JP2001347828A - 車両用空調制御装置 - Google Patents

車両用空調制御装置

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JP2001347828A JP2000170019A JP2000170019A JP2001347828A JP 2001347828 A JP2001347828 A JP 2001347828A JP 2000170019 A JP2000170019 A JP 2000170019A JP 2000170019 A JP2000170019 A JP 2000170019A JP 2001347828 A JP2001347828 A JP 2001347828A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用空調制御装置において、エアコン負荷
に応じたエンジン制御及び空調制御を行うことで燃費及
びドライバビリティの向上を図る。 【解決手段】 外気温度Ｔと車両走行速度Ｖに基づいて
推定された第１推定コンプレッサトルクと、冷媒圧力Ｐ
に基づいて推定された第２推定コンプレッサトルクのう
ちの高値の方を推定コンプレッサトルクとして採用し、
エアコンの操作スイッチ２６がＯＮ状態のときには、採
用された推定コンプレッサトルクに基づいてエンジン１
１の運転状態及びコンプレッサ１２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアコンを有する
空調装置とエンジンとを統合的に制御する車両用空調制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両には室内の温度、湿度、送風、換気
などの調整を行うための空調装置が搭載されており、こ
の空調装置のエアコンユニットは、ベンチレーター（換
気機能）とヒーター（暖房機能）とクーラー（冷房・除
湿機能）とによって構成されている。このうち、クーラ
ーは、冷媒の気化と液化による熱交換によって行われて
おり、コンプレッサとコンデンサとクーリングユニット
（膨張弁、エバポレータ）から構成されている。即ち、
低圧ガス状の冷媒がエンジンで駆動されるコンプレッサ
によって圧縮されて高温高圧のガスとなり、コンデンサ
で走行風やファンによって冷却されて液化され、高圧液
状の冷媒が膨張弁によって急激に膨張して霧化しやすく
なり、エバポレータで周囲のフィンから熱を奪ってガス
状冷媒となる。この気化の際に熱を大量に奪って冷却を
行い、再び低圧ガス状の冷媒となってコンプレッサに戻
される。
【０００３】このような空調装置を作動させるためのエ
ンジンにて、例えば、アイドル運転時にエアコンの操作
スイッチがＯＮされると、エンジンにはコンプレッサを
作動させるための負荷が作用するため、スロットル開度
を大きくしてアイドル回転数を上昇させるようにしてい
る。
【０００４】ところで、近年、内燃機関を理論空燃比よ
り大幅にリーンな空燃比で運転して燃費の向上を図るよ
うにした希薄燃焼内燃機関が実用化されており、このよ
うな希薄燃焼内燃機関では、アイドル運転を含む低負荷
運転領域ではリーン空燃比で運転するようにしている。
ところが、この希薄燃焼内燃機関でのアイドル運転時
に、エアコンの操作スイッチがＯＮされると、エンジン
はコンプレッサを作動させるためのトルクが必要とな
り、アイドル回転数を上昇させると共に、リーン空燃比
によるリーン運転を禁止して強制的に理論空燃比による
ストイキオ運転に変更するようにしており、燃費が悪化
してしまう。また、エアコンの負荷、つまり、コンプレ
ッサトルクは季節（外気温度）により変化するものであ
るが、エアコン作動の負荷増大によるエンジン停止を防
止するために、一般にエアコンの最大負荷を基準として
アイドル回転数を上昇させており、ここでコンプレッサ
トルクの変動が大きくなってラフアイドルが発生し、ア
イドル回転数がオーバーシュートしてドライバビリティ
を悪化させてしまうという問題がある。
【０００５】このような問題を解決するものとして、例
えば、特開平１１−１５３０５２号公報に開示されたも
のがある。この公報に開示された「内燃機関のアイドル
時空燃比制御装置」にあっては、アイドル運転状態でリ
ーン運転が許可されているときにエアコン負荷が投入さ
れると、コンプレッサの吐き出し側の冷媒圧力をエアコ
ン負荷に相当する値として検出し、リーン運転及び空燃
