JP2003127654A

JP2003127654A - 空調制御装置

Info

Publication number: JP2003127654A
Application number: JP2001327847A
Authority: JP
Inventors: Seiji Inoue; 誠二井上
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】燃費の良いリーン燃焼領域での運転を多用させ
ることで燃費の改善を図る。【解決手段】リーン限界トルク演算手段と、車両の走行
に必要な最低必要トルクを演算する最低必要トルク演算
手段と、空調関連装置駆動時必要トルク演算手段と、空
調関連装置以外の負荷装置を駆動させるために必要とさ
れる残余負荷装置駆動時必要トルク演算手段と、空調装
置による空調能力に所定の余裕があるか否かを判定する
空調能力余裕判定手段とを備え、合計必要負荷トルクが
リーン限界トルクよりも大きいと判定され且つ空調能力
に所定の余裕があると判定された場合に、空調関連装置
駆動時必要トルクがリーン限界トルクから最低必要トル
ク及び残余負荷装置駆動時必要トルクを引いたトルク以
下となるように、空調関連装置の駆動状態を調整する調
整手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空調装置を制御
する空調制御装置に関し、特にリーン燃焼運転及びスト
イキ燃焼運転の切り替えが可能な内燃システムを備える
車両において用いられるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今の直接噴射式エンジンにおいては、
エンジンにかかる負荷により燃料噴射量及び噴射時期を
制御することが行なわれている。このため、エンジンへ
の負荷が小さい時には、空燃比の高い状態での運転、即
ちリーン燃焼による燃費の良い運転が行なわれ、一方負
荷が大きい時には、理論空燃比付近での運転、即ちスト
イキ燃焼による燃費の悪い運転が行なわれるようになっ
ている。

【０００３】このため、従来の直接噴射式エンジンを搭
載した車両にあっては、エンジンへの負荷をできるだけ
小さくし、リーン燃焼での運転を多用できるようにする
ために、空調装置による冷力を必要最小限に抑えること
が要請される。このため、可変容量圧縮機を使用した
り、圧縮機をオンオフ制御することにより、リーン燃焼
モードやストイキ燃焼モードを断続運転するもの等が考
えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空調制御装置においては、エンジンの負荷状態とは
無関係に、冷房能力を調整する観点のみから、圧縮機の
吐出容量を制御したり、オンオフ制御するものであった
ため、必ずしも燃費の改善に寄与するものではなかっ
た。また、エンジンにエアコン以外の負荷が加わった場
合には、その負荷の増大によりリーン燃焼での運転より
もストイキ燃焼での運転が多用されることとなり、この
場合には燃費が悪化してしまうという問題がある。

【０００５】そこで、この発明は、燃費の良いリーン燃
焼領域での運転を多用させることで燃費の改善を図るよ
うにした空調制御装置を提供することを課題としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、リーン燃焼運転及びストイキ燃焼運転
の切り替えが可能な内燃システムを備える車両において
用いられる空調装置を制御する空調制御装置であって、
エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手
段と、検出されたエンジンの回転速度に基づいてこの回
転速度におけるリーン燃焼領域の限界を画するリーン限
界トルクを演算するリーン限界トルク演算手段と、検出
されたエンジンの回転速度に基づいて車両の走行自体に
必要な最低必要トルクを演算する最低必要トルク演算手
段と、空調装置に関連する空調関連装置を駆動させるた
めに前記エンジンに必要とされる空調関連装置駆動時必
要トルクを演算する空調関連装置駆動時必要トルク演算
手段と、前記空調関連装置以外の負荷装置を駆動させる
ために前記エンジンに必要とされる残余負荷装置駆動時
必要トルクを演算する残余負荷装置駆動時必要トルク演
算手段と、前記リーン限界トルクが、前記最低必要トル
ク、前記空調関連装置駆動時必要トルク、及び前記残余
負荷装置駆動時必要トルクを合計した合計必要トルクよ
りも小さいか否かを判定するリーン限界判定手段と、空
調装置による空調能力に所定の余裕があるか否かを判定
する空調能力余裕判定手段と、前記リーン限界判定手段
により前記合計必要トルクが前記リーン限界トルクより
も大きいと判定され、且つ前記空調能力余裕判定手段に
より空調能力に所定の余裕があると判定された場合に、
前記空調関連装置駆動時必要トルクが前記リーン限界ト
ルクから前記最低必要トルク及び前記残余負荷装置駆動
時必要トルクを引いたトルク以下となるように、前記空
調関連装置の駆動状態を調整する調整手段とを含んで構
成されることを特徴とするものである（請求項１）。

