車両用暖房システム
【課題】燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる車両用暖房システムを提供すること。
【解決手段】エンジン１の排気管２６を流れる排気ガスの一部を吸気管１３に還流させるＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより排気ガスを冷却する空冷式ＥＧＲクーラ３４と、エバポレータ４３とヒータコア４４とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調装置２とを備え、車室内の温度を目標温度に近づけるよう空調装置２を制御する車両用暖房システムにおいて、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって排気ガスと熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入させる外気導入ダクト６６を備えたものから構成されている。
【解決手段】エンジン１の排気管２６を流れる排気ガスの一部を吸気管１３に還流させるＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより排気ガスを冷却する空冷式ＥＧＲクーラ３４と、エバポレータ４３とヒータコア４４とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調装置２とを備え、車室内の温度を目標温度に近づけるよう空調装置２を制御する車両用暖房システムにおいて、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって排気ガスと熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入させる外気導入ダクト６６を備えたものから構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖房システムに関し、特に排気還流管を流れる排気を冷却した後の冷却空気を暖房制御に用いるのに好適な車両用暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費の向上を図るために希薄燃焼の内燃機関が実用化されている。この希薄燃焼の内燃機関においては、希薄燃焼によって排気ガス中の酸素濃度が高くなると、触媒の浄化効率が低下し窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が増加するという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、排気系から排気ガスの一部を吸気系に戻し、内燃機関の燃焼温度を下げて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低減する排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。この排気ガス再循環は、内燃機関の排気系と吸気系とを排気還流管としてのＥＧＲ管で連通し、このＥＧＲ管の途中部分に冷却部としての水冷式のＥＧＲクーラおよび空冷式のＥＧＲクーラを設けることで実現されており、ＥＧＲ管を介して吸気系に還流される排気ガスを冷却して、内燃機関の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生を低減するとともに燃費を向上している。
【０００４】
一方、車両には、車室内の暖房を制御する車両用暖房システムが搭載されている。従来、この種の車両用暖房システムとして、内燃機関の冷却水を暖房に利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用暖房システムは、内燃機関の冷却水路にヒータコアが設けられており、このヒータコアにおいて内燃機関を通過して温められた冷却水とブロアによって送風された空気とを熱交換させて、ヒータコア通過後の暖められた空気を車室内に送風している。このような、車両用暖房システムは、排気ガス再循環を行う車両にも当然のことながら設けられている。
【特許文献１】特開平８−２１６６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような車両用暖房システムにあっては、排気ガス再循環を行う車両に搭載されながら、空冷式のＥＧＲクーラによって排気ガスと熱交換した後の暖められた冷却空気が車外に廃棄されており、車室内の暖房に有効的に活用されていなかった。また、内燃機関の冷却水を暖房に利用しているため、外気温が著しく低く、高い暖房性能が必要な場合には、強制的に内燃機関を駆動させなければならず、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる車両用暖房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用暖房システムは、上記目的を達成するため、（１）内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還流管と、前記排気還流管の途中部分に設けられ、前記排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより前記排気ガスを冷却する冷却部と、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調部と、車室内の温度を目標温度に近づけるよう前記空調部を制御する空調制御手段とを備えた車両用暖房システムにおいて、前記冷却部によって前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を前記空調部内に導入させる導入部を備えたものから構成されている。
【０００８】
この構成により、冷却部において排気ガスと熱交換された後の冷却空気が導入部を介して空調部内に導入されるため、熱交換後の暖かい空気を空調部の暖房に利用することができる。
したがって、内燃機関を強制的に駆動させることなく、暖かい空気を空調部内に導入することができるため、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる。
【０００９】
上記（１）に記載の車両用暖房システムにおいて、（２）車外から前記導入部に外気を導入する外気導入部と、前記冷却部から前記導入部に前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を導入する冷却空気導入部と、前記外気導入部および前記冷却空気導入部のいずれか一方と前記導入部との連通状態を切り換える切換部とを備え、前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記切換部を切り換えるものから構成されている。
【００１０】
この構成により、切換部によって外気導入部および冷却空気導入部のいずれか一方と導入部との連通状態が切り換えられるため、例えば、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要がないときに、冷却空気導入部から熱交換後の冷却空気が導入部に導入されないように、切換部により外気導入部と導入部とを連通させ、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制することができる。
一方、例えば、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要があるときに、切換部により冷却空気導入部と導入部とを連通させて空調部の暖房性能を向上させることができる。
【００１１】
また、上記（１）または（２）に記載の車両用暖房システムにおいて、（３）前記冷却部を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整部を備え、前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記流量調整部を調整するものから構成されている。
【００１２】
この構成により、冷却部を通過する排気ガスの流量を調整することにより、冷却部において熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。したがって、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要がないときに、冷却部を通過する排気ガスの流量を減少させて冷却空気の温度上昇を抑え、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制することができる。
一方、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要があるときに、冷却部を通過する排気ガスの流量を増加させて冷却空気の温度を上昇させ、空調部の暖房性能を向上させることができる。
なお、冷却部を通過する排気ガスの流量は、内燃機関の運転状態に影響を与えない範囲で調整されることが好ましい。
【００１３】
また、上記（３）に記載の車両用暖房システムにおいて、（４）前記流量調整部が、前記排気還流管を流れる排気ガスの流量を調整する環流量調整バルブを有するものから構成されている。
【００１４】
この構成により、環流量調整バルブによって排気還流管を流れる排気ガスの流量が調整されることにより、冷却部を通過する排気ガスの流量が調整され、冷却部における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００１５】
また、上記（３）または（４）に記載の車両用暖房システムにおいて、（５）前記流量調整部が、前記冷却部を迂回するように前記排気還流管の前記冷却部の上流側部分と下流側部分とを連通するバイパス管と、前記バイパス管に流入する排気ガスの流量を調整するバイパスバルブとを有するものから構成されている。
【００１６】
この構成により、バイパスバルブによってバイパス管に流入する排気ガスの流量が調整されることにより、冷却部を通過する排気ガスの流量が調整され、冷却部における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００１７】
また、上記（１）から（５）に記載の車両用暖房システムにおいて、（６）前記導入部を閉鎖または開放する内外気ダンパと、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、冷房時に前記判定手段により前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、前記空調制御手段が、前記内外気ダンパによって前記導入部を閉鎖するものから構成されている。
【００１８】
この構成により、冷房時に判定手段によって冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、内外気ダンパによって導入部が閉鎖されることにより、冷房時に熱交換後の冷却空気が空調部に導入されるのが防止されるため、排気還流管を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制できる。また、排気還流管を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記（１）から（６）に記載の車両用暖房システムにおいて、（７）車両のフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間に配設され、前記車両の幅方向に延在するカウルルーバを備え、前記冷却空気は、車外から前記カウルルーバを介して前記冷却部に導入されるものから構成されている。
【００２０】
この構成により、カウルルーバを介して冷却空気として外気を導入できるため、専用の冷却ファンを設ける構成と比較して冷却部を簡易な構成にすることができるとともに、コストを低減することができる。また、カウルルーバを介してフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間から外気を導入するため、床下から外気を導入する構成と比較して埃の進入や臭いの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる車両用暖房システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図であり、本発明に係る車両用暖房システムをディーゼルエンジンに適用した例を示している。
【００２４】
車両用暖房システムは、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１と、車室内の空調を行う空調部としての空調装置２と、エンジン１および空調装置２とを駆動制御する空調制御手段としてのＥＣＵ（Electrical Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００２５】
エンジン１は、各気筒内の図示しない燃焼室に空気を吸入させる吸気装置４と、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置５と、燃焼後の排気ガスを排気させる排気装置６と、排気装置６の排気エネルギを利用して吸気装置４内の空気を燃焼室に過給するターボ過給機８と、排気ガスの一部を吸気装置４に還流させて再循環させるＥＧＲ装置（Exhaust Gas Recirculation）９とを備えている。
【００２６】
吸気装置４は、空気取入口１１と、エアクリーナ１２と、吸気管１３と、吸気マニホールド１４とを有し、吸気管１３にはエアフローメータ１５と、インタークーラ１６と、スロットルバルブ１７とが設けられている。
【００２７】
空気取入口１１は、吸気装置４の最上流の位置に設けられており、外部から空気を取り込み、エアクリーナ１２に送り込むようになっている。
