(57)【要約】      （修正有）【課題】乗員に違和感を与えることなく車両用暖房装置を制御する。【解決手段】吐出ポート１２ｏと入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂとに接続される冷却流路２０，２２と、吐出ポートと入力ポートＰ２ａとに接続される冷却流路２４と、出力ポートＰ１ｃと吸引ポート１２ｉとに接続される冷却流路３０と、出力ポートＰ２ｃと吸引ポートとに接続される暖房流路３３と、冷却流路の冷却液によってシリンダ部を冷却するウォータジャケット２１，２３と、冷却流路の冷却液によって排気部を冷却するウォータジャケット２５と、暖房流路の冷却液によって空気を暖めるヒータコアと、を有し、バルブユニット１４が流路分離状態に作動することにより、吐出ポートからウォータジャケットおよび冷却流路を経て吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させ、かつ吐出ポートからウォータジャケットおよびヒータコアを経て吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させる。【選択図】図７
2018176877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置であって、
吸引ポートおよび吐出ポートを備える冷却液ポンプと、
第１入力ポート、第２入力ポート、第１出力ポートおよび第２出力ポートを備えるバルブ機構と、
前記吐出ポートと前記第１入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第１入力ポートに冷却液を案内する第１流路と、
前記吐出ポートと前記第２入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第２入力ポートに冷却液を案内する第２流路と、
前記第１出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第１出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第３流路と、
前記第２出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第２出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第４流路と、
前記第１流路に設けられ、前記第１流路を流れる冷却液によって前記エンジンのシリンダ部を冷却するシリンダ冷却部と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる冷却液によって前記エンジンの排気部を冷却する排気冷却部と、
前記第４流路に設けられ、前記第４流路を流れる冷却液によって空調用の空気を暖めるヒータコアと、
を有し、
前記バルブ機構が、前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとを互いに連通させ、かつ前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを互いに連通させる、流路分離状態に作動することにより、
前記吐出ポートから前記シリンダ冷却部および前記第３流路を経て前記吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させ、かつ前記吐出ポートから前記排気冷却部および前記ヒータコアを経て前記吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させる、
車両用暖房装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用暖房装置において、
前記吸引ポートと前記バルブ機構が備える第３出力ポートとに接続され、前記第３出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第５流路と、
前記第５流路に設けられ、前記第５流路を流れる冷却液を冷却するラジエータと、
を有し、
前記バルブ機構は、前記第４流路が接続される第４出力ポートと、前記第５流路が接続される第５出力ポートと、を備え、
前記流路分離状態に作動する前記バルブ機構は、前記第３出力ポート、前記第４出力ポートおよび前記第５出力ポートを遮断し、前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとを互いに連通させ、かつ前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを互いに連通させる、
車両用暖房装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、前記第１入力ポート、前記第１出力ポート、前記第３出力ポート、前記第４出力ポートおよび前記第５出力ポートを遮断し、かつ前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを互いに連通させる、早期暖房状態に作動する、
車両用暖房装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、前記早期暖房状態に作動した状態のもとで、前記シリンダ冷却部内の冷却液の温度が閾値を上回る場合に、前記早期暖房状態から前記流路分離状態に切り替えられる、
車両用暖房装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の車両用暖房装置において、
前記吸引ポートと前記バルブ機構が備える第６出力ポートとに接続され、前記第６出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内するバイパス流路を有し、
前記バルブ機構は、前記第１入力ポート、前記第１出力ポート、前記第２出力ポート、前記第３出力ポート、前記第４出力ポートおよび前記第５出力ポートを遮断し、かつ前記第２入力ポートと前記第６出力ポートとを互いに連通させる、暖房準備状態に作動する、
車両用暖房装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、前記暖房準備状態に作動した状態のもとで、前記排気冷却部を流れる冷却液の温度が閾値を上回る場合に、前記暖房準備状態から前記早期暖房状態に切り替えられる、
車両用暖房装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、
前記第１入力ポートおよび前記第１出力ポートを備える第１バルブと、
前記第２入力ポートおよび前記第２出力ポートを備える第２バルブと、
を備える、車両用暖房装置。
【請求項８】
