(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の必要最低限の追加運転にて内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により排熱回収器の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させ、かつ、回転数増大による出力で発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて、触媒活性を図る。【解決手段】内燃機関の負荷と回転数に応じた排ガス温度に基づく排ガスエクセルギマップを記憶手段に記憶し、ある走行状態で排出される排ガスが触媒活性温度以上のガス温度と排熱回収熱による車室暖房に必要なガス流量を有するか否かを差分判定手段Ｒ１が上記マップ上で負荷と回転数の方向で差分をとって判定し、排ガスが車室暖房に必要なガス流量以下の時、回転数を上げて差分を解消すべくガス流量を増大し必要ガス流量に到達させる機関制御手段Ｓ７を有し、回転数上昇分にて発電機の発生電力で電気昇温器を作動し、触媒を昇温する昇温器制御手段Ｓ８を設けた。【選択図】図６
2018168811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸で駆動される発電機と、
内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器と、
当該触媒を昇温する電気昇温器と、
を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置であって、
予め実測または演算した、当該内燃機関の負荷の大きさと出力軸回転数に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップを記憶する記憶手段と、
ある車両走行状態において内燃機関が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップ上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する差分判定手段と、
当該差分判定手段が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量を満たさないと判定したとき、内燃機関の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量に到達させる内燃機関制御手段と、
上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機が発生した電力により電気昇温器を作動させて上記触媒を昇温する電気昇温器制御手段とを含む制御部を有する
内燃機関搭載車両の暖機装置。
【請求項２】
上記内燃機関搭載車両は自動変速機を有し、
上記制御部は、上記内燃機関制御手段が出力軸回転数を上げたとき、車速を維持するよう自動変速機の変速比を減速側に変更する車速維持手段とを含むことを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関搭載車両の暖機装置。
【請求項３】
上記内燃機関搭載車両は自動変速機を有し、
上記制御部は、上記内燃機関制御手段が出力軸回転数を上げる際に、エンジン負荷も併せて増大させ、その出力上昇分で発電機により電力を発生させ、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量の両方を満たすよう電気昇温器を作動させる機能含むことを特徴とする
請求項１また２に記載の内燃機関搭載車両の暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の出力軸で駆動される発電機と、内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器と、当該触媒を昇温する電気昇温器と、を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されたレシプロエンジンやロータリエンジン等の内燃機関は、その熱効率が著しく向上した優れたものとなっている。  
このように内燃機関の熱効率が向上すると、冬期の走行等の内燃機関出力が小さい場合には、排ガス（通常約６００℃）のもっている熱量では充分な触媒活性温度（一般に、３００〜３５０℃以上を必要とする）を確保できないうえ、車室内の暖房温度も充分に確保できない状態になることが考えられる。
【０００３】
上記触媒を活性させるための温度は、一般に３００〜３５０℃以上が必要で、一方、外気温度が低い低温環境で充分な車室温度を維持するためには５ＫＷ程度の熱量が必要であるとされている。
【０００４】
従来においては、内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられた排ガス中の熱を回収する排熱回収器を設け、この排熱回収器の回収熱を車室補助暖房に使用する手段と、上記触媒を昇温する電気ヒータ等の電気昇温器とを備えたものが知られている。
