JP3478015B2 - 車両用内燃機関の冷却系装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両に搭載される水冷式
内燃機関（１）において、蓄熱タンクを利用して冷却水
温度等を適切に制御する冷却系装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄熱タンク内に高温の冷却水を貯
留しておき、この高温の冷却水（以下、温水）を内燃機
関（以下、エンジン）に流してエンジン起動時における
暖機促進（即効暖機）を行ったり、車両用空調装置のヒ
ータコアに流すことで、車室内を即効暖房可能なものと
して特開平２─１２０１１９号公報に記載されているも
のがある。

【０００３】この従来装置は、車室内に即効暖房スイッ
チおよび即効暖機スイッチを設け、即効暖房スイッチが
オンされているときは、蓄熱タンク内の温水を少流量、
ヒータコアに流すようにし、即効暖機スイッチがオンさ
れているときには、蓄熱タンク内の温水を大流量、エン
ジンに流すようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記エンジ
ンを搭載する車両において、例えばエンジン内を循環す
るエンジンオイルを冷却するための熱交換器であるオイ
ルクーラーが、ラジエータのロアタンク（下流側のタン
ク）内に配置されているものがある。そして、上記公報
装置では、このようなオイルクーラーについては何ら述
べられていない。

【０００５】そこで、本発明は、蓄熱タンク内の温水に
よって車室内を即効暖房可能で、かつエンジンを即効暖
機可能で、さらに内燃機関の冷却回路内における各種熱
交換器の配置を考慮して、これら熱交換器内の冷却媒体
の温度を良好に制御することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明では、水冷式内燃機関
（１）の冷却水を循環ポンプ（３）にて循環するように
した冷却水回路に、内燃機関（１）から流出した冷却水
を貯留する、断熱構造を持った蓄熱タンク（６）と、こ
の蓄熱タンク（６）の下流側に設置され、この蓄熱タン
ク（６）から流出した冷却水と空気とを熱交換して空気
を加熱して車室内を暖房する暖房用ヒータコア（８）
と、この暖房用ヒータコア（８）の冷却水下流側に設置
され、内燃機関（１）の潤滑オイルおよび車両自動変速
機の作動オイルの少なくとも一方の潤滑オイルと冷却水
とを熱交換するオイル熱交換器（１５、１６）と、前記
暖房用ヒータコア（８）と並列に設けられ、前記暖房用
ヒータコア（８）をバイパスして前記冷却水を流すバイ
パス回路（１０）と、前記蓄熱タンク（６）と前記暖房
用ヒータコア（８）との間の冷却水回路に設置され、前
記暖房用ヒータコア（８）を通過する冷却水の流量およ
び前記バイパス回路（１０）を通過する冷却水の流量を
制御する流量制御弁（７）とを設け、前記流量制御弁
は、流量制御用の制御流路が形成された弁体（６１）が
弁ハウジング（６０）内に回動可能に収納されたもの
で、前記蓄熱タンク（６）からの冷却水が流入する入口
パイプ（６３）と、前記暖房用ヒータコア（８）の入口
側に接続される第１出口パイプ（６４）と、前記バイパ
ス回路（１０）の入口側に接続される第２出口パイプ
（６５）とを有し、第１の弁開度のときには、前記蓄熱
タンク（６）と前記バイパス回路（１０）とを第１の流
路によって連通するとともに前記暖房用ヒータコア
（８）を前記弁体（６１）によって塞ぐようにし、第２
の弁開度のときには、前記蓄熱タンク（６）と前記暖房
用ヒータコア（８）とを前記第１の流路より流路面積が
小さいオリフィス流路（６２ｃ）によって連通するとと
もに前記バイパス回路（１０）を前記弁体（６１）によ
って塞ぐようにしたものであり、さらに前記流量制御弁
（７）を制御する制御手段（７ａ、３２）を有し、前記
制御手段（７ａ、３２）は、前記蓄熱タンク（６）内の
冷却水にて前記内燃機関（１）を暖機するときには、前
記流量制御弁（７）の弁開度を前記第１の弁開度に制御
し、前記蓄熱タンク（６）内の冷却水にて車室内を即効
暖房するときには、前記流量制御弁（７）の弁開度を前
記第２の弁開度に制御することを特徴としている。

【０００７】 これにより、流量制御弁にて、蓄熱タン
ク内の高温の冷却水をバイパス回路に流せば、内燃機関
の暖機促進を行うことができ、流量制御弁にて、蓄熱タ
ンク内の高温の冷却水を暖房用ヒータコアに流せば、車
室内を即効的に暖房することができる。さらに、オイル
熱交換器が暖房用ヒータコアの下流側に設けられている
ので、冷却水回路内の冷却水が十分温まった通常時にお
いて、暖房用ヒータコアを通過した冷却水によってオイ
ル熱交換器内のオイルを良好に冷却することができる。