比運転を制御するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の「内燃
機関のアイドル時空燃比制御装置」では、冷媒圧力セン
サがコンプレッサの吐き出し側の冷媒圧力をエアコン負
荷に相当する値として検出し、コントロールユニットが
この冷媒圧力に基づいて空燃比を制御している。ところ
が、コンプレッサの作動開始直後、コンプレッサの吐き
出し側の冷媒圧力は０に近く、コンプレッサが作動して
所定時間経過してから冷媒圧力が上昇し、エアコン負荷
に相当する値となる。即ち、コンプレッサの作動開始直
後は、冷媒圧力センサが検出した冷媒圧力には時間的な
遅れが生じてしまい、このときの冷媒圧力は実際のエア
コン負荷に相当する値とはならない。そのため、実際の
エアコン負荷に応じた空燃比制御を実行することができ
ない。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、エアコン負荷に応じたエンジン制御及び空調制
御を行うことで燃費及びドライバビリティの向上を図っ
た車両用空調制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の車両用空調制御装置では、エアコ
ン作動状態検出手段と外気温度検出手段と車速検出手段
とを設け、第１コンプレッサトルク推定手段が外気温度
及び車両走行速度に基づいてエアコンのコンプレッサト
ルクを推定し、エアコンの操作スイッチがＯＮ状態のと
きに制御手段がこの第１推定コンプレッサトルクに基づ
いてエンジン運転状態及びエアコン作動状態を制御する
ようにしている。
【０００９】冷媒圧力は外気温度と相関関係があり、且
つ、車両走行速度に応じて増減するものであるため、こ
の外気温度及び車両走行速度に基づいて冷媒圧力、つま
り、エアコンのコンプレッサトルクを推定し、この推定
したコンプレッサトルクに基づいてエンジン及びエアコ
ンを制御することで、コンプレッサの作動前であっても
エアコン負荷を適正に把握し、エンジンのスロットル開
度や空燃比等を高精度に制御したり、エアコンのコンプ
レッサスイッチを的確にＯＮすることが可能となり、燃
費及びドライバビリティを向上できる。
【００１０】また、請求項２の発明の車両用空調制御装
置では、高圧冷媒圧力検出手段が空調装置における冷媒
回路の高圧冷媒圧力を検出し、第２コンプレッサトルク
推定手段がこの高圧冷媒圧力に基づいてエアコンのコン
プレッサトルクを推定し、制御手段が外気温度及び車両
走行速度に基づく第１推定コンプレッサトルクと高圧冷
媒圧に基づく第２推定コンプレッサトルクのうちの高値
の方を推定コンプレッサトルクとして採用するようにし
ている。
【００１１】従って、一般的には、コンプレッサの作動
前は高圧冷媒圧力は上昇しないために第１推定コンプレ
ッサトルクを採用し、コンプレッサの作動後は高圧冷媒
圧力が圧力上昇して精度の高い高圧冷媒圧力に基づく第
２推定コンプレッサトルクを採用することとなり、常
時、エンジン運転状態及びエアコン作動状態を高精度に
制御でき、また、外気温度等の外部負荷変動に応じて第
１推定コンプレッサトルクが上昇側に変動したときに
は、この第１推定コンプレッサトルクを採用すること
で、コンプレッサが作動しているときであってもエンジ
ン負荷を予測して適正な制御が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【００１３】図１に本発明の一実施形態に係る車両用空
調制御装置の概略構成、図２に車両用空調制御装置によ
る制御のフローチャート、図３に冷媒圧力に対するコン
プレッサトルクを表すグラフ、図４に外気温度に対する
車速ごとの冷媒圧力を表すグラフを示す。
【００１４】本実施形態の車両用空調制御装置におい
て、図１に示すように、エアコンユニットは、クーラー
（冷房・除湿機能）とヒーター（暖房機能）とベンチレ
ーター（換気機能）とを有している。このうち、クーラ
ーは、冷媒の気化と液化による熱交換によって行われる
ものであり、エンジン１１によって駆動するコンプレッ
サ１２にコンデンサ１３が連結され、このコンデンサ１
３にはレシーバ１４を介して膨張弁１５及びエバポレー
タ１６からなるクーリングユニット１７が連結されてい
る。そして、クーリングユニット１７とコンプレッサ１
２とが連結されている。従って、低圧ガス状の冷媒がコ
ンプレッサ１２によって圧縮されて高温高圧のガスとな
り、コンデンサ１３で走行風やファンによって冷却され
て液化され、高圧液状の冷媒が膨張弁１５によって急激
