JP2003027980A

JP2003027980A - エンジン駆動式空調装置

Info

Publication number: JP2003027980A
Application number: JP2001211268A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Tabuchi; 貴一田淵
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】オイル上がり等によるエンジン４の暴走状態
を検知した場合に、エンジン４を安全・確実に停止させ
る。【解決手段】制御装置１３はエンジン４の暴走状態を
検知した場合、まず燃料供給の遮断を行い、それから所
定時間経過した後に、回転数センサ１４の出力よりエン
ジン４が停止していないと判断した場合、吸気バルブ１
６によりエンジン４への空気供給を遮断する。これによ
り、エンジン４を安全・確実に停止させることができ
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、圧縮機を駆動する
エンジンを有するエンジン駆動式空調装置に関するもの
で、特にエンジンの異常回転に対する処置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン駆動式空調装置におい
て、エンジンには回転数を検出する回転数センサ（回転
数検出手段）と、コントロールモータでエンジンへ供給
する燃料噴射量を調節する燃料調節装置（燃料調節手
段）が付いており、制御装置は回転数センサの出力を取
り込みながら、エンジンが所定の回転数となるよう燃料
調節装置を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エンジン駆動
式空調装置においては、圧縮機を駆動する動力源として
ディーゼルエンジンが多く用いられている。このディー
ゼルエンジンは圧縮点火式内燃機関のため、一旦エンジ
ンが始動して回転を始めると、燃料が供給されている間
停止しない。

【０００４】また、エンジン内にオイルが規定量以上に
供給されるとオイル上がりを起こし、ディーゼルエンジ
ンではオイルを燃料として作動するようになり、燃料の
供給を停止してもエンジンが停止しないようになること
が知られている。

【０００５】一方、昨今では空調装置のメンテナンス期
間を延長するために、補給用のオイルを蓄えたオイルタ
ンクが別途装備され、エンジンでの消費に合わせて適量
オイルが補給される機構が搭載されてきている。ここで
例えば、そのオイル補給機構に異常をきたしてオイルが
規定量以上に供給されたとすると、先のオイルを燃料と
した作動が発生することとなる。

【０００６】一旦オイル上がりでの作動が始まると、オ
イルが供給される間エンジンの回転数はスロットルに関
係なく変動し（多くは最高回転数まで上昇し）、スロッ
トルをいくら調整しても目標の回転数に制御できない、
いわゆるエンジン暴走状態となる恐れがあり、大量の白
煙及び未燃焼オイルを排出しながら回り続ける可能性が
ある。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、オイル上がり等によるエンジンの暴走を検知し
た場合、エンジンを安全・確実に停止させることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では以下の技術的手段を採用する。請求項１
記載の発明では、制御手段（１３）は、燃料供給の遮断
を行ってから所定時間経過した後に、回転数検出手段
（１４）の出力よりエンジン（４）が停止していないと
判断した場合、吸気遮断手段（１６）によりエンジン
（４）への空気供給を遮断することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明では、制御手段
（１３）は、燃料供給の遮断を行うと略同時に、吸気遮
断手段（１６）によりエンジン（４）への空気供給を遮
断することを特徴とする。

【００１０】本案は、エンジンは燃料があっても燃焼用
空気がないと作動を続けられないという点に着目したも
のであり、上記の何れの発明においても、オイル上がり
等によるエンジンの暴走状態を検知した場合に、吸気遮
断手段（１６）によりエンジン（４）への空気供給を遮
断するため、安全・確実にエンジンを停止させることが
できる。

【００１１】但し、請求項１記載の発明では、まず燃料
供給の遮断を行い、それでエンジン（４）が停止する異
常かどうかを確認し、停止しない場合に空気供給を遮断
する手順となっているため、例えば燃料調節手段（１
５）の不具合によるエンジン暴走状態では、燃料供給の
遮断を行えばエンジン（４）は停止する。

【００１２】しかし、その燃料供給の遮断に際し燃料バ
ルブ（８）が遮断動作しないという不具合や、前述のオ
イル補給機構の不具合によるオイル上がりからのエンジ
ン暴走状態の場合には、空気供給の遮断を行うことでエ
ンジン（４）が停止するため、その手順の段階により大
まかな不具合の層別が可能である。

