JP2001140682A

JP2001140682A - 車両のエンジン制御装置

Info

Publication number: JP2001140682A
Application number: JP32193799A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shiyuugai; 雅彦集貝; Kazuhiro Irie; 一博入江
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】アイドル制御時のエンジン負荷変動に対して
エンジンの燃焼を成層燃焼領域又は均質燃焼領域に維持
して燃費の向上を図る。【解決手段】被駆動装置の連結要請があった場合に、
段階的にエンジン出力を増加させながら、このエンジン
出力に被駆動装置を連結した場合の走行用エンジンの目
標エンジン出力を演算すると同時に、現実のエンジン出
力を推定し、現実のエンジン出力が目標エンジン出力以
上となった場合に、被駆動装置を走行用エンジンに連結
するので、連結直後のエンジン出力の異常な上昇を防止
できると共に、燃焼がストイキ燃焼領域に吹き上がるの
を防止できる。また、連結後は、現実のエンジン出力が
目標エンジン出力以下となるまで、段階的にエンジン出
力を低下させるので、エンジン出力を維持しながら燃料
噴射量を低減でき、燃焼の安定化を促進できるため、燃
費を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、走行用エンジン
の負荷に応じて燃料噴射量を制御し、前記走行用エンジ
ンを駆動源とする少なくともひとつの被駆動装置を有す
る車両のエンジン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−１３９１５１号公報に開示さ
れる車両用空調装置は、空調装置のコンプレッサの駆動
源として走行用エンジンの他にモータを設け、車両の加
速時には、走行用エンジンとの連結を解除し、前記モー
タによってコンプレッサを駆動するようにして、加速性
の低下を防止するようにしたものである。

【０００３】また、車両のエンジン（走行用エンジン）
は、エンジン負荷に対応したトルクを得るために燃料供
給量を一般に制御するものであり、特に直噴エンジンで
は、燃料噴射量を制御し、燃焼状態を成層（超希薄空燃
比）燃焼、均質又は均一（希薄空燃比）燃焼、ストイキ
（stoichiometric mixture ratio: 理論空燃比）燃焼と
切り換えて燃費の改善を実現したものである。基本的に
は、大きなトルクを得るためには燃料噴射量を大きくす
る必要があり、燃焼状態がストイキ領域に入るので、燃
費は悪化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成のエンジン
制御において、特に前記走行用エンジンがアイドリング
状態で稼動している場合に、空調装置のスイッチが入る
と、この空調装置が付加された分のトルクを確保するた
めに、エンジンの回転速度は自動的に一定量増大し、燃
焼は成層燃焼領域から一気にストイキ燃焼領域に投入す
るので、燃費が悪化するという不具合が生じていた。ま
た、直噴式エンジンでは、エンジンの負荷トルク変動に
影響を受けやすいという不具合がある。

【０００５】したがって、この発明は、アイドル制御時
等におけるエンジン負荷変動に対してエンジンの燃焼を
成層燃焼領域又は均質燃焼領域に維持して燃費の向上を
図る車両のアイドル制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】よって、この発明は、走
行用エンジンと、該走行用エンジンを駆動源とする少な
くともひとつの被駆動装置と、制御信号によって前記走
行用エンジンと前記被駆動装置との間を連結する連結手
段と、該走行用エンジンの負荷に応じて燃料噴射量を制
御するエンジン制御手段とを具備する車両において、前
記被駆動装置の稼動をするか否かを判定する稼動判定手
段と、前記被駆動装置が連結された場合の走行用エンジ
ンの目標エンジン出力を演算する目標エンジン出力演算
手段と、現実のエンジン出力を推定する現実出力推定手
段と、前記目標エンジン出力演算手段によって演算され
た目標エンジン出力と、前記現実出力推定手段によって
演算された現実のエンジン出力とを比較し、その大小を
判定する出力比較判定手段と、エンジン出力を第１の割
合で段階的に増加させるエンジン出力増加手段と、エン
ジン出力を第２の割合で段階的に減少させるエンジン出
力減少手段と、前記稼動判定手段によって前記被駆動装
置の稼動が判定された場合に、前記出力比較判定手段に
よって現実のエンジン出力が低いと判定された場合に、
前記エンジン出力増加手段によってエンジン出力を段階
的に増加させ、前記出力比較判定手段によって、前記エ
ンジン出力増加手段によって増加されたエンジン出力が
前記目標エンジン出力より大きくなったと判定された場
合に、前記連結手段によって前記走行用エンジンと前記
被駆動装置とを連結し、該連結制御手段によって前記走
行用エンジンと前記被駆動装置とが連結された後、前記
出力比較判定手段によって減少されたエンジン出力が前
記目標エンジン出力演算手段によって演算された目標エ
ンジン出力より小さくなるまで、前記エンジン出力減少
手段によって段階的エンジン出力を低下させる回転速度
制御手段とを具備することにある。