【０００８】 また、請求項２記載の発明によれば、水
冷式内燃機関（１）の冷却水を循環ポンプ（３）にて循
環するようにした冷却水回路に、内燃機関（１）から流
出した冷却水を貯留する、断熱構造を持った蓄熱タンク
（６）と、この蓄熱タンク（６）の下流側に設置され、
この蓄熱タンク（６）から流出した冷却水と空気とを熱
交換して空気を加熱して車室内を暖房する暖房用ヒータ
コア（８）と、暖房用ヒータコア（８）の冷却水下流側
に設置され、内燃機関（１）の吸入空気と熱交換する吸
気熱交換器（１２）と、前記暖房用ヒータコア（８）と
並列に設けられ、前記暖房用ヒータコア（８）をバイパ
スして前記冷却水を流すバイパス回路（１０）と、前記
蓄熱タンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）との間
の冷却水回路に設置され、前記暖房用ヒータコア（８）
を通過する冷却水の流量および前記バイパス回路（１
０）を通過する冷却水の流量を制御する流量制御弁
（７）とを設け、前記流量制御弁は、流量制御用の制御
流路が形成された弁体（６１）が弁ハウジング（６０）
内に回動可能に収納されたもので、前記蓄熱タンク
（６）からの冷却水が流入する入口パイプ（６３）と、
前記暖房用ヒータコア（８）の入口側に接続される第１
出口パイプ（６４）と、前記バイパス回路（１０）の入
口側に接続される第２出口パイプ（６５）とを有し、第
１の弁開度のときには、前記蓄熱タンク（６）と前記バ
イパス回路（１０）とを第１の流路によって連通すると
ともに前記暖房用ヒータコア（８）を前記弁体（６１）
によって塞ぐようにし、第２の弁開度のときには、前記
蓄熱タンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）とを前
記第１の流路より流路面積が小さいオリフィス流路（６
２ｃ）によって連通するとともに前記バイパス回路（１
０）を前記弁体（６１）によって塞ぐようにしたもので
あり、さらに前記流量制御弁（７）を制御する制御手段
（７ａ、３２）を有し、前記制御手段（７ａ、３２）
は、前記蓄熱タンク（６）内の冷却水にて前記内燃機関
（１）を暖機するときには、前記流量制御弁（７）の弁
開度を前記第１の弁開度に制御し、前記蓄熱タンク
（６）内の冷却水にて車室内を即効暖房するときには、
前記流量制御弁（７）の弁開度を前記第２の弁開度に制
御することを特徴としている。

【０００９】 これにより、流量制御弁にて、蓄熱タン
ク内の高温の冷却水をバイパス回路に流せば、内燃機関
の暖機促進を行うことができ、流量制御弁にて、蓄熱タ
ンク内の高温の冷却水を暖房用ヒータコアに流せば、車
室内を即効的に暖房することができる。さらに、吸気熱
交換器が暖房用ヒータコアの下流側に設けられているの
で、暖房用ヒータコアを通過した冷却水によって吸気を
良好に加熱することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１において、１は車両の走行用内燃機関で、水
冷式のものである。２はラジエータで、冷却ファン２ａ
により送風される冷却空気と内燃機関１の冷却水とを熱
交換して冷却水を冷却するものである。３は内燃機関１
により駆動されるウォータポンプで、冷却水回路に冷却
水を循環するためのものである。

【００１１】 ８は自動車用空調装置のヒータコア（暖
房用熱交換器）で、空調用の送風機２５により送風され
る空調空気を冷却水と熱交換して加熱するものである。
このヒータコア８は空調用通風路である空調ユニット２
４において冷房用蒸発器２６の空気下流側に設置されて
いる。また、送風機２５はモータ２５ａにより駆動され
る電動式のものである。

【００１２】なお、本実施形態における自動車空調装置
は、冷風と温風とを混合割合をエアミックスドア２８に
て調整することで、所望の空調風温度に調整するエアミ
ックスタイプのものである。つまり、自動車用空調装置
内には冷房用蒸発器２６の通過した冷風が、ヒータコア
８をバイパスするバイパス通路２７が設けられており、
このバイパス通路２７を通過する冷風と、ヒータコアを
通過する空気との割合調整することで、空調風の温度が
調整される。なお、上記エアミックスドア２８は、サー
ボモータ２８ａによって駆動される。

【００１３】ヒータコア８の冷却水入口側には流量制御
弁７が設置されており、本実施形態では所望の空調風の
温度とするために、ヒータコア８に冷却水を流す必要の
あるときには流量制御弁７を図１に示す弁開度とし、必
要の無いとき、例えば冷房用蒸発器２６を通過した送風
空気が全てバイパス流路２７を通過するときには後述す
る図３中ステップＳ５に示す弁開度とするものである。

【００１４】１０はヒータコア８の冷却水回路と並列に
設けられたバイパス回路で、流量制御弁７は本例ではヒ
ータコア８とバイパス回路１０への冷却水流量を調整す
る５方弁タイプとして構成されている。流量制御弁７の
弁開度はサーボモータ７ａにより電気的に制御できるよ
うにしてある。なお、この流量制御弁７の詳細は後で行
う。

【００１５】 １１は内燃機関１の吸入空気を清浄にす
るエアクリーナ、１２はこのエアクリーナ１１内に設け
られ、内燃機関１の吸入空気と冷却水とを熱交換させる
吸気熱交換器であり、ヒータコア８の冷却水回路下流側
にヒータコア８と直列に設けられている。この吸気熱交
換器１２の冷却水回路下流側とバイパス回路１０の出口
部は合流している。Ａはその合流部である。

