JP2539771B2

JP2539771B2 - 空調装置を備えた車両用内燃エンジンのアイドル回転数制御装置

Info

Publication number: JP2539771B2
Application number: JP2149504A
Authority: JP
Inventors: 克己飯田
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH04101029A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空調装置を備えた車両用内燃エンジンのア
イドル回転数制御装置に関する。

（従来の技術）斯かるアイドル回転数制御装置として従来、特開昭59
−48222号公報に開示された技術が公知である。即ち、
これは、アイドル回転数を電気入力信号を受けて基底回
転数より大きい値に増加させる第１の調節装置と、エン
ジンによって駆動される可変容量型圧縮機の吐出容量を
変化調節する第２の調節装置と、この第２の調節装置の
容量の選択及び前記エンジンと圧縮機との間の連結装置
の断続を電気的に制御すると共にこれと連動して前記圧
縮機が所定の容量となっている場合にアイドル回転数を
増加するように前記第１の調節装置を制御する電気制御
装置とを備えてなるものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、可変容量型圧縮機の定常時の駆動トルク
（以下、定常トルクという）は、外気条件、熱負荷条
件、エバポレータの吹出温度設定条件等により頻繁に変
化している。そのためにエンジンコントロールユニット
は、その変化量を予測できないと、アイドル回転数の安
定化を図ることができない。

このような場合、上述した従来装置の如く圧縮機の吐
出容量の選択信号或は連結装置の制御信号に依ってアイ
ドル回転数を増加する方式では、圧縮気筒数をバイパス
方式等で増減させて容量制御する多気筒型の圧縮機の場
合、その効果を期待できるが、吸入圧力を容量制御用圧
力として利用する所謂、吸入圧力調整式の圧縮機の場合
は、熱負荷等により容量制御信号と実際の吐出容量とが
一致しないため、圧縮機のトルクを代表できず、アイド
ル回転数制御を良好に行なうことができないので、アイ
ドル回転数の安定化を図れないという問題点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アイドル
回転数制御を良好に行なうことができて、アイドル回転
数の安定化を図ることができる空調装置を備えた車両用
内燃エンジンのアイドル回転数制御装置を提供すること
を目的としている。

（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は、内燃エンジンによ
って駆動され且つ吸入圧力を容量制御用圧力として利用
する往復式可変容量型圧縮機を有する空調装置を備えた
車両用内燃エンジンのアイドル回転数制御装置におい
て、前記圧縮機のストロークを検出するストローク検出
手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転
数検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段
と、前記各検出手段からの検出値に基づいて前記圧縮機
の駆動トルクを演算するトルク演算手段と、該トルク演
算手段により算出された駆動トルク値に基づいて前記エ
ンジンのアイドル回転数を一定に保つべく制御するアイ
ドル回転数制御手段とを具備したことを特徴とするもの
である。

（作用）圧縮機のストローク、エンジン回転数及び外気温度の
各検出信号に基づきトルク演算手段により圧縮機の駆動
トルクが演算され、この算出された駆動トルク値に応じ
てアイドル回転数制御手段によりアイドル回転数が一定
になるように制御される。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。第
１図は本発明のアイドル回転数制御装置を空調装置と共
に示す全体構成図であり、同図中１は空気が通るダクト
で、該ダクト１の内部上流側の内気導入口２と外気導入
口３との間には、内外気切換ドア４が設けてある。該内
外気切換ドア４は切換アクチュエータ５により切換作動
されるもので、該切換アクチュエータ５は切換回路６を
介してコンピュータ（電子制御回路）７に電気的に接続
されている。

前記内・外気導入口2,3からの空気は、送風機８によ
り前記ダクト１内に導入される。該送風機８は前記ダク
ト１内の内外気切換ドア４の直下流に配設されており、
駆動回路９を介して、前記コンピュータ７に電気的に接
続されている。前記ダクト１内の送風機８の下流側に
は、上流側に向かって順次、エバポレータ10、エアミッ
クスドア11、ヒータユニット12及び吹出モード切換ドア
13,14がそれぞれ配設されている。前記エバポレータ10
は可変容量型圧縮機（以下、単に圧縮機という。）15、
コンデンサ16、受液器17及び膨張弁18とにより冷房サイ
クルを構成している。

