CN107614300A - 车辆用空调系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆用空调系统，其利用冷却发动机的冷却液的热量进行供暖，该车辆用空调系统具备：连接发动机的冷却液流入部和冷却液排出部的循环流路、设置于循环流路的供暖用加热芯、设置于循环流路的散热器、向散热器供给空气的散热风扇。车辆用空调系统还具备在发动机自动停止中控制散热风扇的动作的控制部，控制部在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇。

Description

车辆用空调系统

技术领域

本发明涉及利用冷却发动机的冷却液的热量进行车室内的供暖的车辆用空调系统。

背景技术

在日本特开2007－120380号公报中公开有利用冷却发动机的冷却水(冷却液)的热量进行供暖的车辆用空调系统。该车辆用空调系统以冷却水在散热器循环流路及加热器循环流路内流动的方式构成。在散热器循环流路中设有将冷却水的热量发散的散热器和压送冷却水的冷却水泵。冷却水泵是基于发动机的曲轴的旋转驱动力而驱动的机械式泵。

在上述的车辆用空调系统中，因利用通过发动机动力而驱动的冷却水泵来压送冷却水，故而当发动机停止时，冷却水的流动也停止。因此，在如怠速停止或滑行停止那样的发动机自动停止时，不能将冷却水供给到供暖用加热芯，当发动机自动停止持续时，会导致加热芯的温度下降。

为了解决该问题，考虑在散热器循环流路中设置电动式冷却水泵，通过在发动机自动停止时驱动电动式冷却水泵，将冷却水向加热芯供给。在这种情况下，除了设置机械式冷却水泵之外，还追加电动式冷却水泵，故而制造成本升高。另外，通过追加电动式冷却水泵，车辆用空调系统的构成零件增加，故而布局性也变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆用空调系统，其能够以比较简单的构成在发动机自动停止中使冷却水循环。

本发明的一方面提供一种利用冷却发动机的冷却液的热量进行供暖的车辆用空调系统。车辆用空调系统具备：连接发动机的冷却液流入部和冷却液排出部的循环流路、设置于循环流路的供暖用加热芯、设置于循环流路的散热器、向散热器供给空气的散热风扇。车辆用空调系统还具备控制散热风扇的动作的控制部，该控制部在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的车辆用空调系统的概略构成图；

图2是车辆用空调系统的分解立体图；

图3是将构成车辆用空调系统的散热器的局部放大的图；

图4是表示车辆用空调系统的控制器执行的发动机自动停止时散热风扇控制的流程图；

图5是对散热风扇控制执行时的冷却水的流动进行说明的图；

图6A是第二实施方式的车辆用空调系统的控制器执行的散热风扇控制下的冷却水温度和在散热器通过的空气的风量的关系之一例的图；

图6B是表示散热风扇控制下的冷却水温度和在散热器通过的空气的风量的关系之另一例的图；

图7A是表示第二实施方式的车辆用空调系统的控制器执行的散热风扇控制下的鼓风温度和在散热器通过的空气的风量的关系之一例的图；

图7B是表示散热风扇控制下的鼓风温度和在散热器通过的空气的风量的关系之另一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

参照图1及图2对第一实施方式的车辆用空调系统100的构成进行说明。图1是空调系统100的概略构成图。图2是空调系统100的分解立体图。

图1及图2所示的车辆用空调系统100是利用冷却发动机10的冷却水(冷却液)的热量进行车室内的供暖的系统，例如搭载于车辆的发动机室内。

如图1及图2所示，空调系统100具备发动机10、利用冷却水对发动机10进行冷却的冷却装置20、利用从发动机10排出的冷却水的热量对车室内进行供暖的供暖装置30、综合控制该空调系统100的控制器40。

