジエータ24を迂回して流すバイパス通路25、およびラジエータ24側に冷却水を流す回路とバイパス通路25側に冷却水を流す回路に切り替えるサーモスタット26が設けられている。
このサーモスタット26は、温度によって体積変化するサーモワックス(感温部材)によって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構で構成される冷却水温度応動弁である。本実施形態のサーモスタット26は、メインポンプ21の吸入側の冷却水の温度が基準温度(例えば、65℃)以下になると、バイパス通路25側に冷却水を流す回路に切り替え、基準温度を超えるとラジエータ24側に冷却水を流す回路に切り替えるように構成されている。
次に、本実施形態の空調装置5について説明する。本実施形態の空調装置5は、室内空調ユニット50、空調装置5における加熱手段を構成するヒートポンプサイクル60等を備えている。
室内空調ユニット50は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されて、前述のケーシング51内に、送風機52、室内蒸発器53、室内凝縮器54b、前述のヒータコア54a等を収容したものである。
送風機52は、ケーシング51内に吸入した外気または内気(車室内空気)を車室内へ向けて送風する送風手段である。この送風機52は、シロッコファンを電動モータ52aにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置100bからの制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
送風機52の空気流れ下流側には、室内蒸発器53が配置されている。室内蒸発器53は、その内部を流通する冷媒と送風機52からの送風空気と熱交換させて、送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する。
ケーシング51における室内蒸発器53の空気流れ下流側には、室内凝縮器54bおよびヒータコア54aが配置されると共に、室内凝縮器54bおよびヒータコア54aを迂回して空気を流す冷風バイパス通路55が形成されている。
室内凝縮器54bは、その内部を流通する冷媒と室内蒸発器53通過後の空気とを熱交換させる冷媒側熱交換器を構成すると共に、送風空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。前述のように本実施形態の室内凝縮器54bは、ヒータコア54aと共に複合型熱交換器54を構成しており、冷媒が有する熱を冷却水に放熱可能に構成されている。
室内凝縮器54b、ヒータコア54aを通過した空気、および冷風バイパス通路55を通過した空気は、ケーシング51内の混合空間にて混合された後、吹出用のダクト等を介して車室内に吹き出される。
ここで、ケーシング51内における室内蒸発器53と、複合型熱交換器54および冷風バイパス通路55との間には、エアミックスドア56が配置されている。このエアミックスドア56は、室内蒸発器53にて冷却された冷風と、複合型熱交換器54で加熱された温風との混合割合を調整する空気温度調整手段として機能する。なお、本実施形態では、室内空調ユニット50における送風機52およびエアミックスドア56が、ヒータコア54aに流入する送風空気の流入量を調整する空気流入量調整手段を構成している。
エアミックスドア56は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、後述する空調制御装置100bから出力される制御信号によって、その作動が制御される。
続いて、空調装置5のヒートポンプサイクル60について説明する。ヒートポンプサイクル60は、圧縮機61、前述の室内凝縮器54b、室外熱交換器62、膨張弁63、前述の室内蒸発器53、アキュムレータ64等を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。
圧縮機61は、エンジンルーム内に配置され、ヒートポンプサイクル60において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、吐出容量が固定された圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機として構成されている。電動モータは、後述する空調制御装置100bから出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御される。
室外熱交換器62は、ラジエータ24と共にエンジンルーム内に配置されて、内部を流通する冷媒と、室外送風ファン24aから送風された車室外空気(外気)とを熱交換させることにより、圧縮機61吐出冷媒を凝縮させるものである。
膨張弁63は、室外熱交換器62から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。アキュムレータ64は、室内蒸発器53から流出した冷媒を気液分離して、気液分離した液相冷媒を余剰冷媒として蓄え、気相冷媒だけを圧縮機61の吸入側に流すものである。
本実施形態のヒートポンプサイクル60は、基本的にバッテリBTからの電力供給により作動するように構成されている。このため、室内凝縮器54bにて送風空気や冷却水に放熱される温熱は、バッテリBTからの電力供給により生成されることとなる。
次に、エンジン10および空調装置5の作動を制御する制御装置(制御手段)100について説明する。本実施形態の制御装置100は、エンジン10等の作動を制御するエンジン制御装置100a、および空調装置5の作動を制御する空調制御装置100bで構成されている。
各制御装置100a、100bは、それぞれCPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。そして、このROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、それぞれ出力側に接続された各種機器の作動を制御する。
具体的には、エンジン制御装置100aの出力側には、エンジン10を始動させるスタータ、エンジン10に燃料を供給する燃料噴射弁(インジェクタ)の駆動回路、メインポンプ21の電動モータ等が接続されている。
一方、エンジン制御装置100aの入力側には、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ、車速Vvを検出する車速センサ、エンジン10から流出した冷却水の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ22といったエンジン制御用のセンサ群、バッテリBTの残存容量SOCを検出するバッテリ容量検出手段等が接続されている。
また、空調制御装置100bの出力側には、前述のエアミックスドア56の電動アクチュエータ、送風機52、ヒートポンプサイクル60を構成する各種構成機器等が接続されている。
一方、空調制御装置100bの入力側には、車室内温度Trを検出する内気センサ、外気温(車室外温度)Tamを検出する外気温センサ、車室内の日射量Tsを検出する日射センサ、室内蒸発器53からの吹出空気温度(冷媒蒸発温度)Teを検出する蒸発器温度センサ等の空調制御用のセンサ群が接続されている。
さらに、空調制御装置100bの入力側には、車室内に配置された操作パネルが接続されている。この操作パネルには、空調装置5の作動スイッチ、車室内の温度設定スイッチ等が設けられている。
なお、本実施形態のエンジン制御装置100aおよび空調制御装置100bは、互いに電気的に接続されて、通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号あるいは操作信号に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。従って、エンジン制御装置100aおよび空調制御装置100bを1つの制御装置として一体的に構成してもよい。
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。まず、エンジン10の作動例について説明する。車両スタートスイッチが投入されて車両が起動すると、エンジン制御装置100aが、所定の制御周期毎に入力側に接続された各種エンジン制御用のセンサ群の検出信号、バッテリBTの残存容量SOCを読み込み、読み込まれた検出値に基づいて車両の走行負荷を検出する。さらに、検出された走行負荷に応じてエンジン10を作動あるいは停止させる。
本実施形態のエンジン制御装置100aは、少なくともバッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回るまでは、エンジン10を停止させて走行用電動モータMGから駆動力を得て走行するEV走行を実現する。一方、エンジン制御装置100aは、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回ると、エンジン10を作動させてエンジン10および走行用電動モータの双方から駆動力を得て走行するHV走行を実現する。
