WO2016035511A1

WO2016035511A1 - 車両用熱管理システム

Info

Publication number: WO2016035511A1
Application number: PCT/JP2015/072544
Authority: WO
Inventors: 貴士天野; 藍川　嗣史; 浩二朗早川
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-03-10
Also published as: CN106574542A; US20170253104A1; JP2016053342A; JP5945306B2

Abstract

　車両用熱管理システム（１Ａ）は、内燃機関（２）の機関本体（２ａ）を冷却するとともに冷媒を圧送する第１ポンプ（５）が設けられた第１循環回路（３）と、内燃機関（２）の排気熱を回収する排気熱回収器（１０）、車両の空調に利用されるヒータコア（１１）及び冷媒を圧送する第２ポンプ（１２）がそれぞれ設けられた第２循環回路（４）と、第１循環回路（３）と第２循環回路（４）とを連通する連通路（１５、１６）と、第１連通路（１５）に設けられて、第１循環回路（３）と第２循環回路（４）との連通とその禁止とを切り替え可能な開閉弁（１８）と、を備え、第１循環回路（３）の冷媒温度が第２循環回路（４）の冷媒温度よりも高い状態となるように開閉弁（１８）を制御する。

Description

車両用熱管理システム

　本発明は、内燃機関が搭載された車両に適用される車両用熱管理システムに関する。

　車両用熱管理システムとして、冷媒を循環させる複数の循環回路を有し、内燃機関の本体を冷却する循環回路と、蓄熱容器とヒータコアとが設けられた循環回路との連通と、その禁止とを運転状態（各部位の温度）に応じて切替弁にて切り替えるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２～４が存在する。

特開２００４－２８５９５８号公報特開２００４－７６６０３号公報特開２００５－５０９７７７号公報特開平９－１５８７２４号公報

　特許文献１の車両用熱管理システムは、例えば内燃機関のノッキングや冷媒の局所沸騰に対応できるように内燃機関の冷却要求の変化に合わせて冷媒温度を調整することまでは考慮されておらず制御方法に改善の余地がある。

　そこで、本発明は、内燃機関の冷却要求の変化に合わせて冷媒温度を調整できる車両用熱管理システムを提供することを目的とする。

　本発明の車両用熱管理システムは、内燃機関が搭載された車両に適用される車両用熱管理システムであって、前記内燃機関の機関本体を冷却するとともに冷媒を圧送する第１ポンプが設けられた第１循環回路と、前記内燃機関の排気熱を回収する排気熱回収器、前記車両の空調に利用されるヒータコア及び冷媒を圧送する第２ポンプがそれぞれ設けられた第２循環回路と、前記第１循環回路と前記第２循環回路とを連通する連通部と、前記連通部に設けられて、前記第１循環回路と前記第２循環回路との連通とその禁止とを切り替え可能な制御弁と、前記第１循環回路を流れる冷媒の冷媒温度が前記第２循環回路を流れる冷媒の冷媒温度よりも高い状態となるように前記制御弁を制御する冷媒温度制御手段と、を備えるものである。

　この車両用熱管理システムによれば、内燃機関の機関本体を冷却するための第１循環回路の冷媒温度が排熱回収器及びヒータコアが設けられた第２循環回路の冷媒温度よりも高い状態となるように制御される。そのため、第１循環回路の冷媒温度が第２循環回路の冷媒温度よりも高い温度差が得られる。これにより、内燃機関の冷却要求が高まる方向に変化した場合に第１循環回路と第２循環回路とが連通するように制御弁を制御することによって第１循環回路の高温の冷媒と第２循環回路の低温の冷媒とを混合させて第１循環回路の冷媒温度を低減できる。

　本発明の車両用熱管理システムの一態様において、前記第２循環回路にはＥＧＲクーラが更に設けられてもよい。この態様によれば、ＥＧＲクーラの暖機完了前には第１循環回路の高温の冷媒を第２循環回路に流入させることによってＥＧＲクーラの暖機を促進することができる一方で、ＥＧＲクーラの暖機完了後には第２循環回路の低温の冷媒によってＥＧＲクーラの冷却性能が確保される。これによりＥＧＲクーラの特性に適した温度制御が可能となる。

　本発明の車両用熱管理システムの一態様において、前記冷媒温度制御手段は、前記内燃機関に対する要求負荷がノッキングを発生し易い負荷領域に至る又は前記負荷領域に至る可能性がある場合に前記第１循環回路と前記第２循環回路とが連通するように前記制御弁を制御してもよい。この態様によれば、ノッキングが発生し易い状況で第１循環回路と第２循環回路とが連通することによって第１循環回路の冷媒温度を低減できる。これにより、内燃機関のノッキングの発生を抑制することができる。