エアクリーナ１２は、上流側が空気取入口１１に接続され、下流側が吸気管１３に接続されており、内部に設けたフィルタにより空気取入口１１に取り込まれた空気中に含まれる塵や埃等の異物の混入を防止し、空気を吸気管１３に送り込むようになっている。
【００２８】
吸気マニホールド１４は、上流側が吸気管１３に接続され、下流側が気筒数分の枝管に分岐してシリンダ２４に接続され、吸気管１３から送り込まれた空気を分流して燃焼室に送り込むようになっている。
すなわち、空気取入口１１、エアクリーナ１２、吸気管１３および吸気マニホールド１４が接続されることにより、外部の空気を燃焼室に送り込むための吸気通路が構成されるようになっている。
【００２９】
エアフローメータ１５は、エアクリーナ１２の近傍の吸気管１３に設けられ、吸気通路内の吸入空気量を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
インタークーラ１６は、ターボ過給機８の下流側の吸気管１３に設けられ、ターボ過給機８により圧縮されて暖められた空気の温度を低下させるようになっている。
スロットルバルブ１７は、インタークーラ１６の下流側の吸気管１３に設けられ、図示しないアクセルペダルに接続され、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉することにより、燃焼室内に送り込む吸入空気量を調整するようになっている。
【００３０】
燃料噴射装置５は、サプライポンプ２１と、コモンレール２２と、複数の燃料噴射弁２３とを有している。
【００３１】
サプライポンプ２１は、エンジン１の動力を駆動源とし、図示しない燃料タンクから燃料を汲み上げて加圧し、コモンレール２２に燃料を供給するようになっている。
コモンレール２２は、複数の燃料噴射弁２３に接続されており、サプライポンプ２１から供給された燃料を、圧力を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配供給するようになっている。
【００３２】
複数の燃料噴射弁２３は、複数の気筒に対応して設けられており、ＥＣＵ３の指令により電磁駆動されるニードル弁で構成されている。
そして、図示しないピストンにより燃焼室内の空気が高温になるまで圧縮されると、ＥＣＵ３から燃料噴射弁２３に噴射指令が出力され、燃料噴射弁２３が高温になった空気に燃料を噴射することにより、燃料に着火させて燃焼させるようになっている。
【００３３】
排気装置６は、排気マニホールド２５と、排気管２６とを有し、排気マニホールド２５には燃料供給弁２７が設けられ、排気管２６には排気後処理装置２８と、空燃比センサ２９とが設けられている。
【００３４】
排気マニホールド２５は、上流側が気筒の数分の枝管に分岐してシリンダ２４に接続され、下流側が各枝管を接合して１本の排気管２６に接続されており、各気筒の燃焼室から排出された排気ガスを合流させて排気管２６を通じて外部に排出するようになっている。
【００３５】
燃料供給弁２７は、コモンレール２２に接続されており、サプライポンプ２１が汲み上げた燃料の一部を排気マニホールド２５内に供給するようになっている。燃料供給弁２７は、電磁駆動されるニードル弁で構成されており、ＥＣＵ３からの指令に対応するタイミング及び供給量で還元剤としての燃料を排気マニホールド２５内に供給して、排気ガスに燃料を混合するようになっている。
【００３６】
排気後処理装置２８は、ターボ過給機８の下流側の排気管２６に設けられ、内部にパラジウムや白金等の酸化触媒を有しており、この酸化触媒の酸化作用により、炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯを酸化させて水Ｈ２Ｏや二酸化炭素ＣＯ２にするようになっている。また、排気後処理装置２８は、内部にさらにＮＯｘ吸蔵還元触媒を有しており、排気ガスの酸素濃度が高いときに窒素酸化物ＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低いときに吸蔵していた窒素酸化物を炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯと反応させてＮ２に還元するようになっている。
【００３７】
すなわち、排気後処理装置２８においては、燃料供給弁２７によって排気ガスに燃料が供給されることにより、排気ガス中の酸素濃度が低下されて、窒素酸化物の還元が促進されるようになっている。
【００３８】
空燃比センサ２９は、排気後処理装置２８の下流側の排気管２６に設けられ、排気後処理装置２８から排出された排気ガスの空燃比を検出してＥＣＵ３に出力するようになっている。そして、ＥＣＵ３は、空燃比センサ２９から出力された空燃比が目標空燃比に近づくように燃料噴射弁２３から噴射される燃料噴射量および燃料供給弁２７から供給される燃料供給量を制御するようになっている。
【００３９】
ターボ過給機８は、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ３７および排気タービン３８を有し、排気タービン３８を排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ３７を回転させるもので、エンジン１に空気を送り込むことができるようになっている。
【００４０】
ＥＧＲ装置９は、燃焼室をバイパスして排気マニホールド２５内の排気通路と吸気マニホールド１４内の吸気通路とを連通させる排気還流管としてのＥＧＲ管３１を有しており、このＥＧＲ管３１には、排気ガスの還流量を調整する流量調整部の一例である還流量調整バルブとしてのＥＧＲバルブ３２と、ＥＧＲ管３１を通って還流する排気ガスを冷却する水冷式ＥＧＲクーラ３３および冷却部としての空冷式ＥＧＲクーラ３４とが設けられている。
【００４１】
ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ管３１の管内通路と吸気通路とを連通させる開弁状態と、ＥＧＲ管３１の管内通路と吸気通路との連通を制限または遮断する閉弁状態とに切り換え可能になっており、ＥＣＵ３からの指令により、開度を制御することができるようになっている。このように、ＥＧＲバルブ３２の開度制御により、吸気通路に還流される排気ガスの還流量が調整されるようになっている。
【００４２】
また、ＥＧＲバルブ３２には、ＥＧＲバルブ開度センサ３５が設けられており、ＥＧＲバルブ開度センサ３５は、ＥＧＲバルブ３２の開度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００４３】
水冷式ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、ＥＧＲ管３１の管内通路に連通するガス通路と、エンジンからの冷却水の一部が供給される冷却水路とを内部に有している。水冷式ＥＧＲクーラ３３は、冷却水路を流れる冷却水とガス通路を流れる排気ガスとを熱交換させることにより排気ガスを冷却するようになっている。
【００４４】
空冷式ＥＧＲクーラ３４は、水冷式ＥＧＲクーラ３３の下流においてＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、ＥＧＲ管３１の管内通路に連通するガス通路を内部に有し、フィン状の放熱部材を外面に有している。また、詳細は後述するが、空冷式ＥＧＲクーラ３４は、車両前方のカウル６１内に収納されており、カウルルーバ６５を介して流入した外気とガス通路を流れる排気ガスとを熱交換させることにより排気ガスを冷却するようになっている。
【００４５】
図２を参照して空調装置２について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る空調装置２の概略構成図である。
【００４６】
空調装置２は、後述する導入部としての外気導入ダクト６６に接続される筒状のケース４１を有し、ケース４１内には車室内に空気を吸入するブロワ４２と、ブロワ４２の下流に設けられた冷房用熱交換器としてのエバポレータ４３と、エバポレータ４３の下流に設けられた暖房用熱交換器としてのヒータコア４４とが設けられている。
【００４７】
ケース４１の最上流は、外気が導入される外気導入口４１ａおよび内気が導入される内気導入口４１ｂが形成されており、外気導入口４１ａは外気導入ダクト６６に接続され、内気導入口４１ｂは車室内側に向けて開口されている。
また、ケース４１内の外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂの近傍には、内外気ダンパ４５が回動自在に設けられており、内外気ダンパ４５は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂを選択的に開閉するようになっている。
【００４８】
外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂとブロワ４２との間には、フィルタ４６が設けられており、外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂから導入された空気中に含まれる塵や埃等の異物の混入を防止するようになっている。
【００４９】
ブロワ４２は、遠心式の送風ファン５１と、送風ファン５１の回転軸に連結されたブロワモータ５２とを有し、送風ファン５１を回転させることにより外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂのうち内外気ダンパ４５により開放されている側からケース４１内に空気を導入するようになっている。
【００５０】
エバポレータ４３は、図示しないコンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁等と冷凍サイクルを構成しており、エバポレータ４３内には、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁等により低温低圧にされた冷媒が送り込まれるようになっている。そして、エバポレータ４３内を流れる冷媒がブロワ４２により送風された空気と熱交換することにより、エバポレータ４３を通過した空気が冷却されるようになっている。
【００５１】
ヒータコア４４は、図示しないエンジン１の冷却水路等と加熱サイクルを構成しており、ヒータコア４４内には、エンジン１を通過して温められた冷却水が内部に送り込まれるようになっている。そして、ヒータコア４４内を流れる冷却水がブロワ４２により送風された空気と熱交換することにより、ヒータコア４４を通過した空気が暖められるようになっている。
【００５２】
エバポレータ４３とヒータコア４４との間には、エアミックスドア４７が回動自在に設けられており、エアミックスドア４７は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて開度が調整されるようになっている。このように、エアミックスドア４７の開度が調整されることにより、ヒータコア４４を通過する空気とヒータコア４４を迂回する空気との割合が調整され、車室内に吹出す空気の温度が制御されるようになっている。
【００５３】
ケース４１の最下流は、フロントガラス６３の内側に吹き出すデフロスター吹出口４１ｃと、搭乗者の上半身に吹き出すフェイス吹出口４１ｄと、搭乗者の足元に吹出すフット吹出口４１ｅとが形成されており、各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの近傍には各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを開閉するドア５３、５４、５５が設けられている。
【００５４】
これらのドア５３、５４、５５は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを開閉するようになっており、各種吹出モードに応じて吹出し位置が選択されるようになっている。
【００５５】
次に、本発明の特徴部分である空気導入ダクトの周辺部分について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る車両の前方部の部分模式図である。
【００５６】
図３に示すように、車両の前方部は、フードパネル６２と、フロントガラス６３と、フードパネル６２の後端部とフロントガラス６３の下端部との間に設けられたカウル６１と、カウル６１の後部に接続されたダッシュパネル６４と、ダッシュパネル６４に設けられた空調装置２と、カウル６１と空調装置２とを接続する外気導入ダクト６６とを含んで構成されている。また、フードパネル６２の下方にはエンジンルーム６７が形成されており、このエンジンルーム６７と車室内とがダッシュパネル６４により仕切られている。
【００５７】
カウル６１は、車幅方向に延在しており、カウル６１の上方にはカウル６１を覆うようにカウルルーバ６５が設けられている。カウルルーバ６５には、スリットが形成されており、このスリットを介して外気がカウル６１内に導入されるようになっている。また、カウルルーバ６５の車両の前後方向の中間部分には、仕切板６８が車幅方向に延設され、仕切板６８によりカウル６１内が前後に仕切られている。
【００５８】
仕切板６８に仕切られたカウル６１の前方部は、空冷式ＥＧＲクーラ３４が収納され、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過した冷却空気を導入する冷却空気導入部７１となっており、カウルルーバ６５を介して外気を空冷式ＥＧＲクーラ３４の冷却空気として導入するようになっている。
また、仕切板６８に仕切られたカウル６１の後方部は、車外から外気を導入する外気導入部７２となっており、空冷式ＥＧＲクーラ３４の冷却空気として利用されていない外気を導入するようになっている。
【００５９】
カウル６１の下部には、連通路７４が形成されており、連通路７４は、冷却空気導入部７１と外気導入部７２とを連通するように車両の前後方向に延在している。また、連通路７４の延在方向の中間位置におけるカウル６１の底部には、開口が形成されており、連通路７４は、この開口を介して外気導入ダクト６６内と連通している。