【００１６】１５はエンジンオイル（機関潤滑用オイ
ル）と冷却水とを熱交換させる第１のオイル熱交換器、
１６は車両の自動変速機作動オイルと冷却水とを熱交換
させる第２のオイル熱交換器で、この両オイル熱交換器
１５、１６は本例では前記合流部Ａとウォータポンプ３
の吸入側冷却水回路との間に並列に配設されている。６
は高温の冷却水を蓄える蓄熱タンクで、高温冷却水の放
熱を最小限に抑制するために、特開平１−１７２０１５
号公報に記載の蓄熱タンクと同様に、魔法瓶のような真
空断熱構造を有している。この蓄熱タンク６は内燃機関
１の冷却水出口部と流量制御弁７の入口側との間の冷却
水回路に設置されており、蓄熱タンク６の内部において
入口パイプ６ａは天地方向の下側に開口し、出口パイプ
６ｂは天地方向の上側に開口している。この蓄熱タンク
６の容量は例えば３リットル程度である。

【００１７】４はラジエータ２と並列に設けられたバイ
パス回路、５はこのラジエータ２とバイパス回路４への
冷却水の流れを制御するサーモスタット（冷却水温度応
動弁）で、サーモワックスの温度による体積変化を利用
して弁体（図示せず）を変位させて、冷却水流路の切替
を行うものである。具体的には、冷却水温度が低いとき
はサーモスタット５がバイパス回路４側を開口して、バ
イパス回路４側に冷却水を流し、一方冷却水温度が所定
温度以上に上昇すると、サーモスタット５がラジエータ
２側を開口して、バイパス回路４側を閉塞することによ
り、ラジエータ２において冷却水を冷却するようにして
いる。

【００１８】２２は内燃機関１の冷却水出口部の冷却水
温度を検出する温度センサで、１９は蓄熱タンク６から
流出する冷却水温度を検出する温度センサで、共にサー
ミスタのような感温抵抗素子からなる。３０は自動車用
空調装置の自動制御用の周知のセンサ群で、車室内温度
を検出する内気センサ、外気温度を検出する外気セン
サ、日射量を検出する日射センサ、蒸発器冷却温度を検
出する蒸発器温度センサ等を包含している。

【００１９】３１は自動車用空調装置の制御パネル（図
示せず）に設けられた空調用スイッチ群である。３２は
マイクロコンピュータを用いた自動車用空調装置の電子
制御装置で、上記センサ１９、２２、３０、３１等から
入力される入力信号を予め設定されたプログラムに従っ
て判定、演算処理を行うとともに、その演算処理結果に
基づいて前記送風機２５、前記エアミックスドア２８、
前記流量制御弁７の作動を制御するものである。また、
本実施形態では、電子制御装置３２の入力端子として、
後述する蓄熱タンク６内の高温の冷却水により、即効暖
房を行うための、即効暖房スイッチ３３が接続されてい
る。

【００２０】 また、電子制御装置３２は、自動車用空
調装置において周知の方法により、図示しない内外気切
替ドア、吹出口切替ドア等の作動も自動制御するように
なっている。次に上述した流量調整弁７を詳しく説明す
る。図２は上記流量制御弁７の具体的構造を例示するも
ので、樹脂製の弁ハウジング６０内に、円柱状の樹脂製
の弁体６１が回動可能に収納されており、この円柱状の
弁体（ロータ）６１には流量制御用の制御流路６２が形
成されている。弁ハウジング６０には、蓄熱タンク６か
らの冷却水が流入する入口パイプ６３、ヒータコア８の
入口側に接続される第１出口パイプ６４、およびバイパ
ス回路１０の入口側に接続される第２出口パイプ６５が
一体成形されている。

【００２１】制御流路６２は、その一端側で入口パイプ
６３の開口面積を調整し、他端側で第１出口パイプ６４
および第２出口パイプ６５の開口面積を調整するように
なっている。そして、本実施形態の流量制御弁７は、丁
度Ｔ字状に形成されたＴ字状流路６２ａと、流路断面積
が非常に小さいオリフィス流路６２ｃとが、Ｔ字状流路
６２ａの合流部６２ｂにて交差するようにして構成され
た５方弁タイプのものである。また図２に示すようにオ
リフィス流路６２ｃは、Ｔ字状流路６２ａに比して流路
面積が小さくなっている。

【００２２】円柱状の弁体（ロータ）６１の軸方向両端
部には回動用の軸部（図示しない）が設けられており、
この軸部に前記したサーボモータ７ａの回転が伝達され
て、弁体６１がハウジング６０内で回動するようになっ
ている。次に、上記構成において本実施例の作動を説明
する。図３は電子制御装置３２による制御内容を示すフ
ローチャートで、今自動車の図示しないイグニッション
スイッチ（エンジンキースイッチ）が投入され、内燃機
関１が始動されると、電子制御装置３２に電源が投入さ
れ、図３に示す制御ルーチンが起動される。なお、本実
施形態における流量制御弁７は、イグイニッションスイ
ッチがオフの場合では、必ず図１に示すような弁開度と
なっており、Ｔ字状流路６ｂによって蓄熱タンク６の流
出パイプ６ｂがヒータコア８とバイパス回路１０の双方
に連通するようになっている。

