JP2579006B2 - 車両のエンジン回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、可変容量形コンプレッサを備えた車両のエ
ンジン回転数制御装置に関する。

B.従来の技術 車両室内を快適に保つ観点からエアコンを装備するの
は一般的なことであるが、近時は車両の熱負荷に応じて
冷媒能力を変える、いわゆる可変容量形コンプレッサが
用いられることも多い。この種の可変容量形コンプレッ
サは、車両熱負荷に応じてコンプレッサの斜板の角度、
すなわち傾斜角を調節してコンプレッサ１回転あたりの
冷媒吐出量を制御し、これにより車両熱負荷に対応して
エンジン側の負担を軽減している。なお、熱負荷が大き
くなるほど傾斜角は大きくなり、吐出容量は大きくな
る。

このような可変容量形コンプレッサは車両のエンジン
によって駆動されるが、エンジンの回転数は、走行中は
別としてアイドル状態にあるときには自らの回転を運転
者の意志によらずにスムーズ継続させる必要があり、そ
のため回転数制御装置が設けられる。

従来の回転数制御装置では、アイドル回転数制御を行
い、目標アイドル回転数になるように、スロットル弁を
バイパスする通路に設けられたAACバルブ（補助空気流
量制御弁）の開度を調節するととに、エアコンがオンす
るとAACバルブの開度を一定量だけ余計に開いてアイド
ル回転数を上げ、コンプレッサ負荷の増加に対処してい
る（例えば、特開昭62−173533号公報参照）。ここで、
可変容量形コンプレッサの傾斜角は一定でなく、エンジ
ンに対する負荷はコンプレッサ傾斜角が大きいほど大き
い。したがって、従来は最大傾斜角の負荷にも十分に対
応できるようにし、この最大負荷に応じた回転数増量を
一律に行っている。すなわち、第９図（ａ）に示すよう
にコンプレッサの吐出量はエアコン負荷に応じて変化
し、Max〜Minの間で変わり、このとき同時にコンプレッ
サの駆動負荷（エンジンの必要動力）も変化する。一
方、アイドル回転数は同図（ｂ）に示すようにエアコン
オフ（図中ではA/Cと略記）のときN_Iminを目標回転数と
し、エアコンがオンすると目標回転数がN_Imaxとなって
エアコン負荷にかかわらず一定量だけ空気流量が増量さ
れてアイドルアップされる。

なお、アイドルアップする目的は車両用エンジンの排
気量によって差異があり、大排気量車の場合、アイドル
時は冷媒量が少なくエアコンの効きが悪いのでアイドル
アップする。一方、小排気量車の場合はコンプレッサ負
荷でエンストしないようにするためアイドルアップする
ものである。

C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来のエンジン回転数制御
装置にあっては、外気温などによる車両熱負荷にかかわ
らずエアコンオフによるアイドル回転補正量（AACバル
ブの空気流量に対応）が同一であり、かつ熱負荷が小さ
くなった場合の制御内容が第７図に示すようなものであ
ったため、特にエンジンの燃費が悪いという問題点があ
った。

すなわち、いまアイドル時にエアコンがオンして第７
図に示すようにアイドル回転数がN_Imaxでコンプレッサ
の吐出量がMax（エアコン負荷最大）である領域（Ｉ）
で運転されているとき、熱負荷が小さくなると、従来の
制御ではアイドル回転数をN_Imaxに一定としたままコン
プレッサの吐出量だけを同図（ａ）で示すように下げて
領域（II）に移行している（図中破線制御）。そして、
熱負荷がさらに下がって領域（III）に移行すると、コ
ンプレッサの吐出量はMinとなるが、アイドル回転数は
エアコンがオンである限り依然としてN_Imaxに維持され
る。したがって、熱負荷が下がっているにもかかわらず
アイドル回転数が高いため燃費が悪化する。