【０００７】したがって、この発明によれば、被駆動装
置の連結要請があった場合に、段階的にエンジン出力を
増加させながら、このエンジン出力に被駆動装置を連結
した場合の走行用エンジンの目標エンジン出力を演算す
ると同時に、現実のエンジン出力を推定し、現実のエン
ジン出力が目標エンジン出力以上となった場合に、被駆
動装置を走行用エンジンに連結するので、連結直後のエ
ンジン出力の異常な上昇を防止できると共に、燃焼がス
トイキ燃焼領域に吹き上がるのを防止できる。また、連
結後は、現実のエンジン出力が目標エンジン出力以下と
なるまで、段階的にエンジン出力を低下させるので、エ
ンジン出力を維持しながら燃料噴射量を低減でき、燃焼
の安定化を促進できるため、燃費を向上できるものであ
る。

【０００８】さらに、この発明において、前記回転速度
制御手段は、さらに、前記出力比較判定手段によって減
少されたエンジン出力が前記目標エンジン出力演算手段
によって演算された目標エンジン出力より小さくなった
後、さらに一段階エンジン出力を低下させることが望ま
しい。これによって、燃料噴射量をさらに低減できるの
で、燃費を向上させることができるものである。

【０００９】さらにまた、前記被駆動装置は、前記車両
に搭載された空調装置の冷凍サイクルの一部を構成する
コンプレッサであることが望ましい。

【００１０】また、前記エンジン出力増加手段は、エン
ジン回転速度を段階的に増加させるものであり、前記エ
ンジン出力減少手段は、エンジン回転速度を段階的に減
少させるものであることが望ましい。

【００１１】さらに、前記コンプレッサは、容量可変機
構を具備し、前記エンジン出力増加手段は、前記容量可
変機構によって前記コンプレッサの吐出容量を段階的に
減少させるものであり、前記エンジン出力減少手段は、
前記容量可変機構によって前記コンプレッサの吐出容量
を段階的に増加させるものであることが望ましい。

【００１２】さらにまた、前記第１の割合と前記第２の
割合は等しくても良いものである。

【００１３】また、前記回転速度制御手段は、アイドル
運転時に実行されることが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。

【００１５】図１に示すものは、本発明の実施の形態に
必要な構成を示した概略構成図である。走行用エンジン
１は、例えば直噴式エンジンで、エンジン負荷に対応し
て燃料の噴射量が制御され、エンジンの回転速度及び駆
動トルクが制御されるものである。この走行用エンジン
１には、被駆動装置として図示しない発電機、パワース
テアリング用のオイルコンプレッサ、空調装置に搭載さ
れる冷凍サイクルのコンプレッサ等が設けられるが、本
実施の形態では、最大のエンジン負荷となる空調装置用
コンプレッサ２を被駆動装置として連結する場合につい
て説明する。