また、冷却空気導入部７１側のカウル６１の底部には、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とを連通する連通孔７３が形成されており、空冷式ＥＧＲクーラ３４に導入された冷却空気は、連通孔７３を介してエンジンルーム６７または連通路７４を介して外気導入ダクト６６に導入されるようになっている。
【００６０】
連通路７４には、切換部としての第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８が回動自在に設けられており、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８の回動動作に応じて、冷却空気導入部７１または外気導入部７２のいずれか一方から外気導入ダクト６６に外気が導入されるようになっている。
【００６１】
具体的には、第１切換ダンパ７７は、連通孔７３を閉鎖するともに冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを連通させる連通位置と、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とを連通させるとともに、冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを遮断する遮断位置との間で回動するようになっており、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７または冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６との連通状態を選択的に切り換えるようになっている。
【００６２】
また、第２切換ダンパ７８は、外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを連通する連通位置と、外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを遮断する遮断位置との間で回動するようになっており、外気導入部７２と外気導入ダクト６６との連通状態を切り換えるようになっている。
【００６３】
そして、第１切換ダンパ７７が矢印Ａに示すように回動し、第２切換ダンパ７８が矢印Ｃに示すように回動することにより、冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とが連通路７４を介して連通し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されるようになっている。
【００６４】
一方、第１切換ダンパ７７が矢印Ｂに示すように回動し、第２切換ダンパ７８が矢印Ｄに示すように回動することにより、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とが連通するとともに、外気導入部７２と外気導入ダクト６６内とが連通路７４を介して連通する。すなわち、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気がエンジンルーム６７に抜け、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換されていない外気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されるようになっている。
【００６５】
図１に戻り、ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８４、ＲＯＭ（Read Only Memory）８５、ＲＡＭ（Random Access Memory）８６、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）８７、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路８８および駆動回路を含む出力インターフェース回路８９を有して構成されている。
【００６６】
ＥＣＵ３の入力インターフェース回路８８には、エアフローメータ１５、空燃比センサ２９、ＥＧＲバルブ開度センサ３５、内気センサ９１、外気センサ９２、日射センサ９３、エバポレータ温度センサ９４、水温センサ９５等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ１５、２９、３５、９１、９２、９３、９４、９５からの情報がＥＣＵ３に取り込まれるようになっている。
【００６７】
内気センサ９１は、車室内の内気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
外気センサ９２は、車外の外気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
日射センサ９３は、車室内に入射される日射量を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００６８】
エバポレータ温度センサ９４は、エバポレータ４３から吹出される空気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
水温センサ９５は、ヒータコア４４を循環するエンジン１の冷却水温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００６９】
また、ＥＣＵ３の入力インターフェース回路８８には、空調装置２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える空調スイッチ９６と、空調装置２の動作モードを切り換えるモード切換スイッチ９７とが接続されている。
モード切換スイッチ９７は、動作モードとして内気循環モードと外気導入モードとを有しており、運転者の操作により２つのモードを選択的に切り換えることができるようになっている。
【００７０】
モード切換スイッチ９７が操作されて空調装置２が内気循環モードに切り換えられると、図２に示す内外気ダンパ４５が外気導入口４１ａを閉鎖するように回動し、空調装置２内と車室内とが連通され、空調装置２内に外気が導入されるのが防止される。一方、モード切換スイッチ９７が操作されて空調装置２が外気導入モードに切り換えられると、内外気ダンパ４５が内気導入口４１ｂを閉鎖するように回動し、外気導入ダクト６６内と空調装置２内とが連通され、車室内に外気が導入される。
【００７１】
ＥＣＵ３の出力インターフェース回路８９には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１、複数の燃料噴射弁２３、燃料供給弁２７、ＥＧＲバルブ３２、空調装置２、第１切換ダンパ７７、第２切換ダンパ７８が接続されており、ＥＣＵ３からの指令に基づいて、各装置２１、２３、２７、３２、２、７７、７８が駆動制御されている。
【００７２】
次に動作について説明する。
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る空調制御処理を示すフローチャートである。
【００７３】
空調装置２の空調スイッチ９６がＯＮになると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ＥＣＵ３により予め設定された車室内の目標温度と、内気センサ９１、外気センサ９２、日射センサ９３、エバポレータ温度センサ９４、水温センサ９５から取得した内気温度、外気温度、日射量、エバポレータ４３から吹出される空気温度、冷却水温度とに基づいて、ブロワ４２の送風ファン５１の回転数やエアミックスドア４７の開度が制御され、車室内の温度が目標温度に近づくように調整される。
【００７４】
次に、ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが外気導入モードか内気循環モードかが判定される（ステップＳ１２）。ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが内気循環モードと判定されると（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１６に移行する。一方、ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが外気導入モードと判定されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度より低いか否かが判定される（ステップＳ１３）。
【００７５】
次に、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度よりも低いと判定されると（ステップ１３でＹｅｓ）、第１切換ダンパ７７が冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを連通させる位置まで回動するとともに、第２切換ダンパ７８が外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを遮断させる位置まで回動し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気が冷却空気導入部７１から外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入される（ステップＳ１４）。
【００７６】
一方、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると（ステップＳ１３でＮｏ）、第１切換ダンパ７７が冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを遮断させる位置まで回動するとともに、第２切換ダンパ７８が外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを連通させる位置まで回動し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換されていない外気が外気導入部７２から外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入される（ステップＳ１５）。
【００７７】
次に、ステップＳ１４、ステップＳ１５において切換ダンパによる切換動作の終了、またはステップＳ１２において空調装置２が内気循環モードと判定された場合、空調装置２の空調スイッチ９６がＯＦＦにされるまでステップＳ１２からステップＳ１５までの処理が繰り返される（ステップＳ１６）。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、ＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられた空冷式ＥＧＲクーラ３４と、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調装置２と、車室内の温度を目標温度に近づけるよう空調装置２を制御するＥＣＵ３とを備えた車両用暖房システムにおいて、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって排気ガスと熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入させる外気導入ダクト６６を備えたものから構成されている。
【００７９】
よって、空冷式ＥＧＲクーラ３４において排気ガスと熱交換された後の冷却空気が外気導入ダクト６６を介して空調装置２内に導入されるため、熱交換後の暖かい空気を空調装置２の暖房に利用することができる。
したがって、エンジン１を強制的に駆動させることなく、暖かい空気を空調装置２内に導入することができるため、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８によって冷却空気導入部７１および外気導入部７２と外気導入ダクト６６内との連通状態が切り換えられるため、例えば、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要がないときに、冷却空気導入部７１から熱交換後の冷却空気が外気導入ダクト６６に導入されないように、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを遮断して、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制することができる。
一方、例えば、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要があるときに、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを連通させて空調装置２の暖房性能を向上させることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、車室内の温度が目標温度よりも低い場合に、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動して、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入するようにしたが、ＥＣＵ３に目標温度よりも低い設定温度を予め記憶しておき、車室内の温度が設定温度よりも低い場合に、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動するようにしてもよい。これにより、車室内の温度が目標温度を超過することを原因とした制御誤差を考慮して設定温度を設定することにより、車室内の温度が目標温度を超過してから安定するまでの時間を減少させて、より精度よく空調制御を行うことができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムと同一の構成であり、第１の実施の形態とはＥＧＲバルブ３２によって空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより暖房制御の補助を行う点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００８３】