次に、空調装置5の作動例について説明する。車両スタートスイッチが投入された状態で、空調装置の作動スイッチが投入(ON)されると、空調制御装置100bが上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。
具体的には、この目標吹出温度TAOは、以下数式1によって算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサによって検出された外気温、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
ここで、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサによって検出された外気温、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
さらに、空調制御装置100bは、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置100bの出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
例えば、送風機52の目標送風量、すなわち送風機52の電動モータ52aに出力する制御電圧については、目標吹出温度TAO等に基づいて予め空調制御装置100bに記憶された制御マップを参照して、目標吹出温度TAOが高温時および低温時に中間温度時よりも高くなるように決定される。
また、エアミックスドア56のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAO、室内蒸発器53からの吹出空気温度Teの検出値およびサーミスタ22の検出値を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。
そして、空調制御装置100bは、決定した制御電圧および制御信号を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって空調装置5の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンを繰り返す。
ここで、外気温Tamの変化に応じた空調装置5の作動例を図2〜図4を用いて説明する。なお、図2〜図4における黒太矢印は、ヒートポンプサイクル60における冷媒の流れを示している。
まず、冬期等のように外気温Tamが低温となり目標吹出温度TAOが高温となる場合、空調制御装置100bは、図2に示すように、エアミックスドア56の位置を冷風バイパス通路55を閉鎖する閉鎖位置に設定する。
これにより、空調装置5では、室内蒸発器53を通過した空気の全てが、室内凝縮器54b、ヒータコア54aで構成される複合型熱交換器54を通過する際に加熱され、加熱された高温の空気が車室内に吹き出される。
春期や秋期等のように外気温Tamが中温となり目標吹出温度TAOが中間温度となる場合、空調制御装置100bは、図3に示すように、エアミックスドア56の位置を中間位置に設定する。
これにより、空調装置5では、室内蒸発器53を通過した空気の一部が、複合型熱交換器54を通過する際に加熱されると共に、室内蒸発器53を通過した空気の残りが、冷風バイパス通路55を通過して、車室内に中間温度の空気が吹き出される。
また、夏期等のように外気温Tamが高温となり目標吹出温度TAOが低温となる場合、空調制御装置100bは、図4に示すように、エアミックスドア56の位置を冷風バイパス通路55を全開放する全開位置に設定する。
これにより、空調装置5では、室内蒸発器53を通過した空気の全てが、複合型熱交換器54を通過することなく、冷風バイパス通路55を通過して、車室内に低温の空気が吹き出される。
次に、内燃機関温度調整システムの作動例について説明する。車両スタートスイッチが投入されて車両が起動すると、エンジン制御装置100aが、各種エンジン制御用のセンサ群の検出信号、バッテリBTの残存容量SOCを読み込み、読み込まれた検出値に基づいて車両の走行状態を検出する。
車両の運転モードがHV走行となっている際には、エンジン制御装置100aが、エンジン10の温度を調整するために、メインポンプ21を作動させて、冷却水をエンジン10内部の冷却水流路11a、12aに供給する。この際、サーモスタット26がサーミスタ22の検出温度に応じて開閉し、エンジン10に流入する冷却水の温度が基準温度に近づくように、ラジエータ24あるいはバイパス通路25を流れる冷却水流量が調整される。
一方、車両の運転モードがEV走行となっている際には、エンジン10が作動しないことから、基本的には、エンジン制御装置100aが、メインポンプ21を停止させ、エンジン10の温度の調整を行わない。
しかし、EV走行時において、全くエンジン10の温度調整を行わないと、バッテリBTの残存容量SOCの低下によって、EV走行からHV走行に切り替わる際に、エンジン10が冷間始動となってしまう虞がある。
そこで、内燃機関温度調整システムでは、EV走行からHV走行に切り替わる前に、ヒートポンプサイクル60を加熱源として、冷却水の温度を所望の温度(目標温度)まで昇温させて、エンジン10を暖機するプレ暖機処理を行うようにしている。
プレ暖機処理における冷却水の目標温度は、エンジン10始動時のHCの低減効果が得られる40℃+5〜10℃(望ましくは40℃)の温度範囲内に設定される。なお、エンジン10は、外気温Tamの低下に伴って暖機し難くなることから、冷却水の目標温度は、外気温Tamの低下に応じて高い値に設定することが望ましい。
本実施形態のプレ暖機処理では、空調装置5を構成するヒートポンプサイクル60が生成する温熱を利用しており、空調装置5の空調能力の低下を抑制するために、プレ暖機処理の開始タイミングをバッテリBTの残存容量SOCの低下状態に応じて決定するようにしている。この制御処理の詳細については、図5に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図5は、制御装置100が実行する制御処理の流れを示している。
図5に示すように、まず、各種センサ群の検出信号、バッテリBTの残存容量SOC等を読み込む(S110)。そして、バッテリBTの残存容量SOCが予め定めた走行下限容量を下回るのに要する予想時間tsocを算出する(S120)。この予想時間tsocは、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いに基づいて算出する。
具体的には、予想時間tsocは、以下に示す数式F1を用いて算出することができる。
tsoc=(SOCc−SOCcr)/(dSOC/dt)…(F1)
但し、SOCcが現状のバッテリBTの残存容量、SOCcrが走行下限容量、dSOC/dtが、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いを示している。なお、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いは、バッテリBTの残存容量SOCの単位時間あたりの変化量として算出することができる。なお、数式F1では、残存容量SOCの減少度合いがゼロに近づくと、予想時間tsocが無限に大きくなってしまうから、減少度合いには、下限値が設けられている。
tsoc=(SOCc−SOCcr)/(dSOC/dt)…(F1)
但し、SOCcが現状のバッテリBTの残存容量、SOCcrが走行下限容量、dSOC/dtが、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いを示している。なお、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いは、バッテリBTの残存容量SOCの単位時間あたりの変化量として算出することができる。なお、数式F1では、残存容量SOCの減少度合いがゼロに近づくと、予想時間tsocが無限に大きくなってしまうから、減少度合いには、下限値が設けられている。
続いて、ヒートポンプサイクル60が生成する温熱によって、冷却水を所望の温度まで加熱するのに要する暖機必要時間twuを算出する(S130)。この暖機必要時間twuは、ヒートポンプサイクル60において送風空気および冷却水を加熱する加熱能力に応じて算出する。
具体的には、暖機必要時間twuは、以下に示す数式F2を用いて算出することができる。
twu={(Twt−Two)×Vw×Cp×ρ}/Qw…(F2)
但し、Twtがプレ暖機処理における冷却水の目標温度、Twoが車両起動時の冷却水の初期温度、Vwが冷却水循環回路20におけるメインポンプ21→エンジン10→ヒータコア54aを循環する回路内の冷却水の容量、Cpが冷却水の比熱、ρが冷却水の密度、Qwが単位時間あたりにヒートポンプサイクル60から冷却水が受熱する受熱量を示している。
twu={(Twt−Two)×Vw×Cp×ρ}/Qw…(F2)