本発明の技術的課題は、アイドル時のエアコン作動時
に熱負荷が低下したとき、アイドル回転数の必要以上の
高回転を抑えて燃費の悪化を防止することにある。

D.課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図により説明すると、本発
明は、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段101
と、エンジンがアイドル状態にあることを検出するアイ
ドル検出手段102と、流量制御値に基づいてエンジンの
空気流量を調節し、回転数を変える流量調節手段106
と、エンジンの駆動力を受けて回転し、冷媒吐出容量が
可変とされる可変容量型コンプレッサ103と、可変容量
型コンプレッサが吐出する冷媒が循環するサイクルを有
するエアコンの作動状態を検出するエアコン検出手段10
4と、エアコンの熱負荷を検出する熱負荷検出手段105
と、エアコンの作動中は、熱負荷に応じた冷媒循環量と
なるように可変容量型コンプレッサの吐出容量を制御す
る制御手段とを備えた車両のエンジン回転数制御装置に
おいて、エンジンがアイドル状態にあるとき、目標アイ
ドル回転数となるように流量制御値を演算すると共に、
エアコン作動中はアイドル回転数の所定の目標回転数領
域内で熱負荷に応じた冷媒循環量となるように流量制御
値を補正する流量制御値補正手段107と、エアコン作動
中に熱負荷が低下して、流量制御値補正手段107による
流量制御値の補正により冷媒流量が熱負荷に応じた値と
なる前にアイドル回転数が所定の目標回転数領域の下限
界に到達したときに、熱負荷に応じた冷媒循環量となる
ように吐出容量を補正する容量制御手段108とを備える
ものである。

E.作用 エンジンがアイドル状態にあるときエアコンが作動す
ると、まず最初に、エアコンの熱量に応じた冷媒循環量
となるように流量制御値を補正し、アイドル回転数を制
御する。そして、熱量の低下に応じて低減されたアイド
ル回転数が目標回転数領域の下限界にきたときには、可
変容量型コンプレッサの吐出容量を制御して冷媒循環量
が調節され、これにより熱負荷に対応する空調が行われ
る。

したがって、アイドル状態でエアコンが作動している
場合において、例えば熱負荷が低下すると、まず、アイ
ドル回転数を優先的に低下させ、目標回転数の下限界値
（最小限界:N_Imin）まで下がったときに初めて可変容量
型コンプレッサの吐出容量を熱負荷に応じて低下させる
ようにしているので、燃費の悪化が防止される。

F.実施例 第２図〜第８図により本発明の一実施例を説明する。

第２図は車両のエンジン回転数制御装置の全体構成図
である。この図において、１は車両に搭載されたエンジ
ンで、吸入空気は吸気通路２を通して各気筒に供給さ
れ、燃料はインジェクタ３により噴射される。気筒内の
混合気は点火プラグ４の放電作用によって着火，爆発
し、排気管５を通して排出される。

ここで、エンジン１のアイドル時にはスロットルバル
ブ6a,6bが閉弁状態にあり、アイドル時の吸入空気はAAC
バルブ７により調節されてアイドル回転数が規定値にフ
ィードバック制御される。本実施例のAACバルブ７は、
従前のAACバルブ，エアレギュレータ,FICD（Fast Idle
Control Device）バルブ等の機能を総合して有するもの
で、ステップモータ式のものが採用され、補助空気制御
の精度向上および配管類の簡素化を意図している。AAC
バルブ７は補助空気量制御信号に基づき内蔵のステップ
モータを該信号に対応するステップ数だけ回転してバル
ブを軸方向に移動させ、バイパス通８を開閉する。開閉
量は例えば128ステップあり、ステップの変化に応じて
バイバス通路８の空気流量が変わり、アイドル回転数が
調節される。