　本発明の車両用熱管理システムの一態様において、前記冷媒温度制御手段は、デッドソーク時に前記第１循環回路と前記第２循環回路とが連通するように前記制御弁を制御してもよい。この態様によれば、デッドソーク時に第１循環回路と第２循環回路とが連通することによって第１循環回路の冷媒温度を低減できる。これにより、デッドソーク時の局所沸騰の発生を抑制することができる。

図１は第１の形態に係る車両用熱管理システムの全体構成を示した図である。図２は各循環回路の昇温特性を示した説明図である。図３は各ポンプの特性を示した説明図である。図４はノッキング防止制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図５はデッドソーク時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図６はヒータ要求時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図７は暖機促進制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図８は始動時暖機促進制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図９は暖機完了時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図１０は第２の形態に係る車両用熱管理システムの全体構成を示した図である。図１１は第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図１２は第３の形態に係る車両用熱管理システムの全体構成を示した図である。図１３は第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図１４は第４の形態に係る車両用熱管理システムの全体構成を示した図である。

（第１の形態）
　図１に示すように、車両用熱管理システム（以下、熱管理システムという。）１Ａは、内燃機関２が搭載された車両（不図示）に適用される。熱管理システム１Ａは冷媒を循環させる２つの循環回路３、４を備えている。第１循環回路３には冷媒を圧送する第１ポンプ５が設けられており、第１ポンプ５にて圧送された冷媒は第１循環回路３を循環することによってシリンダブロック及びシリンダヘッドを含む機関本体２ａを冷却する。さらに第１循環回路３はスロットルバルブ６に通じており、第１循環回路３にてスロットルバルブ６も冷却される。第１ポンプ５は内燃機関２の最大冷却要求を満足させる容量を持つ従来相当の電動式ポンプとして構成されている。第１循環回路３からはラジエータ７が設けられた分岐回路８が分岐しており、分岐回路８の分岐位置は機関本体２ａの下流に設定されている。分岐回路８はサーモスタット９を介して第１循環回路３に合流している。したがって、第１循環回路３の冷媒温度がサーモスタット９の開弁温度に到達すると、サーモスタット９にて分岐回路８が開通することによって第１循環回路３の冷媒が分岐回路８に導かれてラジエータ７にて冷却される。

　第２循環回路４には内燃機関２の排気熱を回収する排気熱回収器１０、車両の空調に利用されるヒータコア１１及び冷媒を圧送する第２ポンプ１２が設けられている。第２ポンプ１２は第１ポンプ５よりも小容量の電動式ポンプである。第２ポンプ１２はヒータコア１１に冷媒を流すことができ、かつ内燃機関２の下限レベルの冷却要求を満足させる容量を有している。

　第１循環回路３には第１温度センサ１３が、第２循環回路４には第２温度センサ１４がそれぞれ設けられている。第１温度センサ１３によって第１循環回路３を流れる冷媒の冷媒温度を、第２温度センサ１４によって第２循環回路４を流れる冷媒の冷媒温度をそれぞれ検出できる。

　第１循環回路３と第２循環回路４とは連通部としての２つの連通路１５、１６にて連通している。第１連通路１５には、第１連通路１５を閉鎖する閉位置と第１連通路１５を開通する開位置との間で動作する開閉弁１８が設けられている。開閉弁１８が開弁して第１連通路１５が開通すると、各循環回路３、４の冷媒の循環が維持されつつ、破線の矢印で示すように第１循環回路３を流れる一部の冷媒が第１連通路１５を介して第２循環回路４に導かれる一方で、同量の冷媒が第２循環回路４から第２連通路１６を介して第１循環回路３に導かれる。これによって、第１循環回路３と第２循環回路４との連通が実現する。

　一方、開閉弁１８が閉弁して第１連通路１５が閉鎖されると、第１連通路１５の冷媒の流れが止まると同時に第２連通路１６の冷媒の流れが止まり、第１循環回路３と第２循環回路４との連通が禁止される。このように、２つの連通路１５、１６の一方に設けられた開閉弁１８を操作することによって、第１循環回路３と第２循環回路４との連通とその禁止とが切り替えられるため、開閉弁１８は本発明に係る制御弁に相当する。