【００１６】前記コンプレッサ２は、少なくとも冷却用
熱交換器（コンデンサ又はガスクーラ等）３、膨張装置
４、エバポレータ５及びアキュムレータ６と共に冷凍サ
イクルを構成するもので、電磁クラッチ７を介して前記
走行用エンジン１との連結がオンオフされるものであ
り、容量可変機構２ａを有しても良いものである。この
容量可変機構２ａは、例えば前記コンプレッサ２が回転
斜板式の場合には、ピストンの背圧を調整して斜板の角
度を変更し、ピストンのストローク量を変更してコンプ
レッサの吐出量を可変するものであり、また前記コンプ
レッサ２がロータリー式の場合には、回転方向に沿って
変化する圧縮室への吸入口の位置を可変することにより
吐出量を可変するようにするものである。

【００１７】空調装置９は、空調ダクト１０の最上流側
に開口する外気導入口１１及び内気導入口１２を有し、
これら外気導入口１１又は内気導入口１２を選択的に開
閉するインテークドア１３を有する。また、送風機１４
が設けられ、前記インテークドア１３によって開放され
た外気導入口１１又は内気導入口１２から外気又は内気
を吸引し、前記空調ダクト１０の下流側に送風する。

【００１８】前記送風機１４の下流側には、前述した冷
凍サイクルを構成するエバポレータ５が配され、さらに
この下流側には、エンジン冷却水を熱源とするヒータコ
ア１５が配される。また、このヒータコア５の上流側近
傍には、前記エバポレータ５を通過した空気を、前記ヒ
ータコア５を通過する空気とバイパスする空気に分留す
るエアミックスドア１６が設けられる。

【００１９】また、前記空調ダクト１０の最下流側に
は、デフ吹出口１７、ベント吹出口１８、フット吹出口
１９が開口し、それぞれモードドア２０，２１，２２に
よって適宜選択的に開口される。

【００２０】これによって、送風機１４によって吸引さ
れた外気又は内気は、エバポレータ５を通過して冷却さ
れ、エアミックスドア１６でヒータコア１５を通過する
空気とヒータコア１５をバイパスする空気に分流され、
ヒータコア１５を通過して加熱された空気とヒータコア
１５をバイパスした冷却されたままの空気がヒータコア
１５の下流で混合され、所望の温度の空気となってモー
ドドア２０，２１，２２によって選択された吹出口１
７，１８，１９から車室内に吹出すものである。

【００２１】以上の構成の空調装置９を制御するために
空調コントロールユニット（ＡＣＵ）３１が設けられ、
前記走行用エンジン１を制御するためにエンジンコント
ロールユニット（ＥＣＵ）３０が設けられる。尚、この
エンジンコントロールユニット３０には、図示しないア
クセルからのアクセル信号、オートクルーズ信号等が必
要に応じて入力される。

【００２２】また、前記空調コントロールユニット３１
には、前記エバポレータ５の下流側近傍に配される温度
センサ３２からのエバポレータ温度信号Ｔｅ、車室内温
度センサ３３からの車室内温度信号Ｔｉｎｃ、低圧圧力
センサ３４からの冷凍サイクルの低圧圧力Ｐｓ及び高圧
圧力センサ３５からの高圧圧力Ｐｄ等が入力され、さら
にエンジンコントロールユニット３０からエンジン回転
速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑ等が入力され、また操作パネル
（ＣＰ）からの温度設定信号Ｔｓを含む設定信号が入力
される。これらの入力信号は、前記空調コントロールユ
ニット３１において所定のプログラムによって処理され
た後、制御信号として出力される。これら制御信号は、
例えば、前記インテークドア１３を駆動するモータアク
チュエータ３７、前記送風機１４、前記エアミックスド
アを駆動するモータアクチュエータ３８、前記モードド
ア２０，２１，２２を駆動するモータアクチュエータ３
９、前記電磁クラッチ７、前記容量可変機構２ａ、及び
ヒータコア１５にエンジン冷却水を供給するポンプ等へ
出力されるものである。

【００２３】前記空調コントロールユニット３１又はエ
ンジンコントロールユニット３０において実行される本
願発明に係るアイドル制御は、例えば図２又は図３に示
すものである。