【００２３】従って、内燃機関１が始動すると、ウォー
ターポンプ３が駆動するので、内燃機関１から流出した
冷却水は、蓄熱タンク６内に流れ込み、蓄熱タンク６内
の冷却水は押し出される。そして、ステップＳ１にてセ
ンサ１９、２２、３０、スイッチ３１、３３からの信号
が読み込まれる。また、この際、水温センサ２２は、内
燃機関１の始動前に相当する内燃機関１内の冷却水温Ｔ
Ｗ１を検出しており、水温センサ１９は、蓄熱タンク６
内から押し出された冷却水温ＴＷ２を検出する。

【００２４】次にステップＳ２では、即効暖房スイッチ
３３がオンか否かが判定されて、即効暖房スイッチ３３
がオンの場合はステップＳ３に進んで車室内を即効的に
暖房する即効暖房とし、即効暖房スイッチ３３がオフの
場合はステップＳ４に進んで内燃機関１の即効暖機を行
う。そして、ステップＳ４では、内燃機関１を即効的に
暖機する必要があるか判定するために、温度センサ２２
により検出される内燃機関１の冷却水出口部の冷却水温
度ＴＷ１が所定温度（本例では７０°Ｃ）以下であるか
判定する。

【００２５】前回の内燃機関１停止後、かなりの時間が
経過してから、内燃機関１が始動されたときは、冷却水
温度が７０°Ｃ以下に低下しているので、ステップＳ４
の判定はＹＥＳとなり、次のステップＳ５に移行する。
そして、このステップＳ５では、図に示すように流量制
御弁７の弁開度を、Ｔ字状流路６２ａによって蓄熱タン
ク６内から押し出された冷却水がヒータコア８には流さ
ずに、バイパス回路１０だけを流れるように切り換え
る。図４にこの場合における冷却水の流れ方を模式的に
示す。

【００２６】これにより、蓄熱タンク６内の高温の冷却
水は、図４中Ｘで示すようにバイパス回路１０を通じて
吸気熱交換器１２、第１のオイル熱交換器１５、第２の
オイル熱交換器１６を流れるようになる。なお、この
際、本実施形態では、約６リットル／ｍｉｎの冷却水がバイ
パス回路１０に流れるようになっており、蓄熱タンク６
の容量が約３リットルであるので、約３０秒にて蓄熱タンク
６内の高温の冷却水は完全に押し出されて、バイパス回
路１０に流れきる。

【００２７】そして、ステップＳ６に進んで、内燃機関
１始動後の経過時間ｔが所定時間（本例では３０秒）経
過したかを判定する。この判定がＮＯ、つまり３０秒の
間は、上述したように蓄熱タンク６内の高温の冷却水が
バイパス回路１０に押し出されている状態なので、流量
制御弁７はステップＳ５にて示した弁開度となる。以
下、この際の冷却水による暖機効果を説明する。

【００２８】蓄熱タンク６内の高温の冷却水は、吸気熱
交換器１２において機関１の吸入空気を加熱し、吸気温
度の上昇により機関暖機中の必要燃料量を減少できるの
で、燃費を低減できる。このとき、本発明者の検討によ
ると、蓄熱タンク６内の冷却水温度が８０°Ｃ、吸入空
気が０°Ｃの場合、吸入空気は熱容量が小さいので、吸
気熱交換器１２における冷却水温度の低下は僅か２°Ｃ
程度となった。そのため、吸気熱交換器１２の出口にお
いても、冷却水温度は７８°Ｃ程度の高温に維持されて
いる。

【００２９】 次に、吸気熱交換器１２を通過した冷却
水は、並列配置された第１、第２のオイル熱交換器１
５、１６に流入し、ここで機関潤滑オイルおよび変速機
作動オイルを加熱して、内燃機関１および変速機の摩擦
損失を低減して、燃費の低減を図る。また、オイル温度
の上昇により内燃機関１の暖機を促進する。そして、こ
の両オイル熱交換器１５、１６を通過して、冷却水は５
０°Ｃ程度まで、温度が低下するが、この冷却水温度
は、外気温度と同程度の温度まで低下している機関１内
の冷却水温度より高いので、両オイル熱交換器１５、１
６を通過した５０°Ｃ程度の冷却水が内燃機関１内に還
流することにより、内燃機関１の暖機を促進できる。

【００３０】 従って、内燃機関１の冷却水温度は、前
記３０秒程度の短時間で３５°Ｃ程度の温度まで上昇し
て、機関１の暖機を急速に終了できる。このため、機関
暖機時における燃費低減および排気ガス浄化を効果的に
達成できる。同時に、機関１の冷却水温度が急速に上昇
することにより、冷却水の放熱によるヒータコア８での
温水式暖房も機関始動後、短時間で開始できる。なお、
ステップＳ６における所定時間は本例では３０秒とした
が、この時間は蓄熱タンク１３の容量、機関１の排気容
量、機関１の冷却水容量等に応じて適宜増減するのがよ
い。そして、ステップＳ６にて３０秒経過したと判定さ
れると、このフローチャートを抜けてリターンされる。

