JP2008184131A

JP2008184131A - 車載圧縮装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2008184131A
Application number: JP2007021502A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Mori; 俊介森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14

Abstract

【課題】圧縮機の高い効率の運転と車室内の快適性とを両立することが可能な車載圧縮装置及び該車載圧縮装置の制御方法を提供する。
【解決手段】エンジン回転数が低い時、モータ（原動機）を停止あるいは低回転数で回転させてスクロール圧縮機（圧縮機）を停止あるいは低回転数で運転させ、エンジン回転数が上昇して高回転数域に到達した時点で、モータを高回転数で回転させてスクロール圧縮機を高回転で運転させる。したがって、エンジンの騒音が大きい状況にある時にだけ、モータを高回転数で回転させてスクロール圧縮機を高回転で運転させるので、スクロール圧縮機の騒音が目立たない。これにより、スクロール圧縮機の効率と車室内の静粛性との両方を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自動車の各種圧力装置に供給される作動流体を圧縮するために用いられる車載圧縮装置、及び車高調整装置関する。

一般に、自動車のエアサスペンション装置（車高調整装置）は、車両の停止時には、各エアスプリング（圧力装置、車高調整手段）に圧縮空気（作動流体）が供給されることにより、車体が路面に対して上昇、すなわち車高が高められる。これにより、ロードクリアランスを拡大し、悪路走行性を高めることができる。また、高速走行時には、各エアスプリングの内部の圧縮空気が各エアサスペンション装置の外部へ排出されることにより、車体が路面に対して下降、すなわち車高が低められる。これにより、当該車両の乗降性を高め、高速安定性能を向上させることができる。このようなエアサスペンション装置は、各エアスプリングへ供給される空気を圧縮する圧縮装置と、該圧縮装置によって圧縮された圧縮空気を各エアスプリングへ供給するための各圧縮空気供給路の開閉を行う各サスペンションバルブ（ソレノイドバルブ）と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来、エアサスペンション装置に組合わされる圧縮装置は、高圧縮が可能であることから、多くの場合、レシプロ圧縮機（往復圧縮機）が用いられる。しかしながら、レシプロ圧縮機は、高速運転時の騒音が大きいため、車室内の快適性を確保するのが困難である。

そこで、レシプロ圧縮機と比較して騒音が小さいスクロール圧縮機を用いて圧縮装置を構成することが検討されているが、スクロール圧縮機は、構造上、流体損失（圧縮漏れ）が大きく効率が低い。エアサスペンション装置で要求される高い圧力を発生させようとすると、漏れが多くなるため効率が一層低くなる。スクロール圧縮機の回転数を高めることで効率を高めることも可能であるが、これにより騒音が発生してしまい、この騒音が車室内に伝わることで当該車室内の快適性が損なわれる。
特開平６−２２７２３４号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圧縮機の高い効率の運転と車室内の快適性とを両立することが可能な車載圧縮装置、及び車高調整装置を提供することを目的としてなされたものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、圧縮機と、該圧縮機を回転駆動する原動機と、該原動機の回転数を制御する制御装置とを具備し、作動流体を圧縮し、車両に配設される圧力装置に前記作動流体を供給する車載圧縮装置において、前記制御装置が、前記車両のエンジン状態又は走行状態に関するデータを検出する検出手段のデータに基いて前記原動機の回転数を制御することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載圧縮装置において、圧力装置が、車両の各車輪と車体との間に配設された車高調整手段であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車載圧縮装置において、圧縮された前記作動流体が一時的に貯留されるタンクを有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の車載圧縮装置において、圧縮機がスクロール圧縮機であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項５に記載の発明は、作動流体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機を回転駆動する原動機と、該原動機の回転数を制御する制御装置と、車両に配設され、前記圧縮された作動流体を供給される車高調整手段と、前記圧縮された作動流体が一時的に貯留されるタンクと、該タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記車両の車高を検出する車高検出手段とを有する車高調整装置において、前記制御装置が、前記車両のエンジン状態又は走行状態に関するデータを検出する検出手段のデータに基いて前記原動機の回転数を制御し、前記車両のエンジン回転数が高回転数域に又は走行速度が高速度域に到達していない場合は、前記圧力が所定値以下、かつ前記車高が所定値以下であるときに前記原動機を作動させ、前記車両のエンジン回転数が高回転数域に又は走行速度が高速度域に到達した場合は、前記圧力が所定値以下であるときに前記原動機を作動させることを特徴とする。

