(57)【要約】      （修正有）【課題】化学蓄熱装置を用いて、エンジンの暖機性能が良好な車両の制御装置を提供すること。【解決手段】反応材１１と反応媒体１２とが化合する際の発熱反応により発熱し、反応材１１と反応媒体１２との化合物から反応媒体１２が脱離することにより吸熱するとともに、反応媒体１２が脱離した状態を維持することにより蓄熱する化学蓄熱装置７によってエンジン１を暖機する車両の制御装置において、グリルシャッタ５の開閉動作およびラジエータファン６の回転動作を制御するコントローラ１６により、前記の発熱反応時に発生した熱が反応器８から放熱される場合に、グリルシャッタ５を閉じるとともに、ラジエータファン６を回転させる。それにより、エンジンコンパートメント３内でエンジン１によって温められた空気を対流させ、吸着器９の温度低下を抑制する。【選択図】図１
2017140894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応材と反応媒体とが化合する際の発熱反応により発熱し、前記反応材と前記反応媒体との化合物から前記反応媒体が脱離することにより吸熱するとともに前記化合物から前記反応媒体が脱離した状態を維持することにより蓄熱する化学蓄熱装置を備え、前記化学蓄熱装置によってエンジンを暖機する車両の制御装置において、
前記車両は、前進走行する際に外気をエンジンコンパートメント内へ導入する開口部に設けられて開閉動作を制御することが可能なグリルシャッタと、前記グリルシャッタよりも前記エンジン側の前記エンジンコンパートメント内に設けられて回転状態を制御することが可能なラジエータファンと、前記グリルシャッタの開閉動作および前記ラジエータファンの回転動作を制御するコントローラとを備え、
前記化学蓄熱装置は、前記反応材が充填されるとともに前記反応材と前記エンジンとの間で熱の授受が可能なように前記エンジンに取り付けられた反応器と、前記反応媒体を吸着して貯留する吸着器と、前記反応器と前記吸着器との間で前記反応媒体を流通させる流通路とを備え、
前記コントローラは、前記発熱反応により発生した熱が前記反応器から放熱される場合に、前記グリルシャッタを閉じるとともに、前記ラジエータファンを回転させるように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両を暖機する暖機システムに関し、特に、反応材と反応媒体との可逆的な化学反応を利用して放熱および蓄熱を行う化学蓄熱装置を用いてエンジンの暖機を促進する車両の暖機システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の排気ガス浄化システムにおいて、触媒を活性温度まで早期に昇温させるための暖機装置が記載されている。この特許文献１に記載された触媒の暖機装置では、触媒を加熱するために化学蓄熱装置が用いられている。化学蓄熱装置は、化学反応の反応熱を利用した蓄熱装置である。この特許文献１に記載された化学蓄熱装置は、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、吸着器から供給される反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材（蓄熱材）を収納する反応器（蓄熱器）とを備えている。そして、吸着器から反応媒体を供給して反応器で発生させた熱によって触媒を暖機し、暖機後に、反応器に移動した反応媒体を排気ガスの熱で反応材から脱離させて吸着器で回収するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８１５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載されているような化学蓄熱装置を用いることにより、新たな熱源を設けることなく、効率よく車両（触媒）を暖機することができる。一方で、上記のような化学蓄熱装置では、吸着器から反応器に向けて反応媒体を供給し、反応材と反応媒体とを化合させる発熱（もしくは放熱）時に、吸着器から放出される反応媒体に熱を奪われることによって吸着器の温度が低下する。吸着器の温度が低くなると、吸着器からの反応媒体の放出が鈍化してしまい、反応器へ反応媒体を十分に供給できなくなってしまう。その結果、反応器で十分に発熱させることができなくなってしまう。
【０００５】
また、反応材から脱離した反応媒体を吸着器に吸着させる際には、吸着反応よって吸着器の温度が上昇する。反応材から脱離した反応媒体は、反応器と吸着器との間の圧力差によって移動するが、吸着器の温度が上昇すると、吸着反応が鈍化して圧力差が減少し、反応媒体の移動が鈍化してしまう。その結果、吸着器で反応媒体を十分に吸着できなくなってしま場合がある。反応媒体の吸着が不十分であると、以降の発熱時に反応器へ反応媒体を十分に供給できなくなってしまう。
【０００６】