但し、Twtがプレ暖機処理における冷却水の目標温度、Twoが車両起動時の冷却水の初期温度、Vwが冷却水循環回路20におけるメインポンプ21→エンジン10→ヒータコア54aを循環する回路内の冷却水の容量、Cpが冷却水の比熱、ρが冷却水の密度、Qwが単位時間あたりにヒートポンプサイクル60から冷却水が受熱する受熱量を示している。
ここで、受熱量Qwは、ヒートポンプサイクル60にて生成可能な温熱の最大熱量(最大能力)から、送風空気が受熱する受熱量(要求暖房熱量)を除いた熱量に基づいて算出することができる。なお、数式F2では、受熱量Qwがゼロに近づくと、暖機必要時間twuが無限に大きくなってしまうことから、受熱量Qwには、下限熱量が設けられている。
続いて、ステップS120で算出した予想時間tsocが、ステップS130で算出した暖機必要時間twu以下であるか否かを判定する(S140)。この結果、予想時間tsocが暖機必要時間twu以下と判定された場合(S140:YES)には、プレ暖機処理を実行し(S150)、予想時間tsocが暖機必要時間twuより長いと判定された場合(S140:NO)には、ステップS110に戻る。
つまり、本実施形態では、図6のタイミングチャートに示すように、予想時間が暖機必要時間以下となるタイミングをプレ暖機処理の開始タイミングに設定している。このため、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回り、車両の運転モードがEV走行からHV走行に切り替わる際に、冷却水の温度を目標温度まで昇温させることができる。従って、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。
ここで、EV走行時において、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を開始するまでは、メインポンプ21を停止させる(図2(a)〜図4(a)参照)。つまり、ヒートポンプサイクル60にて生成された温熱は、送風空気を加熱するために利用される。
一方、EV走行時において、プレ暖機開始後は、エンジン制御装置100aは、メインポンプ21を作動させる(図2(b)〜図4(b)参照)。これにより、室内空調ユニット50内の複合型熱交換器54にて、冷媒が有する熱により冷却水が加熱される。複合型熱交換器54にて昇温した冷却水は、エンジン10の冷却水流路11a、12aに供給されて、エンジン10が暖機される。
この際、空調制御装置100bでは、複合型熱交換器54における冷媒と冷却水との熱交換を促進させるため、複合型熱交換器54に流入する送風空気の流入量が低下するように、送風機52およびエアミックスドア56を制御する。
その後、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回って、EV走行からHV走行に切り替わると、エンジン制御装置100aは、エンジン10の温度が所望の温度に維持されるように、メインポンプ21の作動を制御する(図2(c)〜図4(c)参照)。
以上説明した本実施形態では、バッテリBTの残存容量SOCの低下によるエンジン10の作動前に、ヒートポンプサイクル60が生成する温熱によりエンジン10の冷却水を昇温させる構成としている。このため、エンジン10の始動および停止が不定期に行われるハイブリッド車両において、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。この結果、エンジン10始動時におけるHC等の排出を抑制でき、排気浄化装置の触媒の増加を抑制できることから、排気浄化装置の大型化の抑制を図ることが可能となる。
また、本実施形態では、バッテリBTの残存容量SOCの減少度合いから予想した予想時間tsocと、プレ暖機処理にて冷却水の昇温に要する暖機必要時間twuとの関係に基づいて、プレ暖機処理の開始タイミングを決定する構成としている。このように、空調装置5における送風空気の温度調整、および冷却水の加熱を、適切なタイミングで行うことで、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。
この際、プレ暖機処理における冷却水の目標温度を、外気温Tamの低下に応じて高い値に設定すれば、冬期等のように外気温Tamが低い条件において、エンジン10の冷却水を適切に昇温させて、エンジン10の冷間始動を効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態では、プレ暖機処理を実行する際に、複合型熱交換器54に流入する送風空気の流入量を低下させる構成としているので、プレ暖機処理の実行時に冷媒と冷却水との熱交換を促進させ、冷却水を効率的に昇温させることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対してプレ暖機処理の開始タイミングを変更した例について説明する。本実施形態のプレ暖機処理の開始タイミングについては、図7のフローチャート、図8のタイミングチャートを用いて説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対してプレ暖機処理の開始タイミングを変更した例について説明する。本実施形態のプレ暖機処理の開始タイミングについては、図7のフローチャート、図8のタイミングチャートを用いて説明する。
図7に示すように、各種センサ群の検出信号、バッテリBTの残存容量SOC等を読み込み(S110)、その後、バッテリBTの残存容量SOCが判定基準容量(第2基準容量)を下回っているか否かを判定する(S160)。なお、判定基準容量は、予め暖機必要時間等を考慮して設定された閾値であり、予め走行下限容量よりも高い容量に設定されている。
この結果、バッテリBTの残存容量SOCが、判定基準容量を下回っていると判定された場合(S160:YES)には、プレ暖機処理を実行し(S150)、残存容量SOCが判定基準容量を下回っていないと判定された場合(S160:NO)には、ステップS110に戻る。
つまり、本実施形態では、図8のタイミングチャートに示すように、バッテリBTの残存容量SOCが判定基準容量を下回るタイミングをプレ暖機処理の開始タイミングに設定している。
これにより、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回り、車両の運転モードがEV走行からHV走行に切り替わる際に、冷却水の温度を目標温度まで昇温させることができる。従って、本実施形態では、第1実施形態と同様にエンジン10の冷間始動を抑制することができるといった作用効果を奏する。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図9の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図9の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態では、冷却水循環回路20において、メインポンプ21の吐出側にエンジン10の冷却水流路11a、12aを迂回して、ヒータコア54aの冷却水の入口側に接続する第1サブバイパス通路28が設けられている。メインポンプ21の吐出側と第1サブバイパス通路28とを接続する接続部には、第1電磁弁27が設けられている。
この第1電磁弁27は、エンジン10の冷却水流路11a、12aを介してヒータコア54aに流れる冷却水の流量と、冷却水流路11a、12aを介さずにヒータコア54aに流れる冷却水の流量を調整する第1流量調整手段として機能する。
なお、エンジン10内部の冷却水流路11a、12aに冷却水を流す経路がメイン経路20aを構成し、第1サブバイパス通路28を介してヒータコア54aに冷却水を流す経路がサブ経路20bを構成している。
具体的には、メイン経路20aは、メインポンプ21から吐出された冷却水が、冷却水流路11a、12a→ラジエータ24またはバイパス通路25といった順に流れる経路、およびエンジン10→ヒータコア54aといった順に流れる経路となっている。また、サブ経路20bは、メインポンプ21から吐出された冷却水が、第1サブバイパス通路28→ヒータコア54aといった順に流れる経路となっている。
なお、本実施形態では、冷却水循環回路20のバイパス通路25、およびエンジン10の冷却水流路11a、12aとヒータコア54aの入口側との間には、冷却水の流れを一方向に制限する逆止弁25a、29が配置されている。
続いて、本実施形態に係るプレ暖機処理時の作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前半ステップにおいて、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てが第1サブバイパス通路28を流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、図10(a)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、サブ経路20b内を循環する。前述のように、サブ経路20bは、エンジン10の冷却水流路11a、12aに流れないことから、サブ経路20bを循環する冷却水の容量が少なくなる。このため、プレ暖機処理の前半ステップでは、冷却水を短時間で昇温させることができる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の後半ステップにおいて、第1サブバイパス通路28を閉鎖して、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てがエンジン10の冷却水流路11a、12aを流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。これにより、図10(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20a内を循環して、エンジン10が暖機される。