請求項２に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、
前記第１入力ポート、前記第１出力ポート、前記第３出力ポートおよび前記第４出力ポートを備える第１バルブと、
前記第２入力ポート、前記第２出力ポートおよび前記第５出力ポートを備える第２バルブと、
を備える、車両用暖房装置。
【請求項９】
請求項５に記載の車両用暖房装置において、
前記バルブ機構は、
前記第１入力ポート、前記第１出力ポート、前記第３出力ポートおよび前記第４出力ポートを備える第１バルブと、
前記第２入力ポート、前記第２出力ポート、前記第５出力ポートおよび前記第６出力ポートを備える第２バルブと、
を備える、車両用暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力源としてエンジンを備える車両には、冷却液を循環させてエンジンを冷却する冷却システムが搭載されている。また、冷却システムの流路には熱交換器であるヒータコアが設けられており、車室内に供給される空気がヒータコアによって暖められている（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９８５２１０号公報
【特許文献２】特許第５２２３３８９号公報
【特許文献３】特開２０１５−１０８３４７号公報
【特許文献４】特開２０１５−２２４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ヒータコアを備える車両用暖房装置、つまりエンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置においては、エンジン始動後に素早く車室内を暖めることが困難であった。つまり、ヒータコアに流入する冷却液を十分に暖めるためには、エンジンの暖機が完了する迄の時間が必要となっていた。このため、エンジン始動後の暖機状況に応じて冷却液の流路を切り替えることにより、ヒータコアに流入する冷却液を素早く暖めることが考えられている。
【０００５】
しかしながら、暖機状況に応じて冷却液の流路を切り替える際には、各部に停滞していた低温の冷却液がヒータコアに流れ込んでしまう虞がある。このように、ヒータコアに対して低温の冷却液が流れ込むことは、ヒータコアの温度を一時的に低下させてしまう要因であり、車室内に吹き出す温風の温度を下げてしまう要因であった。このため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、車両用暖房装置の流路を切り替えることが求められている。
【０００６】
本発明の目的は、乗員に違和感を与えることなく車両用暖房装置を制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用暖房装置は、エンジンの冷却液を熱源に用いる車両用暖房装置であって、吸引ポートおよび吐出ポートを備える冷却液ポンプと、第１入力ポート、第２入力ポート、第１出力ポートおよび第２出力ポートを備えるバルブ機構と、前記吐出ポートと前記第１入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第１入力ポートに冷却液を案内する第１流路と、前記吐出ポートと前記第２入力ポートとに接続され、前記吐出ポートから前記第２入力ポートに冷却液を案内する第２流路と、前記第１出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第１出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第３流路と、前記第２出力ポートと前記吸引ポートとに接続され、前記第２出力ポートから前記吸引ポートに冷却液を案内する第４流路と、前記第１流路に設けられ、前記第１流路を流れる冷却液によって前記エンジンのシリンダ部を冷却するシリンダ冷却部と、前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる冷却液によって前記エンジンの排気部を冷却する排気冷却部と、前記第４流路に設けられ、前記第４流路を流れる冷却液によって空調用の空気を暖めるヒータコアと、を有し、前記バルブ機構が、前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとを互いに連通させ、かつ前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを互いに連通させる、流路分離状態に作動することにより、前記吐出ポートから前記シリンダ冷却部および前記第３流路を経て前記吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させ、かつ前記吐出ポートから前記排気冷却部および前記ヒータコアを経て前記吸引ポートに達する経路で冷却液を循環させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バルブ機構を流路分離状態に作動させることにより、吐出ポートからシリンダ冷却部および第３流路を経て吸引ポートに達する経路で冷却液が循環し、かつ吐出ポートから排気冷却部およびヒータコアを経て吸引ポートに達する経路で冷却液が循環する。これにより、乗員に違和感を与えることなく車両用暖房装置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態である車両用暖房装置の構成を示す概略図である。
【図２】エンジンに設けられるウォータジャケットの例を示す概略図である。
【図３】流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。
【図６】流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。
【図７】流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。
【図８】流路切替制御における切替バルブの作動状況を示す概略図である。
【図９】エンジンに設けられるウォータジャケットの他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用暖房装置１０の構成を示す概略図である。また、図２はエンジン１１に設けられるウォータジャケット２１，２３，２５の例を示す概略図である。なお、図示する車両用暖房装置１０は、エンジン１１の冷却水を熱源に用いて車室内を暖める暖房装置であり、エンジン１１を冷却する冷却装置としても機能している。
【００１１】