【００３１】一方、ステップＳ２にて、ＹＥＳと判定さ
れると、即効暖房とするのであるが、即効暖房とする前
にステップＳ３にて、水温センサ２２が検出するイグニ
ッションスイッチがオンされる前に相当する内燃機関１
内の冷却水温ＴＷ１が例えば４０°Ｃより低くて、かつ
水温センサ１９が検出する蓄熱タンク６内の冷却水温Ｔ
Ｗ２が４５°Ｃより高いか否かを判定し、この判定結果
がＹＥＳの場合は、ステップＳ８に進み、判定結果がＮ
Ｏの場合はステップＳ７に進む。

【００３２】 つまり、ステップＳ８では、蓄熱タンク
６内の冷却水温ＴＷ２が内燃機関１内の冷却水温ＴＷ１
より高くて、蓄熱タンク６内の冷却水によって乗員に暖
房感が与えられる場合に、流量制御弁７を図に示すよう
な弁開度とする。そして、この流量制御弁７の弁開度
は、図に示すようにオリフィス流路６２ｃによって、蓄
熱タンク６とヒータコア８とが連通し、弁体６１によっ
てバイパス回路１０を塞ぐような開度となる。この結
果、この場合の冷却水の流れ方は、図５中Ｙで示すよう
になり、蓄熱タンク６内の高温の冷却水は、オリフィス
流路６２ｃを通過し、ヒータコア８に流入し、吸気熱交
換器１２、第１、第２のオイル熱交換器１５、１６を流
れる。そして、本実施形態では、蓄熱タンク６からヒー
タコア８に流入する冷却水量は、オリフィス流路６２ｃ
よって絞られて、１リットル／ｍｉｎとなる。

【００３３】このように流量を絞った理由としては、蓄
熱タンク６内の冷却水を例えば３1リットル ／ｍｉｎにてヒ
ータコア８に流入させると、蓄熱タンク６の容量が3リット
ル であるので、約１分の間だけしか車室内を暖房できな
いからである。従って、本実施形態では、即効暖房を長
時間持続するために、蓄熱タンク６内の冷却水が、1リット
ル ／ｍｉｎにてヒータコア８に流入するようにしている
ので、約３分間即効暖房を行うことができる。

【００３４】そして、ステップＳ９に進んで、即効暖房
送風制御として、送風機２５を起動させ、送風機２５の
送風量（電動モータ２５ａの印加電圧）を水温センサ１
９が検出した冷却水温ＴＷ２に応じて設定する。例え
ば、冷却水温ＴＷ２が高くなるほど、送風機２５の送風
量が大きくなるように設定する。これにより、乗員の温
感に応じて車室内を即効的に暖房することができる。

【００３５】次に、ステップＳ１０では、即効暖房を終
了する判定として、水温センサ１９が検出する冷却水温
ＴＷ２が、前回検出した冷却水温より所定値ΔＴ（本実
施形態では７°Ｃ）以上低いか否かを判定する。つま
り、即効暖房を行って、蓄熱タンク６内から高温の冷却
水が、ヒータコア８に流入するするのであるが、完全に
蓄熱タンク６内から高温の冷却水が出きってしまうと、
蓄熱タンク６内には、内燃機関１側から流入した低温の
冷却水が貯留されることになる。従って、蓄熱タンク６
内の高温の冷却水が出きった後には、水温センサ１９が
検出する冷却水温ＴＷ２は低下し、この低下温度ΔＴを
見ることで、即効暖房の終了を判定する。

【００３６】そして、即効暖房終了として、ステップＳ
７に進んで、図に示すように流量制御弁７の弁開度を、
Ｔ字状流路６２ａによって蓄熱タンク６の流出パイプ６
ｂがヒータコア８とバイパス回路１０の双方と連通する
ように戻す。ところで、上述した自動車用空調装置は、
上述した２２、３０のセンサの検出値、およびスイッチ
３１の設定値に基づいて、電子制御装置３２によってエ
アミックスドア８の開度が自動的制御される。以下、こ
の制御内容について説明する。なお、この説明は、上述
した暖機が終了して冷却水回路内の冷却水の温度が十分
が温まった通常時という前提がある。

【００３７】 エアミックスドア２８は、冬季において
は、必要暖房能力が大きくなるので、エアミックスドア
２８は図１中Ｄで示す作動位置付近で使用されることが
多い。そして、この場合、大風量の送風空気がヒータコ
ア８にて熱交換されて、ヒータコア８出口での冷却水温
度が５０〜６５°Ｃ程度の温度まで低下する。従って、
この比較的高温の冷却水により、吸気熱交換器１２にお
いて機関１の吸入空気を効果的に加熱でき、燃費向上を
図ることができる。そして、さらに吸気熱交換器１２通
過後の冷却水により第１、第２のオイル熱交換器１５、
１６にてオイルの冷却を行うことができる。