なお、プレ暖機処理の前半ステップから後半ステップの切り替えは、メインポンプ21に吸入される冷却水の温度が所定温度に上昇した際に行ったり、プレ暖機処理の開始から所定時間経過後に行ったりすればよい。
以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態で説明した作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。すなわち、本実施形態では、メインポンプ21から吐出された冷却水を、エンジン10の冷却水流路11a、12aに流すことなく、ヒータコア54aに流すサブ経路20bを設ける構成としている。これにより、プレ暖機処理において冷却水を短時間で昇温させることが可能となる。
さらに、第1電磁弁27にて、エンジン10の冷却水流路11a、12aを流れる冷却水の流量と、ヒータコア54aを流れる冷却水の流量とを調整することができるので、エンジン10の冷却水の昇温を効率的に昇温させることが可能となる。
なお、本実施形態では、第1電磁弁27により冷却水循環回路20における冷却水が流れる経路を切り替えるようにしているが、第1電磁弁27に限らず、例えば、サーモスタットを用いて切り替えるようにしてもよい。サーモスタットは、例えば、メインポンプ21吸入側の冷却水の温度が所定温度未満となる際にサブ経路20bに切り替え、メインポンプ21吸入側の冷却水の温度が所定温度以上となる際にメイン経路20aに切り替える構成とすればよい。このことは、以降の実施形態においても同様である。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図11の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図11の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態では、図11に示すように、冷却水循環回路20におけるヒータコア54aの出口側に、ヒータコア54aにて加熱された冷却水を蓄える蓄熱タンク(蓄熱手段)30を配置している。蓄熱タンク30は、ヒータコア54aにて加熱された冷却水の熱を蓄熱する蓄熱手段として機能する。
続いて、本実施形態に係る内燃機関温度調整システムの作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前後において、空調装置5の暖房負荷が低く空調装置5の加熱能力に余裕がある場合に、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てが第1サブバイパス通路28を流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、メインポンプ21から吐出された冷却水は、図12(a)に示すように、サブ経路20b内を循環する。この際、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、蓄熱タンク30に蓄えられる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を実行する際に、第1サブバイパス通路28を閉鎖して、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てがエンジン10の冷却水流路11a、12aを流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、図12(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20a内を循環して、エンジン10が暖機される。この際、蓄熱タンク30に蓄えられた冷却水がメイン経路20a内を循環するので、エンジン10の暖機を短時間で行うことが可能となる。なお、プレ暖機処理の開始時に蓄熱タンク30に充分な熱量が蓄えられていない場合には、メインポンプ21から吐出された冷却水を、サブ経路20b内を循環させて、冷却水を加熱するようにしてもよい。
本実施形態のように、冷却水循環回路20に蓄熱タンク30を設ける構成とすれば、第2実施形態で説明した作用効果に加えて、ヒートポンプサイクル60の加熱能力に余裕がある際に、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が有する熱を蓄熱することができる。
これにより、プレ暖機処理における冷却水を昇温させる時間の短縮化を図ることができ、エンジン10の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。さらに、前回の車両走行時に昇温した冷却水を蓄熱タンク30に蓄えておけば、次回の車両走行開始時にプレ暖機処理を実行することも可能となる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図13の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図13の全体構成図を用いて説明する。
図13に示すように、本実施形態の冷却水循環回路20は、エンジン10の冷却水流路11a、12aとヒータコア54aの入口側とを接続しない回路構成としている。このため、本実施形態の冷却水循環回路20のメイン経路20aは、メインポンプ21から吐出された冷却水が、冷却水流路11a、12a→ラジエータ24またはバイパス通路25といった順に流れる経路となっている。
続いて、本実施形態に係るプレ暖機処理時の作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前半ステップにおいて、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てが第1サブバイパス通路28を流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、図14(a)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、サブ経路20b内を循環する。このため、プレ暖機処理の前半ステップでは、冷却水を短時間で昇温させることができる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の後半ステップにおいて、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10の冷却水流路11a、12aおよび第1サブバイパス通路28の双方に流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。これにより、図14(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20aおよびサブ経路20b内を循環して、エンジン10が暖機される。
本実施形態によれば、第1、第3実施形態で説明した作用効果に加え、簡素な冷却水循環回路20の回路構成で、プレ暖機処理を実現することができるといった作用効果を奏する。
なお、図15に示すように、本実施形態の冷却水循環回路20に対して、第4実施形態と同様の蓄熱タンク30を設ける構成としてもよい。この場合、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前後において、空調装置5の加熱能力に余裕がある場合に、メインポンプ21から吐出された冷却水の全てが第1サブバイパス通路28を流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、メインポンプ21から吐出された冷却水は、図16(a)に示すように、サブ経路20b内を循環する。この際、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、蓄熱タンク30に蓄えられる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を実行する際に、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10の冷却水流路11a、12aおよび第1サブバイパス通路28の双方に流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、図16(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20aおよびサブ経路20b内を循環して、エンジン10が暖機される。