図１に示すように、車両用暖房装置１０は、冷却液を圧送するウォータポンプ（冷却液ポンプ）１２と、後述する各流路の連通状態を切り替えるバルブユニット（バルブ機構）１３と、を有している。ウォータポンプ１２は、冷却液を吸引する吸引ポート１２ｉと、冷却液を吐出する吐出ポート１２ｏと、を備えている。ウォータポンプ１２としては、エンジン動力によって駆動されるポンプであっても良く、電動モータによって駆動されるポンプであっても良い。
【００１２】
バルブユニット１３は、各流路の連通状態を切り替える第１切替バルブ（第１バルブ）１４と、各流路の連通状態を切り替える第２切替バルブ（第２バルブ）１５と、によって構成されている。第１切替バルブ１４は、冷却液が流入する２つの入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと、冷却液が流出する３つの出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅと、を備えている。また、第２切替バルブ１５は、冷却液が流入する１つの入力ポートＰ２ａと、冷却液が流出する３つの出力ポートＰ２ｂ〜Ｐ２ｄと、を備えている。これらの切替バルブ１４，１５としては、各ポートＰ１ａ〜Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｄの連通状態を切替可能なバルブであれば良く、例えば、円筒状や円板状の弁体を回転させて各ポートＰ１ａ〜Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｄの連通状態を切り替えるロータリバルブを用いることができる。
【００１３】
なお、第１切替バルブ１４において、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂは第１入力ポートとして機能し、出力ポートＰ１ｃは第１出力ポートとして機能し、出力ポートＰ１ｄは第３出力ポートとして機能し、出力ポートＰ１ｅは第４出力ポートとして機能する。また、第２切替バルブ１５において、入力ポートＰ２ａは第２入力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｂは第５出力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｃは第２出力ポートとして機能し、出力ポートＰ２ｄは第６出力ポートとして機能する。
【００１４】
［回路構造］
冷却液が流れる回路構造について説明する。吐出ポート１２ｏと入力ポートＰ１ａとは、冷却流路（第１流路）２０を用いて互いに接続されている。冷却流路２０を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰ１ａには冷却液が案内されており、冷却流路２０には後述するシリンダブロック用のウォータジャケット２１が設けられている。また、吐出ポート１２ｏと入力ポートＰ１ｂとは、冷却流路（第１流路）２２を用いて互いに接続されている。冷却流路２２を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰ１ｂには冷却液が案内されており、冷却流路２２には後述するシリンダヘッド用のウォータジャケット２３が設けられている。さらに、吐出ポート１２ｏと入力ポートＰ２ａとは、冷却流路（第２流路）２４を用いて互いに接続されている。冷却流路２４を介して吐出ポート１２ｏから入力ポートＰ２ａには冷却液が案内されており、冷却流路２４には後述する排気ポート用のウォータジャケット２５が設けられている。
【００１５】
出力ポートＰ１ｃと吸引ポート１２ｉとは、冷却流路（第３流路）３０を用いて互いに接続されている。後述するラジエータ３２やヒータコア３４を迂回する冷却流路３０を介して、出力ポートＰ１ｃから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されている。また、出力ポートＰ１ｄと吸引ポート１２ｉとは、冷却流路（第５流路）３１を用いて互いに接続されている。冷却流路３１を介して出力ポートＰ１ｄから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されており、冷却流路３１には冷却液を冷却するための熱交換器としてラジエータ３２が設けられている。また、ラジエータ３２の上流側で分岐する冷却流路３１は、第１切替バルブ１４の出力ポートＰ１ｄに接続されるだけでなく、第２切替バルブ１５の出力ポートＰ２ｄにも接続されている。つまり、出力ポートＰ１ｄや出力ポートＰ２ｄから出力された冷却液は、冷却流路３１上のラジエータ３２を経て吸引ポート１２ｉに案内される。
【００１６】
出力ポートＰ２ｃと吸引ポート１２ｉとは、暖房流路（第４流路）３３を用いて互いに接続されている。暖房流路３３を介して出力ポートＰ２ｃから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されており、暖房流路３３には空調用の空気を暖めるための熱交換器としてヒータコア３４が設けられている。また、ヒータコア３４の上流側で分岐する暖房流路３３は、第２切替バルブ１５の出力ポートＰ２ｃに接続されるだけでなく、第１切替バルブ１４の出力ポートＰ１ｅにも接続されている。つまり、出力ポートＰ２ｃや出力ポートＰ１ｅから出力された冷却液は、暖房流路３３上のヒータコア３４を経て吸引ポート１２ｉに案内される。さらに、出力ポートＰ２ｄと吸引ポート１２ｉとは、バイパス流路３５を用いて互いに接続されている。ラジエータ３２やヒータコア３４を迂回するバイパス流路３５を介して、出力ポートＰ２ｄから吸引ポート１２ｉには冷却液が案内されている。
【００１７】
［ウォータジャケット］
図２に示すように、シリンダブロック用のウォータジャケット（シリンダ冷却部）２１は、エンジン１１のシリンダブロック（シリンダ部）４０に形成される冷却液空間４１を備えている。冷却液空間４１はシリンダボア４２の周囲に形成されており、冷却液空間４１には冷却流路２０から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２０に冷却液を流すことにより、冷却液空間４１に冷却液を供給してシリンダブロック４０のシリンダボア４２等を冷却することができる。
【００１８】
シリンダヘッド用のウォータジャケット（シリンダ冷却部）２３は、エンジン１１のシリンダヘッド（シリンダ部）４３に形成される冷却液空間４４を備えている。冷却液空間４４は燃焼室４５の周囲に形成されており、冷却液空間４４には冷却流路２２から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２２に冷却液を流すことにより、冷却液空間４４に冷却液を供給してシリンダヘッド４３の燃焼室４５等を冷却することができる。
【００１９】
