(57)【要約】【課題】  ＥＧＲクーラを用いて車両用空調装置の暖気促進を図らんとするシステムにおいて、ＥＧＲクーラに流入するガスの量だけでなく、ガスの温度も上げることによってエンジン冷却水により多くの熱量を与え、車両用空調装置のさらなる暖気促進を図る。【解決手段】  エンジン冷却水の温度が所定値以下の場合、あるいは車両用空調装置の空調制御装置３２から暖房能力増加の要請が有った場合には、エンジン１から排出される排気ガス温度を昇温させる操作を行うと共に、ＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガス量が増加させる制御装置３１を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の冷却媒体を空調用熱源の少なくとも一つとして用いる車両用空調装置の暖気促進システムであって、
エンジン（１）から排出される排気ガスが流れる排気流路（４）から分岐し、排気流路（４）を流れる排気ガスをエンジン（１）の吸入側に環流させるＥＧＲ流路（１０）と、
ＥＧＲ流路（１０）を流れる排気ガスを前記冷却媒体と熱交換させて冷却するＥＧＲクーラ（１１）と、
前記冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出手段（２３）と、
前記冷却媒体の温度が所定値以下の場合、あるいは車両用空調装置の空調制御装置（３２）から暖房能力増加の要請が有った場合には、エンジン（１）から排出される排気ガス温度を昇温させる操作を行うと共に、ＥＧＲクーラ（１１）に流入する排気ガス量を増加させる制御装置（３１）と、
を備えたことを特徴とする車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項２】
ＥＧＲ流路（１０）におけるＥＧＲクーラ（１１）よりも下流の部位から分岐し、排気流路（４）におけるＥＧＲ流路（１０）の分岐点（Ｐ１）よりも下流の部位に合流するバイパス流路（１４）を有し、排気流路（４）におけるＥＧＲ流路（１０）の分岐点（Ｐ１）とバイパス流路（１４）との合流点（Ｐ３）との間の部位に、ＥＧＲクーラ（１１）に流入する排気ガス量を調節するガス流量調節弁（１６）が設けられたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項３】
ＥＧＲクーラ（１１）への排気ガスの流入を制御するガス流れ制御弁（１７）をＥＧＲ流路（１０）やバイパス流路（１４）に設けたことを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項４】
ＥＧＲ流路（１０）におけるバイパス流路（１４）の分岐点（Ｐ２）よりも下流の部位に、エンジン（１）の吸入側に環流する排気ガス量を調節するＥＧＲ量調節弁（１５）を設けたことを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項５】
エンジン（１）の排気ガス温度を昇温させる操作は、空気過剰率の低減、燃料噴射タイミングの制御、エンジン回転数増加のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項６】
媒体温度検出手段（２３）は、エンジン（１）及びＥＧＲクーラ（１１）及び空調装置を経由するエンジン冷却系（５）から温度を検出することを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項７】
前記冷却媒体は、少なくともその一部がエンジン（１）から流出し、ＥＧＲクーラ（１１）に流入し、その後、車両用空調装置の空調風加熱用熱交換器（１３）を経由して再びエンジン（１）に流入することを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項８】
媒体温度検出手段（２３）は、空調風加熱用熱交換器（１３）に入る直前の冷却媒体の温度を検出することを特徴とする請求項７記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項９】