　熱管理システム１Ａは、第１循環回路３と第２循環回路４との連通及びその禁止とを切り替えることによって、冷媒の昇温特性を連通時と非連通時とで切り替えることができる。図２に示すように、開閉弁１８の開弁時（連通時）は、第１循環回路３と第２循環回路４とが連通することによって熱容量が閉弁時（非連通時）よりも大きくなるので、連通時の冷媒の昇温速度は非連通時よりも遅くなる。したがって、内燃機関２の暖機前等の速やかな冷媒の昇温が必要な時には開閉弁１８を閉じて第１循環回路３と第２循環回路４との連通を禁止することにより短時間の冷媒の昇温を実現できる。また、熱管理システム１Ａは互いに容量の異なる２つのポンプ５、１２を用いているため、必要に応じて小容量の第２ポンプ１２のみを使用することにより図３に示した省電力効果を得ることができる。図３は各ポンプ５、１２の積算電力量を比較したものであり、第２ポンプ１２を用いた方が第１ポンプ５を用いるよりも省電力であることが分かる。

　熱管理システム１Ａには、開閉弁１８の制御及び各ポンプ５、１２の制御を行うための制御装置２０が設けられている。制御装置２０はコンピュータとして構成されている。制御装置２０は内燃機関２の制御を行うためのエンジンコントロールユニットと兼用されていてもよい。制御装置２０には第１温度センサ１３及び第２温度センサ１４の各出力信号が入力されている。これにより制御装置２０は第１循環回路３及び第２循環回路４の各冷媒温度を取得できる。また、制御装置２０には不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２１の信号が入力される。

　制御装置２０は、本発明に係る冷媒温度制御手段として機能し、上述した各循環回路３、４の昇温特性を考慮して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高くなるように開閉弁１８を制御することを基本とする。これにより、第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い温度差が得られる。そして、状況に応じて開閉弁１８を制御することにより上記温度差を利用して各循環回路３、４の冷媒温度を調整する。以下、制御装置２０が実施する種々の制御について説明する。

＜ノッキング防止制御＞
　ノッキング防止制御は、内燃機関２の暖機完了後にサーモスタット９が開弁し第１ポンプ５を駆動しながらラジエータ７による冷却が実施されている状況で行われる。従来、ノッキングが発生し易い高負荷時の冷却要求はラジエータによる放熱性能に頼っていたが、本形態のノッキング防止制御は、第１循環回路３の冷媒温度と第２循環回路４の冷媒温度との温度差を利用してノッキングを抑制する。図４はノッキング防止制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図４の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１０１において、制御装置２０は第１循環回路３の冷媒温度Ｔ１を第１温度センサ１３の信号に基づいて、第２循環回路４の冷媒温度Ｔ２を第２温度センサ１４の信号に基づいてそれぞれ取得し、冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも高いか否かを判定する。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも高い場合はステップＳ１０２に進み、そうでない場合はステップＳ１０５に進む。

　ステップＳ１０２において、制御装置２０は内燃機関２の要求負荷Ｐｅｄがノッキングの発生し易い負荷領域を判定する閾値Ｐｅ１よりも大きいか否かを判定する。要求負荷Ｐｅｄが閾値Ｐｅ１よりも大きい場合はステップＳ１０４に進み、制御装置２０は開閉弁１８を開弁する。これにより、第１循環回路３に第２循環回路４の低温の冷媒が流入して第１循環回路３の冷媒温度が低下するのでノッキングの発生を抑制できる。

　一方、要求負荷Ｐｅｄが閾値Ｐｅ１以下の場合はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３において、制御装置２０はアクセル開度センサ２１の信号を参照してアクセル変化量ΔＡを取得し、アクセル変化量ΔＡが閾値Δａｃｃよりも大きいか否かを判定する。この判定処理は、内燃機関２の要求負荷がノッキングの発生し易い負荷領域に現時点で至らないが将来的にその負荷領域に達するか否かを予測するためのものである。

　アクセル変化量ΔＡが閾値Δａｃｃよりも大きい条件が一定時間ｔＡ以上継続する場合は将来的にノッキングが発生し易い負荷領域に達する可能性があるため、制御装置２０はステップＳ１０４に進んで開閉弁１８を開弁して第１循環回路３の冷媒温度を低下させる。一方、アクセル変化量ΔＡが閾値Δａｃｃ以下の条件が一定時間ｔＡ以上継続する場合はノッキングが発生する可能性が低いので、制御装置２０はステップＳ１０５に進んで開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。