ＥＣＵ３は、水温センサ９５から取得した冷却水の温度等からエンジン１の運転状態を推定するとともに、推定したエンジン１の運転状態と空調装置２の運転状態とに基づいてＥＧＲバルブ３２の開度を調整するようになっている。
【００８４】
一般に、ＥＣＵ３は、シリンダ２４側の冷却水の温度が高い場合にＥＧＲ管３１を通過する排気ガスの流量を増加させるようにＥＧＲバルブ３２の開度を調整して、水冷式ＥＧＲクーラ３３および空冷式ＥＧＲクーラ３４に冷却された排気ガスを多量に燃焼室に導入し、酸素濃度の低下とも相まって燃焼温度を低下しているが、本実施形態では、車室内の温度が目標温度を超えない程度にＥＧＲバルブ３２の開度を調整している。
【００８５】
すなわち、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると、ＥＧＲバルブ３２の開度が小さくなるように調整され、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量が減少されるため、空冷式ＥＧＲクーラ３４に供給される冷却空気の温度上昇が抑制される。
【００８６】
以上のように、本実施の形態では、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要がないときに、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を減少させて冷却空気の温度上昇を抑え、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制することができる。
一方、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要があるときに、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を増加させて冷却空気の温度を上昇させて空調装置２の暖房性能を向上させることができる。
【００８７】
なお、この構成の場合、空調装置２の動作モードを内気循環モードにすることにより、内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａを閉鎖して、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に導入される外気による空調制御に与える影響を防止することも可能である。これにより、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。また、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００８８】
さらに、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを遮断することにより、空冷式ＥＧＲクーラ３４により暖められた冷却空気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されないため、空調装置２に導入される外気による空調制御に与える影響を防止することも可能である。これにより、空調装置２の動作モードを内気循環モードにすることなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムとは、バイパス管９８に排気ガスを流すことによって空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより暖房制御の補助を行う点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【００９０】
図５に示すように、ＥＧＲ管３１には、水冷式ＥＧＲクーラ３３の下流側に空冷式ＥＧＲクーラ３４を迂回するように空冷式ＥＧＲクーラ３４の上流側部分と下流側部分とを接続する流量調整部としてのバイパス管９８が設けられており、バイパス管９８の上流側にはバイパスバルブ９９が設けられている。
【００９１】
ＥＣＵ３は、水温センサ９５から取得した冷却水の温度等からエンジン１の運転状態を推定するとともに、推定したエンジン１の運転状態と空調制御時の車室内の温度および目標温度とに基づいてバイパスバルブ９９の開度を調整するようになっている。
【００９２】
すなわち、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると、バイパスバルブ９９の開度がバイパス管９８を流れる排気ガス量が多くなるよう調整されるため、空冷式ＥＧＲクーラ３４のガス通路を流れる排気ガスの流量が減少し、空冷式ＥＧＲクーラ３４に供給される冷却空気の温度上昇が抑制され、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に導入される外気が空調制御に与える影響を低減している。
【００９３】
以上のように、本実施の形態では、バイパスバルブ９９によってバイパス管９８に流入する排気ガスの流量を調整することにより、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整して、空冷式ＥＧＲクーラ３４における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００９４】
なお、この構成の場合も、本発明の第２の実施の形態と同様に、内外気ダンパ４５や第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動することにより、空調装置２に導入される外気が空調制御に与える影響を防止することも可能である。
【００９５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムと同一の構成であり、第１の実施の形態とは空調装置２を強制内気モードにする点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００９６】
強制内気モードは、モード切換スイッチ９７により選択された動作モードにかかわらず、エンジン１の運転状態、空調装置２の運転状態に基づいて強制的に内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａを閉鎖するようになっている。
具体的には、判定手段としてのＥＣＵ３により水温センサ９５から取得した冷却水の温度からＥＧＲ管３１に排気ガスが流れているか否かが判定されるとともに、車室内の温度と目標温度とから空調装置２が冷房運転か暖房運転かが判定される。そして、ＥＣＵ３によりＥＣＵ制御を行うと判定され、かつ冷房運転と判定された場合に、空調装置２の動作モードが強制内気モードに切り換えられ、内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａが閉鎖される。
【００９７】
以上のように、本実施の形態では、冷房時に空冷式ＥＧＲクーラ３４において熱交換された冷却空気が空調装置２に導入されるのが防止されるため、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。また、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、図６に示すように第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を設けずに、第２の実施の形態および第３の実施形態のように空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより空調制御の補助を行うようにしてもよい。
【００９９】
この構成により、夏季は冷房運転により空調装置２が内気循環モードで運転されることが多く、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に外気が導入されないため、空冷式ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量を抑制する頻度は低く、冬季は暖房運転されることが多く、空冷式ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量を抑制する頻度は低く、さらにエンジン１の運転状態や空調装置２の運転状態に基づいて強制内気モードに切り換えられるため、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を設けて空調装置２の空調補助を行う構成と比較して、簡易な構成とするとともに低コストで同様な効果を得ることができる。
【０１００】
また、上記した各実施の形態においては、空冷式ＥＧＲクーラ３４に導入される冷却空気を、カウルルーバ６５を介して車外から導入しているため、専用の冷却ファンを設ける構成と比較して空冷式ＥＧＲクーラ３４を簡易な構成にすることができるとともに、コストを低減することができる。また、カウルルーバ６５を介してフードパネル６２の後端部とフロントガラス６３の下端部との間から外気を導入するため、床下から外気を導入する構成と比較して埃の進入や臭いの発生を防止することができる。
【０１０１】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１０２】
以上説明したように、本発明は、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができるものであり、特に排気還流管を流れる排気を冷却した後の冷却空気を暖房制御に用いるのに好適な車両用暖房システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る空調装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る車両の前方部の部分模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る空調制御処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る車両用暖房システムの変形例の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ エンジン（内燃機関）
２ 空調装置（空調部）
３ ＥＣＵ（空調制御手段、判定手段）
４ 吸気装置
５ 燃料噴射装置
６ 排気装置
８ ターボ過給機
９ ＥＧＲ装置
１３ 吸気管
２６ 排気管
３１ ＥＧＲ管（排気還流管）
３２ ＥＧＲバルブ（還流量調整バルブ）
３３ 水冷式ＥＧＲクーラ
３４ 空冷式ＥＧＲクーラ（冷却部）
４１ａ 外気導入口
４１ｂ 内気導入口
４３ エバポレータ（冷房用熱交換器）
４４ ヒータコア（暖房用熱交換器）
４５ 内外気ダンパ
６１ カウル
６２ フードパネル
６３ フロントガラス
６５ カウルルーバ
６６ 外気導入ダクト（導入部）
７１ 冷却空気導入部
７２ 外気導入部
７７ 第１切換ダンパ（切換部）
７８ 第２切換ダンパ（切換部）
９８ バイパス管
９９ バイパスバルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用暖房システムに関し、特に排気還流管を流れる排気を冷却した後の冷却空気を暖房制御に用いるのに好適な車両用暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費の向上を図るために希薄燃焼の内燃機関が実用化されている。この希薄燃焼の内燃機関においては、希薄燃焼によって排気ガス中の酸素濃度が高くなると、触媒の浄化効率が低下し窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が増加するという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、排気系から排気ガスの一部を吸気系に戻し、内燃機関の燃焼温度を下げて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低減する排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。この排気ガス再循環は、内燃機関の排気系と吸気系とを排気還流管としてのＥＧＲ管で連通し、このＥＧＲ管の途中部分に冷却部としての水冷式のＥＧＲクーラおよび空冷式のＥＧＲクーラを設けることで実現されており、ＥＧＲ管を介して吸気系に還流される排気ガスを冷却して、内燃機関の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生を低減するとともに燃費を向上している。
【０００４】
一方、車両には、車室内の暖房を制御する車両用暖房システムが搭載されている。従来、この種の車両用暖房システムとして、内燃機関の冷却水を暖房に利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用暖房システムは、内燃機関の冷却水路にヒータコアが設けられており、このヒータコアにおいて内燃機関を通過して温められた冷却水とブロアによって送風された空気とを熱交換させて、ヒータコア通過後の暖められた空気を車室内に送風している。このような、車両用暖房システムは、排気ガス再循環を行う車両にも当然のことながら設けられている。