【００２４】図２のフローチャートに示す第１の実施の
形態に係るアイドル制御は、ステップ１００から定期的
に開始されるもので、ステップ１１０において、設定温
度Ｔｓと車室内温度Ｔｉｎｃとの比較がなさる。この比
較によって設定温度Ｔｓが車室内温度Ｔｉｎｃ以上であ
る場合には、冷房要求がないことからステップ２２０に
進んでコンプレッサ２を停止させるべく電磁クラッチ７
がオフされる（ＣＯＭＰＯＦＦ）。また、前記ステッ
プ１１０の比較によって設定温度Ｔｓが車室内温度より
低い場合には、ステップ１２０に進んで必要なデータが
入力され、ステップ１３０において、コンプレッサ２が
連結された場合の目標エンジン出力ｆα及び現実のエン
ジン出力τｅが演算される。

【００２５】前記目標エンジン出力ｆαは、コンプレッ
サ連結直前のエンジン負荷トルク（アイドリング時の通
常のエンジン負荷トルクとしてもよい）τｂに現状のコ
ンプレッサ負荷トルクτｃを付加したもの（ｆα＝τｂ
＋τｃ）で、コンプレッサ負荷トルクτｃは、走行用エ
ンジン１の回転速度Ｎｅ、冷凍サイクルの高圧圧力Ｐｄ
及び冷凍サイクルの低圧圧力Ｐｓを因子として下記する
数式１によって演算される。尚、Ｋ１は演算定数であ
り、Ｋ２は補正項である。

【００２６】

【数１】

【００２７】また、前記現実のエンジン出力τｅは、エ
ンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを因子として下記
する数式２により演算される。尚、Ｋ３は演算定数であ
り、Ｋ４は補正項である。

【００２８】

【数２】

【００２９】そして、ステップ１４０において、前記現
実のエンジン出力τｅが目標エンジン出力ｆαより当所
は当然小さいものであるから、ステップ１５０に進んで
エンジン回転速度Ｎｅを所定の回転速度βだけ増加さ
せ、同様に各種データを入力して再計算し、ステップ１
４０にて再度判定を行なう。そして、現実のエンジン出
力τｅが目標エンジン出力ｆαより大きいと判定された
場合には、ステップ１６０に進んで、コンプレッサ２を
稼動すべく電磁クラッチ７をオンする（ＣＯＭＰＯ
Ｎ）。この動作は、図４の特性線図で示すように、当初
回転速度Ｎ１であった回転速度に対して段階的に回転速
度を増加させ、回転速度Ｎ２となったところで、現実の
エンジン出力τｅが目標エンジン出力ｆαより大きくな
るので、コンプレッサ２の稼動を開始するものである。
尚、図４において、ｆαの特性線とτｅの特性線は、燃
料噴射量Ｑの因子、冷凍サイクルの高圧圧力Ｐｄおよび
低圧圧力Ｐｓの値が異なる場合があるので、計算される
毎に異なる特性線となるが、回転速度Ｎｅの増加（＝エ
ンジン出力の増加＝燃料噴射量の増加）に伴って両者の
差は小さくなり、所定の回転速度Ｎ０において一致する
特性が得られる。

【００３０】これによって、エンジン回転速度Ｎｅを増
加させることで、コンプレッサ２を連結することによっ
て増大するエンジン負荷に対応した燃料噴射量Ｑが確保
されるので、コンプレッサ連結直後にエンジンの負荷ト
ルクが急増しても燃料噴射量を増大させることを防止で
きるので、燃費の向上が図れると共にエンジンの燃焼状
態がストイキ燃焼領域に突入するのを防止できるもので
ある。