空調制御装置（３２）は、乗員が設定した車室内温度目標値と実際の車室内温度との温度差に応じて空調風の目標吹き出し温度を調整すると共に、この目標吹き出し温度が所定値以上か、あるいは前記温度差が所定値以上の場合、暖房能力増加要請を出すことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項１０】
所定の冷却媒体温度あるいは空調制御装置（３２）の暖房能力増加要請に基づいて算出される目標冷却媒体温度のうちのいずれか高い方と実際の冷却媒体温度との差及びエンジン回転数及び排気ガス温度によりガス流量調節弁（１６）が制御されることを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項１１】
冷却媒体の温度が沸騰状態あるいは沸騰状態近傍に達した場合、ＥＧＲクーラ（１１）に排気ガスが流れ込まないようにガス流量調節弁（１６）、ガス流れ制御弁（１７）、ＥＧＲ量調節弁（１５）等が制御されることを特徴とする請求項２、３、４のいずれか一項記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項１２】
排気流路（４）におけるバイパス流路（１４）との合流点（Ｐ３）は、排気ガス浄化用の触媒（１８）の上流側に位置することを特徴とする請求項２記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項１３】
排気ガス浄化用の触媒（１８）の温度を検出する触媒温度検出手段（２０）の検出温度が所定値以下の場合、ＥＧＲクーラ（１１）で冷却された排気ガスが排気ガス浄化用の触媒（１８）に流れ込まないようにガス流量調節弁（１６）やガス流れ制御弁（１７）等が制御されることを特徴とする請求項２、３、１２のいずれか一項記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【請求項１４】
車両が停止状態で且つエンジン（１）が作動中である場合にエンジン（１）の排気ガス温度を昇温させる操作が行われることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の車両用空調装置の暖気促進システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置の暖気促進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物を低減する目的で、排気ガスの一部をエンジンの吸入側に環流するＥＧＲ装置が知られている。この場合、環流する排気ガス（ＥＧＲガス）の温度が高いと、エンジンの吸気温度が高くなって出力が低下したり、ＥＧＲガスの流量制御を行うＥＧＲ量調節弁が劣化する等の不具合が生じる。
【０００３】
これを回避するため、エンジン冷却水が循環するＥＧＲクーラをＥＧＲ量調節弁上流に設け、冷却水を用いてＥＧＲガスから熱を奪うことでＥＧＲガスの冷却を図るようにしている。
【０００４】
下記特許特許文献１には、ＥＧＲクーラで昇温された冷却水を車内暖気促進に利用する技術が開示されている。この従来技術では、エンジン運転状態がＥＧＲ領域か否かに関わらず、ＥＧＲクーラに排気ガスを流すことができるよう、排気流路に工夫がなされている。
【０００５】
すなわち、エンジンの運転状態に関わらず、ＥＧＲクーラに流れるガスを所定量確保できるようにしており、ＥＧＲクーラに流れるガス量に着目した技術であるといえる。
【特許文献１】特開平８−１６５９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ＥＧＲクーラを用いて車両用空調装置の暖気促進を図らんとするシステムにおいて、ＥＧＲクーラに流入するガスの量だけでなく、ガスの温度も上げることによってエンジン冷却水により多くの熱量を与え、車両用空調装置のさらなる暖気促進を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、
エンジン１の冷却媒体を空調用熱源の少なくとも一つとして用いる車両用空調装置の暖気促進システムであって、
エンジン１から排出される排気ガスが流れる排気流路４から分岐し、排気流路４を流れる排気ガスをエンジン１の吸入側に環流させるＥＧＲ流路１０と、
ＥＧＲ流路１０を流れる排気ガスを前記冷却媒体と熱交換させて冷却するＥＧＲクーラ１１と、