このような構成とすれば、蓄熱タンク30に蓄えられた冷却水がメイン経路20a内を循環するので、エンジン10の暖機を短時間で行うことができ、エンジン10の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図17の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図17の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態では、冷却水循環回路20のサブ経路20bのヒータコア54aの入口側にサブポンプ31が設けられている。サブポンプ31は、サブ経路20b内にて冷却水を循環させる第2冷却水循環手段として機能するもので、その基本構成は、メインポンプ21と同様に、水ポンプで構成されている。なお、サブポンプ31には、メインポンプ21に比べて、ポンプ容量(吐出容量)が少なく、消費電力が小さい水ポンプが採用されている。
本実施形態のサブ経路20bは、サブポンプ31から吐出された冷却水が、ヒータコア54a→メインポンプ21→第1サブバイパス通路28の順に流れるように構成されている。
続いて、本実施形態のプレ暖機処理時の作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前半ステップにおいて、メインポンプ21を停止し、サブポンプ31を作動させる。また、図18(a)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水がサブ経路20b内を循環するように第1電磁弁27の作動を制御する。
これにより、冷却水を短時間で昇温させることができると共に、メインポンプ21よりも消費電力の小さいサブポンプ31を作動させるので、プレ暖機処理時の消費電力の低減を図ることができる。
一方、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の後半ステップにおいて、メインポンプ21を作動させ、サブポンプ31を停止する。また、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10の冷却水流路11a、12aおよび第1サブバイパス通路28の双方に流れるように第1電磁弁27の作動を制御する。これにより、図18(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20aおよびサブ経路20b内を循環して、エンジン10が暖機される。なお、内燃機関温度調整システムにおけるプレ暖機処理時以外の他の作動時には、サブポンプ31を停止する。
本実施形態によれば、第1、第3実施形態で説明した作用効果に加え、プレ暖機処理時における消費電力の低減を図ることができる。
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態では、第6実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図19の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態では、第6実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図19の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態の冷却水循環回路20は、第6実施形態における第1サブバイパス通路28、および第1電磁弁27を廃する一方、ヒータコア54aの入口側と出口側とを接続する第2サブバイパス通路33、ヒータコア54aの入口側と第2サブバイパス通路33との接続部に第2電磁弁32を設ける構成としている。
この第2電磁弁32は、第1電磁弁27と同様に、エンジン10の冷却水流路11a、12aを介してヒータコア54aに流れる冷却水の流量と、冷却水流路11a、12aを介さずにヒータコア54aに流れる冷却水の流量を調整する第1流量調整手段として機能する。なお、本実施形態のサブ経路20bは、サブポンプ31から吐出された冷却水が、ヒータコア54a→第2サブバイパス通路33といった順に流れる経路となっている。
続いて、本実施形態に係るプレ暖機処理時の作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前半ステップにおいて、メインポンプ21を停止し、サブポンプ31を作動させる。また、図20(a)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水がサブ経路20b内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。
一方、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の後半ステップにおいて、メインポンプ21を作動させ、サブポンプ31を停止する。また、メインポンプ21から吐出された冷却水が、メイン経路20a内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、図20(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20a内を循環して、エンジン10が暖機される。
従って、本実施形態のように、冷却水循環回路20に第2サブバイパス通路33、および第2電磁弁32を設ける構成としても、第6実施形態の構成と同様の作用効果を奏することができる。
(第8実施形態)
次に、本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図21の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図21の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態の冷却水循環回路20は、エンジン10の流出ポート10b側において冷却水の流れを分岐する分岐部に、エンジン10の流出ポート10bとラジエータ24およびバイパス通路25との間を開閉する開閉弁34が設けられている。
また、本実施形態では、サブポンプ31を、サブポンプ31の冷却水の吐出方向が第7実施形態に対して反対方向となるように構成し、さらに、エンジン10の冷却水流路11a、12aとヒータコア54aの入口側との間の逆止弁29を廃している。
続いて、本実施形態に係る内燃機関温度調整システムの作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前後において、エンジン10の温度を調整する場合、メインポンプ21を作動させると共にサブポンプ31を停止し、開閉弁34を開放する。さらに、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10→ラジエータ24またはバイパス通路25へと流れると共に、およびエンジン10→ヒータコア54aといった順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御する。
また、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を実行する際には、メインポンプ21を停止させると共にサブポンプ31を作動させ、開閉弁34を閉鎖する。そして、プレ暖機処理の前半ステップでは、サブポンプ31から吐出された冷却水が、第2サブバイパス通路33→ヒータコア54aといった順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、サブポンプ31から吐出された冷却水が、図22(a)に示すようにサブ経路20b内を流れ、ヒータコア54aにて冷却水が加熱される。
さらに、プレ暖機処理の後半ステップでは、図22(b)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水が、エンジン10→メインポンプ21→ヒータコア54aといった順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、複合型熱交換器54にて昇温した冷却水が、エンジン10の冷却水流路11a、12aに供給されて、エンジン10が暖機される。
この際、エンジン10内部では、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、流出ポート10b→ヘッド側流路12a→ブロック側流路11a→流入ポート10aへ流れる。このため、エンジン10の始動時にHC等の排出の低減効果が高いシリンダヘッド12を優先的に暖機することができる。
本実施形態によれば、第7実施形態の構成と同様の作用効果を奏することができると共に、シリンダブロック11よりもシリンダヘッド12を優先的に暖機することができ、エンジン10の始動時におけるHC等の排出を効果的に低減することができる。