排気ポート用のウォータジャケット（排気冷却部）２５は、シリンダヘッド４３に設けられた排気部４６に形成される冷却液空間４７を備えている。冷却液空間４７は排気ポート４８の周囲に形成されており、冷却液空間４７には冷却流路２４から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２４に冷却液を流すことにより、冷却液空間４７に冷却液を供給して排気部４６の排気ポート４８等を冷却することができる。
【００２０】
エンジン１１のウォータジャケット２１，２３，２５は、互いに独立つまり分離された冷却液空間４１，４４，４７を備えている。図示する例では、ウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４は互いに独立しているが、これに限られることはなく、ウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４を互いに連通させても良い。つまり、シリンダ冷却部を構成するウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４と、排気冷却部を構成するウォータジャケット２５の冷却液空間４７とが、互いに独立している構造であれば、シリンダ冷却部を構成するウォータジャケット２１，２３の冷却液空間４１，４４を互いに連通させても良い。
【００２１】
［制御系］
図１に示すように、車両用暖房装置１０は、切替バルブ１４，１５等の作動状態を制御するためのコントローラ５０を有している。コンピュータ等によって構成されるコントローラ５０には、外気の温度（以下、外気温度Ｔａと記載する）を検出する外気温センサ５１と、ウォータポンプ１２に流入する冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｂと記載する。）を検出する水温センサ５２と、が接続されている。また、コントローラ５０には、シリンダブロック用のウォータジャケット２１を流れる冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｃと記載する。）を検出する水温センサ５３と、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３を流れる冷却液の温度（以下、冷却液温度Ｔｄと記載する。）を検出する水温センサ５４と、が接続されている。
【００２２】
また、コントローラ５０には、暖房ユニット５５の作動時に乗員に操作されるヒータスイッチ５６と、ヒータコア３４に送風する暖房ユニット５５のブロアモータ５７と、が接続されている。ヒータスイッチ５６の操作等によってブロアモータ５７が駆動されると、ブロアモータ５７から送風される空気がヒータコア３４を通過する際に暖められる。このヒータコア３４はエンジン１１の冷却液によって暖められるため、低温環境下ではヒータコア３４に流れる冷却液を素早く暖めることが求められている。
【００２３】
［流路切替制御・暖房準備モード］
続いて、低温環境下においてヒータコア３４に流れる冷却液を素早く暖めるため、コントローラ５０によって実行される流路切替制御について説明する。図３および図４は流路切替制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図３および図４においては、符号Ａ，Ｂの箇所で互いに接続されている。また、図５〜図８は流路切替制御における切替バルブ１４，１５の作動状況を示す概略図である。
【００２４】
図３に示すように、ステップＳ１０では、図示しないスタータモータが駆動され、エンジン１１が始動される。ステップＳ１１では、外気温度Ｔａが所定の温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１を下回ると判定された場合、つまり暖房能力の素早い立ち上げが要求される低温環境下であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、暖房準備モードが実行される。
【００２５】
暖房準備モードを実行する際には、図５に示すように、バルブユニット１３は、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる暖房準備状態に作動する。暖房準備状態に作動するバルブユニット１３は、第１入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ、第１出力ポートＰ１ｃ、第２出力ポートＰ２ｃ、第３出力ポートＰ１ｄ、第４出力ポートＰ１ｅおよび第５出力ポートＰ２ｂを遮断し、かつ第２入力ポートＰ２ａと第６出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる。つまり、第１切替バルブ１４は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂおよび出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅを遮断する。また、第２切替バルブ１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｃを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｄとを互いに連通させる。
【００２６】
このように、バルブユニット１３を暖房準備状態に作動させることにより、図５に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびバイパス流路３５を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。つまり、バルブユニット１３が暖房準備状態に作動する暖房準備モードにおいては、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路３５を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができ、冷却液の温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。
【００２７】
すなわち、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３、ラジエータ３２およびヒータコア３４に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、冷却液温度の上昇速度が低下することになる。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量が減少するだけでなく、冷却液が通過する各部品の熱容量も減少することから、冷却液の温度を素早く上昇させることができる。
【００２８】