前記冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出手段２３と、
前記冷却媒体の温度が所定値以下の場合、あるいは車両用空調装置の空調制御装置３２から暖房能力増加の要請が有った場合には、エンジン１から排出される排気ガス温度を昇温させる操作を行うと共に、ＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガス量を増加させる制御装置３１と、
を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却媒体の温度が所定値以下の場合、あるいは車両用空調装置の空調制御装置３２から暖房能力増加の要請が有った場合に、ＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガスの温度が上昇すると共にＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガス量が増加するので、エンジン冷却水に多くの熱量を与えることができ、車室内のさらなる暖気促進を図ることができる。
【０００９】
したがって、速やかに車室内を昇温させることができるため、快適性が向上する。また、冷却媒体が速やかに昇温するので、エンジンの潤滑油を速やかに昇温させることができ、潤滑油の粘度が下がってエンジンの摩擦損失が低減し、燃費が改善するという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の概略構成図、図２は実施形態の制御手順を示すフローチャート、図３、図４は実施形態の制御マップである。
【００１１】
図１において、１はエンジンであり、インジェクター２を備えている。３は吸気流路で、ここから吸入された空気はインジェクター２から噴射される燃料と混合される。４はエンジン１から排出される排気ガスが流れる排気流路である。
【００１２】
５はエンジン１を水やエチレングリコールの混合物である冷却水で冷却するエンジン冷却系であり、ラジエータ６、ウォーターポンプ７が配管８を介してエンジン１のウォータージャケットと接続されている。ウォーターポンプ７からウォータージャケットに圧送された冷却水（冷却媒体）はエンジン１の各部から熱を奪い、ラジエータ６で熱を放出してウォーターポンプ７に戻る。
【００１３】
９はエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物を低減するためのＥＧＲ装置で、ＥＧＲ流路１０を備えている。ＥＧＲ流路１０は排気流路４から分岐しており、排気流路４を流れる排気ガスをエンジン１の吸入側に環流させる。
【００１４】
ＥＧＲ流路１０にはＥＧＲクーラ１１が設けられている。このＥＧＲクーラ１１には、エンジン冷却系５の配管８から分岐した配管１２が接続されており、ＥＧＲ流路１０を流れる排気ガスをエンジン冷却水と熱交換させて冷却する。
【００１５】
また、ＥＧＲクーラ１１は、配管１２を介して車両用空調装置のヒータコア（空調風加熱用熱交換器）１３に接続されており、さらにヒータコア１３は配管１２を介してウォーターポンプ７の吸入側に接続されている。
【００１６】
１４はバイパス流路で、ＥＧＲ流路１０におけるＥＧＲクーラ１１よりも下流の部位から分岐し、排気流路４におけるＥＧＲ流路１０の分岐点Ｐ１よりも下流の部位に合流している。このバイパス通路１４を設けたことで、エンジン運転状態がＥＧＲ領域であるか否かにかかわらず、ＥＧＲクーラ１１に排気ガスを流すことができる。
【００１７】
ＥＧＲ流路１０におけるバイパス流路１４の分岐点Ｐ２よりも下流の部位にはエンジン１の吸入側に環流する排気ガス量を調節するＥＧＲ量調節弁１５が設けられている。
【００１８】
また、排気流路４におけるＥＧＲ流路１０の分岐点Ｐ１とバイパス流路１４との合流点Ｐ３との間の部位には、ＥＧＲクーラ１１に流れ込む排気ガス量を調節するガス流量調節弁１６が設けられている。
【００１９】
さらに、ＥＧＲ流路１０におけるＥＧＲクーラ１１の下流の部位にも、ＥＧＲクーラ１１への排気ガスの流入量を制御するガス流れ制御弁１７が設けられている。三つの弁１５〜１７を作動させるアクチュエータは、エンジン制御器（制御装置）３１からの出力信号で作動する。
【００２０】