发动机10是四缸内燃机，配置在车辆的发动机室内。在发动机10的缸体及缸盖上形成有使冷却水通过的水套。使冷却水在水套通过而将发动机10冷却。

如图1所示，冷却装置20具备循环流路21、散热器22、控制阀23、水泵24、散热风扇25、旁通流路26。

循环流路21是冷却水流通的通路，以连接发动机10的冷却水排出部11和冷却水流入部12的方式构成。循环流路21具有上游侧流路21A和下游侧流路21B。

上游侧流路21A的一端与发动机10的冷却水排出部11连接，上游侧流路21A的另一端与散热器22的上部(参照图2)连接。与此相对，下游侧流路21B的一端与发动机10的冷却水流入部12连接，下游侧流路21B的另一端与散热器22的下部(参照图2)连接。

散热器22是使冷却水的热量发散的装置，在散热器22的前方配置有散热风扇25。散热风扇25是电动式风扇，构成为基于从蓄电池等供给的电力被旋转驱动。通过散热风扇25的旋转，向散热器22供给空气(冷却风)。散热风扇25的动作通过控制器40来控制。

如图3所示，散热器22具备：使冷却水从散热器上部流向散热器下部的多个配管22A、配置于相邻的配管22A之间的波纹形的散热片22B。从发动机10排出且流入到散热器22的配管22A内的冷却水被在散热片22B通过的空气冷却。在本实施方式中，散热器22是波纹状散热片式散热器，但也可以为散热片型散热器等散热器。

返回到图1，进一步对冷却装置20进行说明。

由散热器22冷却后的冷却水通过下游侧流路21B被导入发动机10的冷却水流入部12。在下游侧流路21B设有压送冷却水的水泵24。该水泵24是基于发动机10的曲轴的旋转驱动力而驱动的机械式泵。因此，水泵24在发动机10运转中、曲轴进行旋转的情况下，成为驱动状态，当发动机10停止而曲轴的旋转也停止时，成为非驱动状态。

冷却装置20具有在发动机10的冷起动时等，不经由散热器22就将从发动机10排出的冷却水向下游侧流路21B导入的旁通流路26。旁通流路26的一端与发动机10的冷却水排出部11连接，旁通流路26的另一端经由控制阀23与下游侧流路21B连接。

控制阀23是可调节在循环流路21流动的冷却水的流量及在旁通流路26流动的冷却水的流量的流量调节阀。控制阀23例如为恒温器，通过控制器40来控制。

在发动机冷起动时等，控制阀23调节冷却水流，以使冷却水不向散热器22流入而在旁通通道26通过。另一方面，当冷却水温度达到规定温度以上时，控制阀23控制冷却水流，以使冷却水在散热器22通过。此外，冷却水的温度通过设于发动机10的冷却水排出部11的温度传感器41(液温检测部)来检测。

接着，对共用冷却水且利用该冷却水的热量对车室内供暖的供暖装置30进行说明。

如图1及图2所示，供暖装置30具备：循环流路31、设置于循环流路31的供暖用加热芯32、对加热芯32供给空气(鼓风)的鼓风机风扇33(参照图1)。

如图1所示，循环流路31由从上游侧流路21A分支并与加热芯32的一端连接的第一流路31A、与加热芯32的另一端和发动机10的冷却水排出部11连接的第二流路31B构成。

鼓风机风扇33是电动式风扇，以基于从蓄电池等供给的电力进行旋转驱动的方式构成。通过鼓风机风扇33的旋转，向加热芯32供给鼓风。

加热芯32是通过从发动机10排出的冷却水的热量对从鼓风机风扇33供给的鼓风进行加热的热交换器。加热芯32及鼓风机风扇33配置在空调用管道内，根据供暖请求就被加热的鼓风供给到车室内。这样，通过将鼓风导入车室内，对车室内进行供暖。此外，鼓风的温度通过配置于空调用管道内的温度传感器42(风温检测部)来检测。

如上所述，本实施方式的车辆用空调系统100以冷却水在冷却装置20及供暖装置30双方循环的方式构成。

空调系统100的控制器40由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。除了向控制器40输入温度传感器41、42的检测信号之外，向控制器40还输入用于适当控制空调系统100所需的各种传感器、例如油门踏板传感器或制动踏板传感器、车速传感器等输出信号。