(第9実施形態)
次に、本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図23の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第9実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対して冷却水循環回路20の回路構成を変更した例について説明する。本実施形態の冷却水循環回路20の回路構成については、図23の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態の冷却水循環回路20は、サブポンプ31を第2サブバイパス通路33に配置すると共に、サブポンプ31の冷却水の吐出側に、蓄熱タンク30を配置する構成としている。
続いて、本実施形態に係る内燃機関温度調整システムの作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前後において、空調装置5の暖房負荷が低く空調装置5の加熱能力に余裕がある場合に、メインポンプ21を停止し、サブポンプ31を作動させる。また、図24(a)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水がサブ経路20b内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。
これにより、サブポンプ31から吐出された冷却水が、蓄熱タンク30→ヒータコア54aの順に流れる。この際、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、蓄熱タンク30に蓄えられる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を実行する際に、メインポンプ21を作動させ、サブポンプ31を停止させる。また、図24(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10→ラジエータ24またはバイパス通路25の順に流れると共に、エンジン10→サブポンプ31→蓄熱タンク30の順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御する。
これにより、蓄熱タンク30内に蓄えられた高温の冷却水が、メインポンプ21を介してエンジン10側に吐出されて、エンジン10が暖機される。なお、プレ暖機処理の開始時に蓄熱タンク30に充分な熱量が蓄えられていない場合には、メインポンプ21から吐出された冷却水を、エンジン10→ヒータコア54aの順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御して、ヒータコア54aにて冷却水を加熱するようにしてもよい。
本実施形態のように、冷却水循環回路20に蓄熱タンク30を設ける構成とすれば、第7実施形態で説明した作用効果に加えて、ヒートポンプサイクル60の加熱能力に余裕がある際に、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が有する熱を蓄熱することができる。これにより、プレ暖機処理における冷却水を昇温させる時間の短縮化を図ることができ、エンジン10の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。
(第10実施形態)
次に、本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対してエンジン10内部の冷却水流路11a、12aの構成を変更した例について説明する。本実施形態のエンジン10内部の冷却水流路11a、12aの回路構成については、図25の全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第10実施形態について説明する。本実施形態では、第7実施形態に対してエンジン10内部の冷却水流路11a、12aの構成を変更した例について説明する。本実施形態のエンジン10内部の冷却水流路11a、12aの回路構成については、図25の全体構成図を用いて説明する。
本実施形態のエンジン10は、ブロック側流路11aを流れる冷却水およびヘッド側流路12aを流れる冷却水が異なる流出ポート10b、10cから流出するように構成されている。具体的には、本実施形態10のエンジン10には、シリンダヘッド12にヘッド側流路12aから冷却水を流出させるヘッド側流出ポート10bが設けられ、シリンダブロック11にブロック側流路11aから冷却水を流出させるブロック側流出ポート10cが設けられている。これにより、エンジン10の流入ポート10aから流入した冷却水は、ヘッド側流路12a→ヘッド側流出ポート10bへ流れると共に、ブロック側流路11a→ブロック側流出ポート10cへ流れる。
そして、エンジン10の冷却水の出口側には、ヘッド側流出ポート10bから流出した冷却水と、ブロック側流出ポート10cから流出した冷却水とを合流させる合流部が設けられ、当該合流部に流量調整弁35が設けられている。この流量調整弁35は、ブロック側流路11aを流れる冷却水の流量とヘッド側流路12aを流れる冷却水の流量とを調整する第2流量調整手段として機能する。
続いて、本実施形態に係るプレ暖機処理時の作動例について説明する。エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前半ステップにおいて、メインポンプ21を停止し、サブポンプ31を作動させる。また、図26(a)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水がサブ経路20b内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、ヒータコア54aにて冷却水が加熱される。
一方、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の後半ステップにおいて、メインポンプ21を作動させ、サブポンプ31を停止する。また、メインポンプ21から吐出された冷却水が、メイン経路20a内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。
さらに、エンジン制御装置100aは、エンジン10内部のヘッド側流路12aにだけ冷却水が流れるように流量調整弁35の作動を制御する。
これにより、図26(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水は、メイン経路20a内を循環して、エンジン10が暖機される。この際、エンジン10内部では、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、流入ポート10a→ヘッド側流路12a→ヘッド側流出ポート10bへ流れることから、HC等の排出の低減効果が高いシリンダヘッド12を優先的に暖機することができる。
本実施形態によれば、第7実施形態の構成と同様の作用効果を奏することができると共に、シリンダブロック11よりもシリンダヘッド12を優先的に暖機することができるので、エンジン10の始動時におけるHC等の排出を効果的に低減することができる。
なお、本実施形態では、プレ暖機処理の後半ステップに、エンジン10内部のヘッド側流路12aにだけ冷却水が流れるように流量調整弁35を作動させる例を説明したが、ヘッド側流路12aおよびブロック側流路11aの双方に冷却水が流れるように流量調整弁35を作動させてもよい。この場合、ブロック側流路11aよりもヘッド側流路12aを流れる冷却水の流量が増加するように流量調整弁35を作動させることで、シリンダブロック11よりもシリンダヘッド12を優先的に暖機することができる。
なお、図27に示すように、本実施形態の冷却水循環回路20に対して、第9実施形態と同様に、蓄熱タンク30を設ける構成としてもよい。
この場合、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理の前後において、空調装置5の暖房負荷が低く空調装置5の加熱能力に余裕がある場合に、メインポンプ21を停止し、サブポンプ31を作動させる。また、図28(a)に示すように、サブポンプ31から吐出された冷却水がサブ経路20b内を循環するように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が、蓄熱タンク30に蓄えられる。
そして、エンジン制御装置100aは、プレ暖機処理を実行する際に、メインポンプ21を作動させ、サブポンプ31を停止させる。また、図28(b)に示すように、メインポンプ21から吐出された冷却水が、エンジン10→ラジエータ24またはバイパス通路25の順に流れると共に、エンジン10→サブポンプ31→蓄熱タンク30の順に流れるように第2電磁弁32の作動を制御する。これにより、蓄熱タンク30内に蓄えられた高温の冷却水が、メインポンプ21を介してエンジン10側に吐出されて、エンジン10が暖機される。