【０００５】
しかしながら、従来においては上述の排熱回収器と電気昇温器とを、如何なる条件下でどのように使用するか、という具体的な技術手段については全く存在していなかった。
【０００６】
ところで、特許文献１には、ＥＧＲクーラ（ＥＧＲとは、エキゾースト・ガス・リサーキュレーションの略）の冷却温水を車室内のヒータコアに導いて車室内を暖房するにあたり、排ガスのガス流量と排ガス温度を含めたトータル熱量により回収熱量を増加させるように成した排熱回収システムが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、電気自動車のモータ等が排出する熱を車室内暖房に用いる場合、有効エネルギ源をエクセルギ（ｅｘｅｒｇｙ）の観点で最適に利用するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７３５８２号公報
【特許文献２】特表平６−５０５９４０号公報
【発明の概要】
【０００９】
そこで、本発明者等は、内燃機関が排出する排ガスのエネルギをできるだけ多く使用し、暖房時の車室温度と触媒活性化温度維持に必要な熱量に足りない時、可及的小さい必要最小限の内燃機関出力軸の回転数増大により上記必要熱量を満足させるため、排ガスがもつエクセルギ（ｅｘｅｒｇｙ、有効エネルギ）に注目して、諸種の検討を行なった。
【００１０】
図１の（ａ）は横軸に出力軸回転数としてのエンジン回転数をとり、縦軸に内燃機関の負荷であるエンジン負荷をとって、外気温度、マイナス１０℃、エンジン冷却水温２５℃の条件下にて、排ガスエネルギの大小を示した排ガスエネルギ図で、同図において図示の便宜上、排ガスエネルギの大小をハッチング密度により示しており、ハッチング密度が密な程、排ガスエネルギが大きいことを表している。
【００１１】
図１の（ａ）の排ガスエネルギ図は、低回転低負荷領域ｅ１と、高回転低負荷領域ｅ２と、低回転高負荷領域ｅ３と、高回転高負荷領域ｅ４との４つの領域に区分することができる。
【００１２】
図１の（ａ）において領域ｅ２，ｅ３は略同等の性質をもっていることが明らかである。但し、図１の（ａ）で示した排ガスエネルギ図には、排ガス温度および排ガス流量が反映されていないものである。  
なお、図１の（ａ）において曲線ａは排ガスの等エネルギラインを示すものである。
【００１３】
図１の（ｂ）は横軸に出力軸回転数としてのエンジン回転数をとり、縦軸に内燃機関の負荷であるエンジン負荷をとって、外気温度、マイナス１０℃、エンジン冷却水温２５℃の条件下にて、排ガス温度および排ガス流量が反映された排ガスエクセルギの大小を示した排ガスエクセルギ図で、同図においても図示の便宜上、排ガスエクセルギの大小をハッチング密度により示しており、ハッチング密度が密な程、排ガスエクセルギが大きいことを表している。
【００１４】
図１の（ｂ）において領域ｅ２，ｅ３は異なる性質をもっていることが明らかである。なお、図１の（ｂ）において曲線ｂは排ガスの等エクセルギラインを示すものである。
【００１５】
ここに、上述の排ガスエクセルギをＥｘとするとき、該排ガスエクセルギＥｘは次の［数１］で表すことができる。
【００１６】
【数１】
2018168811.tif 000003
上式において（Ｔ−Ｔｏ）／ＴはＴが高くなる程、「１」に近づくもので、排ガス温度Ｔが高い程、排ガスエクセルギＥｘが大きくなることを示している。
【００１７】
図２は図１の（ｂ）の排ガスエクセルギ図をマップ化した排ガスエクセルギマップであり、図２において、点線ラインＬＴは触媒の活性に必要な温度を示すエンジン負荷ラインであり、点線ラインＬＪは車室内の暖房に必要な熱量を示す内燃機関出力軸の回転数ラインである。
【００１８】
図２において、横軸のエンジン回転数（内燃機関の出力軸回転数）が上昇する程、排ガス流量（量）が増加することを示しており、縦軸のエンジン負荷（内燃機関の出力負荷）が増加する程、排ガス温度（質）が上がることを示している。なお、図２においては、排ガス温度を質とし、排ガス流量を量として、図中に示している。また、図２の曲線ａはエンジン出力軸の等パワーラインである。
【００１９】
図２の低回転低負荷領域ｅ１では、質（排ガス温度）が不足すると共に、量（排ガス流量）も不足することを示しており、高回転低負荷領域ｅ２では、質が不足する一方で、量が過剰となることを示しており、低回転高負荷領域ｅ３では、質が過剰となる一方で、量が不足することを示しており、高回転高負荷領域ｅ４では、質、量ともに過剰となることを示している。
【００２０】
図２の排ガスエクセルギマップにおいて、それぞれの点線ラインＬＴ，ＬＪが交わる点Ｐ３が理想点であり、この理想点Ｐ３では触媒活性に必要な温度（排ガス温度）と、車室内暖房に必要な熱量（排ガス流量）との双方を満足し、かつ、上記質（排ガス温度）、量（排ガス流量）ともに過剰とならないことを表している。
【００２１】