控制器40基于这些信号执行怠速停止控制或滑行停止控制等。

怠速停止控制是指，在车辆停止时，若规定的发动机停止条件成立，则使发动机自动停止，之后，若规定的发动机再起动条件成立，则使发动机再起动的控制。滑行停止控制是指，在车辆惰性行驶时，若规定的发动机停止条件成立，则使发动机自动停止，之后，若规定的发动机再起动条件成立，则使发动机再起动的控制。怠速停止控制也是为了提高燃耗性能而使发动机停止的控制，但怠速停止控制是以车辆停止(车速为零)为条件的，与此相对，滑行停止控制是以车速大于零且在规定速度以下的惰性行驶为条件的，两者在这一点上不同。

这样，构成本实施方式的空调系统100的一部分的发动机10具有如下功能，即，在规定的停止条件下使发动机10自动再停止，之后，在规定的再起动条件下使发动机10自动再起动。

进而，控制器40基于上述的各种信号执行控制发动机10的冷却状态的发动机冷却控制、基于驾驶员等的供暖请求而进行的供暖控制等。在这些发动机冷却控制或供暖控制中，控制阀23、散热风扇25及鼓风机风扇33的动作均通过控制器40来控制。

空调系统100与目前同样地采用机械式水泵24作为压送冷却水的单元，故而当发动机10通过怠速停止控制等而停止时，水泵24的动作也停止。

这样，当冷却水泵停止时，在现有方法中，不能将从发动机排出的高温冷却水供给到加热芯，供暖装置的供暖性能下降。

因此，在本实施方式的空调系统100中，为了抑制发动机自动停止中的供暖性能的下降，执行发动机自动停止时散热风扇控制。

参照图4对控制器40执行的发动机自动停止时散热风扇控制进行说明。该控制在每个规定控制周期内都重复执行。

在步骤S101中，控制器40判定发动机10是否通过怠速停止控制或滑行停止控制而为自动停止中。控制器40基于例如与油门踏板操作量、制动踏板操作量及车速等车辆行驶状态相关的参数，判定发动机10是否处于自动停止中。

在发动机10未自动停止的情况下，控制器40判断为冷却水经由水泵24被供给到加热芯32，并且结束本控制。与此相对，在发动机10通过怠速停止控制等而处于自动停止中的情况下，控制器40执行步骤S102的处理。

在步骤S102中，控制器40判定是否有供暖请求。控制器40判定由驾驶员等操作的供暖开关的状态是否成为接通状态，在供暖开关成为接通状态的情况下，判定为有供暖请求。这样，控制器40作为判定是否有供暖请求的供暖请求判定部发挥作用。

在供暖开关为断开状态且无供暖请求的情况下，控制器40判断为无需抑制供暖性能的下降，并且结束本控制。与此相对，在有供暖请求的情况下，控制器40判断为需要抑制发动机自动停止中的供暖性能的下降，并且执行步骤S103的处理。

在步骤S103中，控制器40判定散热风扇旋转禁止条件是否成立。散热风扇旋转禁止条件是用于判断是否成为发动机自动停止中的供暖性能不能满足供暖请求的状态的条件。

控制器40在由温度传感器41检测的冷却水温度为下限水温(例如，50℃)以下的情况下，或者在由温度传感器42检测的鼓风温度为下限风温(例如40℃)以下的情况下，判定为散热风扇旋转禁止条件成立。此外，控制器40也可以在冷却水温度为下限水温以下且鼓风温度为下限风温以下的情况下，判定为散热风扇旋转禁止条件成立。

在散热风扇旋转禁止条件不成立的情况下，控制器40判断为能够维持发动机自动停止中的供暖性能，执行步骤S104的处理。与此相对，在散热风扇旋转禁止条件成立的情况下，控制器40判断为在发动机自动停止中不能维持供暖性能，执行步骤S105的处理。