ＥＧＲクーラ１１に流れ込む排気ガス量はガス流量調節弁１６のみで制御することができるが、ガス流れ制御弁１７を設けておくことで、ＥＧＲクーラ１１へ排気ガスを流入させたくない場合には、より確実に排気ガスの流入を防ぐことができる。
【００２１】
なお、ガス流量調節弁１６は、図５に示すように、分岐点Ｐ１（図１参照）に設けるようにしてもよい。また、本例では、ガス流れ制御弁１７をＥＧＲクーラ１１と分岐点Ｐ２の間に設けているが、分岐点Ｐ２に設け、三方弁を使用してもよい。
【００２２】
また、図６に示すように、ガス流量調節弁１６を合流点Ｐ３（図１参照）に設け、ガス流れ制御弁１７を分岐点Ｐ１とＥＧＲクーラ１１の間に設けるようにしてもよい。なお、ガス流れ制御弁１７を分岐点Ｐ１に設け、三方弁を使用してもよい。
【００２３】
排気流路４における合流点Ｐ３の下流の部位には排気ガス浄化用の触媒１８が設けられ、さらに、その下流には消音器１９が設けられている。なお、触媒１８が合流点Ｐ３の下流に設けられているのは、ＥＧＲクーラ１１を通った排気ガスを浄化するためである。
【００２４】
排気流路４における触媒１８の出口側、ＥＧＲ流路１０の分岐点Ｐ１の上流側には、それぞれ排気ガスの温度を検出するガス温度センサ２０、２１が設けられている。これらの出力信号はエンジン制御器３１に入力される。
【００２５】
また、ＥＧＲクーラ１１にエンジン冷却水を循環させる配管１２には、ＥＧＲクーラ１１の上流側と下流側にそれぞれ水温センサ２２、２３が設けられている。これらの出力信号はエンジン制御器３１に入力される。
【００２６】
エンジン冷却系５におけるエンジン冷却水が流れる経路は、ラジエータ６に流れる経路と、ＥＧＲクーラ１１に流れる経路とがある。ラジエータ６に流れる場合には、サーモバルブ２４のサーモスタットに入り、ラジエータ６を通過後、ウォーターポンプ７によりエンジン１内に圧送される。一方、ＥＧＲクーラ１１から流れ出たエンジン冷却水は、ヒータコア１３に流入し、空調風と熱交換した後、ウォーターポンプ７によりエンジン１内に圧送される。
【００２７】
なお、サーモスタットはエンジン冷却水の水温を検知して冷却水経路を切り換える。すなわち、エンジン冷却水が例えば８０℃以下の場合には、エンジン冷却水をラジエータ６に流さずにＥＧＲクーラ１１に流す。
【００２８】
車両用空調装置は、図示しないが、コンプレッサ、空調風をユニットケース内の下流側に向けて流すファン、そのファンを駆動するファンモータ、コンプレッサで高圧になった冷媒を外気で冷却するコンデンサ、このコンデンサで液化した冷媒を断熱膨張させる膨張弁、この膨張弁で低温低圧になった冷媒で空調風を冷却、除湿するエバポレータ、このエバポレータで冷却された空調風の温度を制御するエアミックスドア、そして、このエアミックスドアの下流にあるヒータコア１３等から構成される。
【００２９】
ファンモータやエアミックスドア等は空調制御器３２により制御される。空調制御器３２はエンジン制御器３１と接続され、相互に情報を通信する。また、ヒータコア１３の下流には、車室内へ吹き出す空調風の温度を検出する吹き出し温度センサ２５が設けられており、その出力信号は空調制御器３２に入力される。
【００３０】
次に、本実施形態の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ１０で、エンジン制御器３１にデータ（エンジン回転数、エンジン負荷、排気ガス温度、エンジン冷却水温、空調制御器３２からの暖房能力増加要請信号、目標冷却水温等）が入力される。なお、目標冷却水温は、乗員が設定した車室内温度目標値、実際の車室内温度、外気温度、日射量等に基づいて設定される。
【００３２】
次いで、ステップＳ２０で、エンジン冷却水の温度が所定温度（例えば７５℃）以上であるか否かを判定する。所定温度以上でなければステップＳ３０に進み、排気ガス温度を上げる操作を行う。すなわち、空気過剰率の低減、燃料噴射タイミングの制御、エンジン回転数増加等を行う。
【００３３】
なお、排気ガスの昇温操作は車両が停止中でエンジン１の作動中に行うようにするのが好ましい。車両が移動中にエンジン回転数を変化させると危険な場合があるからである。
【００３４】
次いで、ステップＳ４０で目標冷却水温又は所定の冷却水温とのいずれか高い方と実際の冷却水温との差ΔＴを算出する。そして、ステップＳ５０で図３、図４に示す制御マップを参照し、ステップＳ６０でＥＧＲ量調節弁１５、ガス流量調節弁１６、及びガス流れ制御弁１７の開度を調節する。