【００１３】これに対して、請求項２記載の発明では、
燃料供給の遮断と空気供給の遮断とをほぼ同時に行うた
め、上記のような不具合の層別はできないが、制御を簡
単にすることができる。

【００１４】請求項３に記載の発明では、制御手段（１
３）は、空気供給の遮断に至った場合、そのことを異常
表示手段（１７）によりユーザに知らせることを特徴と
する。これにより、異常による空調装置の停止がユーザ
に伝わり、ユーザのストレスを軽減できると共に、復旧
への処置を促すことができる。

【００１５】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を、図面
に基づき説明する。

【００１７】（第１実施形態）図１は本発明の一実施形
態におけるエンジン駆動式空調装置の模式図である。本
実施形態は、ヒートポンプサイクルにて室内の冷暖房を
行う空調装置であり、図１中、１は室内に吹き出す空気
と冷媒（本実施形態ではフロン）とを熱交換する室内熱
交換器であり、２は室外空気と冷媒とを熱交換する室外
熱交換器である。３は冷媒を吸入圧縮する圧縮機であ
り、４は圧縮機３を駆動するエンジンである。

【００１８】また、室内熱交換器１と室外熱交換器２と
を接続する冷媒通路には、圧縮機３にて圧縮された高圧
の冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（減圧器）５が配設
されており、この膨張弁５は、開度が固定された固定絞
りを有するタイプのものである。

【００１９】６はヒートポンプサイクル中の余剰冷媒を
蓄えるとともに、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し
て気相冷媒のみを圧縮機３の吸入側に流出させるアキュ
ムレータ（気液分離手段）であり、７は圧縮機３から吐
出する冷媒を室外熱交換器２に向けて流通させる場合
と、室内熱交換器１に向けて流通させる場合とを切り換
える電磁切換四方弁（以下、四方弁と略す。）である。

【００２０】次に、ヒートポンプサイクル部分の作動を
述べる。

【００２１】冷房運転時：冷房運転時では、四方弁７
は、圧縮機３から吐出する冷媒が室外熱交換器２に向け
て（実線方向に）流通するように作動する。このため、
圧縮機３にて高温高圧となった（気相）冷媒は、室外熱
交換器２にて大気にて冷却されて凝縮し液化する。その
後、液化した高圧冷媒は、膨張弁５にて減圧されて気液
２相状態の低圧冷媒となり、室内熱交換器１にて室内に
吹き出す空気から熱を奪って（室内に吹き出す空気を冷
却して）蒸発する。

【００２２】そして、室内熱交換器１から流出した冷媒
はアキュムレータ６に流入し、気相冷媒と液相冷媒とに
分離された後、再び気相冷媒のみが圧縮機３に吸入され
る。尚、上述の説明から明らかなように、冷房運転時に
は、室外熱交換器２は冷媒を冷却凝縮させる凝縮器とし
て作動し、室内熱交換器１は冷媒を蒸発させる蒸発器と
して作動する。

【００２３】暖房運転時：暖房運転時では、四方弁７
は、圧縮機３から吐出する冷媒が室内熱交換器１に向け
て（破線方向に）流通するように作動する。このため、
圧縮機３にて高温高圧となった（気相）冷媒は、室内熱
交換器１にて室内に吹き出す空気にて冷却されて凝縮
し、凝縮熱を室内に向けて放出（放熱）する。

【００２４】その後、液化した高圧冷媒は、膨張弁５に
て減圧されて気液２相状態の低圧冷媒となり、室外熱交
換器２て大気中から熱を奪って蒸発する。そして、室外
熱交換器２から流出した冷媒は、アキュムレータ６に流
入して気相冷媒と液相冷媒とに分離された後、再び気相
冷媒のみが圧縮機３に吸入される。

【００２５】尚、上述の説明から明らかなように、暖房
運転時には、室内熱交換器１は冷媒を冷却凝縮させる凝
縮器として作動し、室外熱交換器２は冷媒を蒸発させる
蒸発器として作動する。そして、本実施形態では、圧縮
機３、室内熱交換器１、室外熱交換器２、膨張弁５、ア
キュムレータ６及び四方弁７により、冷暖房切換可能な
ヒートポンプサイクルを構成している。