このように、従来の化学蓄熱装置では、発熱時に吸着器が熱を奪われて温度が低下すること、および、吸熱時に吸着器が反応熱を受けて温度が上昇することにより、いずれも、反応媒体の放出および脱離が鈍化してしまい、反応器で十分に発熱させることができない場合がある。そのため、化学蓄熱装置による暖機性能が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、化学蓄熱装置を用い、エンジンの暖機性能が良好な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明は、反応材と反応媒体とが化合する際の発熱反応により発熱し、前記反応材と前記反応媒体との化合物から前記反応媒体が脱離することにより吸熱するとともに前記化合物から前記反応媒体が脱離した状態を維持することにより蓄熱する化学蓄熱装置を備え、前記化学蓄熱装置によってエンジンを暖機する車両の制御装置において、前記車両は、前進走行する際に外気をエンジンコンパートメント内へ導入する開口部に設けられて開閉動作を制御することが可能なグリルシャッタと、前記グリルシャッタよりも前記エンジン側の前記エンジンコンパートメント内に設けられて回転状態を制御することが可能なラジエータファンと、前記グリルシャッタの開閉動作および前記ラジエータファンの回転動作を制御するコントローラとを備え、前記化学蓄熱装置は、前記反応材が充填されるとともに前記反応材と前記エンジンとの間で熱の授受が可能なように前記エンジンに取り付けられた反応器と、前記反応媒体を吸着して貯留する吸着器と、前記反応器と前記吸着器との間で前記反応媒体を流通させる流通路とを備え、前記コントローラは、前記発熱反応により発生した熱が前記反応器から放熱される場合に、前記グリルシャッタを閉じるとともに、前記ラジエータファンを回転させるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車両の制御装置では、化学蓄熱装置が放熱する状態になってエンジンを暖機する場合に、グリルシャッタが閉じられ、かつ、ラジエータファンが稼動するように制御される。化学蓄熱装置の反応器から放熱してエンジンを暖機する場合は、吸着器から反応媒体が放出される際に反応媒体が熱を奪うことによって吸着器の温度が低下する。吸着器の温度が低くなると、吸着器からの反応媒体の放出が鈍化してしまい、反応器へ反応媒体を十分に供給できなくなってしまう。それに対して、この発明の車両の制御装置によれば、化学蓄熱装置の放熱時に吸着器の温度が低下する場合に、上記のようにグリルシャッタを閉じるとともに、ラジエータファンを稼動させることにより、エンジンによって温められた空気をエンジンコンパートメント内で対流させることができる。その結果、吸着器の温度低下を抑制し、吸着器からの反応媒体の放出が鈍化してしまうことを抑制することができる。したがって、化学蓄熱装置によるエンジンの暖機性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の車両の制御装置の概略を説明するための図である。
【図２】この発明の車両の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートで示す制御を実行した場合の反応材の温度とグリルシャッタおよびラジエータファンの状態を説明するための図である。
【図４】図２のフローチャートで示す制御を実行した場合のグリルシャッタおよびラジエータファンの状態を説明するための図であり、（ａ）は化学蓄熱装置の放熱時にグリルシャッタを閉じてラジエータファンを稼動させた状態を示す図であり、（ｂ）は化学蓄熱装置の蓄熱時にグリルシャッタを開いてラジエータファンを停止させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明を、図を参照して具体的に説明する。先ず、図１に、この発明で制御対象とすることのできる車両の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、少なくともエンジン１を駆動力源とする車両であり、エンジン１の暖機を促進するための暖機システム２を備えている。暖機システム２は、後述する化学蓄熱装置７用いて、例えばエンジン１のシリンダブロックや冷却水などを昇温するように構成されている。
【００１２】
エンジン１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。エンジン１の下部には、エンジンオイルを貯留するオイルパン１ａが設けられている。エンジン１は、車両Ｖｅに設けられたエンジンコンパートメント３に設置されている。図１に示す例では、車両Ｖｅの前部（車室よりも前方）に形成されたエンジンコンパートメント３にエンジン１が設置されている。
【００１３】