図２の排ガスエクセルギマップから、ある車両走行状態においてエンジン（内燃機関）が排出する排ガスが、触媒の活性温度以上の排ガス温度（ラインＬＴ参照）と、排熱回収器の回収熱を使用した車室補助暖房に必要な排ガス流量（ラインＬＪ参照）とを確保するためには、現行の内燃機関運転状態の負荷の大きさと出力軸回転数の方向とで、上記理想点Ｐ３に対する、それぞれの差分を解消すればよいことが、諸種の検討により判明した。
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
そこで、この発明は、内燃機関の必要最低限の追加運転（出力軸回転数の上昇運転）により、排ガスエクセルギが過剰とならないように上記内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により排熱回収器の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させると共に、回転数増大による出力で発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて、触媒の活性化を図ることができる内燃機関搭載車両の暖機装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明による内燃機関搭載車両の暖機装置は、内燃機関の出力軸で駆動される発電機と、内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器と、当該触媒を昇温する電気昇温器と、を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置であって、予め実測または演算した、当該内燃機関の負荷の大きさと出力軸回転数に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップを記憶する記憶手段と、ある車両走行状態において内燃機関が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップ上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する差分判定手段と、当該差分判定手段が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量を満たさないと判定したとき、内燃機関の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量に到達させる内燃機関制御手段と、上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機が発生した電力により電気昇温器を作動させて上記触媒を昇温する電気昇温器制御手段とを含む制御部を有するものである。
【００２４】
上述の内燃機関の出力軸は、レシプロエンジンのクランクシャフト、または、ロータリエンジンのエキセントリックシャフトに設定することができる。また、上述の触媒を昇温する電気昇温器は電気ヒータに設定することができる。さらに、上述の記憶手段は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）で構成してもよい。加えて、上述の制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）で構成してもよい。
【００２５】
上記構成によれば、上述の記憶手段は、予め実測または演算した当該内燃機関の負荷の大きさと出力軸回転数に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップを記憶する。
【００２６】
上述の差分判定手段は、ある車両走行状態において内燃機関が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップ上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する。
【００２７】
上述の内燃機関制御手段は、当該差分判定手段が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量を満たさないと判定したとき、内燃機関の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量に到達させる。
【００２８】
上述の電気昇温器制御手段は、上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて上記触媒を昇温して、当該触媒を活性化させる。
【００２９】
このように、内燃機関の必要最低限の追加運転（出力軸回転数の上昇運転）により、排ガスエクセルギが過剰とならないように上記内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により、排熱回収器の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させると共に、出力軸回転数の増大による出力で発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて、触媒の活性化を図ることができる。