【００２６】次に、エンジン４に関係する部分の説明を
行う。エンジン４はディーゼル式のエンジンであり、周
知のごとく、空気のみを吸入圧縮し、圧縮して高温にな
った空気（燃焼室）内に燃料（軽油）を噴射することに
より、燃料を自然発火（爆発）させて駆動力を得る圧縮
点火式の内燃機関である。

【００２７】４ａはエンジン４に燃焼用空気を取り込む
吸気管であり、４ｂはその吸入した空気中の塵埃を除去
するエアクリーナである。また、４ｃはエンジン４の排
気ガスを大気中に放出する排気管であり、４ｄは排気ガ
スの騒音を低減するマフラー（消音器）である。４ｅは
図示しない燃料タンクからエンジン４へ燃料を供給する
燃料管であり、８はその燃料供給を遮断する時に用いる
燃料バルブである。

【００２８】９はエンジン４へオイルを補給するための
サブタンクである。サブタンク９はオイル管４ｆでエン
ジン４のオイルパンと連通しているため、エンジン４内
のオイル液面高さと、サブタンク９内のオイル液面高さ
とは同じとなる。

【００２９】そして、サブタンク９内には、このオイル
液面高さを検出するフロートスイッチ１０が設けられて
おり、オイル液面高さが適正範囲の下限近くまで下がっ
たことを検知したら、バルブ１２を開いて別置きの補給
用タンク１１に蓄えられている補給用オイルをサブタン
ク９に補給し、オイル液面高さが適正範囲の上限近くま
で上がったことを検知したら、バルブ１２を閉じてオイ
ルの補給を停止する。

【００３０】これら９〜１２でオイル補給機構を構成し
ており、制御装置（制御手段）１３はこのようにして、
エンジン４内のオイル液面高さ（つまりオイル量）が常
に適正範囲内になるよう制御している。

【００３１】エンジン４には回転数を検出する回転数セ
ンサ（回転数検出手段）１４と、エンジン４へ供給する
燃料噴射量を調節するコントロールモータ等による燃料
調節装置（燃料調節手段）１５が付いており、制御装置
１３は回転数センサ１４の出力を取り込みながら、エン
ジン４が所定の回転数となるよう燃料調節装置１５を制
御する。

【００３２】尚、この燃料調節装置１５として、ディー
ゼルエンジンの場合には燃料噴射ポンプであり、またガ
ソリンエンジンでは吸入空気量を調節するスロットル弁
と燃料噴射装置の組合せ構造を意味する。

【００３３】また、制御装置１３は、何らかの不具合で
エンジン４の回転数が所定の回転数、実際には所定の回
転数範囲内（所定公差内）から逸脱した状態が所定時間
以上続いた場合は、燃料調節装置１５を停止させるか、
又は燃料バルブ８を閉じて燃料管４ｅからの燃料供給を
遮断し、エンジン４を停止させるようになっている。１
６、１７は、本発明の特徴となる構成で、１６は吸気管
４ａに設けられ、空気供給の遮断を行う吸気バルブ（吸
気遮断手段）であり、１７は後述する制御で空気供給の
遮断に至った場合、そのことをユーザに知らせるウォー
ニング手段（異常表示手段）である。

【００３４】次に、制御装置１３が実行するエンジン制
御の全体について、図２の制御プログラムの一例を示す
フローチャートに沿って説明する。

【００３５】本空調装置の運転スイッチがONされると、
まずステップＳ１で記憶している数値の初期化の処理を
行なう。次にステップＳ２で、図示しないスタータをＯ
Ｎさせてエンジン４を起動させるための始動制御が行わ
れる。そして、ステップＳ３で、設定されている空調運
転に合った回転数を保つよう、回転数制御が行われる。

【００３６】そして、ステップＳ４が本発明に係わるエ
ンジン４が異常回転して暴走状態になった場合に停止さ
せるための制御部分で、詳細は後述する。ステップＳ５
は、本空調装置の運転スイッチがＯＦＦされた時に、エ
ンジン４を停止させるための停止制御である。