【特許文献１】特開平８−２１６６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような車両用暖房システムにあっては、排気ガス再循環を行う車両に搭載されながら、空冷式のＥＧＲクーラによって排気ガスと熱交換した後の暖められた冷却空気が車外に廃棄されており、車室内の暖房に有効的に活用されていなかった。また、内燃機関の冷却水を暖房に利用しているため、外気温が著しく低く、高い暖房性能が必要な場合には、強制的に内燃機関を駆動させなければならず、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる車両用暖房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用暖房システムは、上記目的を達成するため、（１）内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還流管と、前記排気還流管の途中部分に設けられ、前記排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより前記排気ガスを冷却する冷却部と、冷房用熱交換器と暖房用熱交換器とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調部と、車室内の温度を目標温度に近づけるよう前記空調部を制御する空調制御手段とを備えた車両用暖房システムにおいて、前記冷却部によって前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を前記空調部内に導入させる導入部を備えたものから構成されている。
【０００８】
この構成により、冷却部において排気ガスと熱交換された後の冷却空気が導入部を介して空調部内に導入されるため、熱交換後の暖かい空気を空調部の暖房に利用することができる。
したがって、内燃機関を強制的に駆動させることなく、暖かい空気を空調部内に導入することができるため、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる。
【０００９】
上記（１）に記載の車両用暖房システムにおいて、（２）車外から前記導入部に外気を導入する外気導入部と、前記冷却部から前記導入部に前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を導入する冷却空気導入部と、前記外気導入部および前記冷却空気導入部のいずれか一方と前記導入部との連通状態を切り換える切換部とを備え、前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記切換部を切り換えるものから構成されている。
【００１０】
この構成により、切換部によって外気導入部および冷却空気導入部のいずれか一方と導入部との連通状態が切り換えられるため、例えば、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要がないときに、冷却空気導入部から熱交換後の冷却空気が導入部に導入されないように、切換部により外気導入部と導入部とを連通させ、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制することができる。
一方、例えば、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要があるときに、切換部により冷却空気導入部と導入部とを連通させて空調部の暖房性能を向上させることができる。
【００１１】
また、上記（１）または（２）に記載の車両用暖房システムにおいて、（３）前記冷却部を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整部を備え、前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記流量調整部を調整するものから構成されている。
【００１２】
この構成により、冷却部を通過する排気ガスの流量を調整することにより、冷却部において熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。したがって、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要がないときに、冷却部を通過する排気ガスの流量を減少させて冷却空気の温度上昇を抑え、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制することができる。
一方、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調部内に導入する必要があるときに、冷却部を通過する排気ガスの流量を増加させて冷却空気の温度を上昇させ、空調部の暖房性能を向上させることができる。
なお、冷却部を通過する排気ガスの流量は、内燃機関の運転状態に影響を与えない範囲で調整されることが好ましい。
【００１３】
また、上記（３）に記載の車両用暖房システムにおいて、（４）前記流量調整部が、前記排気還流管を流れる排気ガスの流量を調整する環流量調整バルブを有するものから構成されている。
【００１４】
この構成により、環流量調整バルブによって排気還流管を流れる排気ガスの流量が調整されることにより、冷却部を通過する排気ガスの流量が調整され、冷却部における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００１５】
また、上記（３）または（４）に記載の車両用暖房システムにおいて、（５）前記流量調整部が、前記冷却部を迂回するように前記排気還流管の前記冷却部の上流側部分と下流側部分とを連通するバイパス管と、前記バイパス管に流入する排気ガスの流量を調整するバイパスバルブとを有するものから構成されている。
【００１６】
この構成により、バイパスバルブによってバイパス管に流入する排気ガスの流量が調整されることにより、冷却部を通過する排気ガスの流量が調整され、冷却部における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００１７】
また、上記（１）から（５）に記載の車両用暖房システムにおいて、（６）前記導入部を閉鎖または開放する内外気ダンパと、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、冷房時に前記判定手段により前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、前記空調制御手段が、前記内外気ダンパによって前記導入部を閉鎖するものから構成されている。
【００１８】
この構成により、冷房時に判定手段によって冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、内外気ダンパによって導入部が閉鎖されることにより、冷房時に熱交換後の冷却空気が空調部に導入されるのが防止されるため、排気還流管を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調部への影響を抑制できる。また、排気還流管を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記（１）から（６）に記載の車両用暖房システムにおいて、（７）車両のフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間に配設され、前記車両の幅方向に延在するカウルルーバを備え、前記冷却空気は、車外から前記カウルルーバを介して前記冷却部に導入されるものから構成されている。
【００２０】
この構成により、カウルルーバを介して冷却空気として外気を導入できるため、専用の冷却ファンを設ける構成と比較して冷却部を簡易な構成にすることができるとともに、コストを低減することができる。また、カウルルーバを介してフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間から外気を導入するため、床下から外気を導入する構成と比較して埃の進入や臭いの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる車両用暖房システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図であり、本発明に係る車両用暖房システムをディーゼルエンジンに適用した例を示している。
【００２４】
車両用暖房システムは、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１と、車室内の空調を行う空調部としての空調装置２と、エンジン１および空調装置２とを駆動制御する空調制御手段としてのＥＣＵ（Electrical Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００２５】
エンジン１は、各気筒内の図示しない燃焼室に空気を吸入させる吸気装置４と、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置５と、燃焼後の排気ガスを排気させる排気装置６と、排気装置６の排気エネルギを利用して吸気装置４内の空気を燃焼室に過給するターボ過給機８と、排気ガスの一部を吸気装置４に還流させて再循環させるＥＧＲ装置（Exhaust Gas Recirculation）９とを備えている。
【００２６】
吸気装置４は、空気取入口１１と、エアクリーナ１２と、吸気管１３と、吸気マニホールド１４とを有し、吸気管１３にはエアフローメータ１５と、インタークーラ１６と、スロットルバルブ１７とが設けられている。
【００２７】
空気取入口１１は、吸気装置４の最上流の位置に設けられており、外部から空気を取り込み、エアクリーナ１２に送り込むようになっている。
エアクリーナ１２は、上流側が空気取入口１１に接続され、下流側が吸気管１３に接続されており、内部に設けたフィルタにより空気取入口１１に取り込まれた空気中に含まれる塵や埃等の異物の混入を防止し、空気を吸気管１３に送り込むようになっている。
【００２８】
吸気マニホールド１４は、上流側が吸気管１３に接続され、下流側が気筒数分の枝管に分岐してシリンダ２４に接続され、吸気管１３から送り込まれた空気を分流して燃焼室に送り込むようになっている。
すなわち、空気取入口１１、エアクリーナ１２、吸気管１３および吸気マニホールド１４が接続されることにより、外部の空気を燃焼室に送り込むための吸気通路が構成されるようになっている。
【００２９】
エアフローメータ１５は、エアクリーナ１２の近傍の吸気管１３に設けられ、吸気通路内の吸入空気量を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
インタークーラ１６は、ターボ過給機８の下流側の吸気管１３に設けられ、ターボ過給機８により圧縮されて暖められた空気の温度を低下させるようになっている。
スロットルバルブ１７は、インタークーラ１６の下流側の吸気管１３に設けられ、図示しないアクセルペダルに接続され、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉することにより、燃焼室内に送り込む吸入空気量を調整するようになっている。
【００３０】
燃料噴射装置５は、サプライポンプ２１と、コモンレール２２と、複数の燃料噴射弁２３とを有している。
【００３１】
サプライポンプ２１は、エンジン１の動力を駆動源とし、図示しない燃料タンクから燃料を汲み上げて加圧し、コモンレール２２に燃料を供給するようになっている。
コモンレール２２は、複数の燃料噴射弁２３に接続されており、サプライポンプ２１から供給された燃料を、圧力を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配供給するようになっている。
【００３２】
複数の燃料噴射弁２３は、複数の気筒に対応して設けられており、ＥＣＵ３の指令により電磁駆動されるニードル弁で構成されている。
そして、図示しないピストンにより燃焼室内の空気が高温になるまで圧縮されると、ＥＣＵ３から燃料噴射弁２３に噴射指令が出力され、燃料噴射弁２３が高温になった空気に燃料を噴射することにより、燃料に着火させて燃焼させるようになっている。
【００３３】
排気装置６は、排気マニホールド２５と、排気管２６とを有し、排気マニホールド２５には燃料供給弁２７が設けられ、排気管２６には排気後処理装置２８と、空燃比センサ２９とが設けられている。
【００３４】
排気マニホールド２５は、上流側が気筒の数分の枝管に分岐してシリンダ２４に接続され、下流側が各枝管を接合して１本の排気管２６に接続されており、各気筒の燃焼室から排出された排気ガスを合流させて排気管２６を通じて外部に排出するようになっている。
【００３５】
燃料供給弁２７は、コモンレール２２に接続されており、サプライポンプ２１が汲み上げた燃料の一部を排気マニホールド２５内に供給するようになっている。燃料供給弁２７は、電磁駆動されるニードル弁で構成されており、ＥＣＵ３からの指令に対応するタイミング及び供給量で還元剤としての燃料を排気マニホールド２５内に供給して、排気ガスに燃料を混合するようになっている。
【００３６】
排気後処理装置２８は、ターボ過給機８の下流側の排気管２６に設けられ、内部にパラジウムや白金等の酸化触媒を有しており、この酸化触媒の酸化作用により、炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯを酸化させて水Ｈ２Ｏや二酸化炭素ＣＯ２にするようになっている。また、排気後処理装置２８は、内部にさらにＮＯｘ吸蔵還元触媒を有しており、排気ガスの酸素濃度が高いときに窒素酸化物ＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低いときに吸蔵していた窒素酸化物を炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯと反応させてＮ２に還元するようになっている。
【００３７】