【００３０】
また、上述の排熱回収器の熱回収量は、排ガス温度よりも排ガス流量への依存性が高いので、内燃機関出力軸の回転数を上昇して、排ガス流量を増大させることで、排熱回収器により回収される熱を増大させることができる。  
要するに、車室内暖房温度の確保と、触媒活性温度維持との両立を図ることができる。
【００３１】
この発明の一実施態様においては、上記内燃機関搭載車両は自動変速機を有し、上記制御部は、上記内燃機関制御手段が出力軸回転数を上げたとき、車速を維持するよう自動変速機の変速比を減速側に変更する車速維持手段とを含むものである。
【００３２】
上記構成によれば、上述の車速維持手段は、内燃機関制御手段による出力軸回転数の上昇時に、車速を維持すべく自動変速機の変速比を減速側に変更する。  
これにより、同一車速または略同一車速が維持でき、車室内暖房温度の確保と、触媒活性温度維持との両立を図りつつ、乗員（ドライバ）の違和感を解消することができる。
【００３３】
この発明の一実施態様においては、上記内燃機関搭載車両は自動変速機を有し、上記制御部は、上記内燃機関制御手段が出力軸回転数を上げる際に、エンジン負荷も併せて増大させ、その出力上昇分で発電機により電力を発生させ、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量の両方を満たすよう電気昇温器を作動させる機能含むものである。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、内燃機関の必要最低限の追加運転（出力軸回転数の上昇運転）により、排ガスエクセルギが過剰とならないように上記内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により排気回収器の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させると共に、回転数増大による出力で発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて、触媒の活性化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は排ガスエネルギ図、（ｂ）は排ガスエクセルギ図
【図２】排ガスエクセルギマップを示す説明図
【図３】本発明の内燃機関搭載車両の暖機装置を示す系統図
【図４】内燃機関搭載車両の暖機装置を示すブロック図
【図５】制御回路ブロック図
【図６】暖機処理を示すフローチャート
【図７】排ガスエクセルギマップを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
内燃機関の必要最低限の追加運転（出力軸回転数の上昇運転）により、排ガスエクセルギが過剰とならないように上記内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により排熱回収器の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させると共に、回転数増大による出力で発電機が発生した電力にて電気昇温器を作動させて、触媒の活性化を図るという目的を、内燃機関の出力軸で駆動される発電機と、内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器と、当該触媒を昇温する電気昇温器と、を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置であって、予め実測または演算した、当該内燃機関の負荷の大きさと出力軸回転数に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップを記憶する記憶手段と、ある車両走行状態において内燃機関が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度と、上記排熱回収器の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップ上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する差分判定手段と、当該差分判定手段が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量を満たさないと判定したとき、内燃機関の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量に到達させる内燃機関制御手段と、上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機が発生した電力により電気昇温器を作動させて上記触媒を昇温する電気昇温器制御手段とを含む制御部を有するという構成にて実現した。