したがって、請求項１に記載の車載圧縮装置に係る発明は、圧縮機を回転駆動する原動機の回転数が車両のエンジン状態又は走行状態に基いて制御されるので、例えば、車両のエンジン状態が高回転数域又は走行状態が高速度域である時、すなわち、圧縮機以外が原因の騒音がもとから大きい状況にある時にだけ、当該圧縮機を高回転で運転させるように原動機を制御装置によって制御することにより、圧縮機の騒音を目立たなくすることができる。これにより、圧縮機の効率、及び車室内の静粛性、特に車両のエンジン回転数又は走行速度が中低回転数領域又は中低速領域である時の車室内の静粛性を確保することができる。
また、請求項２に記載の車載圧縮装置に係る発明は、例えば、エアスプリング（車高調整手段）を含むエアサスペンション装置（車高調整装置）における、圧縮機に起因する騒音の発生を抑制することができる。また、エアサスペンション装置（車高調整装置）の効率化を図ることができる。
また、請求項３に記載の車載圧縮装置に係る発明は、圧縮された作動流体が一時的に貯留されるタンクを有するため、圧力装置への作動流体の供給時と原動機の回転時を異ならせることができる。
また、請求項４に記載の車載圧縮装置に係る発明は、レシプロ圧縮機と比較して効率の点では劣るが、スクロール圧縮機は極めて低騒音であるため、例えばエンジンがアイドリング中であっても、スクロール圧縮機を中低域の回転数で回転させることにより、騒音を気にせずに、アクチュエータに供給される空気を圧縮することができる。
また、請求項５に記載の車高調整装置に係る発明では、圧縮機以外が騒音を発生する状況では原動機を原則的に作動させず、しかし、タンクの圧力が車高調整に求められる圧力に達していない場合に限っては原動機を作動させることにより、機能性を犠牲にせずに静粛性を最大限発揮させることができる。

請求項１〜４に記載の車載圧縮装置及び請求項５に記載の車高調整装置に係る発明によれば、圧縮機の高い効率の運転と車室内の快適性とを両立することが可能な車載圧縮装置及び車高調整装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１及び図２に基いて説明する。なお、本実施形態では、エアサスペンション装置（車高調整装置）及びこれに用いられる車載圧縮装置１を説明する。図１に、本実施形態の車載圧縮装置１を含むエアサスペンション装置の概略構成を示す。図にも示されるように、エアサスペンション装置は、車両の車体と各車輪との間にそれぞれ配設される各エアスプリング２〜５（圧力装置、車高調整手段）と、各エアスプリング２〜５へ供給される空気を圧縮する車載圧縮装置１と、該車載圧縮装置１と各エアスプリング２〜５とを接続する各圧縮空気供給路の開閉を行う各サスペンションバルブ６〜９と、車載圧縮装置１によって圧縮された圧縮空気（作動流体）が充填される高圧タンク１０（タンク）と、該高圧タンク１０と車載圧縮装置１とを接続する圧縮空気供給路の開閉を行うソレノイドバルブ１１と、を具備する。高圧タンク１０は、内部の空気の圧力を検出する図示しない圧力センサ（圧力検出手段）を備えている。

車載圧縮装置１は、マイクロコンピュータによって構成され、各車輪に対して設置される車高センサ、エンジン回転数センサ、車高切替スイッチ、乗降モードスイッチ、及び車高制御スイッチ等が接続される制御装置１２と、フィルタ１３によって清浄化された空気が圧縮されるスクロール圧縮機１４（圧縮機）と、制御装置１２の制御信号に基き回転数が制御されてスクロール圧縮機１４を回転駆動するモータ１５（原動機）と、スクロール圧縮機１４によって圧縮された圧縮空気(以下、単に圧縮空気と称する)を除湿するドライヤ１６と、制御装置１２の制御信号に基き開閉が制御されて必要に応じて圧縮空気を大気中に排気する排気バルブ１７と、によって構成される。制御装置１２には、車両の車高を検出する各車輪の車高センサ（車高検出手段）、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（検出手段）及び各種スイッチが接続され、ここでは、これらのセンサ及びスイッチは制御装置１２と一体のものである。なお、図では、便宜上、制御装置１２を参照番号１で示される点線で囲まれた部分の外部に記載している。
エアサスペンション装置を用いて車高を上昇させる場合、排気バルブ１７を閉弁させると共にソレノイドバルブ１１及び選択されたサスペンションバルブ６〜９を開弁させ、高圧タンク１０及び車載圧縮装置１から圧縮空気を選択されたエアスプリング２〜５へ供給することにより、選択されたエアスプリング２〜５を伸長させる。

その逆に、車高を下降させる場合、ソレノイドバルブ１１を閉弁させると共に排気バルブ１７及び選択されたサスペンションバルブ６〜９を開弁させ、選択されたエアスプリング２〜５の内部の圧縮空気を排気バルブ１７から大気中へ排気することにより、選択されたエアスプリング２〜５を短縮させる。

