JP2730243B2 - 車載可変容量圧縮機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用エンジンにより駆動される空調装置
に用いられる可変容量圧縮機（以下単に圧縮機という）
の制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来の車両用エンジン駆動の空調装置において、車載
可変容量圧縮機制御装置は、冷房負荷の変化に応じて適
切な冷房能力を得るために、冷房負荷変化に相応じて圧
縮機の容量を変えてその吐出量を冷房負荷に対応させて
いる。

そして、例えば実公昭62-975号公報に開示されるよう
に、従来の車載可変容量圧縮機制御装置では、圧縮機を
駆動する車両用エンジンの広般な回転数変動に鑑み、エ
ンジン回転数変化に逆応して容量を調整し、エンジン回
転数変化による吐出量を補償し、エンジン回転数変化に
かかわらず吐出量が変動しないようにしている。

したがって、エンジン回転数が減少する場合には容量
は増加される。

更に、上記公報は、車両加速時に小容量化してエンジ
ン負担を軽減し、車両減速時に大容量化して減速エネル
ギーを回収することも開示している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、例えばレーシング（すなわち、エンジンの空
吹かし）直後のように、エンジン回転が急激に低下する
場合、可変容量圧縮機の制御装置は上述の如く吐出量を
一定にするべく容量を急激に増大させる。その結果、圧
縮機の負荷トルクが急激に増大してエンジン回転が急落
し、最悪の場合にはエンストしてしまうという問題があ
った。

このような問題はレーシング時だけでなく、例えば、
急制動時や加速を急激に停止する時などでも生じた。

本発明は上記した問題点に鑑みなされたものであり、
エンジン回転が急落する運転領域における圧縮機容量の
急増によりエンジン回転数が過度に低下することを防止
する車載可変容量圧縮機制御装置を提供することをその
解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の車載可変容量圧縮機制御装置は、車両用エン
ジンの回転数を検出してエンジン回転数信号を出力する
回転数検出手段と、前記エンジン回転数信号に基づいて
エンジン回転数変化による前記可変容量圧縮機の吐出量
変動を補償するように前記可変容量圧縮機の容量を制御
する容量制御手段とを具備する車載可変容量圧縮機制御
装置において、前記容量制御手段は、エンジン回転数の
減少速度が基準レベルを超えることを検出する回転数急
減検出手段と、エンジン回転数急減期間に前記容量の増
加速度を減少させる容量増加率減少手段とを備えること
を特徴としている。

［作用］ 回転数急減検出手段がエンジン回転数の減少速度が基
準レベルを超えることを検出すると、容量増加率減少手
段は可変容量圧縮機の容量増加の速度を減少させる。

この結果、エンジン回転数急減期間（及びそれに連続
する直後期間）において、吐出容量を一定化するための
圧縮機の容量増加率が過渡的に抑制され、その結果とし
て、このエンジン回転数急減期間におけるエンジン負荷
の急増及びそれによるエンジン回転数の急落が解消され
る。

［実施例］ 本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図に、この実施例の車載可変容量圧縮機制御装置
を装備する車両のエンジン及び空調装置等をも含む全体
システムを示す。

まず、エンジン及び空調装置系について説明する。

車両走行動力を発生する火花点火式水冷多気筒エンジ
ン100は、吸気管102及び排気管103をもつ機関本体101を
包含している。

吸気管102には吸気量を調節するスロットル弁104が設
けられており、スロットル弁104にはスロットル弁104の
全閉状態を検出するアイドルスイッチ105が設けられて
いる。また、吸気管102にはスロットル弁104を迂回して
バイパス通路106が設けられており、バイパス通路106に
はバイパス通路106の通路面積の調節（バイパス通路を
通過する空気流量の調節）のためのリニアソレノイド型
のバイパス弁107が設けられている。このバイパス弁107
はスロットル弁104の全閉時（アイドル状態）における
エンジン回転数NEを所定値に調節している。