車両Ｖｅは、前進走行する際に外気をエンジンコンパートメント３内へ導入するための開口部４を備えている。さらに、開口部４には、グリルシャッタ５が設けられている。グリルシャッタ５は、遮蔽板（図示せず）を開閉動作させることが可能であり、遮蔽板が開いた状態で、車両Ｖｅの外部とエンジンコンパートメント３内との間で空気の流通が可能なように構成されている。したがって、車両Ｖｅがグリルシャッタ５を開いた状態で前進走行する際には、外気がグリルシャッタ５を通ってエンジンコンパートメント３内に流入し、走行風となってエンジン１に吹き付けられる。それに対して、グリルシャッタ５の遮蔽板を閉じることにより、エンジンコンパートメント３内への上記のような走行風の流入を遮断することができる。また、エンジンコンパートメント３内からグリルシャッタ５を通る空気の流出を遮断することができる。
【００１４】
グリルシャッタ５の内側（エンジンコンパートメント３内でエンジン１側）には、エンジン１のラジエータ（図示せず）およびラジエータファン６が設けられている。ラジエータファン６は、ラジエータを通過する空気（冷却風）の流れを向上させるためのものであり、ラジエータファン６が稼動することにより、グリルシャッタ５側からエンジンコンパートメント３内に空気が送風されるように構成されている。
【００１５】
この車両Ｖｅにおける暖機システム２は、前述のようにエンジン１を暖機するための化学蓄熱装置７を備えている。化学蓄熱装置７は、物質の可逆的な化学反応の反応熱を利用して昇温対象物との間で熱を授受する蓄熱装置である。化学蓄熱装置７は、反応器８、吸着器９、および、流通路１０から構成されている。
【００１６】
反応器８の内部には、可逆的に発熱反応と吸熱反応とを行う反応材（化学蓄熱材あるいは蓄熱材と称される場合もある）１１が充填されている。発熱反応は、反応材１１と反応媒体１２とが化合することにより生じる。また、吸熱反応は、反応材１１と反応媒体１２とが化学反応して生成された化合物から反応媒体１２が脱離する（分解される）ことにより生じる。反応媒体１２は、反応材１１と化学反応して生成された化合物が所定温度（いわゆる脱離温度）以上になると、化合物から脱離して反応媒体１２の状態に戻る。
【００１７】
上記のような化学反応を行う反応材１１は、Ｍｇ、ＣａＯ、ＦｅＣｌ２などの従来の化学蓄熱器で採用されている物質であってよく、さらには前掲の特許文献１に記載されている物質を反応材１１として使用することができる。したがって、反応媒体１２は、反応材１１として用いられている物質に応じて、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２など、上記の発熱反応および吸熱反応を生じる物質が採用される。
【００１８】
吸着器９は、反応媒体１２を反応材１１から分解した状態で貯留しておく貯留器であって、内部に反応媒体１２を吸着する吸着材１３を収納している。吸着材１３は、反応媒体１２を物理的に吸着して貯留することが可能な物質によって構成されている。例えば、反応媒体１２に応じて、セラミック製もしくは合成樹脂製の多孔質体によって構成されている。
【００１９】
反応器８と吸着器９とが、流通路１０によって連通されている。連通路１０は、反応器８と吸着器９との間で反応媒体１２を流通させる流路であって、例えば、金属あるいは樹脂やゴム等によって形成された管状部材によって構成されている。
【００２０】
反応器８が取り付けられる加熱対象部は、停止状態で温度が低く、動作することにより温度が高くなる箇所である。例えば、反応器８は、エンジン１のシリンダブロックや、吸気ポートあるいは排気ポートの近辺に取り付けられている。反応器８のエンジン１との取り付け面は、反応器８とエンジン１との間で熱の授受が効率よく行われるように、エンジン１の外形に沿って密着するように形成されている。
【００２１】
一方、吸着器９は、車両Ｖｅが前進走行する際に開口部４から導入される外気による走行風が当たる位置で、かつ、エンジン１の下部に取り付けられている。図１に示す例では、吸着器９は、エンジン１のオイルパン１ａの前面もしくはその近傍に取り付けられている。オイルパン１ａの前面は、エンジン１が車両Ｖｅに搭載された状態で車両Ｖｅの前方を向いたオイルパン１ａの部分である。
【００２２】
車両Ｖｅは、前進走行する際に、グリルシャッタ５からエンジンコンパートメント３内に流入する空気によって走行風が生じるように構成されている。その際にエンジンコンパートメント３内に流入する走行風は、エンジンコンパートメント３内に設置されたエンジン１に当たるが、特に、エンジン１の下部、すなわち、オイルパン１ａの近傍に当たり易くなっている。さらに、上記のような走行風に加えて、ラジエータファン６による冷却風もオイルパン１ａの近傍に当たる。したがって、吸着器９がオイルパン１ａの前面もしくはその近傍に取り付けられることにより、吸着器９は、上記のような走行風や冷却風によって効果的に冷却される。
【００２３】
さらに、オイルパン１ａは、エンジン１における発熱源となる燃焼室やシリンダ部から離れた部分に位置しており、運転時のエンジン１における最も温度が低い部位の一つである。したがって、吸着器９を上記のようにオイルパン１ａの前面もしくはその近傍に取り付けることにより、吸着器９の温度上昇を極力抑制しつつ、吸着器９を効果的に冷却することができる。
【００２４】