【０００７】これによれば、エンジンへの負荷が大きく
なりストイキ燃焼運転となった時に、空調装置の空調
（冷却）能力に余裕がある場合には、空調関連装置の駆
動が制限される。これにより、エンジンへの負荷が低減
され、リーン燃焼運転を行う頻度を高くすることができ
るので、燃費を向上させることができる。

【０００８】そして、前記空調関連装置には、前記エン
ジンの駆動力を受けて駆動し冷凍サイクルの一部を構成
して冷媒を圧縮する圧縮機が含まれ、前記調整手段は、
前記リーン限界判定手段により前記合計必要トルクが前
記リーン限界トルクよりも大きいと判定され、且つ前記
空調能力余裕判定手段により空調能力に所定の余裕があ
ると判定された場合に、前記圧縮機の冷媒吐出量を低減
させるものであるとよい（請求項２）。

【０００９】冷媒吐出量を減少させれば、圧縮機を駆動
するために必要なトルク（駆動トルク）を低下させるこ
とができるので、エンジンへの負荷を低減することがで
きる。これにより、ストイキ燃焼状態をリーン燃焼へ引
き戻す可能性が生じる。尚、冷媒吐出量の減少には、吐
出量が０、即ち圧縮機の駆動をＯＦＦにすることも含ま
れる。

【００１０】また、前記空調関連装置には、電力により
駆動し冷凍サイクルの一部を構成して冷媒を圧縮する圧
縮機が含まれ、前記調整手段は、前記リーン限界判定手
段により前記合計必要トルクが前記リーン限界トルクよ
りも大きいと判定され、且つ前記空調能力余裕判定手段
により空調能力に所定の余裕があると判定された場合
に、前記圧縮機の冷媒吐出量又は回転速度の少なくとも
一方を低減させるものであってもよい（請求項３）。

【００１１】電動式の圧縮機を用いる場合、圧縮機の冷
媒吐出量又は回転速度を低減させることにより、圧縮機
に供給される電流量が低下するので、エンジンの駆動力
により駆動する発電機であるオルタネータへの負荷が低
下し、オルタネータの駆動トルクを低下させることがで
き、エンジンへの負荷を低減することができる。

【００１２】また、前記空調関連装置には、温度調節さ
れた空気を車室内に送出させるブロワが含まれ、前記調
整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合計必要
トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判定さ
れ、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力に所
定の余裕があると判定された場合に、前記ブロワの回転
速度を低下させるものであってもよい（請求項４）。

【００１３】この場合も、ブロワを回転させるために供
給される電流量が低下するので、オルタネータへの負荷
が低下し、オルタネータの駆動トルクを低下させること
ができ、エンジンへの負荷を低減することができる。ま
た、蒸発器で熱交換される空気の量が減少するため、蒸
発器にかかる負荷が低下し、これに伴い冷凍サイクルを
流通する冷媒量が減少するので、圧縮機の駆動トルクを
低下させることができ、エンジンへの負荷を低減させる
ことができる。更に、蒸発器にかかる負荷の低下に伴
い、蒸発器温度が低下して蒸発器の凍結防止機能が作動
し、圧縮機がＯＦＦになる頻度が高くなるので、エンジ
ンへの負荷を低減することができる。

【００１４】また、前記空調関連装置には、空気を温度
調節する機能を備えるユニット内に導入する空気の内気
と外気との切替え又は混合割合を調整するインテーク装
置が含まれ、更に外気温度を検出する外気温度検出手段
と、車室内温度を検出する内気温度検出手段とを備え、
前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記検出された車室内温度が前記検出され
た外気温度よりも小さい場合に、前記インテーク装置を
内気へ切替え又は内気の混合割合が大きくなるように作
動させ、また前記リーン限界判定手段により前記合計必
要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判定さ
れ、且つ前記検出された外気温度が前記検出された車室
内温度よりも小さい場合に、前記インテーク装置を外気
へ切替え又は外気の混合割合が大きくなるように作動さ
せるものであってもよい（請求項５）。

【００１５】このように、内気と外気とで温度の低い方
の空気を多く取り入れるようにすることにより、蒸発器
にかかる負荷を低減することができるので、上記請求項
４記載の構成と同様の効果を得ることができる。

【００１６】また、前記空調関連装置には、冷凍サイク
ルの一部を構成し蒸発器への冷媒通路の絞り面積を調節
することにより冷媒を減圧する膨張装置が含まれ、前記
調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合計必
要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判定さ
れ、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力に所
定の余裕があると判定された場合に、前記膨張装置の絞
り面積が小さくなるように制御するものであってもよい
（請求項６）。

【００１７】これによれば、膨張弁からの冷媒の流出量
が低下し、冷凍サイクルの低圧圧力が低下するので、圧
縮機の駆動トルクを低下させることができ、エンジンへ
の負荷を低減することができる。