に膨張して霧化しやすくなり、エバポレータ１６で周囲
のフィンから熱を奪ってガス状冷媒となる。この気化の
際に熱を大量に奪って冷却を行い、再び低圧ガス状の冷
媒となってコンプレッサ１２に戻される。
【００１５】また、ヒーターは、水冷エンジンのラジエ
ータの冷却水（温水）を熱源として利用するものであ
り、エンジン１１の図示しないウォータジャケットには
ラジエータ１８が循環経路を介して連結されると共に、
ヒータユニット１９のヒータコア２０に連結されてい
る。そして、ラジエータ１８にはラジエータファン２１
が設けられ、ヒータユニット１９にはブロワファン２２
が設けられている。従って、エンジン１１のウォータジ
ャケットで温められた冷却水はラジエータ１８に送られ
るが、その一部がヒータコア２０に送られ、ブロワファ
ン２２の風によってヒータコア２０から熱を奪って空気
が温められ、熱が奪われた冷却水はエンジン１１に戻さ
れる。
【００１６】更に、ベンチレーターには自然換気と強制
換気とがあり、自然換気は車両の走行によって生じる風
圧で行われ、前方の空気取入口から外気を取り入れて排
気口から後方に排出される。一方、強制換気は空気取入
口から車内への吹出口までの間に電動ファンを設け、強
制的に外気を取り込んでいる。また、この換気に関して
は、外気導入と内気循環とが切り換え可能となってお
り、外気導入が基本であるが、冷房や暖房の際には内気
循環の方が効率がよい。
【００１７】そして、上述したエンジン１１にはＥＣＵ
（電子コントロールユニット）２３が接続されており、
このＥＣＵ２３によりエンジン１１を含めた本実施形態
の空調制御装置の総合的な制御が行われる。即ち、ＥＣ
Ｕ２３には車速センサ（車速検出手段）２４や図示しな
いエンジン回転数センサ、アクセル開度センサ、エアフ
ローセンサ等の各種センサ類が接続されており、これら
センサ類からの検出情報に基づいて演算された燃料噴射
量や点火時期等の最適値により、適正量の燃料が適正な
タイミングで噴射され、点火プラグによって適正なタイ
ミングで点火が実施される。
【００１８】また、ＥＣＵ２３にはＡ／Ｃ（エアコン）
コントローラ２５が接続され、車速情報やエンジン回転
数情報等の必要な情報が送られる。一方、このＡ／Ｃコ
ントローラ２５にはエアコンの操作スイッチ（エアコン
作動状態検出手段）２６が接続されると共に、外気温セ
ンサ（外気温度検出手段）２７及びコンプレッサ１２の
出側に設けられて冷媒圧力を検出する冷媒圧センサ（高
圧冷媒圧力検出手段）２８が接続されている。そして、
ＥＣＵ２３はＡ／Ｃコントローラ２５からの情報に基づ
いてコンプレッサ１２をＯＮ／ＯＦＦする。なお、Ａ／
Ｃコントローラ２５にはインストメントパネルに設けら
れた表示部２９に空調装置の作動状態を表示する。
【００１９】このように構成された空調制御装置では、
アイドル運転時や走行中にエアコンの操作スイッチ２６
がＯＮされると、エンジン１１にはコンプレッサ１２を
作動させるための負荷が作用してしまう。そこで、本実
施形態では、外気温度と車両走行速度に基づいてエアコ
ンの第１推定コンプレッサトルクを推定（第１コンプレ
ッサトルク推定手段）すると共に、冷媒圧力に基づいて
第２推定コンプレッサトルクを推定（第２コンプレッサ
トルク推定手段）し、ＥＣＵ（制御手段）２３はこの第
１、第２推定コンプレッサトルクのうちの高値の方を推
定コンプレッサトルクとして採用し、エアコンの操作ス
イッチがＯＮ状態のときには、採用された推定コンプレ
ッサトルクに基づいてエンジン１１の運転状態及びコン
プレッサ１２（エアコンの作動状態）を制御するように
している。
【００２０】即ち、図２のフローチャートに示すよう
に、ステップＳ１にて、エアコンの操作スイッチ２６が
ＯＮされているかどうかを判定し、エアコンがＯＦＦで
あれば、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、操
作スイッチ２６がＯＮされていれば、ステップＳ２に
て、車速センサ２４からの車速Ｖと、外気温センサ２７
からの外気温度Ｔと、冷媒圧センサ２８からの冷媒圧力
Ｐを読み込む。
【００２１】そして、ステップＳ３にて、冷媒圧力Ｐに
基づいてコンプレッサ１２の第２推定コンプレッサトル
クを推定する。この場合、冷媒圧力Ｐとコンプレッサト
ルクとは相関関係にあり、図３のグラフから求めること
ができる。なお、図３のグラフに基づく相関式により算
出してもよい。また、ステップＳ４にて、外気温度Ｔと
車速Ｖとから冷媒圧力を推定し、この推定冷媒圧力に基