　図４に示したノッキング防止制御によれば、ノッキングが発生し易い場合に第２循環回路４の低温の冷媒を第１循環回路３に流入させて第１循環回路３の冷媒温度を低下させることによりノッキングの発生を抑制することができる。

＜デッドソーク時制御＞
　デッドソーク時制御は、内燃機関２の熱量が大きい状態で車両停止及び内燃機関２が停止した場合に内燃機関２の内部での局所沸騰を防止するものである。従来、デッドソーク時にはポンプの出力を最大化したり、ラジエータファンの出力を最大化することにより車両停車中の冷却を続行して局所沸騰を防止していたが、停車後の消費電力が大きかったり騒音の問題があった。本形態のデットソーク時制御は第１循環回路３の冷媒温度と第２循環回路４の冷媒温度との温度差を利用してデッドソーク時の局所沸騰の発生を抑制する。図５はデッドソーク時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図５の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１１１において、制御装置２０は各温度センサ１３、１４の信号を参照して冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも高いか否かを判定する。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも高い場合はステップＳ１１２に進み、そうでない場合はステップＳ１１６に進む。

　ステップＳ１１２において、制御装置２０は車両停止前に高負荷走行が継続していたか否かを判定する。この判定により内燃機関２の積算熱量の大きさを見積ることができる。車両停止前に高負荷走行が継続していない場合はデッドソーク時に局所沸騰が発生する可能性が低いのでステップＳ１１６に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。一方、車両停止前に高負荷走行が継続している場合はステップＳ１１３に進む。

　ステップＳ１１３において、制御装置２０は冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｈよりも高いか否かを判定する。この閾値Ｔｈは９５°Ｃ～１００°Ｃ程度に設定されている。冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｈよりも低い場合はデッドソーク時に局所沸騰が発生する可能性が低いのでステップ１１６に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。一方、冷媒温度Ｔ１が閾値Ｔｈよりも高い場合はステップＳ１１４に進み、制御装置２０は開閉弁１８を開弁して第１循環回路３の冷媒温度を低下させる。そして、続くステップＳ１１５において、制御装置２０は第２ポンプ１２のみを駆動する。つまり、第１ポンプ５の駆動を停止して第２ポンプ１２を駆動する。この場合、第２ポンプ１２のみを駆動する代わりに第１ポンプ５のみを駆動してもよい。すなわち、いずれか一方のポンプの駆動により冷媒の循環を確保する。

　本形態のデッドソーク時制御によれば、デッドソーク時に内燃機関２の局所沸騰が発生する可能性が高い場合に第２循環回路４の低温の冷媒を第１循環回路３に流入させて第１循環回路３の冷媒温度を低下させることにより局所沸騰の発生を抑制できる。また、ラジエータファンを使用することなく２つのポンプ５、１２のいずれか一方のポンプのみを駆動してデッドソーク時の冷却要求を満足させるので、消費電力を低減できるとともに騒音を低減できる。

＜ヒータ要求時制御＞
　ヒータ要求時制御は、車両の空調で暖房が必要となり冷媒からヒータコア１１への熱移動が必要となったヒータ要求時に実施される。ヒータ要求に対しては排気熱回収器１０が回収した排気熱で賄うことを基本とするが、ヒータ要求に対する不足分については開閉弁１８を制御して第１循環回路３の高温の冷媒を第２循環回路４へ流入させることにより賄う。図６はヒータ要求時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図６の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１２１において、制御装置２０は上述したヒータ要求の有無を判定する。ヒータ要求の有無は例えば車両の空調に搭載された不図示の暖房スイッチの操作状態に基づいて判定される。ヒータ要求がある場合はステップＳ１２２に進み、ヒータ要求がない場合はステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２２において、制御装置２０は第２ポンプ１２を駆動する。ステップＳ１２３において、制御装置２０は第２ポンプ１２を駆動停止し、ステップＳ１２４において開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。

　ステップＳ１２５において、制御装置２０は第２温度センサ１４の信号を参照して冷媒温度Ｔ２を取得し、冷媒温度Ｔ２が暖房可能温度として設定された閾値ｔ２よりも高いか否かを判定する。冷媒温度Ｔ２が閾値ｔ２よりも高い場合は排気熱回収器１０が回収した排気熱を熱源としてヒータ要求を賄うことができるので、処理をステップＳ１２４に進めて開閉弁１８を閉弁する。一方、冷媒温度Ｔ２が閾値ｔ２以下の場合はステップＳ１２６に進み、制御装置２０は第１温度センサ１３の信号を参照して冷媒温度Ｔ１を取得し、冷媒温度Ｔ１が閾値ｔ１よりも高いか否かを判定する。