【実施例】
【００３７】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は内燃機関搭載車両の暖機装置を示し、図３は当該暖機装置を示す系統図、図４は内燃機関搭載車両の暖機装置を示すブロック図である。
【００３８】
図３、図４において、ダッシュロアパネル前方のエンジンルーム１０には内燃機関としてのエンジン１１を搭載し、当該エンジン１１の出力側には自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，いわゆるＡＴ）１２を接続する一方、エンジン１１の出力軸（レシプロエンジンの場合にはクランクシャフト、ロータリエンジンの場合にはエキセントリックシャフト）で駆動される発電機１３を備えている。  
この実施例では、上述の発電機１３としてオルタネータ（交流発電機）を採用している。
【００３９】
上記エンジン１１の排気ポートには、排気マニホルドを介して排気管経路１４を接続しており、この排気管経路１４は車室床面を形成するフロアパネル下部、またはトンネル部下方に沿って、車両後方部に延設され、当該排気管経路１４の後端にはテールパイプ１５を設けている。
【００４０】
上述の排気管経路１４における排気マニホルド近傍位置には触媒コンバータとしての排ガス浄化装置１６を介設している。この排ガス浄化装置１６には排気浄化要素としての触媒（図示せず）が内設されており、該触媒は３００〜３５０℃以上で活性化され、排ガスを浄化するものである。
【００４１】
上述の排ガス浄化装置１６とテールパイプ１５との間における排気管経路１４の中途部には、排ガス中の熱を回収する排熱回収器１７が取付けられている。この排熱回収器１７は排ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行ない排熱を回収するものである。
【００４２】
一方で、ダッシュロアパネル後方で、かつインストルメントパネル１８下方には、車室を暖房する主暖房器１９（図５参照）が設けられており、この主暖房器１９は、エンジン１１の冷却水を還流するヒータコア２０を備えている。このヒータコア２０はチューブとフィンとで構成され、チューブ内をエンジン冷却水が流れ、熱交換を行なうよう構成した車室内暖房用の放熱手段である。  
上述の主暖房器１９はヒータコア２０に送風して車室を暖房するものであり、この主暖房器１９としては冷暖房機能を備えた空調ユニットの暖房機能を採用してもよい。
【００４３】
ここで、上述のヒータコア２０には電気昇温器としての電気ヒータ２１が付設される一方で、上述の排ガス浄化装置１６にも触媒を昇温する電気昇温器としての電気ヒータ２２が付設されている。当該電気ヒータ２２は、排ガス浄化装置ケースの外周部または、触媒直前に設けられている。
【００４４】
図３、図４に示すように、発電機１３とヒータコア２０側の電気ヒータ２１とは通電ライン２３で接続されており、発電機１３と排ガス浄化装置１６側の電気ヒータ２２とは通電ライン２４で接続されている。上述の電気ヒータ２１はヒータコア２０下流部の空気を昇温し、一方で、電気ヒータ２２は排ガス浄化装置ケースを介してその内部の触媒を昇温する、または触媒手前で排ガスを昇温して、その熱で触媒を昇温するものである。
【００４５】
図３、図４に示すように、上述の排熱回収器１７とヒータコア２０との間には熱輸送装置（冷却水など）２６を接続しており、排熱回収器１７が回収した排ガス中の熱を、ヒータコア２０に伝達すべく構成している。
【００４６】
さらに、図３、図４に示すように車両にはバッテリ２７を搭載している。このバッテリ２７の搭載位置は図３で示す位置に限定されるものではなく、該バッテリ２７はエンジンルーム１０内に搭載してもよい。
【００４７】
図５は内燃機関搭載車両の暖機装置の制御回路ブロック図である。  
制御部としてのＣＰＵ３０は、イグニッションスイッチ３１、エアフローセンサ３２、エンジン回転センサ３３、車速センサ３４、暖房スイッチ３５からの入力に基づいて、ＲＯＭ３６に格納されたプログラムに従って、自動変速機１２、電気ヒータ２２、主暖房器１９を駆動制御し、また、ＲＡＭ３８は図７に示す排ガスエクセルギマップＭ１や必要なデータを記憶する。
【００４８】
図７に示すこの排ガスエクセルギマップＭ１は、予め実測または演算したエンジン１１の負荷の大きさと出力軸回転数であるエンジン回転数に応じた排ガス温度に基づいて表したもので、図７において、図２と同一の部分には同一符号を付している。図７においても、図２と同様に、横軸のエンジン回転数（内燃機関の出力軸回転数）が上昇する程、排ガス流量（量）が増加することを示しており、縦軸のエンジン負荷（内燃機関の出力負荷）が増加する程、排ガス温度（質）が上がることを示している。また、上述のＲＡＭ３８は記憶手段を構成するものであって、このＲＡＭ３８は、予め実測または演算しておいた、ある低温環境で目標車室温度を維持するために必要な熱量と、ガス流量に応じた排熱回収器１７の回収可能熱量とを記憶している。