づいてコンプレッサ１２の第１推定コンプレッサトルク
を推定する。この場合、外気温度Ｔと冷媒圧力とは相関
関係にあり、且つ、車速Ｖに応じて変化するものであ
り、図４のグラフから推定冷媒圧力を求め、この推定冷
媒圧力に基づいて図３のグラフからコンプレッサ１２の
第１推定コンプレッサトルクを推定することができる。
なお、図４のグラフに基づく相関式により算出してもよ
い。
【００２２】このようにして第１、第２推定コンプレッ
サトルクが求められると、ステップＳ５にてこの第１、
第２推定コンプレッサトルクの大小を比較し、ステップ
Ｓ６，７にて高値の方を推定コンプレッサトルクとして
採用する。即ち、エアコンの操作スイッチ２６がＯＮさ
れると同時にコンプレッサ１２がＯＮするものではな
く、エアコンの操作スイッチ２６がＯＮされたら、エア
コン負荷に対応するエンジン１１側の制御、例えば、エ
ンジン回転数の上昇や空燃比のリッチ化等が行われた後
に、コンプレッサ１２がＯＮされるようになっている。
そのため、エアコンの操作スイッチ２６がＯＮされたと
きのコンプレッサ１２の出側の冷媒圧力（冷媒圧センサ
２８の検出値）Ｐは０である。
【００２３】そこで、エアコンの操作スイッチ２６がＯ
Ｎされた直後は、外気温度Ｔと車速Ｖとに基づいて推定
された第１推定コンプレッサトルクを採用する。つま
り、ステップＳ５にて、ほぼ０である第２推定コンプレ
ッサトルクより外気温度Ｔと車速Ｖから求めた第１推定
コンプレッサトルクの方が大きいこととなり、ステップ
Ｓ６に移行して第１推定コンプレッサトルクを採用す
る。そして、ステップＳ８にて、この採用された第１推
定コンプレッサトルクに基づいてエンジン１１の運転状
態、具体的には、エンジン１１がアイドル運転状態であ
れば、アクセル開度を大きくしてエンジン回転数を上昇
する。また、走行状態であれば、目標空燃比をややリッ
チ化して必要に応じてリーン運転からストイキオ運転に
切り換える。このようにエアコン負荷に対応するエンジ
ン１１側の制御が完了したら、ステップ９にてコンプレ
ッサ１２をＯＮする。
【００２４】一方、エアコンの操作スイッチ２６がＯＮ
されてコンプレッサ１２もＯＮされている場合には、冷
媒圧センサ２８の冷媒圧力Ｐは所定値となっている。そ
のため、この冷媒圧力Ｐに基づいて推定された第２推定
コンプレッサトルクを採用する。つまり、ステップＳ５
にて、高精度に求められた第２推定コンプレッサトルク
は外気温度Ｔと車速Ｖから求めた第１推定コンプレッサ
トルクより大きくなるのが一般的であり、ステップＳ７
に移行して第２推定コンプレッサトルクを採用する。そ
して、ステップＳ８にて、この採用された第２推定コン
プレッサトルクに基づいてエンジン１１の運転状態、つ
まり、エンジン回転数や目標空燃比を変更する。なお、
すでにコンプレッサ１２がＯＮしている場合にはステッ
プ９では何もしない。
【００２５】このように本実施形態の車両用空調制御装
置にあっては、外気温度Ｔと車両走行速度Ｖに基づいて
推定された第１推定コンプレッサトルクと、冷媒圧力Ｐ
に基づいて推定された第２推定コンプレッサトルクのう
ちの高値の方を推定コンプレッサトルクとして採用し、
エアコンの操作スイッチ２６がＯＮ状態のときには、採
用された推定コンプレッサトルクに基づいてエンジン１
１の運転状態及びコンプレッサ１２を制御するようにし
ている。
【００２６】従って、エアコンの操作スイッチ２６がＯ
Ｎされた直後でコンプレッサ１２が作動前の冷媒圧セン
サ２８の冷媒圧力Ｐがほぼ０のときには、外気温度Ｔと
車速Ｖとに基づいて推定された第１推定コンプレッサト
ルクに応じてエンジン１１の運転状態を制御した後にコ
ンプレッサ１２をＯＮすることとなり、コンプレッサ１
２の作動前であってもエアコン負荷を適正に把握し、エ
ンジン１１のスロットル開度や空燃比等を高精度に制御
したり、エアコンのコンプレッサを的確にＯＮすること
が可能となり、燃費及びドライバビリティを向上でき
る。一方、コンプレッサ１２がすでにＯＮされていると
きには、冷媒圧センサ２８の冷媒圧力Ｐが所定値である
ため、この冷媒圧力Ｐに基づいて推定された第２推定コ
ンプレッサトルクに基づいてエンジン１１の運転状態を
制御することとなり、常時、エンジン運転状態を高精度
にフィードフォワード制御できる。
【００２７】なお、コンプレッサ１２の作動によってエ
ンジン１１に作用するエアコン負荷は、外気温度や冷媒
量、日射量等に応じて若干ではあるが変化するものであ
り、車両の走行状態であっても、外気温度Ｔと車速Ｖか