９はエンジン１により駆動される可変容量形コンプレ
ッサであり、コンプレッサ９は車室内の空調制御を行う
ためのエアコンシステムの中で冷媒の圧送を行うもの
で、その吐出容量は車室内の熱負荷に応じて可変制御さ
れる。可変容量形コンプレッサ９は既に周知のものであ
り、吐出容量の可変は斜板角を制御して行う。例えば、
特開昭58−158382号公報に開示されているものと同様
に、ピストンの後側のケーシング室に可変容量形コンプ
レッサ９の吐出圧Pdを導くか、吸入圧Psを導くかにより
ピストンと接続された斜板91の傾斜角を調節する。な
お、何れを導くかは不図示のコントロール弁で行い、コ
ントロール弁の駆動制御は車両熱負荷からI_SoLと呼ぶコ
ントロール弁のソレノイド制御電流を演算して行う。ソ
レノイド制御電流I_SoLの演算のA/Cコントローラ10によ
って行われ、A/Cコントローラ10は後述のプログラムに
従って車両の熱負荷を検出している各種の温度や日射量
のセンサ群11からの出力に基づいて車両の空気調和制御
を行うための最適な傾斜角を算出し、I_SoLをコンプレッ
サ９に出力する。したがって、I_SoLは傾斜角に対応し、
可変容量形コンプレッサ９の吐出容量に相当する。

ソレノイド制御電流I_SoLの値はコントロールユニット
20に入力されており、コントロールユニット20はさらに
エンジン１の回転数を検出しているクランク角センサ2
1,エンジン１がアイドル状態にあることを検出している
アイドルスイッチ22,エアコンの作動を検出するエアコ
ンスイッチ23およびスロットルバルブ6aの開度を検出し
ているスロットルセンサ24からの信号が入力される他、
センサは図示していないが、水温信号，車速信号，変速
機のニュートラル信号およびバッテリ電圧信号が入力さ
れる。コントロールユニット20は主にマイクロコンピュ
ータにより構成され、上記各センサからの信号に基づき
アイドル時の回転数が目標値になるような制御値を演算
し、補助空気量制御信号をAACバルブ７に出力する。な
お、コントロールユニット20はアイドル回転数制御の他
にも燃料噴射制御を行うが、本発明と直接関係ないので
省略する。

次に、本発明に係るエンジン回転数制御装置を装備し
た車両には空調装置が設けられており、この車両用空調
装置は、第３図に示すように、エンジン１により駆動さ
れる可変容量形コンプレッサ9,コンデンサ33,エバポレ
ータ34,リキッドタンク35,膨張弁36から成る圧縮冷凍サ
イクルのクーラーユニット100を備えている。可変容量
形コンプレッサ９は、いわゆる斜板形のもので、斜板が
配設されるケーシング内にコントロールバルブ9aを介し
て吸入圧力Psまたは吐出圧力Pdを導き、これにより斜板
の傾き角を変えて吐出容量を変更するもので、例えば、
吸入圧力Psが設定圧力Prを越えると傾き角を大きくして
吐出容量を大きくし、吸入圧力Psが設定圧力Prより小さ
くなると傾き角を小さくして吐出容量を小さくする。設
定圧力Prは、第４図に示す制御回路（A/Cコントローラ1
0に相当）から供給されるソレノイド電流I_SoLによって
制御され、設定圧力Prはソレノイド電流I_SoLに比例して
大きくなる。したがって、ソレノイド電流I_SoLを大きく
すると可変容量コンプレッサ９の吐出容量は小さくなり
冷房能力が低下する。

またエバポレータ34は、外気導入口37aおよび内気導
入口37bを有する空調ダクト37内に配設されている。各
導入口37a,37bには、空調ダクト37内へ導入される空気
流量を制御する内外気切換ドア38が設けられる。更に空
調ダクト37内には、周知のとおりブロアファン39、ヒー
ターユニット40、エアミックスドア41が設けられるとと
もに、空調ダクト37に設けられたベント吹出口37cおよ
び足下吹出口37dからの吹き出し量をそれぞれ調整する
ベントドア42、フットドア43が設けられる。更に、空調
ダクト37に設けられたデフロスタ吹出口37eにはデフロ
スタドア44が設けられる。