【００１８】また、前記空調関連装置には、所定の温度
検出手段により検出された蒸発器又は蒸発器周辺の温度
が所定の設定温度以下になった時に、圧縮機の冷媒吐出
能力を低下させる凍結防止手段が含まれ、前記調整手段
は、前記合計必要トルクが前記リーン限界トルクを上回
った時に、前記設定温度を高くするものであってもよい
（請求項７）。

【００１９】これによれば、圧縮機の吐出量の低減、又
は蒸発器の温度調節（凍結防止）機能が作動する頻度が
増加するので、圧縮機の稼動率を低下させることがで
き、エンジンへの負荷を低減することができる。

【００２０】また、前記空調能力余裕判定手段は、蒸発
器から加熱器へ流れる空調空気の流通量を変化させるエ
アミックスドアが所定値以上に開いている場合、車室内
温度と目標温度との差が許容範囲内である場合、車室内
温度が前記許容範囲を超えて高いが所定の変化速度を以
って目標温度に近付いている場合のうちの少なくとも１
つが満たされた時に、空調能力に余裕があると判定する
か（請求項８）、前記蒸発器の凍結防止手段が作動して
いる場合に、空調能力に余裕があると判定するものであ
るとよい（請求項９）。これにより、適確に空調能力の
余裕度を判定することができる。また、前記負荷装置に
は、オルタネータが含まれているとよい（請求項１
０）。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。図１において、車両用として用
いられる空調制御装置の構成例が示されており、この空
調制御装置は、エンジン１の駆動力を受けて回転する圧
縮機２、圧縮機２により圧縮された高温高圧の冷媒を熱
交換により放冷し凝縮させる凝縮器３、凝縮器３から流
出した冷媒を溜めると共に気相と液相とを分離し液相の
みを下流側へ流出させる受液器４、受液器４から流出し
た液相冷媒が流通する通路面積を絞ることにより減圧し
冷媒を気液混合状態にして流出させる膨張弁５、膨張弁
５から流出した冷媒を空調空気との熱交換により蒸発さ
せる蒸発器６が、上記記載の順に配管接続されて構成さ
れた冷凍サイクルを有する。

【００２２】また、前記蒸発器６は、インテーク装置
７、ブロワ８、加熱器９、エアミックスドア１４等と共
に、所定のダクトを介して車室内と連通するユニットケ
ース１０内に配置される。インテーク装置７により内気
と外気とを所定の混合比でユニットケース１０内に空気
を取り込み、取り込まれた空気はブロワ８の回転によ
り、蒸発器６及び加熱器９を通過し、車室内に送出され
る。この時、蒸発器６と加熱器９との間に配されたエア
ミックスドア１４の開度を調節することにより、蒸発器
６を通過した空気の加熱器９へ送られる量が調節され、
所望の温度の空調空気が生成される。

【００２３】前記圧縮機２は、冷媒の吐出量を変化させ
る機構を有し、制御部２ａに外部からの制御信号が供給
されることにより吐出量を変化させることができるもの
であり、またクラッチ、ベルト等の伝達機構を介してエ
ンジン１の駆動力により駆動可能になされている。前記
膨張弁５は、制御部５ａに外部からの制御信号が供給さ
れることにより弁開度が調整できる電磁弁である。前記
インテーク装置７は、外部からの制御信号によりドア部
材１１を変位させることにより内気取入口１２及び外気
取入口１３を選択的に開閉するものである。前記ブロワ
８は、バッテリ１５から供給される電流により駆動する
モータ１６と連結しており、このモータ１６の制御部１
６ａに外部からの制御信号が供給されることにより回転
速度を変化させることができるものである。前記エアミ
ックスドア１４は、外部からの制御信号によりその回動
量が制御されるものである。また、この実施の形態にお
いては、オルタネータ１７及びパワーステアリングの油
圧ポンプ１８が、圧縮機２以外の負荷装置としてエンジ
ン１の駆動力を受けて駆動可能になされている。

【００２４】コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）２０は、
中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポー
ト（Ｉ／Ｏ）等を備えると共に、前記圧縮機２、膨張弁
５、インテーク装置７、ブロワ８のモータ１６、エアミ
ックスドア１４等へ供給する制御信号を形成する制御信
号形成回路等を有して構成され、ＲＯＭに記憶された所
定のプログラムに従って各種入力信号を処理し、圧縮機
２の冷媒吐出量、膨張弁５の開度、インテーク装置７の
ドア部材１１の回動量、ブロワ８の回転速度、エアミッ
クスドア１４の回動量等を制御する。