また、スロットル弁104の下流側における吸気管圧力
を検出する圧力センサ108が吸気管102に設けられてお
り、吸気管102の下流部に位置する吸気管102の分岐部分
に燃料噴射弁109がそれぞれ設けられている。

一方、機関本体101には点火プラグ111、冷却水温を検
出する水温センサ112、が装着されており、機関本体101
のクランク軸113にはクランク軸113の回転角を検出する
回転角センサ（本発明でいう回転数検出手段）114が設
けられている。

車室内の空気を冷却、除湿する空調装置200は、行程
容積（ピストンストローク）の連続変化が可能な圧縮機
（例えば、揺動斜板式可変容量圧縮機）201を備えてお
り、圧縮機201は電磁クラッチ202を介してエンジン100
のクランク軸113に連結されている。圧縮機201は容量可
変用の制御弁（図示せず）を装備しており、この制御弁
は後述するECU300から入力されるパルス信号の平均値に
応じて開閉することにより圧縮機の容量可変機構に作用
させる制御圧力を調節し、圧縮機の容量を連続変化させ
る。圧縮機201の吐出口は高圧側の冷媒配管203aを介し
てコンデンサ204に接続されており、コンデンサ204は冷
媒液貯溜用のレシーバ205、膨張弁206、エバポレータ20
8、低圧側の冷媒配管203bを順次に介して圧縮機201の吸
入口に連結されている。膨張弁206の開度は低圧側冷媒
配管203bに設けられた感温筒207に応じて調節される。
このような空調装置200、圧縮機201及び上記制御弁につ
いては、最早充分知られているので詳細な説明は省略す
る。また、空調装置200には以下にのべる各種センサが
付設されている。まず、圧縮機201には圧縮機の容量
（すなわち、１行程あたりの吐出量）を検出する容量セ
ンサ（本発明でいう容量検出手段）212が設けられてい
る。例えば、この容量センサ212としては、揺動斜板式
可変容量圧縮機の揺動斜板の変位量やピストンの変位量
を検出する各種変位センサを用いることができる。高圧
側、低圧側の各冷媒配管203a、203bには冷媒ガス圧を検
出する圧力センサ210、211が個別に設けられている。更
に、エバポレータ208で冷却された空気が車室内へと吹
き出される空調装置200の吹出口には吹出温センサ209が
設けられている。

電子制御ユニット（ECU）300は、本発明でいう目標容
量値算出手段（回転数急減検出手段及び容量増加率減少
手段を包含する）と容量制御手段とを構成するマイコン
装置（内部構成の詳述は略する）からなる。ECU300は、
アイドルスイッチ105、圧力センサ108、水温センサ11
2、回転角センサ114、高圧圧力センサ210、低圧圧力セ
ンサ211、容量センサ212、吹出温センサ209、及びエア
コン起動停止用のエアコンスイッチ213等から信号が入
力され、入力した各信号に応じてエンジン100及びエア
コン200を制御する。

この車載可変容量圧縮機制御装置の容量制御サブルー
チンを第２図のフローチャート及び第３図の信号波形図
により説明する。

S1000においてエアコンスイッチ213の投入を調べて、
投入されていなければ電磁（Mg）クラッチ202をオフし
て（S1022）メインルーチンにリターンし、投入されて
いれば電磁クラッチ202をオンして（S1001）圧縮機201
を起動し、圧力センサ210、211及び容量センサ212の出
力信号により圧縮機の高圧圧力（吐出側）Pd、低圧圧力
（吸入側）Ps、容量Vcを検出する（S1002）。

次に、低圧圧力Psとその目標値Psoとを比較し（S100
3）、Ps＞Psoなら今回の容量変化量ΔVcを所定量αとし
（S1005）、Ps＞Psoなら今回の容量変化量ΔVcを所定量
−αとし（S1006）、Ps＝Psoなら今回の容量変化量ΔVc
を０とする（S1004）。すなわち、S1003で低圧圧力Psに
より基礎的な冷房負荷を検出し、S1004〜S1006でこの冷
房負荷に容量Vcを追従させるべくフィードバック制御し
ている。この制御により低圧圧力Psは目標値Psoのレベ
ルに保たれる（すなわち、蒸発器208の温度を一定化し
ている）。