【００３８】従って、機関暖機終了後の通常走行時にお
いて、吸気温度およびオイル温度を良好に制御でき、燃
費低減および排気ガス浄化を達成できる。なお、冷却水
の冷却は従来通りラジエータ２において行う。なお、上
述した実施形態では、即効暖房と即効暖機との切り換え
を、エアミックスタイプの自動車用空調装置にてヒータ
コア８への冷却水の供給を断続するバルブ（流量制御弁
７）にて行うようにしたので、安価に即効暖房と即効暖
機とを切換可能となる。また、流量制御弁７には、オリ
フィス流路６２ａが形成されているので、即効暖房を長
時間続けることができる。

【００３９】また、本実施形態では、エアミックスタイ
プの自動車用空調装置について説明したが、本発明はリ
ヒートタイプの自動車用空調装置にでも適用できる。ま
た、この場合、上述したエアミックスタイプのものとは
通常時における効果が異なり、以下、これについて説明
する。なお、上述したエアミックスタイプの自動車用空
調装置と同一の機能を果たすものには、同一の符号を付
けて説明する。

【００４０】リヒートタイプの自動車用空調装置は、上
述したエアミックスドア２８が無く、冷房用蒸発器２６
を通過した送風空気は、ほとんど全てヒータコア８を流
れるように構成されており、ヒータコア８を流れる冷却
水の流量を調整弁にて調整することで、空調風の温度を
調整するものである。例えば、この調整弁は、図１中流
量制御弁７とヒータコア８との間に設置する。

【００４１】そして、この調整弁は、春、秋の中間季節
から夏季にかけては、ヒータコア８への流量を絞るよう
な状態となる。そのため、この小流量の冷却水がヒータ
コア８において送風機２５の送風空気と熱交換して、１
５〜２０°Ｃ程度の低温まで温度低下する。従って、こ
の低温の冷却水により、吸気熱交換器１２において機関
１の吸入空気を効果的に冷却でき、燃費低減を図ること
ができる。

【００４２】また、冬季においては、必要暖房能力が大
きくなるので、調整弁により大流量の冷却水がヒータコ
ア８に流入することになる。このように、冷却水流量が
増加するため、冷却水がヒータコア８で送風機２５の送
風空気と熱交換しても、ヒータコア８出口での冷却水温
度が５０〜６５°Ｃ程度の温度まで低下するのみであ
る。従って、この比較的高温の冷却水により、吸気熱交
換器１２において機関１の吸入空気を効果的に加熱で
き、燃費向上を図ることができる。

【００４３】そして、吸入空気の熱容量が小さいため、
吸気熱交換器１２通過後の冷却水により第１、第２のオ
イル熱交換器１５、１６にてオイルの加熱を行うことが
できる。従って、機関暖機終了後の通常走行時において
も、年間の全季節を通じて、吸気温度およびオイル温度
を良好に制御でき、燃費低減および排気ガス浄化を達成
できる。

【００４４】また、さらに前述の各実施形態では、第
１、第２の両オイル熱交換器１５、１６を合流部Ａとウ
ォータポンプ３の吸入側冷却水回路との間に並列に配設
しているが、この両オイル熱交換器１５、１６を直列に
配設することもできる。この場合、好適作動温度が１１
０°Ｃ程度の機関潤滑オイルが流通する第１のオイル熱
交換器１５よりも、好適作動温度が８０°Ｃ程度の変速
機作動オイルが流通する第２のオイル熱交換器１６を冷
却水上流側に配置することが摩擦損失低減による燃費低
減効果が大きい。

【００４５】また、前述の実施形態における図３のステ
ップＳ６では、機関始動後の経過時間ｔが所定時間を経
過したか否かを判定して、暖機終了を判定しているが、
他の判定方法例えば、温度センサ１６により検出される
機関１出口部の冷却水温が所定温度に上昇したかどうか
を判定して、暖機終了の判定を行うようにしてもよい。

【００４６】また上記実施形態では、即効暖房時にヒー
タコア８へ流入する流量を絞るために、流量制御弁７に
オリフィス流路６２ａを形成したが、このオリフィス流
路６２ａの機能を別個に流量調整弁を設けて行うように
しても良い。また、上記実施形態では、即効暖機におい
て蓄熱タンク６からの冷却水にて、吸気熱交換器１２、
第１、第２のオイル熱交換器１５、１６を流れた後にエ
ンジン１を暖機したが、即効暖機時には蓄熱タンク６の
冷却水が、蓄熱タンク６とエンジン１との間で循環する
ようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す冷却水回路図である。

【図２】上記実施形態における流量制御弁の具体図であ
る。

【図３】上記実施形態における制御作動例を示すフロー
チャートである。

【図４】上記実施形態の即効暖機時における冷却水の流
れ方を示した模式図である。

【図５】上記実施形態の即効暖房時における冷却水の流
れ方を示した模式図である。

【符号の説明】

１…内燃機関、３…ウォータポンプ、４…ヒータコア、
６…蓄熱タンク ７…流量制御弁、１０…バイパス回路、１２…吸気熱交
換器、１５、１６…第１、第２のオイル熱交換器、３２
…電子制御装置。

フロントページの続き (72)発明者 杉 光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−183324（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−328930（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120119（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−83323（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/00 - 1/34