【００２５】前記Ｃ／Ｕ２０には、エンジン１の回転速
度（Ｖe）を検出するエンジン回転速度センサ３０、オ
ルタネータ１７の出力電流（Ｉalt）を検出する電流セ
ンサ３１、車室内の温度（Ｔr）を検出する車室内温度
センサ３２、冷凍サイクルの圧縮機２の吐出側の高圧冷
媒圧力（Ｐd）を検出する高圧圧力センサ３３、外気温
度（Ｔamb）を検出する外気温度センサ３４、蒸発器６
自体又は蒸発器６周辺の温度（Ｔeva）を検出する蒸発
器温度センサ３５、車室内の目標温度（Ｔs）を設定す
る設定器３６からの出力信号が入力され、Ｃ／Ｕ２０
は、これらの信号に基づいて各種制御信号を形成し、所
定の装置に出力する。

【００２６】また、前記Ｃ／Ｕ２０は、前記蒸発器６を
所定温度に保つためのプログラムを実行するものであ
り、前記蒸発器温度Ｔevaが設定温度（Ｔf）によりも低
くなった時に、圧縮機２の冷媒吐出量を低減又は停止さ
せると共に、前記膨張弁５の開度を低下又は０にするこ
とにより、蒸発器6への冷媒の流入を低減又は停止させ
る。

【００２７】前記エンジン１は、平坦な道を定速度で走
行している時のような小トルクでの運転時には、燃料の
混合割合の低い混合気を燃焼させるリーンバーン方式の
エンジンであり、図２に示すように、エンジン１のその
時の回転速度で必要とされるトルクが所定値以下である
時には、リーン燃焼による運転を行い、一方必要とされ
るトルクが所定値以上である時には、理論空燃比に従う
ストイキ燃焼による運転を行なうものである。即ち、エ
ンジン回転速度と必要なトルクとにより決まる点が、リ
ーン限界曲線４０により区画される下方側の領域（リー
ン燃焼領域）内に入る場合にはリーン燃焼が行なわれ、
上方側の領域（ストイキ燃焼領域）内に入る場合にはス
トイキ燃焼が行なわれる。尚、前記リーン限界曲線４０
には、下限４０ａから上限４０ｂまでの間のヒスが存在
する。これは、エンジントルクがストイキ燃焼領域から
下降してきた時には、下限４０ａ寄りの部分でリーン燃
焼に変わり、リーン燃焼領域から上昇してきた時には、
上限４０ｂ寄りの部分でストイキ燃焼に変わるためであ
る。

【００２８】また、図２に示す実線４１は、車両の走行
自体に必要なエンジントルクを示し、運転時に最低必要
とされるトルクを示すものである。また、破線４２は、
上り坂等による走行負荷の増加、及び所定の負荷装置、
例えば前記圧縮機２、オルタネータ１７、パワーステア
リング用油圧ポンプ１８等の駆動があった場合に必要と
なるエンジントルクを示し、負荷が増える程図中上方に
移動していく。上記実線４１、破線４２、及びリーン限
界曲線４０の関係から、エンジン１に対する負荷が増加
する程、リーン燃焼が行なわれ難くなることがわかる。
そこで、本発明は、負荷装置の駆動に大きな影響を及ぼ
す空調装置に関連する装置に所定の制御を施すことによ
り、リーン燃焼による運転を多用させ、燃費の向上を図
るものである。

【００２９】以下に、前記Ｃ／Ｕ２０により燃費向上の
ために行われる空調制御の例を説明する。図３に示すフ
ローチャートは、この空調制御の主な流れを示す燃費向
上基本制御であり、通常の空調制御を司るメインルーチ
ンから定期的に実行される。先ず、ステップ１００にお
いて、前記エンジン回転速度センサ３０によりエンジン
１の回転速度Ｖeを検出し、ステップ１０１において、
前記回転速度Ｖeがリーン燃焼が可能な範囲内（図２参
照）にあるか否かを判定する。前記ステップ１０１にお
いて、回転速度Ｖeがリーン燃焼が可能な範囲内にない
と判定された場合には、前記メインルーチンに戻り、回
転速度Ｖeがリーン燃焼が可能な範囲内にあると判定さ
れた場合には、ステップ１０２において、加速要求、冷
却水温の低下、触媒の温度維持等による特別なストイキ
燃焼要求があるか否かを判定する。

【００３０】前記ステップ１０２において、特別なスト
イキ要求があると判定された場合には、前記メインルー
チンに戻り、特別なストイキ要求がないと判定された場
合には、ステップ２００において、エンジン１に要求さ
れる出力トルクを演算する後述するトルク判定ルーチン
を実行する。次いで、ステップ２５０において、前記ス
テップ２００のトルク判定ルーチンにより求められた合
計必要トルクτtotalがリーン限界トルクτlimitよりも
大きいか否かを判定し、合計必要トルクτtotalがリー
ン限界トルクτlimitよりも大きくないと判定された場
合には、前記メインルーチンに戻り、合計必要トルクτ
totalがリーン限界トルクτlimitよりも大きいと判定さ
れた場合には、ステップ３００において、空調装置によ
る空調（冷却）能力に余裕があるか否かを判定する後述
する空調能力余裕判定ルーチンを実行する。