次に、回転角センサ114からエンジン回転数NEを読取
って（S1100）、単位期間当たりのエンジン回転数NEの
減少量ΔNEを算出する（S1101）。次に、減少量ΔNEを
基準の減少量ΔNEoと比べ（S1007）、ΔNE＞ΔNEo（す
なわち、エンジン回転数NEの急減状態）であればフラグ
FSLOWがＯかどうかを調べる（S1008）。このフラグFSLO
Wは容量制御スローモードフラグと呼ばれるものであ
り、単位時間当たりの容量変化量（この場合は容量増加
量）ΔVcを低減して容量増加速度を低下させる制御（以
下、容量増加速度低下制御という）の実行を指令するフ
ラグである。

S1008ではフラグFSLOWが０であるかどうかを調べ、０
であれば（容量増加速度低下制御が指令されていなけれ
ば）フラグFSLOWを１と置き（容量増加速度低下制御を
指令し）、カウント値CSLOWを０にリセットして（S100
9）、S1012に進む。このカウント値CSLOWは容量増加速
度低下制御が実行された時間をカウントするスローモー
ド実行カウンタの累計値であり、カウント値のCSLOWが
βに達するまでの時間がスローモード制御実行期間であ
る。

すなわち、この実施例では、フラグFSLOWが１である
場合に容量制御における容量増加速度を低下させる動作
を実行し、この容量増加速度低下制御はカウント値CSLO
Wがβに達するまでの時間（スローモード制御実行期
間）において実行される。

一方、S1008でFSLOWが１であれば（容量増加速度低下
制御の実行中であれば）、S1011でカウント値CSLOWに１
を加える（時間を進める）。

また、S1007においてΔNE＞ΔNEoでないなら（すなわ
ち、エンジン回転数急減時でなければ）、フラグFSLOW
が１かどうかを調べる（S1010）。S1010にてフラグFSLO
Wが１である場合（エンジン回転数急減時は過ぎたもの
のまだスローモード制御実行期間が終了していない期
間）には、S1011に進み、カウント値CSLOWに１を加えて
（時間を進めて）S1012に進む。また、S1010において、
フラグFSLOWが０である場合（エンジン回転数急減時で
もなくかつスローモード制御実行期間でもない期間）に
は、S1019に進んで、容量増加速度低下制御ステップ（S
1008〜S1017）を迂回する。

S1012ではカウント値CSLOWがβより小さいかどうか
（すなわち、スローモード制御実行期間が満了していな
いかどうかを調べる）。そして、カウント値CSLOWがβ
より小さければ（満了していなければ）S1004〜S1006で
設定した単位時間当たりの容量変化量（この場合は容量
増加量）ΔVcを半減して（S1013）、容量増加速度を低
下させ、S1014に進む。一方、カウント値CSLOWがβ以上
であれば（満了してれば）フラグFSLOWを０にリセット
して（容量減少速度低下制御の実行を終了して）、S101
9に進む。

S1014では、エンジン回転数NEを、予め設定されてい
る基準のエンジン回転数NEoと比較し、NE＜NEoであれば
（すなわち、エンジン回転数NEが低速であれば）S1013
で半減した容量変化量（この場合は容量増加量）ΔVcを
更に半減する（S1015）。すなわち、エンジン回転数NE
の急減時における圧縮機容量の急増によるエンジン回転
数の過度の急減は、特に、エンストの危険が生じる低回
転数運転域で問題となる。したがって、このS1014、S10
15では、エンジンの低回転数運転域において一層の容量
増加速度の減少を行って、エンジンの回転数が低くエン
ジンの発生トルクが小さいときの過負荷を防止してい
る。