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷式内燃機関（１）の冷却水を循環ポ
   ンプ（３）にて循環するようにした冷却水回路に、 前記内燃機関（１）から流出した冷却水を貯留する、断
   熱構造を持った蓄熱タンク（６）と、 この蓄熱タンク（６）の下流側に設置され、この蓄熱タ
   ンク（６）から流出した冷却水と空気とを熱交換して空
   気を加熱して車室内を暖房する暖房用ヒータコア（８）
   と、 前記暖房用ヒータコア（８）の冷却水下流側に設置さ
   れ、前記内燃機関（１）の潤滑オイルおよび車両自動変
   速機の作動オイルの少なくとも一方の潤滑オイルと冷却
   水とを熱交換するオイル熱交換器（１５、１６）と、前記暖房用ヒータコア（８）と並列に設けられ、前記暖
   房用ヒータコア（８）をバイパ スして前記冷却水を流す
   バイパス回路（１０）と、前記蓄熱タンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）と
   の間の冷却水回路に設置され、 前記暖房用ヒータコア
   （８）を通過する冷却水の流量および前記バイパス回路
   （１０）を通過する冷却水の流量を制御する流量制御弁
   （７）とを設け、前記流量制御弁は、流量制御用の制御流路が形成された
   弁体（６１）が弁ハウジング（ ６０）内に回動可能に収
   納されたもので、前記蓄熱タンク（６）からの冷却水が
   流入する入口パイプ（６３）と、前記暖房用ヒータコア
   （８）の入口側に接続される第１出口パイプ（６４）
   と、前記バイパス回路（１０）の入口側に接続される第
   ２出口パイプ（６５）とを有し、第１の弁開度のときに
   は、前記蓄熱タンク（６）と前記バイパス回路（１０）
   とを第１の流路によって連通するとともに前記暖房用ヒ
   ータコア（８）を前記弁体（６１）によって塞ぐように
   し、第２の弁開度のときには、前記蓄熱タンク（６）と
   前記暖房用ヒータコア（８）とを前記第１の流路より流
   路面積が小さいオリフィス流路（６２ｃ）によって連通
   するとともに前記バイパス回路（１０）を前記弁体（６
   １）によって塞ぐようにしたものであり、さらに 前記流量制御弁（７）を制御する制御手段（７
   ａ、３２）を有し、 前記制御手段（７ａ、３２）は、前記蓄熱タンク（６）
   内の冷却水にて前記内燃機関（１）を暖機するときに
   は、前記流量制御弁（７）の弁開度を前記第１の弁開度
   に制御し、前記蓄熱タンク（６）内の冷却水にて車室内
   を即効暖房するときには、前記流量制御弁（７）の弁開
   度を前記第２の弁開度に制御することを特徴とする車両
   用内燃機関の冷却系装置。
2. 【請求項２】 水冷式内燃機関（１）の冷却水を循環ポ
   ンプ（３）にて循環するようにした冷却水回路に、 前記内燃機関（１）から流出した冷却水を貯留する、断
   熱構造を持った蓄熱タンク（６）と、 この蓄熱タンク（６）の下流側に設置され、この蓄熱タ
   ンク（６）から流出した冷却水と空気とを熱交換して空
   気を加熱して車室内を暖房する暖房用ヒータコア（８）
   と、 前記暖房用ヒータコア（８）の冷却水下流側に設置さ
   れ、前記内燃機関（１）の吸入空気と熱交換する吸気熱
   交換器（１２）と、前記暖房用ヒータコア（８）と並列に設けられ、前記暖
   房用ヒータコア（８）をバイパ スして前記冷却水を流す
   バイパス回路（１０）と、前記蓄熱タンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）と
   の間の冷却水回路に設置され、 前記暖房用ヒータコア
   （８）を通過する冷却水の流量および前記バイパス回路
   （１０）を通過する冷却水の流量を制御する流量制御弁
   （７）とを設け、前記流量制御弁は、流量制御用の制御流路が形成された
   弁体（６１）が弁ハウジング（ ６０）内に回動可能に収
   納されたもので、前記蓄熱タンク（６）からの冷却水が
   流入する入口パイプ（６３）と、前記暖房用ヒータコア
   （８）の入口側に接続される第１出口パイプ（６４）
   と、前記バイパス回路（１０）の入口側に接続される第
   ２出口パイプ（６５）とを有し、第１の弁開度のときに
   は、前記蓄熱タンク（６）と前記バイパス回路（１０）
   とを第１の流路によって連通するとともに前記暖房用ヒ
   ータコア（８）を前記弁体（６１）によって塞ぐように
   し、第２の弁開度のときには、前記蓄熱タンク（６）と
   前記暖房用ヒータコア（８）とを前記第１の流路より流
   路面積が小さいオリフィス流路（６２ｃ）によって連通
   するとともに前記バイパス回路（１０）を前記弁体（６
   １）によって塞ぐようにしたものであり、さらに 前記流量制御弁（７）を制御する制御手段（７
   ａ、３２）を有し、 前記制御手段（７ａ、３２）は、前記蓄熱タンク（６）
   内の冷却水にて前記内燃機関（１）を暖機するときに
   は、前記流量制御弁（７）の弁開度を前記第１の弁開度
   に制御し、前記蓄熱タンク（６）内の冷却水にて車室内
   を即効暖房するときには、前記流量制御弁（７）の弁開