しかも、エンジン始動後に温度が上昇し難いシリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３ではなく、エンジン始動後に温度が上昇し易い排気ポート用のウォータジャケット２５、つまり高温の排出ガスが流れる排気ポート用のウォータジャケット２５で冷却液を循環させるようにしたので、この点からも、冷却液の温度を素早く上昇させることができる。
【００２９】
［流路切替制御・早期暖房モード］
図３に示すように、続くステップＳ１３では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１３において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１以下であると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、ウォータジャケット２５で冷却液を循環させる暖房準備モードが継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ１を上回ると判定された場合、つまり冷却液が暖房用の温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ１４に進み、早期暖房モードが実行される。
【００３０】
早期暖房モードを実行する際には、図６に示すように、バルブユニット１３は、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる早期暖房状態に作動する。早期暖房状態に作動するバルブユニット１３は、第１入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ、第１出力ポートＰ１ｃ、第３出力ポートＰ１ｄ、第４出力ポートＰ１ｅおよび第５出力ポートＰ２ｂを遮断し、かつ第２入力ポートＰ２ａと第２出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。つまり、第１切替バルブ１４は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂおよび出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅを遮断する。また、第２切替バルブ１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。
【００３１】
このように、バルブユニット１３を早期暖房状態に作動させることにより、図６に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、排気ポート用のウォータジャケット２５およびヒータコア３４を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。つまり、バルブユニット１３が早期暖房状態に作動する早期暖房モードにおいては、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３４との間で冷却液を循環させることができ、ヒータコア３４を素早く暖めて車室内に温風を供給することができる。
【００３２】
すなわち、前述した暖房準備モードによって冷却液温度を上昇させた場合であっても、シリンダブロック用のウォータジャケット２１、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３およびラジエータ３２に冷却液を流した場合には、冷却液の循環量が増加するだけでなく、循環する冷却液が触れる部品の熱容量も増加するため、一時的に冷却液温度を大きく低下させてしまう虞がある。これに対し、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３４との間で冷却液を循環させた場合には、冷却液の循環量の増加や、冷却液が触れる部品の熱容量の増加を、最低限に抑えることができる。これにより、冷却液の過度な温度低下を抑制することができ、ヒータコア３４から車室内に素早く温風を供給することができる。
【００３３】
［流路切替制御・分離冷却モード］
前述したように、早期暖房モードにおいては、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３における冷却液の流れを停止させている。このため、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の温度上昇状況によっては、ウォータジャケット２１，２３に冷却液を流してシリンダブロック４０やシリンダヘッド４３を冷却する必要がある。ここで、ウォータジャケット２１，２３，２５に冷却液を流して冷却を開始するため、バルブユニット１３の各ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃを開放することは、ヒータコア３４に流れ込む冷却液の温度を一時的に低下させてしまう要因である。
【００３４】
すなわち、ウォータジャケット２１，２３に連通する入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂが開放された場合には、様々な箇所に停滞していた低温の冷却液がヒータコア３４に流れ込み、ヒータコア３４の温度を一時的に低下させてしまう虞がある。このように、ヒータコア３４の温度を下げることは、車室内に吹き出す温風の温度を下げる要因であるため、乗員に違和感を与えてしまう虞がある。そこで、車両用暖房装置１０は、流路切替制御の制御モードとして、ウォータジャケット２１，２３を通過する冷却液の流れと、ウォータジャケット２５を通過する冷却液の流れとを、互いに分離する分離冷却モードを備えている。
【００３５】
図３および図４に示すように、ステップＳ１４において、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３４との間で冷却液を循環させる早期暖房モードが実行されると、ステップＳ１５に進み、シリンダブロック用のウォータジャケット２１内の冷却液温度Ｔｃが、所定の温度閾値Ｔｃ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３内の冷却液温度Ｔｄが、所定の温度閾値Ｔｄ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１を上回ると判定された場合や、ステップＳ１６において、冷却液温度Ｔｄが温度閾値Ｔｄ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始する分離冷却モードが実行される。
【００３６】