次に、S1016でエアコンの負荷状態に相関のある高圧
圧力力Pdと予め設定されている基準圧力Pdoとを比較
し、Pd＞Pdoであれば（すなわち、圧縮機の負荷が基準
レベルより高ければ）、容量変化量（この場合は容量増
加量）ΔVcを更に半減する（S1017）。このようにすれ
ば、高負荷運転している圧縮機の容量を増加して更に圧
縮機駆動動力を増大させる不具合を解消することができ
る。

次に、S1019で現在の容量値Vcに上記のステップで算
出した容量変化量ΔVcを加算し、加算後の新しい容量値
Vcに基づく容量制御信号を圧縮機に送って（S1020）、
圧縮機の容量を可変制御し、メインルーチンにリターン
する。

上記フローチャートにおいて、S1101は本発明でいう
回転数急減検出手段を構成し、S1013は本発明でいう容
量増加率減少手段を構成し、S1101、S1013、S1019は本
発明でいう目標容量値算出手段を構成し、S1020は本発
明でいう容量制御手段を構成している。また、S1019に
おけるVc＝（Vc＋ΔVc）は、本発明でいう目標容量値を
意味する。

第３図のタイムチャートにおいて実際の挙動を説明す
る。

従来の圧縮機容量制御の挙動を点線で、本実施例の圧
縮機容量制御の挙動を実線で表わす。従来の制御ではエ
ンジン回転数低下時に容量の変化速度a₁〜a₄は全て同一
である。本実施例制御の変化速度K₁〜K₄は、 a₁＞K₁、a₂＞K₂、a₃＞K₃、a₄＞K₄、そして、K₁＞K₂、
K₃＞K₄となる。すなわち、圧縮機の負荷に差がある場
合、負荷が大きい程、容量変化速度（容量増加速度）が
遅くなっている（K₁＞K₂）。

また、エンジン回転数に差がある場合、回転が低い
程、容量変化速度（容量増加速度）が遅くなっている
（K₃＞K₄）。

説明したように、この実施例の車載可変容量圧縮機制
御装置では、エンジン回転数の急減速時において圧縮機
容量増加によるエンジン負荷トルクの急増が防止され、
エンジン回転の急落やエンストといった不具合を防止す
るできることがわかる。

なお、圧縮機負荷検出手段として高圧圧力Pdを用いた
が、容量Vc、低圧圧力Ps、外気温、室温、ブロア風量や
これらの組み合せで検出してもよい。

なお、第１図における各容量増加率減少期間t¹〜t⁴は
第２図に示す最大期間β以下となっている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の車載可変容量圧縮機制
御装置では、エンジン回転数急減期間に可変容量圧縮機
の容量増加速度を減少させる容量増加率減少手段を備え
ているので、エンジン回転が急激に下がる運転領域にお
ける圧縮機容量の急増によりエンジン回転数が過度に低
下することを防止して、運転感覚の向上を図り、エンス
トの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車載可変容量圧縮機制御装置の一実施
例を示す構成図、第２図はその動作を示すフローチャー
ト、第３図はそのエンジン回転数NEと、圧縮機負荷と、
容量との関係を示す状態図である。 114……回転数検出手段 212……容量検出手段 300……ECU （目標容量値算出手段） （容量制御手段） （回転数急減検出手段） （容量増加率減少手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用エンジンの回転数を検出してエンジ
   ン回転数信号を出力する回転数検出手段と、前記エンジ
   ン回転数信号に基づいてエンジン回転数変化による前記
   可変容量圧縮機の吐出量変動を補償するように前記可変
   容量圧縮機の容量を制御する容量制御手段とを具備する
   車載可変容量圧縮機制御装置において、 前記容量制御手段は、 エンジン回転数の減少速度が基準レベルを超えることを
   検出する回転数急減検出手段と、 エンジン回転数急減期間に前記容量の増加速度を減少さ
   せる容量増加率減少手段と、 を備えることを特徴とする車載可変容量圧縮機制御装
   置。