(57)【要約】【課題】ハイブリット自動車等一時的に内燃機関が停止する車両において、内燃機関が停止中にヒータ性能が低下することがある。【解決手段】ヒータが作動中であれば（Ｓ１０のＹ）、ＥＣＵは内燃機関が停止中か否かを判定する（Ｓ１２）。内燃機関が停止中であれば（Ｓ１２のＹ）、ＥＣＵは、冷却水の温度が所定値以上であることを確認し（Ｓ１４のＹ）、冷却水の温度と蓄熱タンク内の温水の温度とを比較し、蓄熱タンク内の温水の温度のほうが高い場合（Ｓ１６のＹ）、ＥＣＵは、に三方向切替弁を制御し蓄熱タンク内の温水をヒータへ供給する（Ｓ１８）。【選択図】　　　　図２
2004130836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の条件が満たされた際に、内燃機関の運転を自律的に一時停止する車両に用いられる蓄熱システムにおいて、
前記内燃機関の冷却水の熱を温水として回収し蓄積する蓄熱タンクと、
前記内燃機関の冷却水の温度を算出する機関水温算出手段と、
前記蓄熱タンク内の温水の温度を算出する蓄熱水温算出手段と、
前記内燃機関の一時停止中に、車内を暖房するヒータの作動要求がある場合、前記算出された冷却水の温度と、前記算出された蓄熱タンク内の温水の温度を比較する温度比較部と、
前記温度比較部において、前記蓄熱タンク内の温水の温度のほうが高いと判定された場合、前記蓄熱タンク内の温水を前記ヒータへ供給する冷却水制御器と、
を有することを特徴とする蓄熱システム。
【請求項２】
三方向切替弁を更に有し、前記水路制御部は、前記ヒータへ温水を供給する経路を前記内燃機関の冷却水の経路または前記蓄熱タンクに接続する経路へ選択的に接続する前記三方向切替弁を制御することで前記蓄熱タンク内の温水を前記ヒータへ供給することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
内燃機関の冷却水の熱を蓄積する蓄熱タンクを有し、かつ所定の条件が満たされた際に、内燃機関の運転を自律的に一時停止する車両に用いられる蓄熱システムの作動方法であって、
前記内燃機関が停止中に、ヒータの作動要求があった場合、前記内燃機関の冷却水の温度と蓄熱タンク内の温水の温度とを比較し、前記蓄熱タンク内の温水の温度のほうが高いと判定された場合、前記蓄熱タンク内の温水をヒータに供給することを特徴とする蓄熱システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の冷却水を車両用暖房に利用する技術に関し、特に内燃機関の排熱を回収し利用する蓄熱システムおよび蓄熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動動力源として内燃機関とモータの両者を切り替えて、または併用して使用するハイブリット式自動車（以下、単に「ハイブリット車」ともいう）や、走行停止時に自律的に一旦内燃機関を停止し排気ガスの低減および消費燃料の低減を図る自動車（以下、単に「エコラン車」ともいう）が知られている。
【０００３】
例えばハイブリット車は、所定の条件のもと、走行中に内燃機関を停止しバッテリでモータを駆動するモードに切り替わる。内燃機関が停止すると、内燃機関の冷却水の温度が低下し、その冷却水を利用しているヒータの性能が低下することがある。そのような場合を想定し、内燃機関が停止中であっても室内の暖房を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術は、内燃機関の冷却水を予め蓄熱タンクに回収し蓄積しておき、内燃機関の停止中に蓄熱タンク内の温水をヒータに供給する。
【０００４】
また、内燃機関の冷却水の温度と、蓄熱タンクの温水の温度を比較した上で、蓄熱タンク内の温水をヒータに供給する技術も開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６７６２４号公報
【特許文献２】
特開平７−２５７１５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１においては、蓄熱タンクの温水をヒータに供給する条件は、内燃機関の冷却水の温度によって定められているため、蓄熱タンクの温水が低温の場合、十分な暖房ができない。
【０００７】
また、特許文献２においては、上述のハイブリット車やエコランカーのように内燃機関が一時的に停止することが考慮されていない。さらに、運転中に蓄熱タンクから無用に温水を出し入れすることはエネルギの無駄である。
【０００８】