このように、冷却水循環回路20に蓄熱タンク30を設ける構成とすれば、ヒートポンプサイクル60の加熱能力に余裕がある際に、ヒータコア54aにて加熱された冷却水が有する熱を蓄熱することができる。これにより、プレ暖機処理における冷却水を昇温させる時間の短縮化を図ることができ、エンジン10の冷間始動を効果的に抑制することが可能となる。
(第11実施形態)
次に、本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対してヒートポンプサイクル60のサイクル構成を変更した例について、図29に示す全体構成図を用いて説明する。
次に、本発明の第11実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対してヒートポンプサイクル60のサイクル構成を変更した例について、図29に示す全体構成図を用いて説明する。
本実施形態のヒートポンプサイクル60は、冷媒の流路を切り替えることで、車室内の暖房、冷房、および除湿暖房を実現可能に構成されている。
具体的には、ヒートポンプサイクル60の室内凝縮器54bと室外熱交換器62との間には、冷媒を減圧させる第1膨張弁65、第1膨張弁65を迂回して冷媒を流す高圧側バイパス通路65a、高圧側バイパス通路65aを開閉する高圧側開閉弁65bが設けられている。
また、ヒートポンプサイクル60における室外熱交換器62と室内蒸発器53との間には、冷媒を減圧させる第2膨張弁63、第2膨張弁63を迂回して冷媒を流す低圧側バイパス通路63a、低圧側バイパス通路63aを開閉する低圧側開閉弁63bが設けられている。
続いて、本実施形態の空調装置5の作動を説明する。本実施形態の空調装置5は、目標吹出温度TAO等に応じて、運転モードを冷房モード、暖房モード、および除湿暖房モードに切り替え可能に構成されている。
冷房モード時には、空調制御装置100bが、高圧側開閉弁65bにて高圧側バイパス通路65aを開放すると共に、低圧側開閉弁63bにて低圧側バイパス通路63aを閉鎖する。また、空調制御装置100bは、圧縮機61を作動させると共に、エアミックスドア56の位置が冷風バイパス通路55を全開する全開位置となるようにエアミックスドア56のサーボモータを制御する。
これにより、空調装置5では、室内蒸発器53を通過した空気の全てが、複合型熱交換器54を通過することなく、冷風バイパス通路55を通過して、車室内に低温の空気が吹き出される。
また、除湿暖房モード時には、空調制御装置100bが、高圧側開閉弁65bにて高圧側バイパス通路65aを開放すると共に、低圧側開閉弁63bにて低圧側バイパス通路63aを閉鎖する。また、空調制御装置100bは、圧縮機61を作動させると共に、エアミックスドア56の位置が中間位置となるようにエアミックスドア56のサーボモータを制御する。
これにより、空調装置5では、室内蒸発器53を通過して除湿された空気の一部が、複合型熱交換器54を通過する際に加熱されると共に、室内蒸発器53を通過した空気の残りが、冷風バイパス通路55を通過して、車室内に除湿された空気が吹き出される。
また、暖房モード時には、空調制御装置100bが、高圧側開閉弁65bにて高圧側バイパス通路65aを閉鎖すると共に、低圧側開閉弁63bにて低圧側バイパス通路63aを開放する。また、空調制御装置100bは、圧縮機61を作動させると共に、エアミックスドア56の位置が冷風バイパス通路55を閉鎖する閉鎖位置となるようにエアミックスドア56のサーボモータを制御する。
これにより、空調装置5では、送風空気が室内蒸発器53にて冷却されることなく、複合型熱交換器54を通過する際に加熱され、加熱された高温の空気が車室内に吹き出される。
このように構成される空調装置5では、各モード時において、室内凝縮器54bには、圧縮機61から吐出された冷媒が流通するため、複合型熱交換器54にて冷媒が有する熱(ヒートポンプサイクル60が生成する温熱)を冷却水に放熱することができる。
従って、本実施形態の構成によれば、第1実施形態と同様に、プレ暖機処理を実行することで、エンジン10の冷却水を昇温させて、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。
(第12実施形態)
次に、本発明の第12実施形態について説明する。前述までの実施形態では、室内空調ユニット50のケーシング51内に配置した複合型熱交換器54を介してヒートポンプサイクル60を流れる冷媒の熱を冷却水に放熱する構成としている。
次に、本発明の第12実施形態について説明する。前述までの実施形態では、室内空調ユニット50のケーシング51内に配置した複合型熱交換器54を介してヒートポンプサイクル60を流れる冷媒の熱を冷却水に放熱する構成としている。
これに対して、本実施形態では、図30の全体構成図に示すように、室内空調ユニット50のケーシング51の外部に、圧縮機61から吐出された冷媒が有する熱を冷却水に放熱する水冷媒熱交換器57を設ける構成としている。本実施形態の水冷媒熱交換器57は、冷媒が有する熱を放熱する冷媒放熱手段を構成すると共に、冷却水の温度を昇温させる冷却水昇温手段としても機能する。
また、本実施形態の室内空調ユニット50には、水冷媒熱交換器57の出口側に接続され、水冷媒熱交換器57にて昇温した冷却水の熱を送風空気に放熱する冷却水側熱交換器としての加熱用熱交換器58が配置されている。
このような構成であっても、水冷媒熱交換器57において、圧縮機61から吐出された冷媒が有する熱(ヒートポンプサイクル60が生成する温熱)を冷却水に放熱することができる。
従って、本実施形態の構成によれば、前述の各実施形態と同様に、プレ暖機処理を実行することで、エンジン10の冷却水を昇温させて、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。
なお、本実施形態の構成に対して、図31の全体構成図に示すように、エンジン10の冷却水の流出ポート10bと、水冷媒熱交換器57との間に通路開閉弁36を設ける構成としてもよい。
このような構成とすれば、例えば、空調装置5の暖房負荷が高い場合に、通路開閉弁36を開放して、水冷媒熱交換器57にて冷却水が有する熱を冷媒に放熱することができる。従って、エンジン10の廃熱を空調装置5にて有効活用することが可能となる。
また、図32の全体構成図に示すように、冷却水循環回路20の回路構成を、バイパス通路25を流れる冷却水が水冷媒熱交換器57→加熱用熱交換器58に流れる構成に変更してもよい。これによれば、空調装置5の暖房負荷が高い場合に、水冷媒熱交換器57にてエンジン10にて加熱された冷却水の熱を冷媒に放熱することができる。
(第13実施形態)
次に、本発明の第13実施形態について説明する。前述までの実施形態では、プレ暖機処理において、ヒートポンプサイクル60が生成する温熱によって冷却水を加熱する構成としている。
次に、本発明の第13実施形態について説明する。前述までの実施形態では、プレ暖機処理において、ヒートポンプサイクル60が生成する温熱によって冷却水を加熱する構成としている。
これに対して、本実施形態では、図33の全体構成図に示すように、冷却水循環回路20に、冷却水を加熱する電気ヒータ59を設ける構成としている。この電気ヒータ59は、冷却水が有する熱を送風空気に放熱する加熱用熱交換器58の入口側に設けられている。本実施形態の電気ヒータ59は、冷却水を介して送風空気を加熱するための加熱手段を構成すると共に、冷却水の温度を昇温させる冷却水昇温手段としても機能する。
このような構成では、電気ヒータ59が生成する温熱で冷却水を昇温させることができるので、前述の各実施形態と同様に、プレ暖機処理を実行することで、エンジン10の冷却水を昇温させて、エンジン10の冷間始動を抑制することができる。
なお、本実施形態の構成を、図34に示すように、加熱用熱交換器58の出口側に、冷却水の熱を蓄熱する蓄熱タンク30を設ける構成に変更してもよい。さらに、本実施形態の構成を、図35に示すように、蓄熱タンク30内に電気ヒータ59を配置する構成としてもよい。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
(1)上述の第1実施形態では、バッテリBTの残存容量SOCが走行下限容量を下回るまでの予想時間tsocが、冷却水を目標温度まで昇温させるのに必要な暖機必要時間twu以下となるタイミングで、プレ暖機処理の開始するようにしているが、これに限定されない。例えば、予想時間tsocが、暖機必要時間twuに予め定めた基準時間αを加えた加算した時間(twu+α)以下となった際に、プレ暖機処理を開始する構成としてもよい。
(2)上述の各実施形態で説明したプレ暖機処理は、空調装置5の加熱手段を構成するヒートポンプサイクル60や電気ヒータ59といった加熱手段が生成する熱を利用することから、空調装置5の暖房負荷が高く、空調装置5の加熱手段の加熱能力が最大能力となっている際には、プレ暖機処理を行わないようにしてもよい。この場合、空調装置5の加熱手段の加熱能力が最大能力を下回っている際に、プレ暖機処理を実行することとなる。