第４図に車両用空調装置の制御回路であるA/Cコント
ローラ10の一例を示す。CPU51には入力回路52を介し
て、前記センサ群11である外気温度T_AMBを検出する外気
温センサ53,車室内温度T_INCを検出する室内温度センサ5
4,日射量Q_SUNを検出する日射センサ55,エバポレータ４
下流の空気温度（以下、吸込温度という）T_INTを検出す
る吸込温度センサ56,エンジン冷却水温T_Wを検出する水
温センサ57がそれぞれ接続され、これらのセンサ53〜57
から各種温度情報や熱量情報がCPU51に入力される。ま
た、入力回路52には、エアコンスイッチ58、ブロアファ
ンスイッチ59、エアミックスドア41の開度を検出するエ
アミックスドア開度センサ60も接続される。

更に、CPU51には、出力回路61を介してインテークド
アクチュエータなど各種のドアアクチュエータ群62およ
びブロアファン制御回路63が接続され、ブロアファン制
御回路63にはブロアファンモータ39が接続されている。
出力回路61にはさらに、リレー64を介して、コントロー
ルバルブ9aに付設された電磁アクチュエータ9a−１のソ
レノイド部が接続されている。

CPU51は、各センサ53〜57、各スイッチ58,59から入力
された各種情報に基づいて、ドアクチュエータ群62を駆
動制御して空気の吸込口や吹出口および吹出し温度ある
いはコントロールバルブ9aの設定圧力Prを適切に制御す
る。

次に実施例の動作を説明する。

第５図はCPU51で実行される空調制御装置の基本制御
を示すフローチャートである。

ステップS1では初期設定を行い、通常のオートエアコ
ンモードにおいては、例えば設定温度T_PTCを25℃に初期
設定する。ステップS2では各センサからの各種情報を入
力する。

これらの各センサのデータ情報を具体的に説明する
と、設定温度T_PTCは図示しないコントロールパネルか
ら、車室内温度T_INCは室内温度センサ54から、外気温度
T_AMBは外気温センサ53から、日射量Q_SUNは日射センサ55
から、吸込温度T_INTは吸込温度センサ56から、エンジン
水温Twは水温センサ57からそれぞれ与えられる。

次にステップS3では、外気温センサ53から得られる外
気温度T_AMBに対して他の熱源からの影響を除き、現実の
外気温度に相当した値T_AMに処理する。次にステップS4
では日射センサ55からの光量としての日射量情報を以降
の換算に適した熱量としての値Ｑ′_SUNに処理する。ス
テップS5ではコントロールパネルで設定された設定温度
T_PTCを外気温度に応じて補正した値Ｔ′_PTCに処理す
る。ステップS6ではＴ′_PTC,T_INC,T_AM,Q′_SUNから目標
吹出温度Toを算出すると共に、この目標吹出温度Toと実
際の吹出温度との偏差に応じてエアーミックスドア41の
開度を算出する。ステップS7はコンプレッサ９を以下に
述べるように制御する。すなわち、目標吹出温度Toに基
づいて目標吸込温度T_INT′を求め（例えば、マップから
のテーブルルックアップ）、現在の吸込温度T_INTとの偏
差（T_INT′−T_INT）を演算し、この偏差が少なくなるよ
うにソレノイド電流I_SOLを制御する。これによりコント
ロールバルブ9aの設定圧力Prが変えられ、可変容量コン
プレッサ９の吐出容量が制御される。ステップS8では各
吹出口を制御する。ステップS9では吸込口、即ち、外気
導入口37aおよび内気導入口37bの選択切換を制御する。
ステップS10ではブロアファン39を制御することによ
り、吹出口からの風量を制御する。