次に、本実施形態の作用を図２に示されるタイムチャート図に基き説明する。まず、時間(t0)でエンジンを始動させる。そして、エンジン回転数がアイドリング状態になると、時間(t1)で車高上昇スイッチが（例えば、ドライバーの操作により）ＯＮとされ、車高が上昇し始め、車高が上昇するのに伴って高圧タンク１０の圧力が低下する。この高圧タンク１０の圧力低下と同時（時間(t1)）に、モータ１５（原動機）を低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を騒音が小さい低回転数で運転させる。なお、車高上昇が完了した後も、モータ１５を低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４の低回転での運転を継続させる。これにより、高圧タンク１０に圧縮空気を低い充填速度で充填させる。

そして、時間(t2)で車両が発進し、車両の走行速度の上昇に伴って時間(t3)でエンジン回転数が所定の回転数（高回転数域）に到達すると、モータ１５（原動機）を高回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を高回転数で運転させる。これにより、スクロール圧縮機１４を高効率で運転することができ、圧縮空気が高圧タンク１０に高い充填速度で充填され、時間(t4)で当該充填を完了する。そして、高圧タンク１０の充填完了と同時にモータ１５を停止させてスクロール圧縮機１４の運転を停止させる。なお、エンジン回転数が上昇して所定の回転数に到達した時点（時間(t3)）で、車高下降スイッチが（例えば、ドライバーの操作により）ＯＮとされて車高が下降し始める。そして、車高が所定の高さに到達することで、車高の下降が停止されて当該車高が維持される。

次に、時間(t5)でエンジンがアイドリング状態、すなわち車両が停止状態になり、時間(t6)で車高上昇スイッチがＯＮとなり、車高が上昇し始めると、車高が上昇するのに伴って高圧タンク１０の圧力が低下する。この高圧タンクの圧力低下と同時（時間(t6)）に、モータ１５（原動機）を低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を騒音が小さい低回転数で運転させる。なお、車高上昇が完了した後も、モータ１５を低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４の低回転での運転を継続させる。これにより、高圧タンク１０に圧縮空気を低い充填速度で充填させる。

そして、時間(t7)で車両が再び発進し、車両の走行速度の上昇に伴ってエンジン回転数が上昇し、時間(t8)でエンジン回転数が所定の回転数（高回転数域）に到達すると、モータ１５（原動機）を高回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を高回転数で運転させる。これにより、スクロール圧縮機１４によって圧縮空気が高回転で圧縮され、圧縮空気を高圧タンク１０に高い充填速度で充填させ、時間(t9)で当該充填を完了する。そして、高圧タンク１０の充填完了と同時にモータ１５を停止させてスクロール圧縮機１４の運転を停止させる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、エンジン回転数が低い時、モータ１５（原動機）を停止あるいは低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を停止あるいは低回転数で運転させ、エンジン回転数が上昇して高回転数域に到達した時点で、モータ１５を高回転数で回転させてスクロール圧縮機１４を高回転数で運転させる。
したがって、エンジン回転数が低い時、すなわちエンジンの騒音が小さい時に、スクロール圧縮機１４（圧縮機）を低騒音で運転させ、エンジン回転数が上昇した時、すなわちエンジンの騒音が大きい時にだけ、スクロール圧縮機１４を高回転で運転させる、言い換えると、エンジンの騒音が大きい状況にある時にだけ、モータ１５を高回転数で回転させてスクロール圧縮機１４を高回転で運転させるので、当該スクロール圧縮機１４の騒音を目立たなく、かつ高効率で運転することができる。
これにより、スクロール圧縮機１４（圧縮機）の効率、及び車室内の静粛性、特に車両のエンジン回転数又は走行速度が中低回転数領域又は中低速領域である時の車室内の静粛性を確保することができる。そして、極めて効率が高い車載圧縮装置１の運転条件を得ることができることから、高圧タンク１０の充填時間が短縮されると共に、当該車載圧縮装置１の消費動力を低減させることができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
図１におけるエンジン回転数センサを車速センサに置き換えると共に、図２におけるエンジン回転数を車速（車両走行速度）に置き換えて、車載圧縮装置１を制御してもよい。この場合、図２において、エンジンのアイドリング状態を車速０とみなすと、上記実施形態と同様の制御となる。。エンジン回転数センサ及び車速センサは、それぞれエンジン状態及び走行状態を検出し、圧縮機以外の原因による騒音が大きい状態を推定するものである。したがって、上記センサは、他のエンジン状態又は走行状態を検出できるもので代用することができ、このようなものとしては、前後加速度センサ（前方加速度が大きいほどエンジン回転が高く、騒音も大きいと推定できる）、アクセルペダルセンサ（ペダルが踏み込まれるほどエンジン回転は高くなる）、スロットルセンサ（スロットル開度が大きいほどエンジン回転は高くなる）、車輪速センサ（車輪速が大きいほど車速は大きくなる）などが挙げられる。
また、圧縮機はスクロール圧縮機１４に限定する必要はなく、例えば、レシプロ圧縮機、スクリュー圧縮機、あるいはロータリー圧縮機であってもよい。
さらに、本実施形態では、車載圧縮装置１をエアサスペンション装置（車高調整制御装置）に組込んだ場合を説明したが、他のアクチュエータの駆動に流体が使用される車載装置に組込んで当該車載装置を構成してもよい。
また、本実施形態では、作動流体が空気であるが、これを他の圧縮性流体としてもよい。