【００３１】次いで、ステップ３５０において、前記ス
テップ３００の空調能力余裕判定ルーチンにより求めら
れた結果を判定し、空調能力に余裕がないと判定された
場合には、前記メインルーチンに戻り、空調能力に余裕
があると判定された場合には、ステップ４００におい
て、空調装置に関連する装置の駆動を制限する（低減さ
せる）後述する空調関連装置の制限制御ルーチンを実行
し、その後前記メインルーチンに戻る。

【００３２】上記制御により、エンジンへの負荷が大き
くなりストイキ燃焼運転となった時に、空調装置の空調
（冷却）能力に余裕がある場合には、空調関連装置の駆
動が制限される。これにより、エンジンへの負荷が低減
され、リーン燃焼運転を行う頻度を高くすることができ
るので、燃費を向上させることができる。

【００３３】以下に、図４において、前記ステップ２０
０のトルク判定ルーチンの例を説明する。先ず、ステッ
プ２０１において、前記ステップ１００（図３参照）で
検出したエンジン回転速度Ｖe及び所定の特性線図（例
えば図２）に基づいて、リーン燃焼領域の限界を画する
リーン限界トルクτlimitを演算する。次いで、ステッ
プ２０２において、前記エンジン回転速度Ｖe及び所定
の特性線図に基づいて、車両の走行自体に必要な最低必
要トルクτminを演算する。次いで、ステップ２０３に
おいて、前記エンジン回転速度Ｖe、車室内温度Ｔr、高
圧冷媒圧力Ｐd、外気温度Ｔamb、目標温度Ｔs等に基づ
いて、前記圧縮機２、ブロワ８のモータ１６等の空調関
連装置を駆動するのに必要な空調関連装置駆動時必要ト
ルクτacを演算する。

【００３４】次いで、ステップ２０４において、オルタ
ネータ１６の出力電流（Ｉalt）やステアリングの舵角
等に基づいて、オルタネータ１６、パワーステアリング
用油圧ポンプ１７等の残余負荷装置を駆動するのに必要
な残余負荷装置駆動時必要トルクτothersを演算する。
尚、前記空調関連装置のうちブロワ８は、エンジン１の
駆動力を直接受けて駆動するものではないが、モータ１
６がバッテリ１５から供給される電流により駆動するた
めオルタネータ１６の駆動が必要となる場合があり、結
果的にエンジン１への負荷を増加させる要因となるもの
である。次いで、ステップ２０５において、上記演算さ
れた最低必要トルクτmin、空調関連装置駆動時必要ト
ルクτac、残余負荷装置駆動時必要トルクτothersを合
計し、エンジン１に必要とされる合計必要トルクτtota
lを演算する。

【００３５】そして、ステップ２０６において、前記残
余負荷装置駆動時必要トルクτothersが前記リーン限界
トルクτlimitよりも大きいか否かを判定し、前記残余
負荷装置駆動時必要トルクτothersが前記リーン限界ト
ルクτlimitよりも大きいと判定された場合には、空調
関連装置の駆動制限を行ってもリーン燃焼領域内に入る
ことはないため前記燃費向上基本制御ルーチンを経て前
記メインルーチンに戻り、前記残余負荷装置駆動時必要
トルクτothersが前記リーン限界トルクτlimitよりも
大きくないと判定された場合には、前記燃費向上基本制
御ルーチンの前記ステップ２５０へ戻る。

【００３６】次に、図５において、前記ステップ３００
の空調能力余裕判定ルーチンの例を説明する。先ず、ス
テップ３０１において、蒸発器温度センサ３５により検
出された蒸発器温度Ｔevaが、蒸発器６の凍結防止のた
めに設定されている設定温度Ｔfよりも小さいか否かを
判定し、蒸発器温度Ｔevaが設定温度Ｔfよりも小さいと
判定された場合には、ステップ３０６において、空調能
力に余裕がある（過剰である）と判定し、その後前記燃
費向上基本制御ルーチンのステップ３５０へ戻る。

【００３７】前記ステップ３０１において、蒸発器温度
Ｔevaが設定温度Ｔfよりも小さくないと判定された場合
には、ステップ３０２において、前記エアミックスドア
１４の開度が所定値以上であるか否かを判定し、エアミ
ックスドア１４の開度が所定値以上であると判定された
場合には、前記ステップ３０６において、空調能力に余
裕があると判定し、エアミックスドア１４の開度が所定
値以上ではないと判定された場合には、ステップ３０３
において、車室内温度Ｔrが前記設定器３６により設定
された目標温度Ｔsよりも小さいか否かを判定する。