   度を前記第２の弁開度に制御することを特徴とする車両
   用内燃機関の冷却系装置。
3. 【請求項３】水冷式内燃機関（１）の冷却水を循環ポン
   プ（３）にて循環するようにした冷却水回路に、 前記内燃機関（１）から流出した冷却水を貯留する、断
   熱構造を持った蓄熱タンク（６）と、 この蓄熱タンク（６）の下流側に設置され、この蓄熱タ
   ンク（６）から流出した冷却水と空気とを熱交換して空
   気を加熱して車室内を暖房する暖房用ヒータコア（８）
   と、前 記暖房用ヒータコア（８）の冷却水下流側に設置さ
   れ、前記内燃機関（１）の吸気と冷却水とを熱交換する
   吸気熱交換器（１２）と、 前記吸気熱交換器（１２）の冷却水下流側と前記バイパ
   ス回路（１０）の下流側との合流点（Ａ）より下流側に
   設置され、前記内燃機関（１）の潤滑オイルおよび車両
   自動変速機の作動オイルの少なくとも一方の潤滑オイル
   と冷却水とを熱交換するオイル熱交換器（１５、１６）
   と、前記暖房用ヒータコア（８）と並列に設けられ、前記暖
   房用ヒータコア（８）をバイパ スして前記冷却水を流す
   バイパス回路（１０）と、前記蓄熱タンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）と
   の間の冷却水回路に設置され、 前記暖房用ヒータコア
   （８）を通過する冷却水の流量および前記バイパス回路
   （１０）を通過する冷却水の流量を制御する流量制御弁
   （７）とを設け、前記流量制御弁は、流量制御用の制御流路が形成された
   弁体（６１）が弁ハウジング（ ６０）内に回動可能に収
   納されたもので、前記蓄熱タンク（６）からの冷却水が
   流入する入口パイプ（６３）と、前記暖房用ヒータコア
   （８）の入口側に接続される第１出口パイプ（６４）と、前記バイパス回路（１０）の入口側に
   接続される第２出口パイプ（６５ ）とを有し、第１の弁
   開度のときには、前記蓄熱タンク（６）と前記バイパス
   回路（１０）とを第１の流路によって連通するとともに
   前記暖房用ヒータコア（８）を前記弁体（６１）によっ
   て塞ぐようにし、第２の弁開度のときには、前記蓄熱タ
   ンク（６）と前記暖房用ヒータコア（８）とを前記第１
   の流路より流路面積が小さいオリフィス流路（６２ｃ）
   によって連通するとともに前記バイパス回路（１０）を
   前記弁体（６１）によって塞ぐようにしたものであり、さらに 前記流量制御弁（７）を制御する制御手段（７
   ａ、３２）を有し、 前記制御手段（７ａ、３２）は、前記蓄熱タンク（６）
   内の冷却水にて前記内燃機関（１）を暖機するときに
   は、前記流量制御弁（７）の弁開度を前記第１の弁開度
   に制御し、前記蓄熱タンク（６）内の冷却水にて車室内
   を即効暖房するときには、前記流量制御弁（７）の弁開
   度を前記第２の弁開度に制御することを特徴とする車両
   用内燃機関の冷却系装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段（７ａ、３２）は、前記内
   燃機関（１）始動時の冷却水温度が所定値以下と判定す
   ることより、前記内燃機関（１）を暖機することを判定
   し、前記内燃機関（１）始動後、所定時間経過したと判
   定することにより、前記内燃機関（１）の暖機終了であ
   ると判定することを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか１つに記載の車両用内燃機関の冷却系装置。
5. 【請求項５】 前記暖房用ヒータコア（８）に向けて空
   気を送風する送風機（２５）を有し、前記車室内には、
   前記送風機（２５）を作動させて、前記暖房用ヒータコ
   ア（８）にて車室内の暖房を行う即効暖房スイッチ（３
   ３）が設けられており、前記即効暖房スイッチ（３３）
   がオンのときには、前記暖房用ヒータコア（８）にて前
   記車室内を暖房し、前記即効暖房スイッチ（３３）がオ
   フのときには、前記内燃機関（１）を暖機することを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の車両
   用内燃機関の冷却系装置。
6. 【請求項６】 前記オイル熱交換器（１５、１６）とし
   て、前記内燃機関（１）の潤滑オイルと冷却水とを熱交
   換する第１オイル熱交換器（１５）と、前記車両自動変
   速機の作動オイルと冷却水とを熱交換する第２オイル熱
   交換器（１６）の両方を備えることを特徴とする請求項
   １または３記載の車両用内燃機関の冷却系装置。
7. 【請求項７】 前記流量制御弁は、Ｔ字状に形成された
   Ｔ字状流路（６２ａ）と、前記オリフィス流路（６２
   ｃ）とが、Ｔ字状流路（６２ａ）の合流部（６２ｂ）に
   て交差するようにして構成され、前記第１の弁開度のと
   きには、前記蓄熱タンク（６）と前記バイパス回路（１
   ０）とが前記Ｔ字状流路（６２ａ）による前記第１の流
   路によって連通するようになっていることを特徴とする
   請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用内燃機
   関の冷却系装置。