在步骤S104中，控制器40执行散热风扇旋转处理。在散热风扇旋转处理中，控制器40驱动散热风扇25使其旋转，以将预定的一定风量的空气供给到散热器22。此时，控制器40以将旁通流路26侧关闭、即禁止冷却水流入旁通流路26(参照图1)的方式对控制阀23进行控制。

参照图5对在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇25时的作用进行说明。

由于在发动机自动停止中水泵24(参照图1)的动作停止，故而水泵24不作为压送冷却水的装置发挥功能。但是，在本实施方式的空调系统100中，通过在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇25，将冷却水供给到供暖装置30的加热芯32。

当在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇25时，如图5的细实线箭头所示，将与散热风扇25的旋转量相应的空气供给到散热器22。当冷却风供给到散热器22时，散热器22内的冷却水就被冷却。当冷却水被冷却而使水温下降时，冷却水的密度就增加，因此，散热器22内的冷却水在配管22A通过而从散热器22的上部向下部移动。

这样，通过利用冷却风来冷却散热器22且强制地使散热器22内的冷却水对流，能够在散热器22内形成从散热器上部向下部的冷却水下降流。在本实施方式的空调系统100中，该下降流成为使冷却水流动的流动源。

因此，在空调系统100中，通过执行散热风扇旋转控制，虽然在散热器22中冷却水的温度会下降若干，但能够使在发动机10通过的温度较高的冷却水在循环流路31(参照图1)通过而供给到加热芯32。

如图4所示，控制器40在执行了步骤S104的处理之后，暂时结束发动机自动停止时散热风扇控制。

另一方面，在步骤S103中判定为散热风扇旋转禁止条件成立的情况下，控制器40在步骤S105中执行散热风扇停止处理。在散热风扇停止处理中，控制器40使散热风扇25的动作停止，且使冷却风向散热器22的供给停止。控制器40在执行了步骤S105的处理之后，在发动机自动停止时暂时结束散热风扇控制。如步骤S104及S105所示，控制器40作为控制散热风扇25的动作的控制部发挥功能。

根据上述的第一实施方式的车辆用的空调系统100，能够得到以下效果。

空调系统100具备：连接发动机10的冷却水流入部12和冷却水排出部11的循环流路21、设置于循环流路31的供暖用加热芯32、设置于循环流路21的散热器22、向散热器22供给空气的散热风扇25、控制该系统的控制器40。控制器40判定是否在发动机自动停止中有供暖请求，在发动机自动停止中有供暖请求的情况下，对散热风扇25进行旋转驱动。

这样，通过在发动机自动停止中利用冷却风来冷却散热器22且强制地使散热器22内的冷却水对流，即使水泵24为停止状态，也能够将温度较高的冷却水供给到加热芯32。由此，能够通过冷却水对加热芯32进行加热，能够抑制发动机自动停止中的加热芯32的温度下降。其结果是，能够抑制供暖装置30的鼓风温度的下降，且能够抑制发动机自动停止中的供暖性能的下降。因此，能够在维持供暖性能的状态下使发动机自动停止持续，能够提高发动机10的燃耗性能。

进而，由于空调系统100是在发动机自动停止中驱动与散热器22成组地设置的现有的散热风扇25的装置，故而无需新追加系统构成，能够采用简单的构成。

冷却装置20的循环流路21具有：与散热器22的上部连接的上游侧流路21A、与散热器22的下部连接的下游侧流路21B。而且，散热器22具备使冷却水从散热器上部流向散热器下部的多个配管22A。通过这种构成、和利用冷却风来冷却散热器22，能够在散热器22内形成冷却水下降流。由此，即使在发动机自动停止中水泵24为停止状态，也能够将温度较高的冷却水可靠地供给到加热芯32。

空调系统100的控制器40构成为在即使在发动机自动停止中有供暖请求时规定的停止条件也成立的情况下，使散热风扇25的动作停止。更具体地，控制器40在冷却水温度为下限水温以下的情况下，或者在鼓风温度在下限风温以下的情况下，判定为规定的停止条件成立，使散热风扇25的动作停止。由此，在发动机自动停止中成为供暖性能不能满足供暖请求的状态的情况等，能够避免不必要地驱动散热风扇25。其结果是，能够抑制空调系统100的多余的能量损失。