前記圧縮機15は外部制御可能で、吸入圧力を容量制御
用圧力として利用する往復式可変容量型圧縮機としての
可変容量型揺動板式圧縮機である。

この圧縮機15は、吸入圧が所定値になるように自動的
に内部制御を行なうと共に、前記所定値が外部からの制
御信号により制御されて吐出容量を可変にし得るもの
で、第２図に示すように構成されている。即ち、圧縮機
15の駆動軸19は、第１図に示すマグネットクラッチ20を
介してエンジン21に接続されており、該マグネットクラ
ッチ20がオンの時にエンジン21の回転が駆動軸19に伝達
され、圧縮機15が駆動される。該駆動軸19には、その軸
線方向に対して所定の傾斜角を有する揺動板22が取り付
けられ、該揺動板22の一端には連結ロッド23を介してピ
ストン24が連結されている。該ピストン24はシリンダ25
内に往復動可能に配置され、該ピストン24の往復動によ
り、エバポレータ10（第１図参照）から吸入室26を介し
てシリンダ25内に吸入された冷媒が圧縮され、圧縮され
た冷媒は吐出室27を介してコンデンサ16（第１図参照）
に吐出される。

前記揺動板22の傾斜角はクランク室28内の圧力とピス
ト24の圧力とのつりあいによって決まる。即ち、後述す
る連通路32が閉じてクランク室28内の圧力が高くなる
と、揺動板22の傾斜角度が小さくなってピストン24のス
トロークが小さくなり、これにより吐出容量が減少し、
また、連通路32が開いてクランク室28内の圧力が低くな
ると、前記傾斜角度が大きくなってピストン24のストロ
ークが大きくなり、これにより吐出容量が増大する。

クランク室28内の圧力は制御弁29により制御される。
この制御弁29は、吸入室26の吸入圧を受けるベローズ30
と、電磁アクチュエータ31と、吸入室26とクランク室28
との連通路32を開閉する弁体33とからなる。この弁体33
の開閉は、電磁アクチュエータ31の電磁コイル34に供給
される電流値に応じて発生する吸引力とばね35のばね力
との合力で弁体33に閉弁方向に作用する閉弁圧と、ベロ
ーズ30を介して弁体33に開弁方向に作用する吸入圧との
つりあいで制御される。即ち、電磁コイル34に供給され
る電流値が大きくなるほど前記閉弁圧が大きくなり、吐
出容量が連続的に減少する。電磁コイル34に供給される
電流値は、前記コンピュータ７により制御される。即
ち、制御弁29は、第１図に示すように制御弁駆動回路36
を介して前記コンピュータ７に電気的に接続されてい
る。前記圧縮機15には、その駆動ストロークを電気的に
検出する差動トランス式のストロークセンサ37が設けら
れている。このストロークセンサ37は、A/D変換器38を
介してコンピュータ７に電気的に接続されている。

マグネットクラッチ20は、駆動回路39を介して、前記
コンピュータ７に電気的に接続されている。前記エアミ
ックスドア11は、前記エバポレータ10を通過した冷風
と、前記ヒータユニット12を通過した暖風との混合割合
を調整するもので、その開度調整アクチュエータ40によ
り開度調整される。該開度調整アクチュエータ40は駆動
回路41を介して、前記コンピュータ７に電気的に接続さ
れている。前記ヒータユニット12は、前記エンジン21の
冷却水を熱源とするものである。前記吹出モード切換ド
ア13,14はデフロスト吹出口42、ベント吐出口43及びフ
ート吹出口44から車室45内へ吹き出される空気の量を調
整するもので、これら吹出モード切換ドア13,14は、互
いに連動するようになっている。これら吹出モード切換
ドア13,14は、切換アクチュエータ46により切換作動さ
れるもので、該切換アクチュエータ46は切換回路47を介
して、前記コンピュータ７に電気的に接続されている。