【００３８】前記ステップ３０３において、車室内温度
Ｔrが目標温度Ｔsよりも小さいと判定された場合には、
前記ステップ３０６において、空調能力に余裕があると
判定し、車室内温度Ｔrが目標温度Ｔsよりも小さくない
と判定された場合には、ステップ３０４において、目標
温度Ｔsと車室内温度Ｔrとの差が所定値Ｋ（例えば２
℃）以内であり、且つ車室内温度Ｔrが目標温度Ｔsへ収
束する方向に向かっているか否かを判定する。

【００３９】前記ステップ３０４において、目標温度Ｔ
sと車室内温度Ｔrとの差が所定値Ｋ以内であり、且つ車
室内温度Ｔrが目標温度Ｔsへ収束する方向に向かってい
ると判定された場合には、前記ステップ３０６におい
て、空調能力に余裕があると判定され、目標温度Ｔsと
車室内温度Ｔrとの差が所定値Ｋ以内ではないか、この
差が所定値Ｋ以内であっても車室内温度Ｔrが目標温度
Ｔsへ収束する方向に向かっていないと判定された場合
には、ステップ３０５において、目標温度Ｔsと車室内
温度Ｔrとの差が所定値Ｋよりも大きく、且つ車室内温
度Ｔrが目標温度Ｔsへ収束する方向へ所定の変化速度
（例えば１℃／ｍｉｎ）以上で向かっているか否かを判
定する。

【００４０】前記ステップ３０５において、目標温度Ｔ
sと車室内温度Ｔrとの差が所定値Ｋよりも大きく、且つ
車室内温度Ｔrが目標温度Ｔsへ収束する方向へ所定の変
化速度以上で向かっていると判定された場合には、前記
ステップ３０６において空調能力に余裕があると判定
し、目標温度Ｔsと車室内温度Ｔrとの差が所定値Ｋより
も大きく、且つ車室内温度Ｔrが目標温度Ｔsへ収束する
方向へ所定の変化速度以上で向かっていないと判定され
た場合には、前記燃費向上基本制御ルーチンを経て前記
メイン制御ルーチンへ戻る。

【００４１】次に、図６において、前記ステップ４００
の空調関連装置の制限制御ルーチンの例を説明する。先
ず、ステップ４０１において、合計必要トルクＴtotal
とリーン限界トルクτlimitとを比較し、ステップ４０
２において、リーン燃料領域内に入る仮目標トルクτa'
を設定する。この仮目標トルクτa'は、図７に示すよう
に、ヒスを有するリーン限界トルクτlimitの下限トル
クτminよりも小さく設定される。

【００４２】次いで、ステップ４０３において、前記仮
目標トルクτa'を実現させるための仮設定空調関連装置
駆動時必要トルクτac'を、τac'＝τa'−τmin−τoth
ersにより算出し、ステップ４０４において、実際の空
調関連装置駆動時必要トルクτacが仮設定空調関連装置
駆動時必要トルクτac'となるように、圧縮機６、ブロ
ワ８、インテーク装置７、膨張弁５等の空調関連装置を
調整する。

【００４３】次いで、ステップ４０５において、合計必
要トルクτtotalが前記仮目標トルクτa'になったか否
かを判定し、合計必要トルクτtotalが前記仮目標トル
クτa'になっていないと判定された場合には、再度前記
ステップ４０４を実行し、合計必要トルクτtotalが前
記仮目標トルクτa'になった判定された場合には、ステ
ップ４０６において、実際のリーン限界トルクτlimit
により近い本目標トルクτaを設定する（図７参照）。

【００４４】次いで、ステップ４０７において、前記本
目標トルクτaを実現させるための本設定空調関連装置
駆動時必要トルクτac''を、τac''＝τa−τmin−τot
hersにより算出し、ステップ４０９において、実際の空
調関連装置駆動時必要トルクτacが本設定空調関連装置
駆動時必要トルクτac''となるように、圧縮機６、ブロ
ワ８、インテーク装置７、膨張弁５等の空調関連装置を
調整する。

【００４５】そして、前記ステップ４０９において、合
計必要トルクτtotalが前記本目標トルクτaになったか
否かを判定し、合計必要トルクτtotalが本目標トルク
τaになっていないと判定された場合には、再度前記ス
テップ４０８を実行し、合計必要トルクτtotalが本目
標トルクτaになったと判定された場合には、前記燃費
向上基本制御ルーチンのステップ４５０に戻る。