分離冷却モードを実行する際には、図７に示すように、バルブユニット１３は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させ、かつ入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる流路分離状態に作動する。流路分離状態に作動するバルブユニット１３は、第３出力ポートＰ１ｄ、第４出力ポートＰ１ｅ、第５出力ポートＰ２ｂおよび第６出力ポートＰ２ｄを遮断し、第１入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと第１出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させ、かつ第２入力ポートＰ２ａと第２出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。つまり、第１切替バルブ１４は、出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅを遮断し、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させる。また、第２切替バルブ１５は、出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ２ａと出力ポートＰ２ｃとを互いに連通させる。
【００３７】
このように、バルブユニット１３を流路分離状態に作動させることにより、図７に矢印で示すように、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３を流れる冷却液の循環流路と、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の循環流路とを、互いに分離することができる。つまり、バルブユニット１３が流路分離状態に作動する分離冷却モードにおいては、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２１，２３および冷却流路３０を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させ、かつ吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させている。
【００３８】
これにより、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３からヒータコア３４に流入する冷却液を削減することができるため、様々な箇所に停滞していた低温の冷却液がヒータコア３４に流入することを抑制することができ、ヒータコア３４の温度が低下することを抑制することができる。このように、ヒータコア３４の温度低下を抑制するようにしたので、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始することができる。
【００３９】
なお、図４に示すように、ステップＳ１５において、冷却液温度Ｔｃが温度閾値Ｔｃ１以下であると判定された後に、ステップＳ１６において、冷却液温度Ｔｄが温度閾値Ｔｄ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、早期暖房モードが継続される。つまり、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却が必要な温度域に、ウォータジャケット２１，２３内の冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄが到達していないため、ウォータジャケット２５とヒータコア３４との間で冷却液を循環させる早期暖房モードが継続される。
【００４０】
［流路切替制御・通常冷却モード］
図４に示すように、分離冷却モードや早期暖房モードが実行されると、続くステップＳ１９では、冷却液温度Ｔｂが所定の温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回るか否かが判定される。ステップＳ１９において、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２以下であると判定された場合、つまりラジエータ３２を用いて冷却液を冷却する温度域に達していないと判定された場合には、ステップＳ１５に戻り、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄに基づいて分離冷却モードや早期暖房モードの実行が継続される。一方、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２を上回ると判定された場合、つまりラジエータ３２を用いて冷却液を冷却する温度域に到達したと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、通常冷却モードが実行される。また、前述したステップＳ１１において、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１以上であると判定された場合、つまり外気温度Ｔａが高い環境下であると判定された場合にも、ステップＳ２０に進み、通常冷却モードが実行される。
【００４１】
通常冷却モードを実行する際には、図８に示すように、バルブユニット１３は、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａおよび出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを互いに連通させる通常冷却状態に作動する。通常冷却状態に作動するバルブユニット１３は、出力ポートＰ１ｃ，Ｐ２ｄを遮断し、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａおよび出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを互いに連通させる。このように、バルブユニット１３を通常冷却状態に作動させることにより、図８に矢印で示すように、ウォータポンプ１２の吐出ポート１２ｏから吐出された冷却液は、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３２やヒータコア３４を通過し、ウォータポンプ１２の吸引ポート１２ｉに吸引される。このように、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３２に冷却液を流すことにより、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、通常冷却モードが実行される状況としては、冷却液温度が十分に上昇している状況や外気温度Ｔａが高い状況であることから、車両用暖房装置１０の暖房能力が不足することはない。
【００４２】
［流路切替制御・まとめ］