【００４９】
ここで、上述のイグニッションスイッチ３１は、エンジン１１の点火装置のスイッチで、スタータモータのスイッチをも兼ねている。上述のエアフローセンサ３２は吸入空気量を検出するセンサである。上述のエンジン回転センサ３３はエンジン回転数を検出するセンサである。また、上述の車速センサ３４は車両の車速を検出するセンサである。さらに、上述の暖房スイッチ３５は、主暖房器１９の電源スイッチであり、主暖房器１９として、冷暖房機能を備えた空調ユニットの暖房機能を採用する場合には、暖房スイッチ３５のオン時に空調ユニットを暖房モードにて作動させる。
【００５０】
内燃機関の負荷の大きさとしてのエンジン負荷は、エアフローセンサ３２が検出した吸入空気量を、エンジン回転センサ３３が検出したエンジン回転数で除することで、概算することができる。
【００５１】
制御部としてのＣＰＵ３０は、ある車両走行状態（現行のエンジン運転点Ｐ１参照）においてエンジン１１が排出する排ガスが、排ガス浄化装置１６内の触媒の活性温度以上（３００〜３５０℃以上）の目標ガス温度（図７の理想点Ｐ３に相当するエンジン負荷参照）と、上述の排熱回収器１７の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量（図７の理想点Ｐ３に相当するエンジン回転数参照）を有するか否かを、図７に示す排ガスエクセルギマップＭ１上で、負荷の大きさ（エンジン負荷参照）と出力軸回転数（エンジン回転数参照）の方向でそれぞれ差分をとって判定する差分判定手段（図６に示すフローチャートの各ステップＳ５，Ｓ６から成るルーチンＲ１参照）と、
当該差分判定手段（ルーチンＲ１参照）が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量（図７の点線ラインＬＪ参照）を満たさないと判定したとき（ステップＳ６のＹＥＳ判定時）、エンジン１１の出力軸の回転数を上げて（エンジン運転点をＰ１からＰ２に変更して）、回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量（点線ラインＬＪ）に到達させる内燃機関制御手段（図６に示すフローチャートのステップＳ７参照）と、
当該内燃機関制御手段（ステップＳ７参照）により上昇した出力軸回転数の上昇分により、発電機１３が発生した電力により電気昇温器である電気ヒータ２２を作動させて触媒を昇温する電気昇温器制御手段（図６に示すフローチャートのステップＳ８参照）とを含む。
【００５２】
また、制御部であるＣＰＵ３０は、上述の内燃機関制御手段（ステップＳ７）が出力軸回転数を上げたとき、車速を維持するよう自動変速機１２の変速比を減速側に変更する車速維持手段（図６に示すフローチャートのステップＳ９参照）をも含む。
【００５３】
上述の内燃機関制御手段（ステップＳ７）による出力軸回数の上昇は、この実施例では、無断変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，いわゆるＣＶＴ）の入力軸プーリと出力軸プーリとのプーリ比を変更することにより実施しているが、ＣＶＴのプーリ比変更に代えて他の手段にて実施してもよい。
【００５４】
このように構成した内燃機関搭載車両の暖機装置の作用を、図６に示すフローチャートを参照して、以下に詳述する。  
ステップＳ１で、ＣＰＵ３０はイグニッションスイッチ３１、エアフローセンサ３２、エンジン回転センサ３３、車速センサ３４、暖房スイッチ３５からの各種信号の読込みを実行する。
【００５５】
次に、ステップＳ２で、ＣＰＵ３０はイグニッションスイッチ３１がオンか否かを判定し、ＮＯ判定時にはリターンする一方で、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ３に移行する。
【００５６】
このステップＳ３で、ＣＰＵ３０は暖房スイッチ３５がオンか否かを判定し、ＮＯ判定時にはリターンする一方で、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ４に移行する。
【００５７】
上述のステップＳ４で、ＣＰＵ３０はエンジン回転センサ３３からのエンジン回転数信号と、各センサ３２，３３の入力により、吸入空気量をエンジン回転数で除して概算したエンジン負荷との両者により、現行のエンジン運転点Ｐ１（図７参照）を求める。
【００５８】
次に、ステップＳ５で、ＣＰＵ３０は、図７に示す排ガスエクセルギマップＭ１上で、理想点Ｐ３と現行のエンジン運転点Ｐ１とを比較して、負荷の大きさと出力軸回転数（エンジン回転数）の方向でそれぞれ差分を求める。
【００５９】
次に、ステップＳ６で、ＣＰＵ３０は、上記差分に基づいて、現行のエンジン運転状態下（運転点Ｐ１参照）で排出される排ガスが、車室暖房に必要な目標ガス流量（図７の点線ラインＬＪ参照）を満たさないか否を判定する。  
そして、ステップＳ６でのＮＯ判定時（差分がない場合）にはリターンする一方で、ＹＥＳ判定時（差分が有る場合）には次のステップＳ７に移行する。
【００６０】