【００３１】そして、コンプレッサ２の連結直後のエン
ジン負荷の瞬間的な増大に対応した後は、エンジン負荷
は安定するので、ステップ１７０でエンジン回転速度Ｎ
ｅを所定の回転速度γ分低下させ、各種データを入力し
てステップ１８０にて前記目標エンジン出力ｆαと前記
現実のエンジン出力τｅとを再度演算し、ステップ１９
０において前記現実のエンジン出力τｅと前記目標エン
ジン出力ｆαとを比較して、前記現実のエンジン出力τ
ｅが前記目標エンジン出力ｆαより小さくなるまで段階
的にエンジン回転速度を低下させていくものである。そ
して、ステップ１９０の判定において、現実のエンジン
出力τｅが前記目標エンジン出力ｆαより小さくなった
場合、ステップ２００に進んで、もう一段階回転速度Ｎ
ｅを所定値κだけ低下させる。これによって、回転速度
Ｎｅは図４に示す回転速度Ｎｒとすることができるの
で、回転速度Ｎ０の時に比べてさらに燃料噴射量を制限
して燃費の向上が図れると共に燃焼状態がストイキ燃焼
状態に入ることを確実に防止することができるものであ
る。

【００３２】そして、ステップ２１０の判定において、
設定温度Ｔｓが車室内温度Ｔｉｎｃより大きいと判定さ
れるまで、上記制御が維持され、設定温度Ｔｓが車室内
温度Ｔｉｎｃより大きくなったと判定された場合に、ス
テップ２２０に進み、コンプレッサ２をオフするように
電磁クラッチ７がオフされ（ＣＯＭＰＯＦＦ）、ステ
ップ２３０から他の制御ルーチンの移行するものであ
る。

【００３３】図３のフローチャートに示す第２の実施の
形態に係るアイドル制御において、前述した第１の実施
の形態と同様のステップには、同様の符号を付してその
説明を省略する。

【００３４】この第２の実施の形態に係るアイドル制御
において、ステップ１３０の目標エンジン出力ｆαの演
算において、回転速度Ｎｅの代わりにコンプレッサ吐出
容量Ｃｃを用いるものである。そして、ステップ１５
０’では、前述したエンジン回転速度Ｎｅの段階的な増
大の代わりにコンプレッサ吐出容Ｃｃを段階的に減少さ
せて、エンジンン出力を実質的に増大させるものであ
る。同様にステップ１７０’においても、回転速度Ｎｅ
の段階的な減少に対応してコンプレッサ吐出容量Ｃｃを
段階的に増大させてエンジン出力を段階的に低減させ、
さらにステップ２００’において、コンプレッサ吐出容
量Ｃｃを一段階所定の割合λだけ上昇させることによっ
て前述した第１の実施の形態と同様の効果を奏するよう
にできるものである。

【００３５】尚、以上の実施の形態において、コンプレ
ッサのオンオフをステップ１１０又はステップ２１０に
おける設定温度Ｔｓと車室内温度Ｔｉｎｃによって行な
うようにしたが、通常の空調装置の自動運転に使用され
る総合信号Ｔや目標吹出温度Ｘｍ等を用いても良いもの
である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コンプレッサ等の走行用エンジンの被駆動装置が走
行用エンジンに連結される前に、エンジン出力を段階的
に増加させてエンジン負荷の急激な増大に対応するエン
ジン出力を確保し、その後に被駆動装置を走行用エンジ
ンに連結するようにしたので、エンジンの燃焼状態がス
トイキ燃焼領域に突入するのを防止することができ、燃
費の向上を図ることができるものである。

【００３７】また、エンジンの燃焼状態を成層燃焼領域
又は均質燃焼領域内に維持できるので、排気ガスの問題
も回避できる。

【００３８】さらに、被駆動装置がコンプレッサの場合
には、コンプレッサの駆動トルクを確保できるので、空
調装置の冷力を確保できるので、良好な空調状態を維持
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る走行用エンジン及
び空調装置の概略構成図である。