　閾値ｔ１は閾値ｔ２よりも高い値に設定されており、閾値ｔ１は第１循環回路３の冷媒を第２循環回路４に流入させることによりヒータ要求を賄うことができるか否かを基準として設定されている。したがって、冷媒温度Ｔ１が閾値ｔ１以下の場合は第１循環回路３の冷媒の流入によりヒータ要求を賄うことができないので、処理をステップＳ１２４に進めて開閉弁１８を閉弁する。一方、冷媒温度Ｔ１が閾値ｔ１よりも高い場合は処理をステップＳ１２７に進めて、制御装置２０は開閉弁１８を開弁して第１循環回路３の高温の冷媒を第２循環回路４に流入させて第２循環回路４の冷媒温度を上昇させてヒータ要求を満足させる。

　本形態のヒータ要求時制御によれば、ヒータ要求に対する不足分を開閉弁１８の制御によって第１循環回路３の冷媒を第２循環回路４へ流入させて賄うことができる。また、ヒータ要求時には小型の第２ポンプ１２の駆動により冷媒を循環させるので省電力化に寄与できる。

＜暖機促進制御＞
　車両がアイドリングストップ搭載車やハイブリッド車の場合、アイドリングストップの実施やＥＶ走行によって走行風や外気放熱の影響によって第１循環回路３の冷媒温度が低下して内燃機関２の暖機完了前の状態（半暖機状態）が比較的長く継続する場合がある。このような状況では、第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも低くなることが想定される。暖機促進制御はこうした車両の走行環境や走行状態の影響により第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも低くなった場合に第２循環回路４の高温の冷媒を第１循環回路３へ流入させることによって暖機を促進するものである。図７は暖機促進制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図７の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１３１において、制御装置２０は各温度センサ１３、１４の信号を参照し第１循環回路３の冷媒温度Ｔ１が第２循環回路４の冷媒温度Ｔ２よりも低いか否かを判定する。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも低い場合はステップＳ１３２に進む。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２以上の場合はステップＳ１３３に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態となるようにし、続くステップＳ１３４で第２ポンプ１２を駆動停止する。

　ステップＳ１３２において、制御装置２０はアイドリングストップやＥＶ走行等を原因として内燃機関２が停止中か否かを判定する。内燃機関２が停止中でない場合は、内燃機関２の熱を逃がさないようにして暖機を促進するためにステップＳ１３３及びステップＳ１３４の処理を実施する。一方、内燃機関２が停止中の場合はステップＳ１３５に進み、制御装置２０は開閉弁１８を開弁して第２循環回路４の高温の冷媒を第１循環回路３に流入させて第１循環回路３の冷媒温度を上昇させて暖機を促進させる。そして、ステップＳ１３６において第２ポンプ１２を駆動する。

　本形態の暖機促進制御によれば、第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも低くなった場合に第２循環回路４の高温の冷媒が第１循環回路３へ流入して第１循環回路３の冷媒温度が上昇するので暖機を促進できる。また、小型の第２ポンプ１２の駆動により冷媒を循環させるので省電力化に寄与できる。

＜始動時暖機促進制御＞
　始動時暖機促進制御は、車両の始動時すなわち車両の運転開始時に第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも低い状態の場合に第２循環回路４の高温の冷媒を第１循環回路３へ流入させることによって内燃機関２の暖機を促進するものである。図８は始動時暖機促進制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図８の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１４１において、制御装置２０は車両に対する始動要求に応じて車両を始動させる。ステップＳ１４２において、制御装置２０は各温度センサ１３、１４の信号を参照し第１循環回路３の冷媒温度Ｔ１が第２循環回路４の冷媒温度Ｔ２よりも低いか否かを判定する。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２よりも低い場合はステップＳ１４５に進む。冷媒温度Ｔ１が冷媒温度Ｔ２以上の場合はステップＳ１４３に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態となるようにし、ステップＳ１４４で第２ポンプ１２を駆動停止する。ステップＳ１４５において、制御装置２０は開閉弁１８を開弁して第２循環回路４の高温の冷媒を第１循環回路３に流入させて第１循環回路３の冷媒温度を上昇させて暖機を促進させる。そして、ステップＳ１４６において第２ポンプ１２を駆動する。