すなわち、排気後処理装置２８においては、燃料供給弁２７によって排気ガスに燃料が供給されることにより、排気ガス中の酸素濃度が低下されて、窒素酸化物の還元が促進されるようになっている。
【００３８】
空燃比センサ２９は、排気後処理装置２８の下流側の排気管２６に設けられ、排気後処理装置２８から排出された排気ガスの空燃比を検出してＥＣＵ３に出力するようになっている。そして、ＥＣＵ３は、空燃比センサ２９から出力された空燃比が目標空燃比に近づくように燃料噴射弁２３から噴射される燃料噴射量および燃料供給弁２７から供給される燃料供給量を制御するようになっている。
【００３９】
ターボ過給機８は、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ３７および排気タービン３８を有し、排気タービン３８を排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ３７を回転させるもので、エンジン１に空気を送り込むことができるようになっている。
【００４０】
ＥＧＲ装置９は、燃焼室をバイパスして排気マニホールド２５内の排気通路と吸気マニホールド１４内の吸気通路とを連通させる排気還流管としてのＥＧＲ管３１を有しており、このＥＧＲ管３１には、排気ガスの還流量を調整する流量調整部の一例である還流量調整バルブとしてのＥＧＲバルブ３２と、ＥＧＲ管３１を通って還流する排気ガスを冷却する水冷式ＥＧＲクーラ３３および冷却部としての空冷式ＥＧＲクーラ３４とが設けられている。
【００４１】
ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ管３１の管内通路と吸気通路とを連通させる開弁状態と、ＥＧＲ管３１の管内通路と吸気通路との連通を制限または遮断する閉弁状態とに切り換え可能になっており、ＥＣＵ３からの指令により、開度を制御することができるようになっている。このように、ＥＧＲバルブ３２の開度制御により、吸気通路に還流される排気ガスの還流量が調整されるようになっている。
【００４２】
また、ＥＧＲバルブ３２には、ＥＧＲバルブ開度センサ３５が設けられており、ＥＧＲバルブ開度センサ３５は、ＥＧＲバルブ３２の開度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００４３】
水冷式ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、ＥＧＲ管３１の管内通路に連通するガス通路と、エンジンからの冷却水の一部が供給される冷却水路とを内部に有している。水冷式ＥＧＲクーラ３３は、冷却水路を流れる冷却水とガス通路を流れる排気ガスとを熱交換させることにより排気ガスを冷却するようになっている。
【００４４】
空冷式ＥＧＲクーラ３４は、水冷式ＥＧＲクーラ３３の下流においてＥＧＲ管３１の途中部分に設けられ、ＥＧＲ管３１の管内通路に連通するガス通路を内部に有し、フィン状の放熱部材を外面に有している。また、詳細は後述するが、空冷式ＥＧＲクーラ３４は、車両前方のカウル６１内に収納されており、カウルルーバ６５を介して流入した外気とガス通路を流れる排気ガスとを熱交換させることにより排気ガスを冷却するようになっている。
【００４５】
図２を参照して空調装置２について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る空調装置２の概略構成図である。
【００４６】
空調装置２は、後述する導入部としての外気導入ダクト６６に接続される筒状のケース４１を有し、ケース４１内には車室内に空気を吸入するブロワ４２と、ブロワ４２の下流に設けられた冷房用熱交換器としてのエバポレータ４３と、エバポレータ４３の下流に設けられた暖房用熱交換器としてのヒータコア４４とが設けられている。
【００４７】
ケース４１の最上流は、外気が導入される外気導入口４１ａおよび内気が導入される内気導入口４１ｂが形成されており、外気導入口４１ａは外気導入ダクト６６に接続され、内気導入口４１ｂは車室内側に向けて開口されている。
また、ケース４１内の外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂの近傍には、内外気ダンパ４５が回動自在に設けられており、内外気ダンパ４５は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂを選択的に開閉するようになっている。
【００４８】
外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂとブロワ４２との間には、フィルタ４６が設けられており、外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂから導入された空気中に含まれる塵や埃等の異物の混入を防止するようになっている。
【００４９】
ブロワ４２は、遠心式の送風ファン５１と、送風ファン５１の回転軸に連結されたブロワモータ５２とを有し、送風ファン５１を回転させることにより外気導入口４１ａおよび内気導入口４１ｂのうち内外気ダンパ４５により開放されている側からケース４１内に空気を導入するようになっている。
【００５０】
エバポレータ４３は、図示しないコンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁等と冷凍サイクルを構成しており、エバポレータ４３内には、コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁等により低温低圧にされた冷媒が送り込まれるようになっている。そして、エバポレータ４３内を流れる冷媒がブロワ４２により送風された空気と熱交換することにより、エバポレータ４３を通過した空気が冷却されるようになっている。
【００５１】
ヒータコア４４は、図示しないエンジン１の冷却水路等と加熱サイクルを構成しており、ヒータコア４４内には、エンジン１を通過して温められた冷却水が内部に送り込まれるようになっている。そして、ヒータコア４４内を流れる冷却水がブロワ４２により送風された空気と熱交換することにより、ヒータコア４４を通過した空気が暖められるようになっている。
【００５２】
エバポレータ４３とヒータコア４４との間には、エアミックスドア４７が回動自在に設けられており、エアミックスドア４７は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて開度が調整されるようになっている。このように、エアミックスドア４７の開度が調整されることにより、ヒータコア４４を通過する空気とヒータコア４４を迂回する空気との割合が調整され、車室内に吹出す空気の温度が制御されるようになっている。
【００５３】
ケース４１の最下流は、フロントガラス６３の内側に吹き出すデフロスター吹出口４１ｃと、搭乗者の上半身に吹き出すフェイス吹出口４１ｄと、搭乗者の足元に吹出すフット吹出口４１ｅとが形成されており、各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの近傍には各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを開閉するドア５３、５４、５５が設けられている。
【００５４】
これらのドア５３、５４、５５は、ＥＣＵ３の指令により図示しないアクチュエータが駆動されて各吹出口４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを開閉するようになっており、各種吹出モードに応じて吹出し位置が選択されるようになっている。
【００５５】
次に、本発明の特徴部分である空気導入ダクトの周辺部分について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る車両の前方部の部分模式図である。
【００５６】
図３に示すように、車両の前方部は、フードパネル６２と、フロントガラス６３と、フードパネル６２の後端部とフロントガラス６３の下端部との間に設けられたカウル６１と、カウル６１の後部に接続されたダッシュパネル６４と、ダッシュパネル６４に設けられた空調装置２と、カウル６１と空調装置２とを接続する外気導入ダクト６６とを含んで構成されている。また、フードパネル６２の下方にはエンジンルーム６７が形成されており、このエンジンルーム６７と車室内とがダッシュパネル６４により仕切られている。
【００５７】
カウル６１は、車幅方向に延在しており、カウル６１の上方にはカウル６１を覆うようにカウルルーバ６５が設けられている。カウルルーバ６５には、スリットが形成されており、このスリットを介して外気がカウル６１内に導入されるようになっている。また、カウルルーバ６５の車両の前後方向の中間部分には、仕切板６８が車幅方向に延設され、仕切板６８によりカウル６１内が前後に仕切られている。
【００５８】
仕切板６８に仕切られたカウル６１の前方部は、空冷式ＥＧＲクーラ３４が収納され、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過した冷却空気を導入する冷却空気導入部７１となっており、カウルルーバ６５を介して外気を空冷式ＥＧＲクーラ３４の冷却空気として導入するようになっている。
また、仕切板６８に仕切られたカウル６１の後方部は、車外から外気を導入する外気導入部７２となっており、空冷式ＥＧＲクーラ３４の冷却空気として利用されていない外気を導入するようになっている。
【００５９】
カウル６１の下部には、連通路７４が形成されており、連通路７４は、冷却空気導入部７１と外気導入部７２とを連通するように車両の前後方向に延在している。また、連通路７４の延在方向の中間位置におけるカウル６１の底部には、開口が形成されており、連通路７４は、この開口を介して外気導入ダクト６６内と連通している。
また、冷却空気導入部７１側のカウル６１の底部には、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とを連通する連通孔７３が形成されており、空冷式ＥＧＲクーラ３４に導入された冷却空気は、連通孔７３を介してエンジンルーム６７または連通路７４を介して外気導入ダクト６６に導入されるようになっている。
【００６０】
連通路７４には、切換部としての第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８が回動自在に設けられており、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８の回動動作に応じて、冷却空気導入部７１または外気導入部７２のいずれか一方から外気導入ダクト６６に外気が導入されるようになっている。
【００６１】
具体的には、第１切換ダンパ７７は、連通孔７３を閉鎖するともに冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを連通させる連通位置と、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とを連通させるとともに、冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを遮断する遮断位置との間で回動するようになっており、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７または冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６との連通状態を選択的に切り換えるようになっている。
【００６２】
また、第２切換ダンパ７８は、外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを連通する連通位置と、外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを遮断する遮断位置との間で回動するようになっており、外気導入部７２と外気導入ダクト６６との連通状態を切り換えるようになっている。
【００６３】
そして、第１切換ダンパ７７が矢印Ａに示すように回動し、第２切換ダンパ７８が矢印Ｃに示すように回動することにより、冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とが連通路７４を介して連通し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されるようになっている。
【００６４】
一方、第１切換ダンパ７７が矢印Ｂに示すように回動し、第２切換ダンパ７８が矢印Ｄに示すように回動することにより、冷却空気導入部７１とエンジンルーム６７とが連通するとともに、外気導入部７２と外気導入ダクト６６内とが連通路７４を介して連通する。すなわち、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気がエンジンルーム６７に抜け、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換されていない外気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されるようになっている。
【００６５】
図１に戻り、ＥＣＵ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８４、ＲＯＭ（Read Only Memory）８５、ＲＡＭ（Random Access Memory）８６、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）８７、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路８８および駆動回路を含む出力インターフェース回路８９を有して構成されている。
【００６６】