前記エバポレータ10の吹出口には、該エバポレータ10
の冷却度合を検出する冷却度検出手段であるダクトセン
サ48が設けられ、該ダクトセンサ48はA/D変換器38を介
して、前記コンピュータ７に電気的に接続されている。
前記エアミックスドア11の開度位置は開度検出手段であ
るポテンショメータ49により検出されるもので、該ポテ
ンショメータ49は前記A/D変換器38を介して、前記コン
ピュータ７に電気的に接続されている。前記車室45内に
は車室内温度を検出する内気温度センサ50が設けられ、
該内気温度センサ50は前記A/D変換器38を介して、前記
コンピュータ７に電気的に接続されている。また、日射
温を検出する日射温センサ51、外気温度を検出する外気
温度センサ52及び車室内温度を設定する温度設定器53
が、前記A/D変換器38を介して、前記コンピュータ７に
電気的に接続されている。また、エンジン21の回転を検
出するエンジン回転数センサ54が、前記A/D変換器38を
介して前記コンピュータ７に電気的に接続されている。
なお、第１図中55は送風機スイッチ（FAN−SW）、56は
エアコンスイッチ（A/C−SW）、エコノミー運転モード
に設定するエコノミースイッチ（ECO−SW）等のマニュ
アルスイッチで、これら各スイッチ55,56は前記コンピ
ュータ７に電気的に接続され、そのオン・オフ信号が該
コンピュータ７に入力される。また、前記送風機８の電
圧等の負荷算出値が、前記定常トルク演算手段7cに入力
される。

前記各センサ37,49〜52,54の検出信号及び温度設定器
53の設定信号は、前記A/D変換器38にてA/D変換された
後、前記コンピュータ７に入力される。該コンピュータ
７は、内外気切換ドア制御手段7aと、吐出容量制御手段
7bと、定常トルク演算手段7cとを備えている。これら各
手段7a〜7cに、前記各センサ37,49〜54の信号が前記A/D
変換器38を介してそれぞれ入力される。前記内外気切換
ドア制御手段7aは前記内外気切換ドア４の切換回路６に
電気的に接続されている。前記吐出容量制御手段7bは前
記制御弁駆動回路36に電気的に接続されている。前記定
常トルク演算手段7cは、各センサ37,49〜54からの検出
信号に基づいて、前記圧縮機15の定常的な駆動ストロー
ク（以下、定常ストロークという。）を演算するもので
ある。この定常ストロークを算出するに際しては、例え
ば第４図に示すように前記圧縮機15の駆動ストローク
と、外気温度と風量との関係から実験により定常トルク
を予め決めておいたものをトルクマップとして備えてお
き、このトルクマップから定常トルク値を算出するもの
である。なお、第４図中（Ｉ）は前記圧縮機15の駆動ス
トロークが最小（10％）で風量が最小（LOW）で、エン
ジン回転数Ｎが800rpmと1000rpmのとき、（II）は駆動
ストロークが最小（10％）で風量が最大（H1）で、エン
ジン回転数Ｎが800rpmと1000rpmのとき、（III）は駆動
ストロークが最大（100％）で風量が最小（LOW）のと
き、（IV）は駆動ストロークが最大（100％）で風量が
最大（HI）のときの外気温度に対する定常トルクの変化
を示すトルク曲線である。

前記定常トルク演算手段7cにて演算された定常トルク
値信号は、図示しない空調装置の増幅器より、エンジン
コントロールユニット（ECU）57へ入力される。このエ
ンジンコントロールユニット57は、前記入力された定常
トルク値信号を基に定常トルクをモニタしながら制御信
号をアイドル回転数制御手段58に出力する。このアイド
ル回転数制御手段58は、入力された制御信号によりエン
ジン21の吸気系制御部59を、アイドル回転数が一定を保
つように制御するものである。