　本形態の始動時暖機促進制御によれば、車両の運転開始時に第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも低くなった場合に第２循環回路４の高温の冷媒が第１循環回路３へ流入して第１循環回路３の冷媒温度が上昇するので暖機を促進できる。また、小型の第２ポンプ１２の駆動により冷媒を循環させるので省電力化に寄与できる。

＜暖機完了時制御＞
　暖機完了時制御は、内燃機関２の暖機が完了した後に各循環回路３、４の冷媒温度に温度差を設ける必要性に応じて開閉弁１８を制御するものである。こうした温度差を設ける必要がない場合にはラジエータ７による放熱が無駄になるので、第１循環回路３の高温の冷媒を第２循環回路４に流入させて第２循環回路４の冷媒温度を上昇させる。図９は暖機完了時制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図９の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

　ステップＳ１５１において、制御装置２０は内燃機関２の暖機が完了したか否かを判定する。暖機完了の判定は第１循環回路３の冷媒温度がサーモスタット９の開弁温度に到達したか否かにより実施される。暖機完了した場合はステップＳ１５２に進む。暖機完了していない場合はステップＳ１５３に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。

　ステップＳ１５２において、制御装置２０は各循環回路３、４の冷媒温度に温度差を設ける必要性を判断する。こうした温度差を設けることが必要な場合としては、上述したヒータ要求がない場合、ノッキングの抑制が必要な場合、デッドソーク時の局所沸騰の発生の抑制が必要な場合等が該当する。温度差を設ける必要がある場合は処理をステップＳ１５３に進めて第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。一方、温度差を設ける必要がない場合はステップＳ１５４に進み、制御装置２０は開閉弁１８を開弁して第１循環回路３の高温の冷媒を第２循環回路４に流入させて第２循環回路４の冷媒温度を上昇させる。そして、ステップＳ１５５において、制御装置２０は、第１ポンプ５及び第２ポンプ１２のいずれか一方又は両方を駆動して冷媒を循環させる。

　本形態の暖機完了時制御によれば、第１循環回路３の冷媒温度と第２循環回路４の冷媒温度との間に温度差を設ける必要がない場合に開閉弁１８が開弁され、第１循環回路３の高温の冷媒が第２循環回路４に流入する。その結果、第１循環回路３の冷媒温度が低下してサーモスタット９が閉弁することによってラジエータ７による放熱が回避される。

（第２の形態）
　次に本発明の第２の形態を図１０及び図１１を参照しながら説明する。第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図１０に付して説明を省略する。図１０に示したように、第２の形態の熱管理システム１Ｂは、第２連通路１６にＣＶＴウォーマ３０が配置された点に特徴がある。ＣＶＴウォーマ３０は車両に搭載された不図示の無段変速機の暖機に利用される周知のものであり無段変速機のケーシングの底部に配置される。上述したように、開閉弁１８が閉弁されると２つの連通路１５、１６はいずれも冷媒の流通が止まるので、開閉弁１８が閉弁されている限りＣＶＴウォーマ３０に冷媒の熱は移動しない。したがって常時冷媒が循環する第１循環回路３や第２循環回路４にＣＶＴウォーマ３０を設ける場合と比べてＣＶＴウォーマ３０が内燃機関２の暖機や暖房の妨げとなりにくい。

　図１１は第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１１の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２０１において、制御装置２０は内燃機関２の暖機が完了したか否かを判定する。暖機完了の判定は第１循環回路３の冷媒温度Ｔ１が閾値を超えたか否かによって実施される。この閾値としては、サーモスタット９の開弁温度と同じ温度に設定してよい。暖機完了した場合はステップＳ２０２に進む。暖機完了していない場合はステップＳ２０４に進み、制御装置２０は開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。

　ステップＳ２０２において、制御装置２０は上述したヒータ要求の有無を判定する。ヒータ要求がある場合はステップＳ２０３に進み、ヒータ要求がない場合はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０３において、制御装置２０は排気熱回収器１０による排気熱の回収が完了したか否かを判定する。排気熱の回収完了は第２循環回路４の冷媒温度Ｔ２が閾値を超えたか否かに基づいて判定される。この閾値は、例えばヒータ要求を満足し得る冷媒温度の下限値に設定される。排気熱の回収が完了した場合はステップＳ２０５に進み、そうでない場合はステップＳ２０４に進む。

　ステップＳ２０５において、制御装置２０は開閉弁１８を開弁する。そして、ステップＳ２０６において、制御装置２０は第２ポンプ１２又は第１ポンプのいずれか一方を駆動する。これにより、第２連通路１６を介してＣＶＴウォーマ３０に冷媒が流通するのでＣＶＴを暖機できる。