本発明は、こうした状況に鑑みなされたものであって、その目的は、内燃機関が発生する熱を効率よく利用する技術を提供することにある。また別の目的は、所定の条件が満たされた際に内燃機関の運転を自律的に一時停止する車両において、暖房に利用するための熱源を確保するために内燃機関を運転させる期間を短縮する技術を提供することにある。また別の目的は、内燃機関の冷却水を暖房に利用する際に暖められる空気の温度を適切に制御する技術を提供することにある。また更に別の目的は、車両の消費燃料を低減する技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は内燃機関の蓄熱システムに関する。この内燃機関は、内燃機関の冷却水の熱を蓄積する蓄熱タンクを有し、かつ所定の条件が満たされた際に、内燃機関の運転を自律的に一時停止する車両の内燃機関である。この内燃機関の蓄熱システムは、内燃機関の冷却水の温度を算出する機関水温算出手段と、蓄熱タンク内の温水の温度を算出する蓄熱水温算出手段と、内燃機関が一時停止中に、ヒータの作動要求があった場合、算出された冷却水の温度と、算出された蓄熱タンク内の温水の温度を比較する温度比較部と、温度比較部において、蓄熱タンク内の温水の温度のほうが高いと判定された場合、蓄熱タンク内の温水をヒータへ供給する冷却水制御器と、を有する。
【００１０】
ここで内燃機関が自律的に一時停止する車両とは、イグニションがオンで通常運転が行われている状態であっても一時的に内燃機関を停止する車両を含む。そのような車両として、ハイブリット車のように内燃機関とモータとの両者を切り替えて、または併用して駆動動力源とする自動車や、エコランカーのように信号待ち停止中などでアイドル運転中に内燃機関を一時的に停止する自動車がある。以上、各構成を方法またはプログラムとして表現したものも本発明として有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、内燃機関とモータとの両者を切り替えて、または併用して駆動動力源とするハイブリット車を想定する。このハイブリット車は、所定の温度まで温められた冷却水を回収し、暖房などに利用する蓄熱システムを有する。
【００１２】
エコランカーやハイブリット車では、通常の運転中であっても内燃機関を自律的に一時停止することがある。このような車両ではヒータ作動時に内燃機関が停止すると、内燃機関の冷却水の温度が低下し、冷却水を利用するヒータの能力が低下することある。ヒータの能力低下を防ぐために、例えばハイブリット車では冷却水の温度低下を防ぐため内燃機関を始動しているが、本実施の形態では、内燃機関の停止中に蓄熱タンクの温水をヒータに供給する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄熱システムを含む内燃機関１とその冷却水循環系の概略構成を示す。この内燃機関１は車両に設けられ、電動機と組み合わされてハイブリッド駆動装置を構成してもよい。冷却水循環系は、内燃機関１を冷却する機関冷却システムとして機能するだけでなく、内燃機関１により温められた冷却水を蓄える蓄熱システム、および車内を暖房するヒータシステムとしても機能する。冷却水の流路は、電子制御装置（以下、ＥＣＵと表記する）３０により制御される。ＥＣＵ３０は、図示のごとく単一の構成であってもよいが、エアコンなどの用途にそれぞれ特化した複数の構成として存在してもよい。
【００１４】
内燃機関１はその内部に冷却水通路２を有し、冷却水通路２の上流側は循環ポンプ３の吐出口に接続される。一般に循環ポンプ３は機械式で、内燃機関１のクランクシャフト（図示せず）によって駆動される。なお、循環ポンプ３の構造は任意に定めることができ、冷却水の循環効率の観点から電動式に構成されてもよい。機関冷却システムは、循環ポンプ３およびラジエータ５を含んで構成される。サーモスタット弁８は、冷却水温度に応じて循環ポンプ３の吸込み口の接続先を切り換える。冷却水温度が所定値以上のとき、サーモスタット弁８は循環ポンプ３の吸込み口をラジエータ戻し管路６に接続する。このとき冷却水は、循環ポンプ３から冷却水通路２、ラジエータ導入管路４、ラジエータ５、ラジエータ戻し管路６およびポンプ導入管路７を通る流路を循環する。なお、吸気絞り弁２１のハウジングが分岐管路２０に設けられており、高温の冷却水により温められる。一方、冷却水温度が低いときは、サーモスタット弁８が循環ポンプ３の吸込み口をバイパス管路９に接続し、冷却水が循環ポンプ３から冷却水通路２、バイパス管路９およびポンプ導入管路７を通る流路を循環する。
【００１５】
蓄熱システムは、蓄熱タンク１７および蓄熱用ポンプ１８を含んで構成される。蓄熱タンク１７の入口が、温水回収管路２３、第１共通管路１６を経て内燃機関１側に連結し、また出口が温水排出管路２２、三方向切換弁１３、第２共通管路１２を経て内燃機関１側に連結する。機関水温センサ１０が冷却水通路２の冷却水温度を検出し、蓄熱水温センサ１９が蓄熱タンク１７の出口付近の冷却水温度を検出する。検出結果はＥＣＵ３０に伝達される。
【００１６】
冷却水通路２の冷却水温度が所定値を超えると、ＥＣＵ３０は三方向切換弁１３を制御して第２共通管路１２および温水排出管路２２を連通させ、蓄熱用ポンプ１８を作動する。冷却水通路２で温められた冷却水は、ラジエータ導入管路４、ラジエータ５、ラジエータ戻し管路６、第１共通管路１６および温水回収管路２３を通って蓄熱タンク１７に貯留される。温水の回収流路は、これに限定するものではなく、例えばラジエータ５を通らない流路を新たに設けてもよい。
【００１７】