【００４６】上記空調関連装置の制限制御により行なわ
れる空調負荷の低減方法としては、図８に示すものが考
えられる。Ａに示す方法は、圧縮機２と吐出量を下げる
ものである。これによれば、冷媒の圧縮比が低下するの
で、圧縮機２を駆動するために必要なトルク（駆動トル
ク）を低下させることができる。Ｂに示す方法は、ブロ
ワ８の回転速度を下げるものである。これによれば、蒸
発器６に熱交換される空気量が減少するため蒸発器６に
かかる負荷が低下し、これに伴い膨張弁５の開度が絞ら
れて冷媒流量が減少し、低圧圧力Ｐsが低下するので、
圧縮機２の駆動トルクを低下させることができると共
に、蒸発器６負荷の低下に伴い蒸発器６温度Ｔevaが低
下するので、凍結防止機能が作動して、圧縮機２がＯＦ
Ｆになる可能性が生じる。更に、ブロワ８を回転させる
モータ１６に供給される電流が低下するので、オルタネ
ータ１７への負荷が低下し、オルタネータ１７の駆動ト
ルクを低下させることができる。

【００４７】Ｃに示す方法は、インテーク装置７により
内外気モードを切り換えるものであり、外気温度Ｔamb
が車室内温度Ｔrよりも大きい場合には外気モードから
内気モードへ、また外気温度Ｔambが車室内温度Ｔrより
も小さい場合には内気モードから外気モードへ切り換え
るものである。これによれば、前記Ｂの方法による効果
と同様に、蒸発器６に熱交換される空気量が減少するた
め蒸発器６にかかる負荷が低下し、これに伴い膨張弁５
の開度が絞られて冷媒流量が減少し、低圧圧力Ｐsが低
下するので、圧縮機２の駆動トルクを低下させることが
できると共に、蒸発器６負荷の低下に伴い蒸発器６温度
Ｔevaが低下するので、凍結防止機能が作動して、圧縮
機２がＯＦＦになる可能性が生じる。

【００４８】Ｄに示す方法は、膨張弁５の開度を絞るも
のである。これによれば、膨張弁５からの冷媒の流出量
が低下するので、低圧圧力Ｐsが低下し、圧縮機２の駆
動トルクを低下させることができる。Ｅに示す方法は、
蒸発器６の凍結を防止するために設定された設定温度Ｔ
fを高めに設定（変更）するものである。これによれ
ば、凍結防止機能の作動頻度が増加するので、圧縮機２
の稼働率を低下させることができる。また、Ｆに示す方
法は、モータ４０ａを備える電動圧縮機４０を用いた場
合（図１参照）に、その回転速度を下げるものである。
これによれば、この電動圧縮機４０に供給される電流が
低下するので、オルタネータ１７への負荷が低下し、オ
ルタネータ１７の駆動トルクを低下させることができ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、エン
ジンへの負荷が大きくなりストイキ燃焼運転となった時
に、空調装置の空調（冷却）能力に余裕がある場合に
は、空調関連装置の駆動が制限される。これにより、エ
ンジンへの負荷が低減され、リーン燃焼運転を行う頻度
を高くすることができるので、燃費を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る空調制御
装置の構成を説明する図である。

【図２】図２は、エンジン回転速度とエンジントルクと
の関係において、リーン燃焼領域とストイキ燃焼領域と
を示す図である。

【図３】図３は、この実施の形態における燃費向上基本
制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図４】図４は、この実施の形態におけるトルク判定ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図５】図５は、この実施の形態における空調能力余裕
判定ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】図６は、この実施の形態における空調関連装置
の制限制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図７】図７は、空調関連装置の制御による合計必要ト
ルクτtotalの変化を示す図である。