次に、上記構成になるアイドル回転数制御装置の動作
を第３図及び第５図に基づき説明する。第３図は本発明
装置部分の構成ブロック図であり、第５図は本発明装置
の制御手順を示すフローチャートである。第５図におい
てステップ１で定常トルク演算手段7cに、各センサ37,4
9〜52、54からの各検出信号及び温度設定器53からの設
定信号、送風機電圧等負荷算出値、及びエバポレータ負
荷値等の各信号が入力される。すると、これら各信号に
基づき定常トルク演算手段7cによって、第４図に示すト
ルクマップから定常トルクを算出する（ステップ２）。
この算出された定常トルク値はトルク信号として空調装
置の増幅器からエンジンコントロールユニット（ECU）5
7へ送出される（ステップ３）。この後、このエンジン
コントロールユニット57からアイドル回転数制御手段58
に制御信号が送出され（ステップ４）、エンジン21のア
イドル回転数が一定を保つようにアイドル回転数が制御
される（ステップ５）。

このように、可変容量型圧縮機の定常トルク変動を常
時エンジンコントロールユニット57に送出して、その値
をモニタしながら、アイドル回転数制御が行なわれるも
のである。

なお、定常トルクを算出する因子として必要とするデ
ータは、少なくとも圧縮機15のストローク、外気温及び
エンジン回転数の３種類のデータがあれば足りるもので
ある。

（発明の効果）以上の如く本発明は、内燃エンジンによって駆動され
且つ吸入圧力を容量制御用圧力として利用する往復式可
変容量型圧縮機を有する空調装置を備えた車両用内燃エ
ンジンのアイドル回転数制御装置において、前記圧縮機
のストロークを検出するストローク検出手段と、前記エ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記各検出手
段からの検出値に基づいて前記圧縮機の駆動トルクを演
算するトルク演算手段と、該トルク演算手段により算出
された駆動トルク値に基づいて前記エンジンのアイドル
回転数を一定に保つべく制御するアイドル回転数制御手
段とを具備したことを特徴とするものである。

従って、可変容量型圧縮機のストローク、エンジン回
転数及び外気温度の各検出信号に基づきトルク演算手段
により圧縮機の駆動トルクが精度良く演算され、この算
出された駆動トルク値をエンジン制御に反映させて、こ
の駆動トルク値に応じてアイドル回転数制御手段により
アイドル回転数が一定になるように制御できるので、ア
イドル回転数の安定性が向上するものである。また、駆
動トルクを演算し、その演算した駆動トルク値に基づい
てアイドル回転数を制御する、いわばフィードフォワー
ド制御であるから、圧力の変動もなく、省エネを図りな
がら、きめの細かい吹き出し温度制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明のアイ
ドル回転数制御装置を空調装置と共に示す全体構成図、
第２図は第１図の空調装置に備えられた圧縮機の縦断面
図、第３図は本発明のアイドル回転数制御装置部分の構
成ブロック図、第４図は本発明のアイドル回転数制御装
置に用いられるトルクマップ、第５図は本発明のアイド
ル回転数制御装置の制御手順を示すフローチャートであ
る。 7c……定常トルク演算手段（トルク演算手段）、15……
圧縮機、21……内燃エンジン、37……ストロークセンサ
（ストローク検出手段）、52……外気温度センサ（外気
温度検出手段）、54……回転数センサ（エンジン回転数
検出手段）、58……アイドル回転数制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンによって駆動され且つ吸入圧
力を容量制御用圧力として利用する往復式可変容量型圧
縮機を有する空調装置を備えた車両用内燃エンジンのア
イドル回転数制御装置において、前記圧縮機のストロー
クを検出するストローク検出手段と、前記エンジンの回
転数を検出するエンジン回転数検出手段と、外気温度を
検出する外気温度検出手段と、前記各検出手段からの検
出値に基づいて前記圧縮機の駆動トルクを演算するトル
ク演算手段と、該トルク演算手段により算出された駆動
トルク値に基づいて前記エンジンのアイドル回転数を一
定に保つべく制御するアイドル回転数制御手段とを具備
したことを特徴とする空調装置を備えた車両用内燃エン
ジンのアイドル回転数制御装置。