ら求めた第１推定コンプレッサトルクが冷媒圧力Ｐから
求めた第２推定コンプレッサトルクよりも大きくなるこ
とがあり、ステップＳ５で第１、第２推定コンプレッサ
トルクの高値の方を採用することで、外気温度等の外部
負荷変動に応じて第１推定コンプレッサトルクが上昇側
に変動したときには、この第１推定コンプレッサトルク
を採用することで、コンプレッサ１２が作動していると
きであってもエンジン負荷を予測して適正な制御が可能
となる。
【００２８】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の車両用空調制御装置によれば、
外気温度及び車両走行速度に基づいてエアコンのコンプ
レッサトルクを推定し、エアコンの操作スイッチがＯＮ
状態のときにこの第１推定コンプレッサトルクに基づい
てエンジン運転状態及びエアコン作動状態を制御するよ
うにしたので、コンプレッサの作動前であってもエアコ
ン負荷を適正に把握し、エンジンのスロットル開度や空
燃比等を高精度に制御したり、エアコンのコンプレッサ
スイッチを的確にＯＮすることが可能となり、燃費及び
ドライバビリティを向上することができる。
【００２９】また、請求項２の発明の車両用空調制御装
置によれば、高圧冷媒圧力に基づいてエアコンのコンプ
レッサトルクを推定し、外気温度及び車両走行速度に基
づく第１推定コンプレッサトルクと高圧冷媒圧に基づく
第２推定コンプレッサトルクのうちの高値の方を推定コ
ンプレッサトルクとして採用するようにしたので、コン
プレッサの作動前は高圧冷媒圧力は上昇しないために第
１推定コンプレッサトルクを採用し、コンプレッサの作
動後は高圧冷媒圧力が圧力上昇して精度の高い高圧冷媒
圧力に基づく第２推定コンプレッサトルクを採用するこ
ととなり、常時、エンジン運転状態及びエアコン作動状
態を高精度に制御でき、また、外気温度等の外部負荷変
動に応じて第１推定コンプレッサトルクが上昇側に変動
したときには、この第１推定コンプレッサトルクを採用
することで、コンプレッサが作動しているときであって
もエンジン負荷を予測して適正な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用空調制御装置
の概略構成図である。
【図２】車両用空調制御装置による制御のフローチャー
トである。
【図３】冷媒圧力に対するコンプレッサトルクを表すグ
ラフである。
【図４】外気温度に対する車速ごとの冷媒圧力を表すグ
ラフである。
【符号の説明】
１１ エンジン １２ コンプレッサ １７ クーリングユニット ２３ 電子コントロールユニット、ＥＣＵ（制御手段） ２４ 車速センサ（車速検出手段） ２５ Ａ／Ｃコントローラ（制御手段） ２６ 操作スイッチ（エアコン作動状態検出手段） ２７ 外気温センサ（外気温度検出手段） ２８ 冷媒圧センサ（高圧冷媒圧力検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/04 Ｆ０２Ｄ 29/04 Ｂ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空調装置におけるエアコンの操作スイッ
    チのＯＮ／ＯＦＦを検出するエアコン作動状態検出手段
    と、外気の温度を検出する外気温度検出手段と、車両の
    走行速度を検出する車速検出手段と、前記外気温度及び
    前記車両の走行速度に基づいて前記エアコンのコンプレ
    ッサトルクを推定する第１コンプレッサトルク推定手段
    と、前記エアコンの操作スイッチがＯＮ状態のときに前
    記第１推定コンプレッサトルクに基づいてエンジン運転
    状態及びエアコン作動状態を制御する制御手段とを具え
    たことを特徴とする車両用空調制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用空調制御装置にお
    いて、前記空調装置における冷媒回路の高圧冷媒圧力を
    検出する高圧冷媒圧力検出手段と、該高圧冷媒圧力に基
    づいて前記エアコンのコンプレッサトルクを推定する第
    ２コンプレッサトルク推定手段とを設け、前記制御手段
    は前記第１、第２推定コンプレッサトルクのうちの高値
    の方を推定コンプレッサトルクとして採用することを特
    徴とする車両用空調制御装置。
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