【００３５】
ガス流量調節弁１６の開度によって、排気ガス温度及びエンジン回転数が図３、図４に示すように変化する。エンジン制御器３１は、前記ΔＴ、排気ガス温度、及びエンジン回転数に基づいてガス流量制御弁１６を制御する。
【００３６】
ガス流量調節弁１６の開度を任意に設定することでＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガス量を変化させることができ、ＥＧＲクーラ１１での熱交換量が調節可能であるため、空調制御器３２からの暖房能力要請の大きさに応じた制御を行うことができる。
【００３７】
ステップＳ３０〜Ｓ６０により、ＥＧＲクーラ１１に流入する排気ガスの温度が上昇すると共に排気ガス流量が増加するので、エンジン冷却水に多くの熱量を与えることができ、暖気促進を図ることができる。
【００３８】
ステップＳ２０でＹＥＳの場合にはステップＳ７０に進み、空調制御器３２から暖房能力増加要請信号が有るか否かを判定し、ＹＥＳの場合にはステップＳ３０〜ステップＳ６０の処理を行う。
【００３９】
なお、空調制御器３２は、乗員が設定した車室内温度目標値と実際の車室内温度との温度差に応じて空調風の目標吹き出し温度を調整すると共に、この目標吹き出し温度が所定値以上か、あるいは前記温度差が所定値以上の場合、暖房能力増加要請を出す。
【００４０】
ステップＳ７０でＮＯの場合にはステップＳ８０に進み、ガス流量調節弁１６を開き、ＥＧＲ量調節弁１５、ガス流れ制御弁１７を閉じ、ＥＧＲクーラ１１に排気ガスを流さないようにする。
【００４１】
なお、排気ガスが冷却されることで触媒１８での反応が悪化し、排気ガスの一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等が所定値以上増加する場合には、排気ガスの浄化が確実に行われるようにするために、ＥＧＲクーラ１１で冷却された排気ガスが触媒１８に流れ込まないようにしてもよい。その場合の制御フローチャートを図７に示す。
【００４２】
すなわち、ステップＳ１０とステップＳ２０の間に、ガス温度センサ２０の検出値に基づいて触媒１８の温度が所定温度（例えば３００℃）以上であるか否かを判定するステップＳ１５を設け、ＮＯの場合にはステップＳ８０へ進むようにしている。
【００４３】
また、ヒータコア１３の破損を防止するために、エンジン冷却水温が所定温度以上の場合には、ヒータコア１３に冷却水が流入しないようにガス流量調節弁１６、ＥＧＲ量調節弁１７等を制御するのが好ましい。
【００４４】
なお、上記実施形態では、エンジン冷却媒体のみを熱源として用いる車両用空調装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、エンジン冷却媒体以外の熱源（例えばヒートポンプ）も併せて用いる車両用空調装置に適用することもできる。
【００４５】
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図である。
【図２】実施形態の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】実施形態の制御マップである。
【図４】実施形態の制御マップである。
【図５】実施形態の変形例の概略構成図である。
【図６】実施形態の変形例の概略構成図である。
【図７】実施例の変形例の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン
４  排気流路
５  エンジン冷却系
１０  ＥＧＲ流路
１１  ＥＧＲクーラ
１３  ヒータコア（空調風加熱用熱交換器）
１４  バイパス流路
１５  ＥＧＲ量調節弁
１６  ガス流量調節弁
１７  ガス流れ制御弁
１８  触媒
２０  ガス温度検出センサ（触媒温度検出手段）
２３  水温センサ（媒体温度検出手段）
３１  エンジン制御器（制御装置）
３２  空調制御器（空調制御装置）
【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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