この化学蓄熱装置７では、反応材１１に反応媒体１２が供給されると、それら反応材１１と反応媒体１２との化学反応が進行し、その際に発熱する。したがって、反応材１１が充填されている反応器８は、反応材１１と反応媒体１２との発熱反応によって発生した熱を放熱することにより、エンジン１を加熱（暖機）する。
【００２５】
一方、反応材１１と反応媒体１２との化合物の温度が上昇して脱離温度に達すると、化合物から反応媒体１２が脱離し、その際に吸熱する。そして、脱離した反応媒体１２が吸着材１３に吸着されて吸着器９内に貯留されることにより、化学蓄熱装置７は、貯留された反応媒体１２を再び反応材１１と反応させて発熱させることが可能な状態になる。すなわち、化学的に蓄熱された状態になる。
【００２６】
上記のような化学蓄熱装置７の放熱状態および蓄熱状態を判定するために、温度センサ１４および圧力センサ１５が設けられている。具体的には、反応器８に、反応器８内の反応材１１の温度を検出する温度センサ１４が設置されている。温度センサ１４で反応材１１の温度を検出することにより、反応器８内での反応材１１と反応媒体１２との反応状態および脱離状態を推定することができる。また、流通路１０は、流通路１０内の反応媒体１２の圧力を検出する圧力センサ１５が設置されている。圧力センサ１５で反応媒体１２の圧力を検出することにより、吸着器９から反応媒体１２の放出状態（供給状態）を推定することができる。
【００２７】
この車両Ｖｅには、グリルシャッタ５およびラジエータファン６を制御するためのコントローラ（ＥＣＵ）１６が設けられている。コントローラ１６は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。このコントローラ１６には、例えば、温度センサ１４および圧力センサ１５などの検出値が入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力し、グリルシャッタ５の開閉動作およびラジエータファン６の稼動状態を制御するように構成されている。
【００２８】
前述したように、従来の化学蓄熱装置では、発熱時に吸着器の温度が低下すること、あるいは、吸熱時に吸着器の温度が上昇することにより、反応媒体の放出および脱離が鈍化してしまい、化学蓄熱装置による暖機性能が低下してしまう場合がある。それに対して、この車両Ｖｅのコントローラ１６は、グリルシャッタ５およびラジエータファン６を動作させてエンジンコンパートメント３内の空気の流れを制御することにより、吸着器８の温度を制御し、化学蓄熱装置７による良好な暖機性能を得ることができるように構成されている。
【００２９】
図２は、この車両Ｖｅのコントローラ１６で実行される制御の概要を示すフローチャートである。この図２のフローチャートに示すルーチンは、例えば、エンジン１の温度あるいは冷却水の水温が低い状態でエンジン１を始動する場合に実行される。
【００３０】
図２のフローチャートにおいて、先ず、反応器８から放熱中であるか否か、言い換えると、反応器８内で発熱中であるか否かが判断される（ステップＳ１）。反応器８で放熱中であるか否かの判断は、温度センサ１４および圧力センサ１５の検出値を基に行うことができる。例えば、圧力センサ１５の検出値が反応媒体１２の飽和蒸気圧に達しており、かつ、図３に示すように、温度センサ１４の検出値が反応材１１の吸熱反応温度未満である場合に、反応器８から放熱中であると判断することができる。また、温度センサ１４の検出値が反応材１１の吸熱反応温度未満であり、かつ、圧力センサ１５の検出値が０である場合に、反応器８からの放熱が完了したと判断することができる。
【００３１】
反応器８から放熱中であると判断された場合、すなわち、このステップＳ１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２およびステップＳ３へ進む。ステップＳ２では、グリルシャッタ５の遮蔽板が閉じられる。ステップＳ３では、ラジエータファン６が稼動させられる。グリルシャッタ５の遮蔽板が閉じられた状態でラジエータファン６が稼動させられることにより、図４の（ａ）に示すように、エンジンコンパートメント３内では、ラジエータファン６によってエンジンコンパートメント３内の空気が対流させられる。
【００３２】
化学蓄熱装置７では、反応器８からの放熱時に吸着器９の温度が低下するが、上記のようにエンジンコンパートメント３内の空気が対流させられることにより、エンジン１が発生する熱によって温められた空気を吸着器９に当てることができる。そのため、吸着器９を保温して吸着器９の温度低下を抑制することができる。したがって、反応器８からの放熱時に反応媒体１２の放出もしくは供給が鈍化してしまうことを抑制し、化学蓄熱装置７によるエンジン１の暖機性能を向上させることができる。
【００３３】
上記のようにステップＳ２およびステップＳ３の各制御がそれぞれ実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。
【００３４】