内燃機関１の冷温始動時、内燃機関１を温めるために、蓄熱タンク１７に貯蔵する温水を、温水排出管路２２および第２共通管路１２を経て内燃機関１に供給する。このときＥＣＵ３０は、三方向切換弁１３を制御して温水排出管路２２および第２共通管路１２を連通させ、蓄熱用ポンプ１８を作動する。この温水は、内燃機関１のシリンダヘッド部に供給されて、吸気ポートまたは燃焼室を優先的に暖機することが好ましい。また、蓄熱用ポンプ１８は電動式が好ましい。
【００１８】
ヒータシステムは、ヒータ１１およびヒータ用ポンプ１５を含んで構成される。車内の暖房時、冷却水通路２において温められた冷却水を第２共通管路１２およびヒータ用管路１４を経てヒータ１１に供給する。このときＥＣＵ３０が、三方向切換弁１３を制御して第２共通管路１２およびヒータ用管路１４を連通させ、ヒータ用ポンプ１５を作動する。このヒータ用ポンプ１５は、内燃機関１が一時停止中に冷却水をヒータ１１へ供給するため一般には電動式である。内燃機関１が運転中は、循環ポンプ３によりヒータ１１へも冷却水が供給される。内燃機関１が停止中にはこの冷却水は第１共通管路１６およびポンプ導入管路７を経て冷却水通路２に戻される。なお、内燃機関１の冷温時に車内を暖房する場合、ＥＣＵ３０が三方向切換弁１３を制御して温水排出管路２２とヒータ用管路１４を連通させ、蓄熱タンク１７に貯留された温水をヒータ１１に供給してもよい。
【００１９】
図２は、ヒータ１１に供給する温水の通路を切り替える制御手順を示すフローチャートである。まず、ＥＣＵ３０はヒータ１１が作動中か否かを判定する（Ｓ１０）。ヒータ１１の作動要求があれば（Ｓ１０のＹ）、ＥＣＵ３０は内燃機関１が停止中か否かを判定する（Ｓ１２）。内燃機関１が停止中であれば（Ｓ１２のＹ）、ＥＣＵ３０は、冷却水の温度が所定値以下であるかをを確認する（Ｓ１４）。これは、冷却水温が十分に高い場合は、冷却水だけでも十分に車内の暖房が可能であるからである。
【００２０】
冷却水の温度が所定値以下である場合（Ｓ１４のＹ）、蓄熱水温センサ１９によって検出された蓄熱タンク１７の出口付近の冷却水の温度もしくはその温度から推定される蓄熱タンク１７内の温水の温度と、機関水温センサ１０によって検出された内燃機関１の冷却水の温度とを比較し、いずれの温度が高いかを判定する（Ｓ１６）。ここで冷却水の温度の所定値は、固定値であってもよいし、ＥＣＵ３０により変更可能としてもよい。例えば、ヒータ１１の負荷が大きい場合や、車両の外部の気温を検出する外気温センサを有する車両であれば外気温が低い場合と判断された場合、冷却水の温度がすぐに低下する可能性がある。このような場合は、所定値を例えば高く変更することで柔軟に蓄熱タンク１７内の温水を利用できる。
【００２１】
蓄熱タンク１７内の温水の温度のほうが高い場合（Ｓ１６のＹ）、ＥＣＵ３０は、三方向切替弁１３を制御し温水排出管路２２とヒータ用管路１４を連通させ、ヒータ用ポンプ１５および蓄熱用ポンプ１８を作動状態とし蓄熱タンク１７内の温水をヒータ１１に供給する（Ｓ１８）。ただし、このとき蓄熱タンク１７内の温水の温度に下限を設けてもよい。蓄熱タンク１７内の温水の温度が低すぎると、その温水の熱量がヒータ性能を維持するためには不十分であるが、その温度でも内燃機関１を始動する際にシリンダヘッドを暖めるために利用できる可能性があるためである。
【００２２】
ヒータの作動要求がない場合（Ｓ１０のＮ）や、内燃機関１が運転中（Ｓ１２のＮ）、内燃機関１の冷却水の温度が所定値より高い場合（Ｓ１４のＮ）、内燃機関１の冷却水の温度のほうが蓄熱タンク１７内の温水の温度より高い場合（Ｓ１６のＮ）、ＥＵＣ３０は内燃機関１の冷却水がヒータ１１へ供給されるように三方向切替弁１３を制御し第２共通管路１２およびヒータ用管路１４を連通させ、蓄熱タンク１７内の温水を維持する（Ｓ２０）。
【００２３】
以上、実施の形態によれば、内燃機関の停止中であっても蓄熱タンク内の温水をヒータへ供給することで、ヒータ性能の低下を抑制できる。また、ヒータの性能を維持するために内燃機関を始動させる期間を短くでき、燃料消費が抑えられる。
【００２４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、機関が発生する熱を効率よく利用できる。また別の観点では、所定の条件が満たされた際に、内燃機関の運転を自律的に一時停止する車両において、暖房に利用するための熱源を確保するために内燃機関を運転させる期間を短縮でき、消費燃料を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱システムを備える内燃機関とその冷却水循環系の概略構成を示す図である。
【図２】ヒータに供給する温水の通路を切り替える制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　内燃機関、　２　冷却水通路、　１０　機関水温度センサ、　１１　ヒータ、　１３　三方向切替弁、　１７　蓄熱タンク、　１９　蓄熱水温センサ、　３０　電子制御装置。
【図１】
2004130836.tif 000003
【図２】
2004130836.tif 000004