上述のステップＳ７で、ＣＰＵ３０は、排ガスが目標ガス流量を満たしていないことに対応して、エンジン出力軸の回転数を上げて、回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量（図７の点線ラインＬＪ参照）に到達させる。この際、ＣＰＵ３０は、図示しない油圧機構を介してＣＶＴのプーリ比を変更することで、エンジン回転数の上昇を図り、エンジン運転点を図７の現行のエンジン運転点Ｐ１から変更後のエンジン運転点Ｐ２に変更する。
【００６１】
次に、ステップＳ８で、ＣＰＵ３０は、エンジン回転数の上昇分により、発電機１３が発生した電力により電気昇温器である電気ヒータ２２を作動させて、上述の触媒を昇温させ、当該触媒の活性温度を維持する。
【００６２】
上述のステップＳ７で、エンジン回転数が上昇すると、本来ならば車速が変化するが、この車速変化を防止する目的で、次のステップＳ９では、ＣＰＵ３０が現行の車速を維持すべく、シフトソレノイドおよびコントロールバルブ（図示せず）を介して自動変速機１２の変速比を減速側に変更する。これにより、現行の車速を維持する。
【００６３】
上述のステップＳ７でのエンジン回転数の上昇により、エンジン運転点は、現行の運転点Ｐ１から変更後の運転点Ｐ２に変化することで、ガス流量は車室暖房に必要な目標ガス流量（図７の点線ラインＬＪ参照）に到達し、かつ、ステップＳ８でのエンジン回転数と上昇分により、発電機１３が発生した電力により電気ヒータ２２を作動させて、触媒を昇温することにより、触媒活性に必要な温度（理想点Ｐ３で示した点線ラインＬＴ参照）に到達することができる。
【００６４】
現行のエンジン運転点Ｐ１からエンジン回転数を上昇させる場合、エンジン負荷を同一に保って、運転点Ｐ１を運転点Ｐ２に変更し、回転数上昇分の発生電力の全てを用いて電気ヒータ２２を作動して、電気ヒータ２２の発生熱量の全てで触媒を昇温してもよく、あるいは、エンジン回転数を上昇させる場合、エンジン負荷を若干増加させて、現行の運転点Ｐ１を図７における図示右上の運転点Ｐ２’に変更し、回転数上昇と併せて負荷増大により排ガス温度を上昇して、変更後のエンジン運転点Ｐ２’と点線ラインＬＪとの差△Ａに相当する電気ヒータ２１の熱量で暖房温度の向上を図る一方、変更後のエンジン運転点Ｐ２’と点線ラインＬＴとの差△Ｂに相当する電気ヒータ２２の熱量で触媒を昇温すべく構成してもよい。何れにしても、理想点Ｐ３に相当する状態を作り出すことができる。
【００６５】
このように、上記実施例の内燃機関搭載車両の暖機装置は、内燃機関（エンジン１１参照）の出力軸で駆動される発電機１３と、内燃機関（エンジン１１）の触媒を含む排気管経路１４に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器１７と、当該触媒を昇温する電気昇温器（電気ヒータ２２参照）と、を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置であって、予め実測または演算した、当該内燃機関（エンジン１）の負荷の大きさと出力軸回転数（エンジン回転数参照）に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップＭ１を記憶する記憶手段（ＲＡＭ３８参照）と、ある車両走行状態（図７のエンジン運転点Ｐ１参照）において内燃機関（エンジン１１）が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度（点線ラインＬＴ参照）と、上記排熱回収器１７の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量（点線ラインＬＪ参照）を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップＭ１上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する差分判定手段（ルーチンＲ１参照）と、当該差分判定手段（ルーチンＲ１）が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量（点線ラインＬＪ参照）を満たさないと判定したとき、内燃機関（エンジン１１）の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量に到達させる内燃機関制御手段（ステップＳ７参照）と、上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機１３が発生した電力により電気昇温器（電気ヒータ２２参照）を作動させて上記触媒を昇温する電気昇温器制御手段（ステップＳ８参照）とを含む制御部（ＣＰＵ３０参照）を有するものである（図３〜図７参照）。
【００６６】
この構成によれば、上述の記憶手段（ＲＡＭ３８）は、予め実測または演算した当該内燃機関（エンジン１１）の負荷の大きさと出力軸回転数に応じた排ガス温度に基づいて表した排ガスエクセルギマップＭ１を記憶する。
