(57)【要約】【課題】簡単な構成で、状況に応じて暖機する位置を切り替えることが可能な車両の暖機システムを提供すること。【解決手段】反応媒体が供給されることにより化学反応が生じて発熱するとともに所定の脱離温度で反応媒体が脱離することにより吸熱する化学蓄熱材を用いて水冷エンジンを暖機する車両の暖機システムにおいて、暖房用ヒータを作動させる場合は、化学蓄熱材が充填された蓄熱器のストローク方向におけるウォータジャケット側の第１端部から反応媒体を供給して化学蓄熱材を発熱させ（ステップＳ２）、暖房用ヒータが停止している場合は、蓄熱器のストローク方向におけるスカート側の第２端部から反応媒体を供給して化学蓄熱材を発熱させる（ステップＳ３）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの内部でシリンダライナのストローク方向における一方の端部に隣接して形成されたウォータジャケット内を流通する冷却水で前記シリンダライナを冷却する水冷式のエンジンと、暖房用のヒータと、前記ウォータジャケットから前記冷却水が流入するヒータコアと、所定の反応媒体を吸着して貯留する吸着器と、前記吸着器から前記反応媒体が供給されることにより化学反応が生じて発熱するとともに所定の脱離温度で前記反応媒体が脱離することにより吸熱する化学蓄熱材と、全長が前記ストローク方向に延伸するとともに前記化学蓄熱材が充填されて前記化学蓄熱材と前記シリンダブロックおよび前記シリンダライナとの間で熱の授受が可能なように前記シリンダブロックに取り付けられた蓄熱器と、を備え、前記蓄熱器から発生する熱で前記エンジンを昇温させる車両の暖機システムにおいて、
前記蓄熱器の前記ストローク方向における前記ウォータジャケット側の第１端部と前記吸着器とを接続する第１供給路と、
前記第１供給路を流通する前記反応媒体の流量を制御する第１制御弁と、
前記蓄熱器の前記ストローク方向における前記第１端部と反対側の第２端部と前記吸着器とを接続する第２供給路と、
前記第２供給路を流通する前記反応媒体の流量を制御する第２制御弁と、
前記第１制御弁および前記第２制御弁の動作をそれぞれ制御するコントローラと、を備え、
前記ヒータを作動させる場合は、前記第１制御弁を開いて前記第１供給路から前記蓄熱器へ前記反応媒体を供給し、前記ヒータが停止している場合は、前記第２制御弁を開いて前記第２供給路から前記蓄熱器へ前記反応媒体を供給するように構成されている
ことを特徴とする車両の暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水冷式のエンジンを搭載した車両の暖機システムに関し、特に、化学反応に伴う反応熱を利用して熱を授受する化学蓄熱装置を備えた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、蓄熱材に蓄えた熱を効率的にシリンダボア壁に伝達し、シリンダ周辺を迅速に昇温すること、すなわち、エンジンを暖機することを目的とした蓄熱装置に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された蓄熱装置は、エンジンのシリンダボア壁とシリンダブロック外壁との間に形成されたウォータジャケット内に、発核式の蓄熱材が設置されている。そして、エンジンのシリンダライナを昇温させる場合に、アクチュエータで発核トリガを押圧することによって蓄熱材を発核させ、その蓄熱材から発生した熱をシリンダライナに伝達するように構成されている。
【０００３】
なお、特許文献２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２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２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】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１６３８号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
一般に水冷エンジンを搭載した車両では、暖房用のヒータを作動させる場合、エンジンのウォータジャケットとヒータコアとの間を循環する冷却水を早期に昇温させるために、シリンダライナのウォータジャケット側、すなわち、燃焼室側（シリンダヘッド側）を早期に暖機することが望ましい。一方、暖房用のヒータが停止している場合は、シリンダライナのストローク方向での温度差をなくしてピストンの摺動抵抗を低減するために、シリンダライナのスカート側（クランクケース側）を早期に暖機することが望ましい。
【０００６】