ＥＣＵ３の入力インターフェース回路８８には、エアフローメータ１５、空燃比センサ２９、ＥＧＲバルブ開度センサ３５、内気センサ９１、外気センサ９２、日射センサ９３、エバポレータ温度センサ９４、水温センサ９５等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ１５、２９、３５、９１、９２、９３、９４、９５からの情報がＥＣＵ３に取り込まれるようになっている。
【００６７】
内気センサ９１は、車室内の内気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
外気センサ９２は、車外の外気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
日射センサ９３は、車室内に入射される日射量を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００６８】
エバポレータ温度センサ９４は、エバポレータ４３から吹出される空気温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
水温センサ９５は、ヒータコア４４を循環するエンジン１の冷却水温度を検出して電気信号に変換し、ＥＣＵ３に出力するようになっている。
【００６９】
また、ＥＣＵ３の入力インターフェース回路８８には、空調装置２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える空調スイッチ９６と、空調装置２の動作モードを切り換えるモード切換スイッチ９７とが接続されている。
モード切換スイッチ９７は、動作モードとして内気循環モードと外気導入モードとを有しており、運転者の操作により２つのモードを選択的に切り換えることができるようになっている。
【００７０】
モード切換スイッチ９７が操作されて空調装置２が内気循環モードに切り換えられると、図２に示す内外気ダンパ４５が外気導入口４１ａを閉鎖するように回動し、空調装置２内と車室内とが連通され、空調装置２内に外気が導入されるのが防止される。一方、モード切換スイッチ９７が操作されて空調装置２が外気導入モードに切り換えられると、内外気ダンパ４５が内気導入口４１ｂを閉鎖するように回動し、外気導入ダクト６６内と空調装置２内とが連通され、車室内に外気が導入される。
【００７１】
ＥＣＵ３の出力インターフェース回路８９には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１、複数の燃料噴射弁２３、燃料供給弁２７、ＥＧＲバルブ３２、空調装置２、第１切換ダンパ７７、第２切換ダンパ７８が接続されており、ＥＣＵ３からの指令に基づいて、各装置２１、２３、２７、３２、２、７７、７８が駆動制御されている。
【００７２】
次に動作について説明する。
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る空調制御処理を示すフローチャートである。
【００７３】
空調装置２の空調スイッチ９６がＯＮになると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ＥＣＵ３により予め設定された車室内の目標温度と、内気センサ９１、外気センサ９２、日射センサ９３、エバポレータ温度センサ９４、水温センサ９５から取得した内気温度、外気温度、日射量、エバポレータ４３から吹出される空気温度、冷却水温度とに基づいて、ブロワ４２の送風ファン５１の回転数やエアミックスドア４７の開度が制御され、車室内の温度が目標温度に近づくように調整される。
【００７４】
次に、ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが外気導入モードか内気循環モードかが判定される（ステップＳ１２）。ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが内気循環モードと判定されると（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１６に移行する。一方、ＥＣＵ３により空調装置２の動作モードが外気導入モードと判定されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度より低いか否かが判定される（ステップＳ１３）。
【００７５】
次に、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度よりも低いと判定されると（ステップ１３でＹｅｓ）、第１切換ダンパ７７が冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを連通させる位置まで回動するとともに、第２切換ダンパ７８が外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを遮断させる位置まで回動し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気が冷却空気導入部７１から外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入される（ステップＳ１４）。
【００７６】
一方、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると（ステップＳ１３でＮｏ）、第１切換ダンパ７７が冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６とを遮断させる位置まで回動するとともに、第２切換ダンパ７８が外気導入部７２と外気導入ダクト６６とを連通させる位置まで回動し、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換されていない外気が外気導入部７２から外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入される（ステップＳ１５）。
【００７７】
次に、ステップＳ１４、ステップＳ１５において切換ダンパによる切換動作の終了、またはステップＳ１２において空調装置２が内気循環モードと判定された場合、空調装置２の空調スイッチ９６がＯＦＦにされるまでステップＳ１２からステップＳ１５までの処理が繰り返される（ステップＳ１６）。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、ＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ管３１の途中部分に設けられた空冷式ＥＧＲクーラ３４と、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調装置２と、車室内の温度を目標温度に近づけるよう空調装置２を制御するＥＣＵ３とを備えた車両用暖房システムにおいて、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって排気ガスと熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入させる外気導入ダクト６６を備えたものから構成されている。
【００７９】
よって、空冷式ＥＧＲクーラ３４において排気ガスと熱交換された後の冷却空気が外気導入ダクト６６を介して空調装置２内に導入されるため、熱交換後の暖かい空気を空調装置２の暖房に利用することができる。
したがって、エンジン１を強制的に駆動させることなく、暖かい空気を空調装置２内に導入することができるため、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８によって冷却空気導入部７１および外気導入部７２と外気導入ダクト６６内との連通状態が切り換えられるため、例えば、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要がないときに、冷却空気導入部７１から熱交換後の冷却空気が外気導入ダクト６６に導入されないように、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを遮断して、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制することができる。
一方、例えば、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要があるときに、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを連通させて空調装置２の暖房性能を向上させることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、車室内の温度が目標温度よりも低い場合に、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動して、空冷式ＥＧＲクーラ３４によって熱交換された後の冷却空気を空調装置２内に導入するようにしたが、ＥＣＵ３に目標温度よりも低い設定温度を予め記憶しておき、車室内の温度が設定温度よりも低い場合に、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動するようにしてもよい。これにより、車室内の温度が目標温度を超過することを原因とした制御誤差を考慮して設定温度を設定することにより、車室内の温度が目標温度を超過してから安定するまでの時間を減少させて、より精度よく空調制御を行うことができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムと同一の構成であり、第１の実施の形態とはＥＧＲバルブ３２によって空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより暖房制御の補助を行う点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００８３】
ＥＣＵ３は、水温センサ９５から取得した冷却水の温度等からエンジン１の運転状態を推定するとともに、推定したエンジン１の運転状態と空調装置２の運転状態とに基づいてＥＧＲバルブ３２の開度を調整するようになっている。
【００８４】
一般に、ＥＣＵ３は、シリンダ２４側の冷却水の温度が高い場合にＥＧＲ管３１を通過する排気ガスの流量を増加させるようにＥＧＲバルブ３２の開度を調整して、水冷式ＥＧＲクーラ３３および空冷式ＥＧＲクーラ３４に冷却された排気ガスを多量に燃焼室に導入し、酸素濃度の低下とも相まって燃焼温度を低下しているが、本実施形態では、車室内の温度が目標温度を超えない程度にＥＧＲバルブ３２の開度を調整している。
【００８５】
すなわち、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると、ＥＧＲバルブ３２の開度が小さくなるように調整され、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量が減少されるため、空冷式ＥＧＲクーラ３４に供給される冷却空気の温度上昇が抑制される。
【００８６】
以上のように、本実施の形態では、車室内の温度が目標温度よりも高い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要がないときに、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を減少させて冷却空気の温度上昇を抑え、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制することができる。
一方、車室内の温度が目標温度よりも低い場合等の熱交換後の冷却空気を空調装置２内に導入する必要があるときに、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を増加させて冷却空気の温度を上昇させて空調装置２の暖房性能を向上させることができる。
【００８７】
なお、この構成の場合、空調装置２の動作モードを内気循環モードにすることにより、内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａを閉鎖して、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に導入される外気による空調制御に与える影響を防止することも可能である。これにより、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。また、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００８８】
さらに、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８により冷却空気導入部７１と外気導入ダクト６６内とを遮断することにより、空冷式ＥＧＲクーラ３４により暖められた冷却空気が外気導入ダクト６６を通じて空調装置２内に導入されないため、空調装置２に導入される外気による空調制御に与える影響を防止することも可能である。これにより、空調装置２の動作モードを内気循環モードにすることなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムとは、バイパス管９８に排気ガスを流すことによって空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより暖房制御の補助を行う点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【００９０】
図５に示すように、ＥＧＲ管３１には、水冷式ＥＧＲクーラ３３の下流側に空冷式ＥＧＲクーラ３４を迂回するように空冷式ＥＧＲクーラ３４の上流側部分と下流側部分とを接続する流量調整部としてのバイパス管９８が設けられており、バイパス管９８の上流側にはバイパスバルブ９９が設けられている。
【００９１】
ＥＣＵ３は、水温センサ９５から取得した冷却水の温度等からエンジン１の運転状態を推定するとともに、推定したエンジン１の運転状態と空調制御時の車室内の温度および目標温度とに基づいてバイパスバルブ９９の開度を調整するようになっている。