(3)上述の各実施形態では、内燃機関温度調整システムを、エンジン10が走行用の駆動力を出力するハイブリッド車両に適用する例を説明したが、これに限らず、例えば、エンジン10がバッテリBTに蓄える電力を生成するための駆動力を出力するハイブリッド車両に適用してもよい。
(4)上述の各実施形態で説明した構成は、可能な範囲で適宜組み合わせることができる。
5 空調装置
10 内燃機関
59 電気ヒータ(加熱手段)
60 ヒートポンプサイクル(加熱手段)
100 制御装置(制御手段)
BT バッテリ(蓄電池)
MG 走行用電動モータ
10 内燃機関
59 電気ヒータ(加熱手段)
60 ヒートポンプサイクル(加熱手段)
100 制御装置(制御手段)
BT バッテリ(蓄電池)
MG 走行用電動モータ
Claims (18)
- 蓄電池(BT)からの電力供給により車両走行用の駆動力を出力する走行用電動モータ(MG)、および車両走行用の駆動力、または前記蓄電池(BT)に蓄える電力を生成するための駆動力を出力する水冷式の内燃機関(10)を備え、前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が所定の第1基準容量を下回るまで前記走行用電動モータ(MG)が出力する駆動力だけで走行可能なハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関(10)の温度を所望の温度に調整する内燃機関温度調整システムにおいて、
前記内燃機関(10)の冷却水が循環する冷却水循環回路(20)と、
前記冷却水循環回路(20)に設けられ、前記冷却水を循環させる第1冷却水循環手段(21)と、
車室内へ送風する送風空気の温度を調整する空調装置(5)に設けられた加熱手段(59、60)を加熱源として、前記内燃機関(10)の冷却水を昇温させる冷却水昇温手段(54a、57)と、
前記内燃機関(10)および空調装置(5)の作動を制御する制御手段(100)と、を備え、
前記制御手段(100)は、
少なくとも前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が前記第1基準容量を下回った際に、前記内燃機関(10)を作動させ、
さらに、前記蓄電池の残存容量(SOC)が前記第1基準容量を下回る前であって、前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が低下している際に、前記冷却水昇温手段(54a、57)にて前記内燃機関(10)の冷却水を昇温させるプレ暖機処理を実行することを特徴とする内燃機関温度調整システム。 - 前記制御手段(100)は、少なくとも前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の低下状態に基づいて前記プレ暖機処理の開始タイミングを決定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記制御手段(100)は、前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が前記第1基準容量よりも多い第2基準容量を下回った際に、前記プレ暖機処理を開始することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記制御手段(100)は、
前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)の減少度合いから前記蓄電池(BT)の残存容量(SOC)が前記第1基準容量を下回るまでの予想時間(tsoc)を算出すると共に、
前記プレ暖機処理の実行時に前記加熱手段(60)にて前記冷却水を所望の目標温度まで昇温させるために要する暖機必要時間(twu)を算出し、
少なくとも前記予想時間(tsoc)が前記暖機必要時間(twu)を下回るまでに、前記プレ暖機処理を開始することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関温度調整システム。 - 前記制御手段(100)は、前記予想時間(tsoc)が、前記暖機必要時間(twu)に予め定めた基準時間(α)を加えた加算した時間(twu+α)以下となった際に、前記プレ暖機処理を開始することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記プレ暖機処理における前記冷却水の目標温度は、車室外温度の低下に伴い増加するように設定されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記制御手段(100)は、前記加熱手段(59、60)の加熱能力が最大能力よりも低い場合に、プレ暖機処理を実行することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記加熱手段(59、60)は、前記蓄電池(BT)からの電力供給により温熱を生成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記加熱手段は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(61)と、前記圧縮機(61)から吐出された冷媒の熱を前記送風空気および前記冷却水の少なくとも一方に放熱可能な冷媒放熱手段(54b、57)を含んで構成されるヒートポンプサイクル(60)であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記冷却水昇温手段は、前記冷却水が有する熱を前記送風空気に放熱する冷却水側熱交換器(54a)であり、
前記冷媒放熱手段は、前記冷媒が有する熱を前記送風空気に放熱する冷媒側熱交換器(54b)であり、
前記冷却水側熱交換器(54a)および前記冷媒側熱交換器(54b)は、前記冷却水側熱交換器(54a)を流通する冷却水および前記冷媒側熱交換器(54b)を流通する冷媒が互いに熱交換可能な複合型熱交換器で構成されていることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関温度調整システム。 - 前記冷却水が有する熱を前記送風空気に放熱する冷却水側熱交換器(58)を備え、
前記冷却水昇温手段は、前記冷媒が有する熱を前記冷却水に放熱する水冷媒熱交換器(57)であり、前記冷媒放熱手段としても機能することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関温度調整システム。 - 前記空調装置(5)には、前記冷却水側熱交換器(54a、58)に流入する前記送風空気の流入量を調整する空気流入量調整手段(52、56)が設けられ、
前記制御手段(100)は、前記プレ暖機処理を実行する際に、前記空気流入量調整手段(52、56)にて前記送風空気の流入量を低下させることを特徴とする請求項10または11に記載の内燃機関温度調整システム。 - 前記冷却水循環回路(20)は、前記内燃機関(10)の内部に形成された冷却水流路(11a、12a)に前記冷却水が流れるように構成されたメイン経路(20a)と、前記冷却水昇温手段(54a、57)に前記冷却水が流れるように構成されたサブ経路(20b)と、を有することを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記冷却水循環回路(20)には、前記冷却水流路(11a、12a)を流れる前記冷却水の流量と前記冷却水昇温手段(54a、57)を流れる前記冷却水の流量とを調整する第1流量調整手段(27、32)が設けられていることを特徴とする請求項13に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記サブ経路(20b)には、前記冷却水を循環させる第2冷却水循環手段(31)が設けられていることを特徴とする請求項13または14に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記サブ経路(20b)には、前記冷却水が有する熱を蓄熱するための蓄熱手段(30)が設けられていることを特徴とする請求項13ないし15のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記蓄熱手段(30)には、前記加熱手段(59、60)の加熱能力が最大能力よりも低い場合に、前記冷却水が有する熱が蓄熱されることを特徴とする請求項16に記載の内燃機関温度調整システム。
- 前記内燃機関(10)の内部には、前記冷却水流路(11a、12a)として、シリンダブロック(11)を冷却するためのブロック側流路(11a)、およびシリンダヘッド(12)を冷却するためのヘッド側流路(12a)が形成され、
前記冷却水循環回路(10)には、前記ブロック側流路(11a)に流れる冷却水の流量と前記ヘッド側流路(12a)に流れる冷却水の流量とを調整する第2流量調整手段(35)が設けられていることを特徴とする請求項13ないし17のいずれか1つに記載の内燃機関温度調整システム。
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