上記のように、エンジンの暖機は、車両に状況に応じて暖機する位置を適宜切り替えて実行することが望ましい。例えば、上記の特許文献１に記載されているような発核式の蓄熱材を用いてエンジンを暖機するとすれば、蓄熱材を発核させる位置を、シリンダライナのシリンダヘッド側およびクランクケース側の２箇所に設けることにより、状況に応じて暖機する位置を切り替えることができる。しかしながら、その場合は、蓄熱材を発核させるためのアクチュエータも２箇所に設ける必要があり、そのため、装置の大型化やコストアップを招いてしまう。
【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、簡単な構成で、状況に応じて暖機する位置を切り替えることが可能な車両の暖機システム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、シリンダブロックの内部でシリンダライナのストローク方向における一方の端部に隣接して形成されたウォータジャケット内を流通する冷却水で前記シリンダライナを冷却する水冷式のエンジンと、暖房用のヒータと、前記ウォータジャケットから前記冷却水が流入するヒータコアと、所定の反応媒体を吸着して貯留する吸着器と、前記吸着器から前記反応媒体が供給されることにより化学反応が生じて発熱するとともに所定の脱離温度で前記反応媒体が脱離することにより吸熱する化学蓄熱材と、全長が前記ストローク方向に延伸するとともに前記化学蓄熱材が充填されて前記化学蓄熱材と前記シリンダブロックおよび前記シリンダライナとの間で熱の授受が可能なように前記シリンダブロックに取り付けられた蓄熱器と、を備え、前記蓄熱器から発生する熱で前記エンジンを昇温させる車両の暖機システムにおいて、前記蓄熱器の前記ストローク方向における前記ウォータジャケット側の第１端部と前記吸着器とを接続する第１供給路と、前記第１供給路を流通する前記反応媒体の流量を制御する第１制御弁と、前記蓄熱器の前記ストローク方向における前記第１端部と反対側の第２端部と前記吸着器とを接続する第２供給路と、前記第２供給路を流通する前記反応媒体の流量を制御する第２制御弁と、前記第１制御弁および前記第２制御弁の動作をそれぞれ制御するコントローラと、を備え、前記ヒータを作動させる場合は、前記第１制御弁を開いて前記第１供給路から前記蓄熱器へ前記反応媒体を供給し、前記ヒータが停止している場合は、前記第２制御弁を開いて前記第２供給路から前記蓄熱器へ前記反応媒体を供給す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】
この発明の車両の暖機システムによれば、化学蓄熱材を備えた蓄熱器で優先的に昇温させる位置を、車両の状況に応じて適宜切り替えることができる。具体的には、暖房用のヒータが作動させられる場合は、蓄熱器の第１端部側（シリンダヘッド側）が先行して発熱するように、第１制御弁が開けられ、吸着器から蓄熱器の第１端部側へ反応媒体が供給される。そのため、シリンダヘッド側に形成されているウォータジャケットからヒータコアに流入する冷却水を優先的に昇温することができる。その結果、ヒータから吹き出される空気の温度を早期に昇温することができる。一方、暖房用のヒータが停止している場合には、蓄熱器の第２端部側（クランクケース側）が先行して発熱するように、第２制御弁が開けられ、吸着器から蓄熱器の第２端部側へ反応媒体が供給される。そのため、シリンダライナのクランクケース側を優先的に昇温することができる。一般に、エンジンは、シリンダライナのシリンダヘッド側とクランクケース側との間の温度差が大きいと、シリンダライナとピストンとの間の摺動抵抗が大きくなり、損失が増大してしまう。それに対して、上記のようにシリンダライナのクランクケース側を先に昇温することにより、シリンダライナのストローク方向における温度差を小さくすることができる。その結果、摺動抵抗を低減し、エンジンの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の車両の暖機システムの構成の概略を示す図であり、暖房用ヒータを作動させる場合の暖機システムの動作を説明するための図である。
【図２】この発明の車両の暖機システムの構成の概略を示す図であり、暖房用ヒータが停止している場合の暖機システムの動作を説明するための図である。
【図３】この発明の車両の暖機システム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。
【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。図１，図２に、この発明を適用した車両の暖機システムの一例を示してある。図１，図２に示す暖機システム１は、エンジン２を駆動力源とする車両（図示せず）に搭載され、エンジン２を暖機する。具体的には、エンジン２の冷却水３、および、シリンダライナ４を昇温するように構成されている。
【００１２】