【図２】本願発明の第１の実施の形態に係るアイドル制
御を示したフローチャート図である。

【図３】本願発明の第２の実施の形態に係るアイドル制
御を示したフローチャート図である。

【図４】前記第１の実施の形態に係る目標エンジン出力
ｆαと現実のエンジン出力τｅの関係を示した特性線図
である。

【符号の説明】

１走行用エンジン２コンプレッサ２ａ容量可変機構３冷却用熱交換器４膨張装置５エバポレータ６アキュムレータ７電磁クラッチ９空調装置１０空調ダクト１１外気導入口１２内気導入口１３インテークドア１４送風機１５ヒータコア１６エアミックスドア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G301 HA01 HA04 JA02 JA04 KA07 MA11 NA08 ND02 NE01 NE06 PB03Z PE01A PE06A PF00Z PF11Z PF12Z PF13A PF13Z PF14Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行用エンジンと、該走行用エンジンを
駆動源とする少なくともひとつの被駆動装置と、制御信
号によって前記走行用エンジンと前記被駆動装置との間
を連結する連結手段と、該走行用エンジンの負荷に応じ
て燃料噴射量を制御するエンジン制御手段とを具備する
車両において、前記被駆動装置の稼動をするか否かを判定する稼動判定
手段と、前記被駆動装置が連結された場合の走行用エンジンの目
標エンジン出力を演算する目標エンジン出力演算手段
と、現実のエンジン出力を推定する現実出力推定手段と、前記目標エンジン出力演算手段によって演算された目標
エンジン出力と、前記現実出力推定手段によって演算さ
れた現実のエンジン出力とを比較し、その大小を判定す
る出力比較判定手段と、エンジン出力を第１の割合で段階的に増加させるエンジ
ン出力増加手段と、エンジン出力を第２の割合で段階的に減少させるエンジ
ン出力減少手段と、前記稼動判定手段によって前記被駆動装置の稼動が判定
された場合に、前記出力比較判定手段によって現実のエ
ンジン出力が低いと判定された場合に、前記エンジン出
力増加手段によってエンジン出力を段階的に増加させ、
前記出力比較判定手段によって、前記エンジン出力増加
手段によって増加されたエンジン出力が前記目標エンジ
ン出力より大きくなったと判定された場合に、前記連結
手段によって前記走行用エンジンと前記被駆動装置とを
連結し、該連結制御手段によって前記走行用エンジンと
前記被駆動装置とが連結された後、前記出力比較判定手
段によって減少されたエンジン出力が前記目標エンジン
出力演算手段によって演算された目標エンジン出力より
小さくなるまで、前記エンジン出力減少手段によって段
階的エンジン出力を低下させる回転速度制御手段とを具
備することを特徴とする車両のエンジン制御装置。
【請求項２】前記回転速度制御手段は、さらに、前記
出力比較判定手段によって減少されたエンジン出力が前
記目標エンジン出力演算手段によって演算された目標エ
ンジン出力より小さくなった後、さらに一段階エンジン
出力を低下させることを特徴とする請求項１記載の車両
のエンジン制御装置。
【請求項３】前記被駆動装置は、前記車両に搭載され
た空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するコンプレッ
サであることを特徴とする請求項１又は２記載の車両の
エンジン制御装置。
【請求項４】前記エンジン出力増加手段は、エンジン
回転速度を段階的に増加させるものであり、前記エンジ
ン出力減少手段は、エンジン回転速度を段階的に減少さ
せるものであることを特徴とする請求項１，２又は３記
載の車両のエンジン制御装置。
【請求項５】前記コンプレッサは、容量可変機構を具
備し、前記エンジン出力増加手段は、前記容量可変機構
によって前記コンプレッサの吐出容量を段階的に減少さ
せるものであり、前記エンジン出力減少手段は、前記容
量可変機構によって前記コンプレッサの吐出容量を段階
的に増加させるものであることを特徴とする請求項３記
載の車両のエンジン制御装置。
【請求項６】前記第１の割合と前記第２の割合は等し
いことを特徴とする前段クレームのいずれかに記載の車
両のエンジン制御装置。
【請求項７】前記回転速度制御手段は、アイドル運転
制御に実行されることを特徴とする前段クレームのいず
れかに記載の車両のエンジン制御装置。