【００６７】
上述の差分判定手段（ルーチンＲ１参照）は、ある車両走行状態（エンジン運転点Ｐ１参照）において内燃機関（エンジン１１）が排出する排ガスが、上記触媒の活性温度以上の目標ガス温度（点線ラインＬＴ参照）と、上記排熱回収器１７の回収熱を使用した車室暖房に必要な目標ガス流量（点線ラインＬＪ参照）を有するか否かを、上記排ガスエクセルギマップＭ１上で、負荷の大きさと出力軸回転数の方向でそれぞれ差分をとって判定する。
【００６８】
上述の内燃機関制御手段（ステップＳ７）は、当該差分判定手段（ルーチンＲ１）が、当該排ガスが車室暖房に必要な目標ガス流量（点線ラインＬＪ参照）を満たさないと判定したとき（ステップＳ６でのＹＥＳ判定参照）、内燃機関（エンジン１１）の出力軸の回転数を上げて回転数方向の差分を解消するようガス流量を増大して目標ガス流量（点線ラインＬＪ）に到達させる。
【００６９】
上述の電気昇温器制御手段（ステップＳ８）は、上昇した出力軸回転数の上昇分により発電機１３が発生した電力により電気昇温器（電気ヒータ２２参照）を作動させて上記触媒を昇温して、当該触媒を活性化させる。
【００７０】
このように、内燃機関（エンジン１１）の必要最低限の追加運転（出力軸回転数の上昇運転）により、排ガスエクセルギが過剰とならないように上記内燃機関出力軸の回転数を上昇し、排ガス流量の増大により、排熱回収器１７の熱回収量を増やして、車室温度を上昇させると共に、出力軸回転数の増大による出力で発電機１３が発生した電力に電気昇温器（電気ヒータ２２）を作動させて、触媒の活性化を図ることができる。
【００７１】
また上述の排熱回収器１７の熱回収量は、排ガス温度よりも排ガス流量への依存性が高いので、内燃機関出力軸の回転数を上昇して、排ガス流量を増大させることで、排熱回収器１７により回収される熱を増大させることができる。  
要するに、車室内暖房温度の確保と、触媒活性温度維持との両立を図ることができる。
【００７２】
この発明の一実施形態においては、上記内燃機関搭載車両は自動変速機１２を有し、上記制御部（ＣＰＵ３０参照）は、上記内燃機関制御手段（ステップＳ７）が出力軸回転数を上げたとき、車速を維持するよう自動変速機１２の変速比を減速側に変更する車速維持手段（ステップＳ９）とを含むものである（図５、図６参照）。
【００７３】
この構成によれば、上述の車速維持手段（ステップＳ９）は、内燃機関制御手段（ステップＳ７）による出力軸回転数の上昇時に、車速を維持すべく自動変速機１２の変速比を減速側に変更する。  
これにより、同一車速または略同一車速が維持でき、乗員（ドライバ）の違和感を解消することができる。
【００７４】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の内燃機関は、実施例のエンジン１１に対応し、
以下同様に、
触媒は、排ガス浄化装置１６内部に設けられた図示しない触媒に対応し、
電気昇温器は、電気ヒータ２２に対応し、
記憶手段は、ＲＡＭ３８に対応し、
制御部は、ＣＰＵ３０に対応し、
差分判定手段は、ＣＰＵ制御によるルーチンＲ１に対応し、
内燃機関制御手段は、ＣＰＵ制御によるステップＳ７に対応し、
電気昇温器制御手段は、ＣＰＵ制御によるステップＳ８に対応し、
車速維持手段は、ＣＰＵ制御によるステップＳ９に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上記実施例においては、ＣＶＴのプーリ比を変更することで、エンジン回転数の上昇を図るように構成したが、これに代えて、電動駆動タイプのスロットル弁（電子制御スロットルバルブ）を設け、スロットル開度を大きくし、吸入空気量の増大を図ることで、エンジン回転数を上昇すべく構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明は、内燃機関の出力軸で駆動される発電機と、内燃機関の触媒を含む排気管経路に設けられ排ガス中の熱を回収する排熱回収器と、
当該触媒を昇温する電気昇温器と、を備えた内燃機関搭載車両の暖機装置について有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１１…エンジン（内燃機関）
１２…自動変速機
１３…発電機
１４…排気管経路
１７…排熱回収器
２２…電気ヒータ（電気昇温器）
３０…ＣＰＵ（制御部）
３８…ＲＡＭ（記憶手段）
Ｍ１…排ガスエクセルギマップ
Ｒ１…差分判定手段
Ｓ７…内燃機関制御手段
Ｓ８…電気昇温器制御手段
Ｓ９…車速維持手段
【図１】
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【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】
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【図７】
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