図３に示されるように、高圧タンク１０を使用しないで車載圧縮装置１を構成してもよい。この場合、圧縮空気供給路における各サスペンションバルブ６〜９の上流となる部分に圧力制御弁１８を配置する。また、この場合、車高上昇スイッチがＯＮとされると、タンクがないために常に原動機１５を回転させる必要があるが、エンジン回転数が低いときは原動機１５の回転数を低くし、エンジン回転数が高いときは原動機１５の回転数を高くするという制御を行うことにより、圧縮機１４の発生する騒音を目立たなくすることができる。

また、上記実施形態では、エンジン回転数が低回転数域の時にモータ１５（原動機）を低回転数で回転させてスクロール圧縮機１４（圧縮機）を騒音が小さい低回転で運転させたが、図４に示されるように、時間(t1)で車高が上昇することで高圧タンク１０の圧力が低下し、該高圧タンク１０の圧力が０になってもモータ１５を回転させない、すなわちスクロール圧縮機１４を運転させないで、時間(t3)でエンジン回転数が高回転数域に到達した時点（時間(t3)）で、モータ１５を高回転数で回転させてスクロール圧縮機１４を高回転数で運転させるように車載圧縮装置１を制御してもよい。この場合、エンジン回転数が低回転数域の時の車室内の騒音をより軽減して当該車室内の快適性を向上させることができる。また、回転数一定型のモータを使用することが可能となり、システムコストを低減することができる。

本実施形態の車載圧縮装置を含むエアサスペンション装置の概略構成を示す図である。本実施形態の車載圧縮装置の制御方法のタイムチャート図である。他の実施形態の車載圧縮装置を含むエアサスペンション装置、特に高圧タンクを持たないエアサスペンション装置の態様の概略構成を示す図である。さらに他の実施形態の車載圧縮装置の制御方法のタイムチャート図である。

符号の説明

１車載圧縮装置（制御装置を除く）、２〜５エアスプリング（アクチュエータ）、１２制御装置、１４スクロール圧縮機（圧縮機）、１５モータ（原動機）

Claims

圧縮機と、
該圧縮機を回転駆動する原動機と、
該原動機の回転数を制御する制御装置とを具備し、
作動流体を圧縮し、車両に配設される圧力装置に前記作動流体を供給する車載圧縮装置において、
前記制御装置が、前記車両のエンジン状態又は走行状態に関するデータを検出する検出手段のデータに基いて前記原動機の回転数を制御することを特徴とする車載圧縮装置。
前記圧力装置が、車両の各車輪と車体との間に配設された車高調整手段であることを特徴とする請求項１に記載の車載圧縮装置。
圧縮された前記作動流体が一時的に貯留されるタンクを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車載圧縮装置。
前記圧縮機がスクロール圧縮機であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車載圧縮装置。
作動流体を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機を回転駆動する原動機と、
該原動機の回転数を制御する制御装置と、
車両に配設され、前記圧縮された作動流体を供給される車高調整手段と、
前記圧縮された作動流体が一時的に貯留されるタンクと、
該タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記車両の車高を検出する車高検出手段とを有する
車高調整装置において、
前記制御装置が、前記車両のエンジン状態又は走行状態に関するデータを検出する検出手段のデータに基いて前記原動機の回転数を制御し、
前記車両のエンジン回転数が高回転数域に又は走行速度が高速度域に到達していない場合は、前記圧力が所定値以下、かつ前記車高が所定値以下であるときに前記原動機を作動させ、
前記車両のエンジン回転数が高回転数域に又は走行速度が高速度域に到達した場合は、前記圧力が所定値以下であるときに前記原動機を作動させることを特徴とする車高調整装置。