空调系统100具备基于发动机10的动力而驱动的机械式水泵24作为压送冷却水的装置。因此，在发动机10未自动停止的情况下，利用发动机动力来驱动水泵24，故而能够有效地使冷却水循环。

(第二实施方式)

参照图6A、图6B、图7A及图7B对本发明第二实施方式的空调系统100进行说明。此外，在以下的实施方式中，对起到与第一实施方式相同功能的构成等标注同一标记，适当省略重复的说明。

在第一实施方式的空调系统100中，控制器40在步骤S104中旋转驱动散热风扇25，以使一定风量的空气供给到散热器22。与此相对，在第二实施方式的空调系统100中，控制器40在步骤S104中基于与供暖性能相关的参数调节向散热器22供给的空气量。

例如，如图6A所示，控制器40基于供暖装置30内的冷却水的温度来调节向散热器22供给的风量。冷却水温度是在发动机自动停止中由温度传感器41(参照图1)检测的温度。

如图6A所示，控制器40在发动机自动停止中的冷却水温度比预先设定的最高水温(例如，70℃)高的情况下，以成为最小风量的方式控制散热风扇25的旋转量。另外，控制器40在冷却水温度比预先设定的中间水温(例如，60℃)高且为最高水温以下的情况下，以成为比最小风量大的中间风量的方式控制散热风扇25的旋转量。进而，控制器40在冷却水温度比预先设定的最低水温(例如50℃)高且为中间水温以下的情况下，以成为比中间风量大的最大风量的方式控制散热风扇25的旋转量。

此外，在冷却水温度为最低水温以下的情况下，控制器40使散热风扇25的动作停止，且停止对散热器22供给冷却风。这样，冷却水温度是否为最低水温以下的判定通过图4的S103的处理来进行。因此，冷却水温度的最低水温成为与S103的判定所使用的下限水温相同的温度。

在第二实施方式的空调系统100中，控制器40以向散热器22供给的风量随着冷却水温度的下降而阶段性地增大的方式控制散热风扇25，直到达到最低水温(下限水温)为止。通过这样地控制，能够在冷却水温度下降的情况下，使冷却水的循环流量增加。其结果是，即使在发动机自动停止中冷却水温度下降，也能够提高冷却水和加热芯32的热交换效率，能够抑制供暖装置30的供暖性能下降。因此，能够在维持供暖性能的状态下使发动机自动停止长时间持续，能够进一步提高发动机10的燃耗性能。

如上所述，控制器40基于图6A的冷却水温度－风量特性来控制散热风扇25的动作。但是，控制器40也可以构成为基于图6B的冷却水温度－风量特性来控制散热风扇25的动作。在利用图6B的特性的情况下，控制器40以向散热器22供给的风量随着冷却水温度的下降而连续地增大的方式控制散热风扇25，直到达到最低水温(下限水温)为止。

进而，控制器40也可以构成为基于图7A所示的鼓风温度－风量特性来控制散热风扇25的动作。在这种情况下，如图7A所示，控制器40基于在空调风管内流动的鼓风的温度，调节向散热器22供给的风量。鼓风温度是在发动机自动停止中由温度传感器42(参照图1)检测的温度。

如图7A所示，控制器40在发动机自动停止中的鼓风温度比预先设定的最高风温(例如50℃)高的情况下，以成为最小风量的方式控制散热风扇25的旋转量。另外，控制器40在鼓风温度比预先设定的中间风温(例如45℃)高且为最高风温以为的情况下，以成为比最小风量大的中间风量的方式控制散热风扇25的旋转量。进而，控制器40在鼓风温度比预先设定的最低风温(例如40℃)高且为中间风温以下的情况下，以成为比中间风量大的最大风量的方式控制散热风扇25的旋转量。

此外，在鼓风温度为最低风温以下的情况下，控制器40使散热风扇25的动作停止，且停止对散热器22供给冷却风。这样，鼓风温度是否为最低风温以下的判定通过图4的S103的处理来进行。因此，鼓风温度的最低风温成为与S103的判定所使用的下限风温相同的温度。