第６図はコントロールユニット20およびA/Cコントロ
ーラ10で実行されるエンジン回転数およびコンプルッサ
９の吐出容量制御を示すフローチャートである。まず、
ステップS11でエンジン１がアイドルであるかを判別
し、ステップS12でエアコンスイッチS8がオンであるか
否かを判別する。ステップS11,S12でNOのときはステッ
プS11に戻り、YESになると、ステップS13で、目標吸込
温度T_INT′と現在の吸込温度との偏差（T_INT′−T_INT）
の大きさを一定値T_Rに対して判別する。（T_INT′−
T_INT）＜−T_Rのときは熱負荷が増加していると判断し、
ステップS14で可変容量形コンプレッサ９の傾斜角がフ
ルストロークであるか否かを判別する。YESのときはス
テップS16で現在のエンジン回転数Ｎが最高目標アイド
ル回転数N_Imaxに等しいか否かを判別する。Ｎ＝N_Imaxの
ときはこれ以上の制御はできないので今回のルーチンを
終了する。Ｎ≠N_ImaxのときはステップS17でAACバルブ
７の開度を一定量だけ増量してエンジン回転数をあげ
る。これにより、可変容量コンプレッサ９の駆動力が増
えて冷媒循環量が増加し、吹出温度が低下して吸込温度
T_INTが低くなるように制御されている。

一方、ステップS14でNOのときはステップS18で可変容
量コンプレッサ９の傾斜角のストロークをあげて（アッ
プして）今回のルーチンを終了する。これにより、可変
容量形コンプレッサ９の吐出容量が増えて冷媒循環量が
増加し、吹出温度が低下して吸込温度T_INTが低くなる。
|T′_INT−T_INT|＜T_Rのときは制御の許容偏差内であると
判断してルーチンを終了する。（Ｔ′_INT−T_INT）≧T_R
のときは熱負荷が低下していると判断し、ステップS19
で現在のエンジン回転数Ｎが最低目標アイドル回転数N
_Iminに等しいか否かを判別する。NOのときはステップS2
0で、まず、AACバルブ７の開度を一定量だけ減量してエ
ンジン回転数を下げる。これにより、可変容量コンプレ
ッサ９の駆動力が減って冷媒循環量が減少し、吹出温度
が上昇して吸込温度T_INTが高くなるように制御される。
すなわち、まず、優先的にアイドル回転数が制御され
る。YESのとき（Ｎ＝N_Iminのとき）は、これ以上アイド
ル回転数を下げれないので、ステップS21で可変容量コ
ンプレッサ９の傾斜角のストロークを下げて今回のルー
チンを終了する。これにより、可変容量コンプレッサ９
の吐出容量が減って冷媒循環量が減少し、吹出温度が上
昇して吸込温度T_INTが高くなるように制御されている。

このように、本実施例ではエンジンがアイドル状態に
あるときエアコンが作動すると、空気流量が一定の補正
分増量補正されてアイドル回転数が上昇し、エアコンの
作動中は熱負荷に応じた冷媒循環量となるように、まず
優先的に、所定の目標回転数領域内（N_Imax〜N_Iminの範
囲）でAACバルブ７により空気流量が補正されてアイド
ル回転数が前記所定の目標回転数領域の限界にきたとき
は、アイドル回転数の補正ではなく、可変容量コンプレ
ッサ９の吐出容量が制御されて冷媒循環量が変えられ、
これにより、熱負荷に対応する空調が行われる。なお、
以上のステップS18,S21での斜板の制御では、目標吸込
温度T_INT′を一定値増減したりして従来と同様に行うこ
とができる。

したがって、アイドル時にエアコンが作動していると
き、例えば熱負荷が下がると、第７図に実線で示すよう
に、まず、アイドル回転数が低下し、目標回転数領域の
限界（最低限界:N_Imin）まで下がったときに初めてコン
プレッサ９の吐出容量が熱負荷に応じて下げられる。そ
の結果、熱負荷に応じて優先的にアイドル回転数が低下
するので、従来に比較して燃費の悪化を防止することが
できる。