これまで説明したように、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１（例えば１０℃）以下であった場合には、エンジン始動後にバルブユニット１３が暖房準備状態に切り替えられ、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびバイパス流路３５を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させる。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５だけで冷却液を循環させることができるため、冷却液温度を暖房用の温度域に向けて素早く上昇させることができる。
【００４３】
また、バルブユニット１３が暖房準備状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値（閾値）Ｔｂ１（例えば４０℃）を上回る場合には、バルブユニット１３が暖房準備状態から早期暖房状態に切り替えられる。このように、バルブユニット１３が早期暖房状態に切り替えられると、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液が循環する。これにより、排気ポート用のウォータジャケット２５とヒータコア３４との間で冷却液を循環させることができるため、ヒータコア３４に流入する冷却液の温度低下を抑制することができ、ヒータコア３４から車室内に素早く温風を供給することができる。
【００４４】
また、バルブユニット１３が早期暖房状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄが温度閾値（閾値）Ｔｃ１，Ｔｄ１を上回る場合には、バルブユニット１３が早期暖房状態から流路分離状態に切り替えられる。このように、バルブユニット１３が流路分離状態に切り替えられると、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２１，２３および冷却流路３０を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液が循環し、かつ吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２５およびヒータコア３４を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液が循環する。これにより、低温の冷却液がヒータコア３４に流入することを抑制することができるため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始することができる。
【００４５】
そして、バルブユニット１３が早期暖房状態や分離冷却状態に作動した状態のもとで、冷却液温度Ｔｂが温度閾値Ｔｂ２（例えば７０℃）を上回る場合には、バルブユニット１３が早期暖房状態や分離冷却状態から通常冷却状態に切り替えられる。これにより、各ウォータジャケット２１，２３，２５からラジエータ３２やヒータコア３４に冷却液を流すことができ、エンジン１１を適切に冷却することができる。なお、バルブユニット１３を通常冷却状態に切り替える際には、冷却液の温度が十分に上昇していることから、ヒータコア３４に流入する冷却液温度の過度な低下によって暖房能力が不足することはない。
【００４６】
このように、低温環境下におけるエンジン始動後には、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度に基づいて、バルブユニット１３を暖房準備状態から早期暖房状態に切り替えるようにしたので、ヒータコア３４に流入する冷却液の温度を効率良く上昇させることができ、車両用暖房装置１０の暖房能力を素早く立ち上げることができる。これにより、低温環境下であっても車室内に素早く温風を供給することができる。
【００４７】
また、バルブユニット１３を早期暖房状態に作動させた後には、シリンダブロック用やシリンダヘッド用のウォータジャケット２１，２３を流れる冷却液の温度に基づいて、バルブユニット１３を早期暖房状態から流路分離状態に切り替えるようにしたので、低温の冷却液がヒータコア３４に流入することを抑制することができる。このように、ヒータコア３４の温度低下を抑制することができるため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３を冷却する際にも車両用暖房装置１０を制御することができる。
【００４８】
［他の実施の形態］
図２に示した例では、シリンダヘッド４３に一体に設けられた排気部４６に対し、排気冷却部としてのウォータジャケット２５を形成しているが、これに限られることはなく、シリンダヘッド４３に別体に設けられた排気マニホールドに対し、排気冷却部としてのウォータジャケットを形成しても良い。ここで、図９はエンジン６０に設けられるウォータジャケットの他の例を示す概略図である。図９において、図２に示した部位や部品と同様の部位や部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図９に示すように、エンジン６０のシリンダヘッド６１には、排気マニホールド（排気部）６２が取り付けられている。排気マニホールド６２にはウォータジャケット（排気冷却部）６３が設けられており、ウォータジャケット６３は排気管６４の周囲に形成される冷却液空間６５を備えている。ウォータジャケット６３は前述した冷却流路２４に設けられており、冷却液空間６５には冷却流路２４から冷却液が案内されている。ウォータポンプ１２を駆動して冷却流路２４に冷却液を流すことにより、冷却液空間６５に冷却液を供給して排気マニホールド６２の排気管６４等を冷却することができる。
【００５０】
このように、シリンダヘッド６１とは別体の排気マニホールド６２に、排気冷却部としてのウォータジャケット６３が設けられる場合であっても、前述したバルブユニット１３の流路切替制御を実行することによって、ヒータコア３４に流入する冷却液の温度を効率良く上昇させることができ、車両用暖房装置１０の暖房能力を素早く立ち上げることができる。また、バルブユニット１３を早期暖房状態から流路分離状態に切り替えることにより、低温の冷却液がヒータコア３４に流入することを抑制することができるため、乗員に違和感を与える温風の温度低下を招くことなく、シリンダブロック４０やシリンダヘッド４３の冷却を開始することができる。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図７に示した例では、バルブユニット１３が流路分離状態に作動する分離冷却モードにおいて、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｃとを互いに連通させているが、これに限られることはなく、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｄとを互いに連通させても良い。このように、入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂと出力ポートＰ１ｄとを互いに連通させた場合には、吐出ポート１２ｏからウォータジャケット２１，２３および冷却流路３１を経て吸引ポート１２ｉに達する経路で冷却液を循環させることができる。この場合には、バルブユニット１３の出力ポートＰ１ｄが第１出力ポートとして機能し、冷却流路３１が第３流路として機能することになる。