エンジン２は、水冷式の内燃機関であり、シリンダブロック５の内部に、冷却水３が循環するウォータジャケット６が形成されている。シリンダブロック５は、ストローク方向（図１，図２での上下方向）における一方（図１，図２での上方）の端部に、シリンダヘッド（図示せず）が取り付けられ、ストローク方向における他方（図１，図２での下方）の端部に、クランクケース（図示せず）が取り付けられる。シリンダブロック５の内部には、ピストン７が摺動するシリンダライナ４が組み込まれている。また、ウォータジャケット６は、シリンダブロック５の内部で、シリンダライナ４のストローク方向におけるシリンダヘッド側（図１，図２での上側）の部分に隣接する位置に形成されている。
【００１３】
この暖機システム１を搭載する車両は、車室内を暖房するヒータ８を備えている。ヒータ８は、従来の一般的な車両の暖房用ヒータと同様の構成であり、ヒータコア９を備えている。ヒータコア９は、上記のウォータジャケット６から冷却水３が流入し、また、流入した冷却水３がウォータジャケット６に還流するように構成されている。
【００１４】
暖機システム１は、上記のように冷却水３およびシリンダライナ４を昇温するための化学蓄熱装置１０を備えている。化学蓄熱装置１０は、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１０は、化学蓄熱材１１、反応媒体１２、吸着材１３、蓄熱器１４、および、吸着器１５を備えている。
【００１５】
化学蓄熱材１１は、反応媒体１２と化学反応することにより発熱する。また、反応媒体１２は、化学蓄熱材１１と化学反応して生成された化合物が所定温度以上になると、化合物から脱離し、反応媒体１２の状態に戻る。化学蓄熱材１１は、蓄熱器１４の内部に充填されている。吸着材１３は、物理的に反応媒体１２を吸着して貯留することが可能な物質によって形成されている。吸着材１３は、吸着器１５の内部に収納されている。
【００１６】
上記の化学蓄熱材１１、反応媒体１２、および、吸着材１３は、それぞれ、公知の化学蓄熱装置で一般的に用いられているものを採用することができる。例えば、前述の特許文献２に、それら化学蓄熱材１１、反応媒体１２、および、吸着材１３の具体例が記載されている。
【００１７】
蓄熱器１４は、全長がシリンダライナ４のストローク方向に延伸するように、シリンダブロック５に取り付けられている。具体的には、蓄熱器１４は、蓄熱器１４の全長方向（図１，図２での上下方向）における一方（図１，図２での上側）の第１端部１４ａが、シリンダブロック５のウォータジャケット６に隣接し、全長方向における他方（図１，図２での下側）の第２端部１４ｂが、クランクケース側のシリンダライナ４に隣接するように、シリンダブロック５の外周部に取り付けられている。蓄熱器１４のシリンダブロック５との取り付け面は、蓄熱器１４とシリンダブロック５およびシリンダライナ４との間で熱の授受が効率よく行われるように、シリンダブロック５の外周部の形状に沿って密着するように形成されている。
【００１８】
吸着器１５は、２本の供給路によって蓄熱器１４に接続されている。具体的には、吸着器１５の開口部１５ａと、蓄熱器１５の第１端部１４ａとが、第１供給路１６によって連通されている。また、吸着器１５の開口部１５ａと、蓄熱器１５の第２端部１４ｂとが、第２供給路１７によって連通されている。
【００１９】
第１供給路１６には、第１制御弁１８が設けられている。第１制御弁１８は、第１供給路１６を流通する反応媒体１２の流量を制御する制御弁であり、動作を電気的に制御するように、例えば電磁弁によって構成されている。同様に、第２供給路１７には、第２制御弁１９が設けられている。第２制御弁１９は、第２供給路１７を流通する反応媒体１２の流量を制御する制御弁であり、動作を電気的に制御するように、例えば電磁弁によって構成されている。
【００２０】
上記の第１制御弁１８および第２制御弁１９の動作を制御するためのコントローラ（ＥＣＵ）２０が設けられている。コントローラ２０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２０には、ヒータ８のスイッチ信号が入力されるように構成されている。その他には、例えば、蓄圧器１４内の化学蓄熱材１１の温度を検出する温度センサ（図示せず）や、吸着器１５内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）などの検出信号が入力されるように構成されている。そして、コントローラ２０は、入力された信号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、第１制御弁１８および第２制御弁１９に、それぞれ、制御指令信号を出力するように構成されている。すなわち、上記の第１制御弁１８および第２制御弁１９は、コントローラ２０によって、それぞれ、開弁および閉弁の動作が制御されるように構成されている。
【００２１】