【００９２】
すなわち、ＥＣＵ３により車室内の温度が目標温度以上と判定されると、バイパスバルブ９９の開度がバイパス管９８を流れる排気ガス量が多くなるよう調整されるため、空冷式ＥＧＲクーラ３４のガス通路を流れる排気ガスの流量が減少し、空冷式ＥＧＲクーラ３４に供給される冷却空気の温度上昇が抑制され、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に導入される外気が空調制御に与える影響を低減している。
【００９３】
以上のように、本実施の形態では、バイパスバルブ９９によってバイパス管９８に流入する排気ガスの流量を調整することにより、空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整して、空冷式ＥＧＲクーラ３４における熱交換後の冷却空気の温度上昇を制御することができる。
【００９４】
なお、この構成の場合も、本発明の第２の実施の形態と同様に、内外気ダンパ４５や第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を駆動することにより、空調装置２に導入される外気が空調制御に与える影響を防止することも可能である。
【００９５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る車両用暖房システムは、上述した第１の実施の形態に係る車両用暖房システムと同一の構成であり、第１の実施の形態とは空調装置２を強制内気モードにする点についてのみ相違する。したがって、同一の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００９６】
強制内気モードは、モード切換スイッチ９７により選択された動作モードにかかわらず、エンジン１の運転状態、空調装置２の運転状態に基づいて強制的に内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａを閉鎖するようになっている。
具体的には、判定手段としてのＥＣＵ３により水温センサ９５から取得した冷却水の温度からＥＧＲ管３１に排気ガスが流れているか否かが判定されるとともに、車室内の温度と目標温度とから空調装置２が冷房運転か暖房運転かが判定される。そして、ＥＣＵ３によりＥＣＵ制御を行うと判定され、かつ冷房運転と判定された場合に、空調装置２の動作モードが強制内気モードに切り換えられ、内外気ダンパ４５により外気導入口４１ａが閉鎖される。
【００９７】
以上のように、本実施の形態では、冷房時に空冷式ＥＧＲクーラ３４において熱交換された冷却空気が空調装置２に導入されるのが防止されるため、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らすことなく、熱交換後の冷却空気の空調装置２への影響を抑制できる。また、ＥＧＲ管３１を流れる排気ガスの流量を減らす必要がないため、ＮＯｘの低減および燃費の向上を図ることができる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、図６に示すように第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を設けずに、第２の実施の形態および第３の実施形態のように空冷式ＥＧＲクーラ３４を通過する排気ガスの流量を調整することにより空調制御の補助を行うようにしてもよい。
【００９９】
この構成により、夏季は冷房運転により空調装置２が内気循環モードで運転されることが多く、外気導入ダクト６６を通じて空調装置２に外気が導入されないため、空冷式ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量を抑制する頻度は低く、冬季は暖房運転されることが多く、空冷式ＥＧＲクーラ３４を流れる排気ガスの流量を抑制する頻度は低く、さらにエンジン１の運転状態や空調装置２の運転状態に基づいて強制内気モードに切り換えられるため、第１切換ダンパ７７および第２切換ダンパ７８を設けて空調装置２の空調補助を行う構成と比較して、簡易な構成とするとともに低コストで同様な効果を得ることができる。
【０１００】
また、上記した各実施の形態においては、空冷式ＥＧＲクーラ３４に導入される冷却空気を、カウルルーバ６５を介して車外から導入しているため、専用の冷却ファンを設ける構成と比較して空冷式ＥＧＲクーラ３４を簡易な構成にすることができるとともに、コストを低減することができる。また、カウルルーバ６５を介してフードパネル６２の後端部とフロントガラス６３の下端部との間から外気を導入するため、床下から外気を導入する構成と比較して埃の進入や臭いの発生を防止することができる。
【０１０１】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１０２】
以上説明したように、本発明は、燃費悪化を招くことなく、暖房性能向上を図ることができるものであり、特に排気還流管を流れる排気を冷却した後の冷却空気を暖房制御に用いるのに好適な車両用暖房システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る空調装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る車両の前方部の部分模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る空調制御処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る車両用暖房システムの概略構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る車両用暖房システムの変形例の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ エンジン（内燃機関）
２ 空調装置（空調部）
３ ＥＣＵ（空調制御手段、判定手段）
４ 吸気装置
５ 燃料噴射装置
６ 排気装置
８ ターボ過給機
９ ＥＧＲ装置
１３ 吸気管
２６ 排気管
３１ ＥＧＲ管（排気還流管）
３２ ＥＧＲバルブ（還流量調整バルブ）
３３ 水冷式ＥＧＲクーラ
３４ 空冷式ＥＧＲクーラ（冷却部）
４１ａ 外気導入口
４１ｂ 内気導入口
４３ エバポレータ（冷房用熱交換器）
４４ ヒータコア（暖房用熱交換器）
４５ 内外気ダンパ
６１ カウル
６２ フードパネル
６３ フロントガラス
６５ カウルルーバ
６６ 外気導入ダクト（導入部）
７１ 冷却空気導入部
７２ 外気導入部
７７ 第１切換ダンパ（切換部）
７８ 第２切換ダンパ（切換部）
９８ バイパス管
９９ バイパスバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還流管と、
前記排気還流管の途中部分に設けられ、前記排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより前記排気ガスを冷却する冷却部と、
冷房用熱交換器と暖房用熱交換器とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調部と、
車室内の温度を目標温度に近づけるよう前記空調部を制御する空調制御手段とを備えた車両用暖房システムにおいて、
前記冷却部によって前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を前記空調部内に導入させる導入部を備えたことを特徴とする車両用暖房システム。
【請求項２】
車外から前記導入部に外気を導入する外気導入部と、
前記冷却部から前記導入部に前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を導入する冷却空気導入部と、
前記外気導入部および前記冷却空気導入部のいずれか一方と前記導入部との連通状態を切り換える切換部とを備え、
前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記切換部を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房システム。
【請求項３】
前記冷却部を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整部を備え、
前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記流量調整部を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用暖房システム。
【請求項４】
前記流量調整部が、前記排気還流管を流れる排気ガスの流量を調整する環流量調整バルブを有することを特徴とする請求項３に記載の車両用暖房システム。
【請求項５】
前記流量調整部が、前記冷却部を迂回するように前記排気還流管の前記冷却部の上流側部分と下流側部分とを連通するバイパス管と、
前記バイパス管に流入する排気ガスの流量を調整するバイパスバルブとを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用暖房システム。
【請求項６】
前記導入部を閉鎖または開放する内外気ダンパと、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、
冷房時に前記判定手段により前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、前記空調制御手段が、前記内外気ダンパによって前記導入部を閉鎖することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の車両用暖房システム。
【請求項７】
車両のフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間に配設され、前記車両の幅方向に延在するカウルルーバを備え、
前記冷却空気は、車外から前記カウルルーバを介して前記冷却部に導入されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の車両用暖房システム。
【請求項１】
内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還流管と、
前記排気還流管の途中部分に設けられ、前記排気ガスが通過する間に冷却空気と熱交換させることにより前記排気ガスを冷却する冷却部と、
冷房用熱交換器と暖房用熱交換器とを内部に備え、内気または外気を取り込んで車室内に送り出す空調部と、
車室内の温度を目標温度に近づけるよう前記空調部を制御する空調制御手段とを備えた車両用暖房システムにおいて、
前記冷却部によって前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を前記空調部内に導入させる導入部を備えたことを特徴とする車両用暖房システム。
【請求項２】
車外から前記導入部に外気を導入する外気導入部と、
前記冷却部から前記導入部に前記排気ガスと熱交換された後の冷却空気を導入する冷却空気導入部と、
前記外気導入部および前記冷却空気導入部のいずれか一方と前記導入部との連通状態を切り換える切換部とを備え、
前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記切換部を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房システム。
【請求項３】
前記冷却部を通過する排気ガスの流量を調整する流量調整部を備え、
前記空調制御手段が、前記車室内の温度を前記目標温度に近づくように前記流量調整部を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用暖房システム。
【請求項４】
前記流量調整部が、前記排気還流管を流れる排気ガスの流量を調整する環流量調整バルブを有することを特徴とする請求項３に記載の車両用暖房システム。
【請求項５】
前記流量調整部が、前記冷却部を迂回するように前記排気還流管の前記冷却部の上流側部分と下流側部分とを連通するバイパス管と、
前記バイパス管に流入する排気ガスの流量を調整するバイパスバルブとを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用暖房システム。
【請求項６】
前記導入部を閉鎖または開放する内外気ダンパと、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいるか否かを判定する判定手段とを備え、
冷房時に前記判定手段により前記冷却部に排気ガスが流れ込んでいると判定された場合に、前記空調制御手段が、前記内外気ダンパによって前記導入部を閉鎖することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の車両用暖房システム。
【請求項７】
車両のフードパネルの後端部とフロントガラスの下端部との間に配設され、前記車両の幅方向に延在するカウルルーバを備え、
前記冷却空気は、車外から前記カウルルーバを介して前記冷却部に導入されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の車両用暖房システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２１４６０２（Ｐ２００９−２１４６０２Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５８０４９（Ｐ２００８−５８０４９）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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