一方、反応器８から放熱中ではない、あるいは、反応器８からの放熱が完了したと判断された場合、すなわち、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、吸着器９へ蓄熱中であるか否か、言い換えると、吸着器９で吸熱中であるか否かが判断される。吸着器９へ蓄熱中であるか否かの判断は、温度センサ１４および圧力センサ１５の検出値を基に行うことができる。例えば、圧力センサ１５の検出値が反応媒体１２の飽和蒸気圧に達しており、かつ、図３に示すように、温度センサ１４の検出値が反応材１１の吸熱反応温度以上である場合に、吸着器９へ蓄熱中であると判断することができる。また、温度センサ１４の検出値が反応材１１の吸熱反応温度以上であり、かつ、圧力センサ１５の検出値が０である場合に、吸着器９への蓄熱が完了したと判断することができる。
【００３５】
吸着器９へ蓄熱中であると判断された場合、すなわち、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５およびステップＳ６へ進む。ステップＳ５では、グリルシャッタ５の遮蔽板が開けられる。ステップＳ６では、ラジエータファン６が停止させられる。グリルシャッタ５の遮蔽板が開けられた状態でラジエータファン６が停止させられることにより、図４の（ｂ）に示すように、エンジンコンパートメント３内では、車両Ｖｅが前進走行することにより、走行風がエンジンコンパートメント３内に導入される状態になる。
【００３６】
化学蓄熱装置７では、吸着器９への蓄熱時に吸着器９の温度が上昇するが、上記のようにラジエータファン６の遮蔽板が開けられることにより、走行風を吸着器９に当てることができる。そのため、走行風で吸着器９を冷却して吸着器９の温度上昇を抑制することができる。したがって、吸着器９への蓄熱時に反応媒体１２の吸着が鈍化してしまうことを抑制し、化学蓄熱装置７によるエンジン１の暖機性能を向上させることができる。なお、この場合は、グリルシャッタ５の遮蔽板を開けるとともに、ラジエータファン６を稼動させることもできる。例えば、吸着器９への蓄熱時に吸着器９の温度上昇が大きい場合に、グリルシャッタ５からの走行風に加えて、ラジエータファン６による冷却風を吸着器９に当てることにより、吸着器９の温度上昇をより一層抑制することができる。
【００３７】
上記のようにステップＳ５およびステップＳ６の各制御がそれぞれ実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。
【００３８】
一方、吸着器９へ蓄熱中ではない、あるいは、吸着器９への蓄熱が完了したと判断された場合、すなわち、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ７およびステップＳ８へ進む。ステップＳ７では、グリルシャッタ５の遮蔽板が閉じられる。ステップＳ８では、ラジエータファン６が停止させられる。この場合は、図４に示すように、化学蓄熱装置７は、放熱中および蓄熱中のいずれでもなく、それら放熱状態と蓄熱状態との間の過渡期の状態である。そのため、吸着器９に対しては冷却および保温のいずれも必要がないと判断される。
【００３９】
上記のようにステップＳ７およびステップＳ８の各制御がそれぞれ実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。
【００４０】
以上のように、この車両Ｖｅのコントローラ１６で実行される制御によれば、化学蓄熱装置７の放熱（もしくは発熱）時に吸着器９の温度が低下する場合に、グリルシャッタ５を閉じるとともに、ラジエータファン６を稼動させることにより、エンジン１によって温められた空気をエンジンコンパートメント３内で対流させることができる。その結果、吸着器９の温度低下を抑制し、吸着器９からの反応媒体１２の放出が鈍化してしまうことを抑制することができる。それとともに、化学蓄熱装置７の蓄熱（もしくは吸熱）時に吸着器９の温度が上昇する場合に、グリルシャッタ５を開けることにより、エンジンコンパートメント３内に走行風を導入することができる。その結果、吸着器９の温度上昇を抑制し、吸着器９への反応媒体１２の吸着が鈍化してしまうことを抑制することができる。したがって、化学蓄熱装置７によるエンジンの暖機性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…エンジン、  １ａ…オイルパン、  ２…暖機システム、  ３…エンジンコンパートメント、  ４…開口部、  ５…グリルシャッタ、  ６…ラジエータファン、  ７…化学蓄熱装置、  ８…反応器、  ９…吸着器、  １０…流通路、  １１…反応材、  １２…反応媒体、  １３…吸着材、  １４…温度センサ、  １５…圧力センサ、  １６…コントローラ（ＥＣＵ）、  Ｖｅ…車両。
【図１】
2017140894.tif 000003
【図２】
2017140894.tif 000004
【図３】
2017140894.tif 000005
【図４】
2017140894.tif 000006