　図１１の制御によれば、内燃機関２の暖機が完了し、かつ第２循環回路４の冷媒温度がヒータ要求を満足させる程度に高まった場合に限りＣＶＴが暖機される。そのため、内燃機関２の暖機及びヒータ要求がＣＶＴの暖機に優先されるので、ＣＶＴの暖機がこれらの妨げとなることが回避される。なお、車両に搭載される変速機が自動変速機（ＡＴ）の場合には、ＣＶＴウォーマ３０の代わりにＡＴＦウォーマを配置することもできる。

　また、第２の形態では、第１の形態で実施した各種制御（ノッキング防止制御、デッドソーク時制御、ヒータ要求時制御、暖機促進制御、始動時暖機促進制御、及び暖機完了時制御）の少なくとも一つを図１１の制御に代えて又は図１１の制御とともに実施することができる。

（第３の形態）
　次に、本発明の第３の形態を図１２及び図１３を参照しながら説明する。第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図１２に付して説明を省略する。図１２に示したように第３の形態の熱管理システム１Ｃは、第２循環回路４にＥＧＲクーラ３５が設けられている点に特徴がある。周知のように、ＥＧＲクーラ３５は内燃機関２に排気を再循環させるＥＧＲ装置の一要素であり、再循環させる排気（ＥＧＲガス）を冷却する装置である。

　ＥＧＲクーラ３５の要求冷媒温度はＥＧＲの実施前後で変化する。すなわちＥＧＲ実施前の要求冷媒水温はＥＧＲ実施後の要求冷媒温度よりも高い。そのため、ＥＧＲ実施前は早期にＥＧＲ実施可能となるようにＥＧＲクーラ３５の暖機を促進すべきであり、ＥＧＲ実施後はＥＧＲガスの冷却性能を確保するため冷媒温度の昇温を抑えるべきである。本形態はこうしたＥＧＲクーラ３５の特性を考慮したものであり、図１３の制御を実施することによりＥＧＲクーラ３５の特性に適した温度制御が可能となる。

　図１３は第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図１３の制御ルーチンのプログラムは制御装置２０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ３０１において、制御装置２０は第１循環回路３の冷媒温度Ｔ１がＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１よりも高いか否かを判定する。ＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１は内燃機関２の構成に応じて適宜設定されるが、本形態のＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１は７０°Ｃに設定されている。冷媒温度Ｔ１がＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１よりも高い場合はステップＳ３０２に進む。冷媒温度Ｔ１がＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１以下の場合はＥＧＲを実施できる状態に至っていないためステップＳ３０３に進み、開閉弁１８を閉弁して第１循環回路３の冷媒温度が第２循環回路４の冷媒温度よりも高い状態に維持する。これにより、ＥＧＲクーラ３５の暖機を促進する。

　ステップＳ３０２において、制御装置２０は第２循環回路４の冷媒温度Ｔ２がＥＧＲクーラ暖機完了判定温度ｔｅ２よりも高いか否かを判定する。このＥＧＲクーラ暖機完了判定温度ｔｅ２は、ＥＧＲクーラ３５の暖機完了を判定するための閾値でありＥＧＲ導入許可判定温度ｔｅ１よりも低い適切な値に設定されている。冷媒温度Ｔ２がＥＧＲクーラ暖機完了判定温度ｔｅ２よりも高い場合はＥＧＲクーラ３５の暖機が完了したのでステップＳ３０３に進んで開閉弁１８の閉弁を維持する。これにより、ＥＧＲクーラ３５は第１循環回路３よりも冷媒温度が低い第２循環回路４の冷媒にて冷却性能が確保される。一方、冷媒温度Ｔ２がＥＧＲクーラ暖機完了判定温度ｔｅ２以下の場合はＥＧＲクーラ３５の暖機が未了であるので、ステップＳ３０４に進んで開閉弁１８を開弁する。これにより、第１循環回路３の高温の冷媒が第２循環回路４に流入することによってＥＧＲクーラ３５の暖機が促進される。

　図１３の制御によれば、内燃機関２の暖機過渡時に熱量が不足する場合には第１循環回路３から高温の冷媒が第２循環回路４に流入することによってＥＧＲクーラ３５の暖機が促進される一方で、ＥＧＲクーラ３５の暖機が完了した後には開閉弁１８の閉弁が維持されて第２循環回路４の低温の冷媒にてＥＧＲクーラ３５の冷却性能が確保される。したがって、図１３の制御を実施することによりＥＧＲクーラ３５の特性に適した温度制御が可能となる。