【００３７】次に、本発明に係わるステップＳ４の暴走
停止制御について、図３のフローチャートに沿って説明
する。まずステップＳ１１で、回転数が各目標回転数毎
に設定された公差内であるかを判定する。目標回転数の
公差内であれば以下のステップは飛ばして次の制御へ移
る。

【００３８】しかし、目標回転数の公差からも外れる状
態であればステップＳ１２へ進み、その異常回転が続く
ものであるかを判定する。本実施形態ではその目安を３
０秒とし、例えば回転数が変わる過渡期等で一時的に公
差から外れたが、３０秒以内で公差内に安定したような
場合は以下のステップは飛ばして次の制御へ移る。しか
し、公差から外れる異常回転が３０秒以上続いた場合に
はステップＳ１３へ進み、燃料調節装置１５の停止、又
は燃料バルブ８を閉じて燃料供給を遮断する。

【００３９】そして、ステップＳ１４で確認迄に若干の
時間（本実施形態では１０秒）をおいた後、ステップＳ
１５でエンジン４が停止したかどうかを確認する。ここ
でエンジン４が停止していればステップＳ１６に進み、
回転数が異常でエンジン４を停止させたことをウォーニ
ング手段（異常表示手段）１７によりユーザに知らせて
次の制御へ移る。

【００４０】しかし、ステップＳ１５でエンジン４が停
止していないと判定される場合はステップＳ１７に進
み、吸気バルブ１６を閉じて空気供給を遮断する。そし
て、ステップＳ１８でエンジン暴走状態でエンジン４を
停止させたことをウォーニング手段１７によりユーザに
警報して次の制御へ移る。

【００４１】次に、本実施形態の特徴を述べると、オイ
ル上がり等によるエンジンの暴走状態を検知した場合
に、吸気バルブ１６によりエンジン４への空気供給を遮
断するため、安全・確実にエンジンを停止させることが
できる。

【００４２】また、まず燃料供給の遮断を行い、それで
エンジン４が停止する異常かどうかを確認し、停止しな
い場合に空気供給を遮断する手順となっているため、例
えば燃料調節装置１５部分の不具合によるエンジン暴走
状態では、燃料供給の遮断を行えばエンジン４は停止す
る。

【００４３】しかし、その燃料供給の遮断に際し、燃料
調節装置１５の停止動作又は燃料バルブ８が閉じないと
いう不具合や、前述のオイル補給機構の不具合によるオ
イル上がりからのエンジン暴走状態は、空気供給の遮断
を行うことでエンジン４が停止するため、その手順の段
階により大まかな不具合の層別が可能である。

【００４４】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
よると、第１実施形態とは図２のステップＳ４に示す、
エンジン４が異常回転して暴走状態になった場合に停止
させるための暴走停止制御部分のみ異なり、図４に、そ
の制御部分のフローチャートを示す。

【００４５】まずステップＳ２１で、回転数が各目標回
転数毎に設定された公差内であるかを判定する。目標回
転数の公差内であれば以下のステップは飛ばして次の制
御へ移る。

【００４６】しかし、目標回転数の公差からも外れる状
態であればステップＳ２２へ進み、その異常回転が続く
ものであるかを判定する。本実施形態ではその目安を３
０秒とし、例えば回転数が変わる過渡期等で一時的に公
差から外れたが、３０秒以内で公差内に安定したような
場合は以下のステップは飛ばして次の制御へ移る。

【００４７】しかし、公差から外れる異常回転が３０秒
以上続いた場合にはステップＳ２３へ進み、燃料調節装
置１５の停止又は燃料バルブ８を閉じて燃料供給を遮断
すると共に、ステップＳ２４で吸気バルブ１６を閉じて
空気供給も遮断する。そして、ステップＳ２５で回転数
が異常でエンジン４を停止させたことをウォーニング手
段１７によりユーザに知らせて次の制御へ移る。

【００４８】次に、本実施形態の特徴を述べると、オイ
ル上がり等によるエンジンの暴走状態を検知した場合
に、吸気バルブ１６によりエンジン４への空気供給を遮
断するため、安全・確実にエンジンを停止させることが
できる。また、燃料供給の遮断と空気供給の遮断とをほ
ぼ同時に行うため、第１実施形態図３中ステップＳ１
４、Ｓ１５に示すような不具合の層別はできないが、制
御を簡単にすることができる。