第８図は燃費費効果を説明する図であり、アイドル時
の目標回転数N_Imax,N_Iminに対応するA,B点ではエンジン
回転数は異なるものの、エアコンサイクル内で冷媒循環
量は同じである。したがって、図中に示す分だけ従来に
比して燃費の向上効果が得られる。

以上の実施例の構成において、クランク角センサ21が
回転数検出手段101を、アイドルスイッチ22がアイドル
検出手段102を、エアコンスイッチ58がエアコン検出手
段104を、センサ群11が熱負荷検出しだ105を、コントロ
ールユニット20、特に第６図の各ステップ等が流量制御
演算手段107を、A/Cコントローラ10およびコントロール
ユニット20、特に第５図および第６図の各ステップ等が
容量制御手段108をAACバルブ７およびバイパス通路８が
流量調節手段106をそれぞれ構成し、可変容量形コンプ
レッサ９がスレーム対応図中に表示した103に相当して
いる。

なお、可変容量コンプレッサの吐出容量制御は実施例
の形式に限定されず、アイドル回転数の増量制御もAAC
バルブ７のみによる方式に限定されない。

G.発明の効果 本発明によれば、アイドル時のエアコン作動時に熱負
荷が低下したとき、アイドル回転数を優先的に下げ、そ
の後コンプレッサの吐出容量を熱負荷に応じて下げてい
るので、従来に比してアイドル回転数の必要以上の高回
転を抑えることができ、燃費の悪化を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図〜第８図は本発明に係る車両のエンジン回転数制
御装置の一実施例を説明するもので、第２図がエンジン
制御装置の全体構成図、第３図が空調装置の全体構成
図、第４図が空調制御系のブロック図、第５図が空調制
御のフローチャート、第６図がアイドル回転数制御のフ
ローチャート、第７図がコンプレッサの駆動制御を説明
する図、第８図が燃料向上効果を説明する図である。 第９図は従来装置の制御を説明する図である。 1:エンジン、7:AACバルブ 8:バイパス通路、9:コンプレッサ 10:A/Cコトローラ、11:センサ群 20:コントロールユニット 21:クランク角センサ、22:アイドルスイッチ 23:エアコンスイッチ、51:CPU 58:エアコンスイッチ、91:斜板 92:電磁クラッチ、93:プーリ 100:クーラーユニット、101:回転数検出手段 102:アイドル検出手段 103:可変容量形コンプレッサ 104:エアコン検出手段、105:熱負荷検出手段 106:流量調節手段、107:制御値演算手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの回転数を検出する回転数検出手
   段と、 前記エンジンがアイドル状態にあることを検出するアイ
   ドル検出手段と、 流量制御値に基づいて前記エンジンの空気流量を調節
   し、前記回転数を変える流量調節手段と、 前記エンジンの駆動力を受けて回転し、冷媒吐出容量が
   可変とされる可変容量型コンプレッサと、 前記可変容量型コンプレッサが吐出する冷媒が循環する
   サイクルを有するエアコンの作動状態を検出するエアコ
   ン検出手段と、 前記エアコンの熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、 前記エアコンの作動中は、前記熱負荷に応じた冷媒循環
   量となるように前記可変容量型コンプレッサの吐出容量
   を制御する制御手段と、 を備えた車両のエンジン回転数制御装置において、 前記エンジンがアイドル状態にあるとき、目標アイドル
   回転数となるように前記流量制御値を演算すると共に、
   前記エアコン作動中はアイドル回転数の所定の目標回転
   数領域内で前記熱負荷に応じた冷媒循環量となるように
   前記流量制御値を補正する流量制御補正手段と、 前記エアコン作動中に前記熱負荷が低下して、前記流量
   制御値補正手段による前記流量制御値の補正により冷媒
   流量が前記熱負荷に応じた値となる前に前記アイドル回
   転数が前記所定の目標回転数領域の下限界に到達したと
   きに、前記熱負荷に応じた冷媒循環量となるように前記
   吐出容量を補正する容量制御手段とを備えたことを特徴
   とする車両のエンジン回転数制御装置。