　なお、第３の形態では、第１の形態で実施した各種制御（ノッキング防止制御、デッドソーク時制御、ヒータ要求時制御、暖機促進制御、始動時暖機促進制御、及び暖機完了時制御）の少なくとも一つを図１３の制御に代えて又は図１３の制御とともに実施することができる。

（第４の形態）
　次に、本発明の第４の形態を図１４を参照しながら説明する。第４の形態は第３の形態の改良に相当しＥＧＲクーラ３５の冷却性能を向上させるための構成が設けられている。なお、第３の形態と共通する構成には図１４に同一の参照符号を付して説明を省略する。第４の形態の熱管理システム１Ｄは、ＥＧＲクーラ３５の冷却性能を向上させる構成として、第２循環回路４のヒータコア１１とＥＧＲクーラ３５との間から分岐してＥＧＲクーラ３５の上流に合流する分岐回路４１と、分岐回路４１に設けられた補助ラジエータ４２と、分岐回路４１の合流位置に設けられたサーモスタット４３とを備えている。サーモスタット４３の開弁温度は第１循環回路３に設けられたサーモスタット９の開弁温度よりも低い温度に設定されている。

　第４の形態において制御装置２０は図１３の制御を実施する。これにより、第３の形態と同様にＥＧＲクーラ３５の暖機が促進される。さらに、ＥＧＲクーラ３５の暖機完了後に第２循環回路４の冷媒温度が上昇してサーモスタット４３が開弁すると、第２循環回路４の冷媒が補助ラジエータ４２に導かれて冷却される。このため、第３の形態と比較してより低温の冷媒がＥＧＲクーラ３５に導かれるので、ＥＧＲクーラ３５の暖機完了後における冷却性能が向上する。

　なお、第４の形態では、第１の形態で実施した各種制御（ノッキング防止制御、デッドソーク時制御、ヒータ要求時制御、暖機促進制御、始動時暖機促進制御、及び暖機完了時制御）の少なくとも一つを図１３の制御に代えて又は図１３の制御とともに実施することができる。

　本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態では連通部の構成を２つの連通路とし、それらのいずれか一方に制御弁としての開閉弁を設けているが、第１循環回路と第２循環回路との連通とその禁止とを切り替えることができる限り、連通部の個数や制御弁の設置箇所に制限はない。

　上記各形態では、第１連通路１５の開閉を行う開閉弁が制御弁として設けられているが、このような開閉弁の代わりに開度を連続的に変更できる弁を制御弁として設けることもできる。このような弁を設けた場合には、第１循環回路と第２循環回路との間を流れる冷媒の流量を連続的に調整できるので、上述した各制御を実施する際により詳細な冷媒の温度調整が可能となる。さらに、当該弁の開度と第１ポンプ又は第２ポンプの駆動デューティーとを協調制御することにより、冷媒のより正確な温度調整が可能となる。

Claims

　内燃機関が搭載された車両に適用される車両用熱管理システムであって、
　前記内燃機関の機関本体を冷却するとともに冷媒を圧送する第１ポンプが設けられた第１循環回路と、
　前記内燃機関の排気熱を回収する排気熱回収器、前記車両の空調に利用されるヒータコア及び冷媒を圧送する第２ポンプがそれぞれ設けられた第２循環回路と、
　前記第１循環回路と前記第２循環回路とを連通する連通部と、
　前記連通部に設けられて、前記第１循環回路と前記第２循環回路との連通とその禁止とを切り替え可能な制御弁と、
　前記第１循環回路を流れる冷媒の冷媒温度が前記第２循環回路を流れる冷媒の冷媒温度よりも高い状態となるように前記制御弁を制御する冷媒温度制御手段と、
を備える車両用熱管理システム。
　前記第２循環回路にはＥＧＲクーラが更に設けられている請求項１の車両用熱管理システム。
　前記冷媒温度制御手段は、前記内燃機関に対する要求負荷がノッキングを発生し易い負荷領域に至る又は前記負荷領域に至る可能性がある場合に前記第１循環回路と前記第２循環回路とが連通するように前記制御弁を制御する請求項１又は２の車両用熱管理システム。
　前記冷媒温度制御手段は、デッドソーク時に前記第１循環回路と前記第２循環回路とが連通するように前記制御弁を制御する請求項１～３のいずれか一項の車両用熱管理システム。