【００５２】
前述の説明では、第１切替バルブ１４は、２つの入力ポートＰ１ａ，Ｐ１ｂおよび３つの出力ポートＰ１ｃ〜Ｐ１ｅを備えており、第２切替バルブ１５は、１つの入力ポートＰ２ａおよび３つの出力ポートＰ２ｂ〜Ｐ２ｄを備えているが、これに限られることはない。例えば、車両用暖房装置１０が分離冷却モードに特化するものであれば、第１切替バルブ１４から出力ポートＰ１ｄ，Ｐ１ｅを削減しても良く、第２切替バルブ１５から出力ポートＰ２ｂ，Ｐ２ｄを削減しても良い。また、車両用暖房装置１０から暖房準備モードが削減される場合には、第２切替バルブ１５から出力ポートＰ２ｄを削減しても良い。また、図示する例では、バルブユニット１３を２つの切替バルブ１４，１５によって構成しているが、これに限られることはなく、バルブユニット１３を１つの切替バルブによって構成しても良く、バルブユニット１３を３つ以上の切替バルブによって構成しても良い。また、図示する例では、第１流路として２本の冷却流路２０，２２を設けているが、これに限られることはなく、ウォータジャケット２１，２３を互いに連通させた回路構造である場合には、第１流路として１本の冷却流路が設けられていても良い。
【００５３】
前述の説明では、排気ポート用のウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度として、ウォータポンプ１２に流入する冷却液の温度を用いているが、これに限られることはない。例えば、水温センサ５２をウォータジャケット２５に設けることにより、ウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度を直に検出しても良い。また、水温センサ５２を、吐出ポート１２ｏ、冷却流路２４またはバイパス流路３５に設けることにより、ウォータジャケット２５を流れる冷却液の温度を間接的に検出しても良い。
【００５４】
前述の説明では、シリンダブロック用のウォータジャケット２１内の冷却液の温度として、水温センサ５３によって検出される冷却液温度Ｔｃを用いているが、これに限られることはなく、他の温度センサ等を用いて間接的に冷却液温度Ｔｃを検出しても良い。また、前述の説明では、シリンダヘッド用のウォータジャケット２３内の冷却液の温度として、水温センサ５４によって検出される冷却液温度Ｔｄを用いているが、これに限られることはなく、他の温度センサ等を用いて間接的に冷却液温度Ｔｄを検出しても良い。さらに、前述の説明では、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄの双方を用いて分離冷却モードへの切り替えを判定しているが、これに限られることはなく、冷却液温度Ｔｃ，Ｔｄの何れかを用いて分離冷却モードへの切り替えを判定しても良い。
【００５５】
図３に示すフローチャートでは、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１以下である場合に、暖房準備モード、早期暖房モードおよび分離冷却モードを実行しているが、これに限られることはなく、外気温度Ｔａが温度閾値Ｔａ１を上回る場合であっても、暖房準備モード、早期暖房モードおよび分離冷却モードを実行しても良い。また、図３に示すフローチャートでは、暖房準備モード、早期暖房モード、分離冷却モード、通常冷却モードの順に、制御モードを切り替えているが、これに限られることはない。例えば、冷却液温度の推移によっては、早期暖房モードを実行することなく、暖房準備モードから分離冷却モードに切り替えても良く、暖房準備モードから通常冷却モードに切り替えても良い。また、冷却液温度の推移によっては、暖房準備モードを実行することなく、早期暖房モードを最初に実行しても良く、暖房準備モードや早期暖房モードを実行することなく、分離冷却モードを最初に実行しても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１０    車両用暖房装置
１１    エンジン
１２    ウォータポンプ（冷却液ポンプ）
１２ｉ    吸引ポート
１２ｏ    吐出ポート
１３    バルブユニット（バルブ機構）
１４    第１切替バルブ（第１バルブ）
１５    第２切替バルブ（第２バルブ）
２０    冷却流路（第１流路）
２１    ウォータジャケット（シリンダ冷却部）
２２    冷却流路（第１流路）
２３    ウォータジャケット（シリンダ冷却部）
２４    冷却流路（第２流路）
２５    ウォータジャケット（排気冷却部）
３０    冷却流路（第３流路）
３１    冷却流路（第５流路）
３２    ラジエータ
３３    暖房流路（第４流路）
３４    ヒータコア
３５    バイパス流路
４０    シリンダブロック（シリンダ部）
４３    シリンダヘッド（シリンダ部）
４６    排気部
６０    エンジン
６２    排気マニホールド（排気部）
６３    ウォータジャケット（排気冷却部）
Ｐ１ａ    入力ポート（第１入力ポート）
Ｐ１ｂ    入力ポート（第１入力ポート）
Ｐ１ｃ    出力ポート（第１出力ポート）
Ｐ１ｄ    出力ポート（第３出力ポート）
Ｐ１ｅ    出力ポート（第４出力ポート）
Ｐ２ａ    入力ポート（第２入力ポート）
Ｐ２ｂ    出力ポート（第５出力ポート）
Ｐ２ｃ    出力ポート（第２出力ポート）
Ｐ２ｄ    出力ポート（第６出力ポート）
Ｔｂ    冷却液温度（温度）
Ｔｂ１    温度閾値（閾値）
Ｔｃ    冷却液温度（温度）
Ｔｃ１    温度閾値（閾値）
Ｔｄ    冷却液温度（温度）
Ｔｄ１    温度閾値（閾値）
【図１】
2018176877.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018176877.tif 000008
【図７】
2018176877.tif 000009
【図８】
2018176877.tif 000010
【図９】
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