この暖機システム１は、化学蓄熱装置１０によって暖機する位置を、車両の状況に応じて切り替えることが可能なように構成されている。特に、この暖機システム１は、暖房用のヒータ８の作動状態に応じて、暖機する位置を切り替えるように構成されている。具体的には、この暖機システム１のコントローラ２０では、図３のフローチャートに示すようなルーチンで制御が実行される。ステップＳ１では、暖房用のヒータ８が作動させられるか否か、すなわち、ヒータ８のスイッチがＯＮにされたか否かが判断される。例えば、コントローラ２０に入力されるヒータ８のスイッチ信号に基づいて、ヒータ８のスイッチがＯＮにされたか否かを判断することができる。
【００２２】
ヒータ８のスイッチがＯＮにされたことにより、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へ進む。ステップＳ２では、ウォータジャケット６側から蓄熱器１４へ反応媒体１２が投入される。具体的には、図１に示す状態のように、第１制御弁１８が開けられ、吸着器１３から第１供給路１６を介して、蓄熱器１４の第１端部１４ａに反応媒体１２が供給される。図１に示す例では、第２制御弁１９は閉じられている。なお、この場合、第１制御弁１８は、完全に開いていてもよい。あるいは、所定の開度で開いていてもよい。
【００２３】
ステップＳ２で、ヒータ８のスイッチがＯＮにされた場合に第１制御弁１８を開ける制御が実行されると、このルーチンを一旦終了する。
【００２４】
上記のように、第１制御弁１８が開けられて第１供給路１６から反応媒体１２が供給されると、蓄熱器１４では、ウォータジャケット６に近い第１端部１４ａ側から、化学蓄熱材１１と反応媒体１２との化学反応が進行する。その結果、蓄熱器１４は、第１端部１４ａ側から先行して発熱する。そのため、ウォータジャケット６内の冷却水３が早期に昇温される。
【００２５】
ヒータ８は、ウォータジャケット６からヒータコア９に流入させた冷却水３の熱でヒータコア９およびヒータコア９の周囲の空気を昇温し、温風を車室内に送り込むように構成されている。したがって、ヒータ８のスイッチがＯＮにされた場合に、上記のように第１制御弁１８が開けられ、ウォータジャケット６内の冷却水３が昇温されることにより、ヒータコア９の温度を早期に昇温させることができる。そのため、ヒータ８から送風される空気を早期に暖めることができる。
【００２６】
一方、ヒータ８のスイッチがＯＮにされていないことにより、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、シリンダブロック５のスカート側（クランクケース側）から蓄熱器１４へ反応媒体１２が投入される。具体的には、図２に示す状態のように、第２制御弁１９が開けられ、吸着器１３から第２供給路１７を介して、蓄熱器１４の第２端部１４ｂに反応媒体１２が供給される。図２に示す例では、第１制御弁１８は閉じられている。なお、この場合、第２制御弁１９は、完全に開いていてもよい。あるいは、所定の開度で開いていてもよい。
【００２７】
ステップＳ３で、ヒータ８のスイッチがＯＮにされていない通常時に第２制御弁１９を開ける制御が実行されると、このルーチンを一旦終了する。
【００２８】
上記のように、第２制御弁１９が開けられて第２供給路１７から反応媒体１２が供給されると、蓄熱器１４では、クランクケースに近い第２端部１４ｂ側から、化学蓄熱材１１と反応媒体１２との化学反応が進行する。その結果、蓄熱器１４は、第２端部１４ｂ側から先行して発熱する。そのため、シリンダライナ４のスカート側の部分が早期に昇温される。
【００２９】
シリンダライナ４は、ストローク方向において、スカート側よりも燃焼室に近いシリンダヘッド側の温度が高くなる。シリンダライナ４のシリンダヘッド側とスカート側との間の温度差が大きいと、シリンダライナ４とピストン７との間の摺動抵抗が大きくなり、エンジン２の損失が増大してしまう。それに対して、上記のようにシリンダライナ４のスカート側を早期に昇温することにより、シリンダライナ４のストローク方向における温度差を小さくすることができる。その結果、摺動抵抗を低減し、エンジン２の効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…暖機システム、  ２…エンジン、  ３…冷却水、  ４…シリンダライナ、  ５…シリンダブロック、  ６…ウォータジャケット、  ７…ピストン、  ８…ヒータ、  ９…ヒータコア、  １０…化学蓄熱装置、  １１…化学蓄熱材、  １２…反応媒体、  １３…吸着材、  １４…蓄熱器、  １４ａ…第１端部、  １４ｂ…第２端部、  １５…吸着器、  １６…第１供給路、  １７…第２供給路、  １８…第１制御弁、  １９…第２制御弁、  ２０…コントローラ（ＥＣＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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