这样，控制器40以向散热器22供给的风量随着鼓风温度的下降而阶段性地增大的方式控制散热风扇25，直到达到最低风温(下限风温)为止。通过这样地控制，能够在鼓风温度下降的情况下使冷却水的循环流量增加。其结果是，能够提高冷却水和加热芯32的热交换效率，能够抑制供暖装置30的供暖性能的下降。因此，能够在维持供暖性能的状态下使发动机自动停止长时间持续，能够进一步提高发动机10的燃耗性能。

此外，控制器40也可以构成为基于图7B的鼓风温度－风量特性来控制散热风扇25的动作。在利用图7B的特性的情况下，控制器40以向散热器22供给的风量随着鼓风温度的下降而连续增大的方式控制散热风扇25，直到达到最低风温(下限风温)为止。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一部分，本发明的技术范围不限于上述实施方式的具体构成。

在第一实施方式的空调系统100中，控制器40执行图4所示的散热风扇控制，但图4的流程图的步骤S102、S103、及S105的处理可适当省略。在省略了步骤S102、S103及S105这三个处理的情况下，控制器40在发动机10自动停止的定时，开始进行散热风扇25的旋转驱动。即，控制器40不管有没有供暖请求，都在发动机自动停止中旋转驱动散热风扇25。即使这样地构成空调系统100，也能够在发动机自动停止中将冷却水供给到加热芯32。

在第一及第二实施方式中，加热芯32配置在从循环流路21分支的循环流路31。但是，也可以在空调系统100中省略循环流路31，且将加热芯32配置于循环流路21。

在第二实施方式中，控制器40构成为在步骤S104中，基于冷却水温度或鼓风温度来调节向散热器22供给的风量。但是，控制器40也可以构成为基于冷却水温度及鼓风温度双方来调节向散热器22供给的风量。

Claims (8)

1.一种车辆用空调系统，其利用冷却发动机的冷却液的热量进行供暖，其中，具备：

连接所述发动机的冷却液流入部和冷却液排出部的循环流路；

设置于所述循环流路的供暖用加热芯；

设置于所述循环流路的散热器；

向所述散热器供给空气的散热风扇；

控制所述散热风扇的动作的控制部，

所述控制部在发动机自动停止中旋转驱动所述散热风扇。

2.如权利要求1所述的车辆用空调系统，其中，

所述循环流路具有与所述散热器的上部连接的上游侧流路、与所述散热器的下部连接的下游侧流路，

所述散热器具备使冷却液从散热器上部流向散热器下部的多个配管。

3.如权利要求1或2所述的车辆用空调系统，其中，

还具备检测冷却液的温度的液温检测部，

所述控制部以向所述散热器供给的风量随着冷却液温度的下降而增大的方式旋转驱动所述散热风扇。

4.如权利要求1～3中任一项所述的车辆用空调系统，其中，

还具备检测由所述加热芯加热的鼓风的温度的风温检测部，

所述控制部以鼓风的温度越低，向所述散热器供给的风量越大的方式旋转驱动所述散热风扇。

5.如权利要求1～4中任一项所述的车辆用空调系统，其中，

所述控制部在发动机自动停止中，规定的停止条件成立的情况下，使散热风扇的动作停止。

6.如权利要求5所述的车辆用空调系统，其中，

还具备检测冷却液的温度的液温检测部，

所述控制部在冷却液温度为下限液温度以下的情况下，使散热风扇的动作停止。

7.如权利要求5或6所述的车辆用空调系统，其中，

还具备检测由所述加热芯加热的鼓风的温度的风温检测部，

所述控制部在鼓风温度为下限风温度以下的情况下，使散热风扇的动作停止。

8.如权利要求1～7中任一项所述的车辆用空调系统，其中，

作为对所述循环流路的冷却液进行压送的装置，还具备基于所述发动机的动力而驱动的机械式泵。