【図８】図８は、この実施の形態における空調負荷の低
減方法を示す一覧である。

【符号の説明】

１エンジン２圧縮機３放熱器４受液器５膨張弁６蒸発器７インテーク装置８ブロワ１４エアミックスドア１６モータ１７オルタネータ２０コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）３０エンジン回転速度センサ３１オルタネータ電流センサ３２車室内温度センサ３３高圧圧力センサ３４外気温度センサ３５蒸発器温度センサ３６操作器３９電動圧縮機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リーン燃焼運転及びストイキ燃焼運転の
切り替えが可能な内燃システムを備える車両において用
いられる空調装置を制御する空調制御装置であって、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手
段と、検出されたエンジンの回転速度に基づいてこの回転速度
におけるリーン燃焼領域の限界を画するリーン限界トル
クを演算するリーン限界トルク演算手段と、検出されたエンジンの回転速度に基づいて車両の走行自
体に必要な最低必要トルクを演算する最低必要トルク演
算手段と、空調装置に関連する空調関連装置を駆動させるために前
記エンジンに必要とされる空調関連装置駆動時必要トル
クを演算する空調関連装置駆動時必要トルク演算手段
と、前記空調関連装置以外の負荷装置を駆動させるために前
記エンジンに必要とされる残余負荷装置駆動時必要トル
クを演算する残余負荷装置駆動時必要トルク演算手段
と、前記リーン限界トルクが、前記最低必要トルク、前記空
調関連装置駆動時必要トルク、及び前記残余負荷装置駆
動時必要トルクを合計した合計必要トルクよりも小さい
か否かを判定するリーン限界判定手段と、空調装置による空調能力に所定の余裕があるか否かを判
定する空調能力余裕判定手段と、前記リーン限界判定手段により前記合計必要トルクが前
記リーン限界トルクよりも大きいと判定され、且つ前記
空調能力余裕判定手段により空調能力に所定の余裕があ
ると判定された場合に、前記空調関連装置駆動時必要ト
ルクが前記リーン限界トルクから前記最低必要トルク及
び前記残余負荷装置駆動時必要トルクを引いたトルク以
下となるように、前記空調関連装置の駆動状態を調整す
る調整手段とを含んで構成されることを特徴とする空調
装置制御装置。
【請求項２】前記空調関連装置には、前記エンジンの
駆動力を受けて駆動し冷凍サイクルの一部を構成して冷
媒を圧縮する圧縮機が含まれ、前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力
に所定の余裕があると判定された場合に、前記圧縮機の
冷媒吐出量を低減させることを特徴とする請求項１記載
の空調装置制御装置。
【請求項３】前記空調関連装置には、電力により駆動
し冷凍サイクルの一部を構成して冷媒を圧縮する圧縮機
が含まれ、前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力
に所定の余裕があると判定された場合に、前記圧縮機の
冷媒吐出量又は回転速度の少なくとも一方を低減させる
ことを特徴とする請求項１記載の空調装置制御装置。
【請求項４】前記空調関連装置には、温度調節された
空気を車室内に送出させるブロワが含まれ、前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力
に所定の余裕があると判定された場合に、前記ブロワの
回転速度を低下させることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１つに記載の空調装置制御装置。
【請求項５】前記空調関連装置には、空気を温度調節
する機能を備えるユニット内に導入する空気の内気と外
気との切替え又は混合割合を調整するインテーク装置が
含まれ、また、外気温度を検出する外気温度検出手段と、車室内
温度を検出する内気温度検出手段とを備え、前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記検出された車室内温度が前記検出され
た外気温度よりも小さい場合に、前記インテーク装置を
内気へ切替え又は内気の混合割合が大きくなるように作
動させ、また前記リーン限界判定手段により前記合計必
要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判定さ
れ、且つ前記検出された外気温度が前記検出された車室
内温度よりも小さい場合に、前記インテーク装置を外気
へ切替え又は外気の混合割合が大きくなるように作動さ
せることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記
載の空調装置制御装置。
【請求項６】前記空調関連装置には、冷凍サイクルの
一部を構成し蒸発器への冷媒通路の絞り面積を調節する
ことにより冷媒を減圧する膨張装置が含まれ、前記調整手段は、前記リーン限界判定手段により前記合
計必要トルクが前記リーン限界トルクよりも大きいと判
定され、且つ前記空調能力余裕判定手段により空調能力
に所定の余裕があると判定された場合に、前記膨張装置
の絞り面積が小さくなるように制御することを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか１つに記載の空調装置制御装
置。
【請求項７】前記空調関連装置には、所定の温度検出
手段により検出された蒸発器又は蒸発器周辺の温度が所
定の設定温度以下になった時に、圧縮機の冷媒吐出能力
を低下させる凍結防止手段が含まれ、前記調整手段は、前記合計必要トルクが前記リーン限界
トルクを上回った時に、前記設定温度を高くすることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の空調装
置制御装置。
【請求項８】前記空調能力余裕判定手段は、蒸発器か
ら加熱器へ流れる空調空気の流通量を変化させるエアミ
ックスドアが所定値以上に開いている場合、車室内温度
と目標温度との差が許容範囲内である場合、車室内温度
が前記許容範囲を超えて高いが所定の変化速度を以って
前記目標温度に近付いている場合のうちの少なくとも１
つが満たされた時に、空調能力に余裕があると判定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の
空調制御装置。
【請求項９】前記空調能力余裕判定手段は、前記蒸発
器の凍結防止手段が作動している場合に、空調能力に余
裕があると判定することを特徴とする請求項７記載の空
調制御装置。
【請求項１０】前記負荷装置には、オルタネータが含
まれることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１
つに記載の空調制御装置。