【００４９】（その他の実施形態）本発明は、上記した
実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変
形または拡張することができる。上述の実施形態ではヒ
ートポンプ式の空調装置に適用しているが、これに限る
ものではなく、本実施形態のように据え置き且つ所定回
転で回し続けるエンジン駆動の他の装置に適用しても良
い。また、エンジン４もディーゼルエンジンに限らず、
ガソリンエンジンやガスエンジン等であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるエンジン駆動式空
調装置の模式図である。

【図２】エンジン駆動式空調装置のエンジン制御プログ
ラムの一例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の第１実施形態における暴走停止制御の
フローチャートである。

【図４】本発明の第２実施形態における暴走停止制御の
フローチャートである。

【符号の説明】

４ディーゼルエンジン（エンジン）１３制御装置（制御手段）１４回転数センサ（回転数検出手段）１５燃料調節装置（燃料調節手段）１６吸気バルブ（吸気遮断手段）１７ウォーニング（異常表示手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３６０Ｆ０２Ｄ 41/04 ３６０Ｆ３８０３８０Ｆ 41/22 ３６０ 41/22 ３６０３８０３８０ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２ＨＦ２５Ｂ 27/00 Ｆ２５Ｂ 27/00 ＢＦターム(参考） 3G084 BA03 BA05 BA13 DA35 EA07 EA11 FA33 FA36 3G092 AA01 AA02 AB02 AB03 AC07 BA01 BA03 BB10 CB05 DC01 EA08 EA17 FA39 FB06 GA19 HA06X HB01X HE01X HE01Z HF19Z 3G093 AA12 AB01 BA06 CA09 DA01 DB23 EA03 EA05 EA09 EB05 FA11 3G301 HA01 HA02 HA26 JA34 JB09 JB10 KA10 LA01 MA00 NA08 NE23 PE01Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン（４）で駆動される空調装置で
あって、前記エンジン（４）の回転数を検出する回転数検出手段
（１４）と、前記エンジン（４）への燃料供給量を調節
する燃料調節手段（１５）と、前記回転数検出手段（１
４）の出力を用いて前記エンジン（４）が所定回転数と
なるように前記燃料調節手段（１５）より前記エンジン
（４）への燃料供給量を制御すると共に、前記空調装置
の状態を制御する制御手段（１３）とを備え、前記制御手段（１３）は、前記エンジン（４）の回転数
が所定の回転数から逸脱した状態が所定時間以上続いた
場合に、前記エンジン（４）への燃料供給を遮断するエ
ンジン駆動式空調装置において、前記制御手段（１３）は、前記燃料供給の遮断を行って
から所定時間経過した後に、前記回転数検出手段（１
４）の出力より前記エンジン（４）が停止していないと
判断した場合、吸気遮断手段（１６）により前記エンジ
ン（４）への空気供給を遮断することを特徴とするエン
ジン駆動式空調装置。
【請求項２】エンジン（４）で駆動される空調装置で
あって、前記エンジン（４）の回転数を検出する回転数検出手段
（１４）と、前記エンジン（４）への燃料供給量を調節
する燃料調節手段（１５）と、前記回転数検出手段（１
４）の出力を用いて前記エンジン（４）が所定回転数と
なるように前記燃料調節手段（１５）より前記エンジン
（４）への燃料供給量を制御すると共に、前記空調装置
の状態を制御する制御手段（１３）とを備え、前記制御手段（１３）は、前記エンジン（４）の回転数
が所定の回転数から逸脱した状態が所定時間以上続いた
場合に、前記エンジン（４）への燃料供給を遮断するエ
ンジン駆動式空調装置において、前記制御手段（１３）は、前記燃料供給の遮断を行うと
略同時に、吸気遮断手段（１６）により前記エンジン
（４）への空気供給を遮断することを特徴とするエンジ
ン駆動式空調装置。
【請求項３】前記制御手段（１３）は、前記空気供給
の遮断に至った場合、そのことを異常表示手段（１７）
によりユーザに知らせることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載のエンジン駆動式空調装置。