JP2841590B2 - エンジン駆動式コンプレッサの容量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンにより駆動される可変容量型コン
プレッサの容量を制御するエンジン駆動式コンプレッサ
の容量制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、車両用空調装置には、冷媒を圧縮するコン
プレッサに可変容量型のものを使用し、室温等により変
化する冷房負荷または蒸発器直後の空気温度等により示
されるフロスト状態に応じてコンプレッサの容量を制御
するようにしたものがある。

またこの種の装置では、車両の加速時や登坂走行時
等，エンジン負荷が急増するような場合には、コンプレ
ッサの容量を速やかに減少して、コンプレッサによるエ
ンジン負荷を速やかに低減させ、逆に減速時には、コン
プレッサの容量を速やかに増加させて、エンジンの減速
エネルギによりコンプレッサを効率よく駆動できるよう
にするために、車両の加速運転時や減速運転時にはコン
プレッサの容量の制御速度を通常時よりも早くすること
が考えられている（例えば特公昭62−975号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが従来では、上記のように、加速時や減速時等
のエンジンの過渡運転時にコンプレッサの容量制御速度
を制御することにより、エンジンを円滑に運転できるよ
うにすることは考えられているものの、エンジンの定常
運転時に冷房負荷が変化してコンプレッサの容量を変更
する場合には、予め設定された所定の制御速度で行なう
ようにしていたため、エンジンの定常運転時，特にエン
ジンの発生トルクが小さいアイドル運転時には、コンプ
レッサの容量変化によって、エンジン回転数が急激に変
動するといった問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、アイ
ドル運転時にコンプレッサの容量変化によって生ずるエ
ンジンの回転変動を抑制できるエンジン駆動型コンプレ
ッサの容量制御装置を提供することを目的としてなされ
た。

［課題を解決するための手段］ 即ち、上記目的を達成するためになされた本発明は、
第１図に例示する如く、 車両のエンジンE/Gにより駆動され，冷媒を圧縮して
吐出する可変容量型コンプレッサCOMの容量を、冷房負
荷または蒸発器のフロスト状態に応じて制御する容量制
御手段M1、を備えたエンジン駆動式コンプレッサの容量
制御装置において、 エンジンE/Gのアイドル運転を検出するアイドル運転
検出手段M2と、 該アイドル運転検出手段M2にてエンジンE/Gのアイド
ル運転が検出されると、上記容量制御手段M1が上記コン
プレッサCOMの容量を制御する際の容量制御速度を、通
常時よりも遅くする制御速度変更手段M3と、 を設けたことを特徴とするエンジン駆動式コンプレッ
サの容量制御装置を要旨としている。

［作用］ 上記のように構成された本発明のエンジン駆動式コン
プレッサの容量制御装置においては、容量制御手段M1が
冷房負荷または蒸発器のフロスト状態に応じて可変容量
型コンプレッサCOMの容量を制御すると共に、アイドル
運転検出手段M2にてエンジンE/Gのアイドル運転が検出
されると、制御速度変更手段M3が容量制御手段M1による
コンプレッサCOMの容量制御速度を通常時よりも遅くす
る。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は車両に搭載されたエンジン10及び空調装
置30の構成を表す概略構成図である。

図に示す如くエンジン10は、機関本体11と、機関本体
11に接続された吸気管12及び排気管13と、から構成され
ている。

吸気管12は、運転者によって操作され、機関本体11へ
の吸気量を調整するスロットル弁14が設けられ、スロッ
トル弁14にはスロットル弁14の全閉状態を検出してオン
するアイドルスイッチ15が設けられている。

また吸気管12には、スロットル弁14を迂回するバイパ
ス通路16が設けられており、このバイパス通路16には、
バイパス通路16の通路面積を調整することにより、スロ
ットル弁14の全閉時にバイパス通路16を通過する空気量
を調節する周知のアイドルスピードコントロールバルブ
（ISCV）17がけられている。尚このISCV17により、スロ
ットル弁14が全閉状態となるアイドル運転時のエンジン
回転数NEが調節される。

また次に吸気管12には、スロットル弁14より下流の内
部圧力（吸気管圧力）PMを検出する圧力センサ18が設け
られ、更に吸気管12の各気筒に対応して分岐した部分に
は、燃料噴射弁19が設けられいる。

一方機関本体11には、吸気管12を介して燃焼室に吸入
された混合気を着火するための点火プラグ20及び機関本
体11を冷却するための冷却水の温度を検出する水温セン
サ21が設けられ、また機関本体11のクランク軸22には、
クランク軸22の回転角を検出する回転角センサ23が設け
られている。

次に空調装置30は、その行程容量を連続的に変化させ
ることができる可変容量型コンプレッサ（A/Cコンプ）3
1を備えている。A/Cコンプ31は、電磁クラッチ32を介し
てエンジン10のクランク軸22と接続されており、エンジ
ン10の駆動力によって駆動される。尚A/Cコンプ31の駆
動により気体状態の冷媒が圧縮される。

A/Cコンプ31は高圧側冷媒配管33を介してコンデンサ3
4と接続されており、コンデンサ34において、A/Cコンプ
31から吐出された冷媒が放熱され、液化する。またコン
デンサ34はレシーバ35と接続されており、レシーバ35で
は、液化された冷媒が一時的に蓄えられる。また更にこ
のレシーバ35には、後述するエバポレータ36の下流側の
低圧側冷媒配管37に設けられた感温筒38に応じて開度が
変る膨張弁39が接続されており、レシーバ35に蓄えられ
た冷媒が膨張弁39の開度に応じた量だけ膨張される。

次に膨張弁39と接送されたエバポレータ36では、膨張
した冷媒が気化する。この気化の際には冷媒が周囲の熱
を奪うので、エバポレータ36の周囲の空気が冷却され
る。またエバポレータ36で冷却された空気が車室内へ吹
き出される吹出口には、吹出温センサ40が設けられてい
る。そしてエバポレータ36で気化した冷媒は低圧側冷媒
配管37を介してA/Cコンプ31へ導かれる。尚A/Cコンプ31
には、冷媒の吐出量，即ちA/Cコンプ31の可変容量を検
出する容量センサ41が設けられ、また高圧側及び低圧側
の各冷媒配管33及び37には冷媒の圧力を検出する高圧圧
力センサ42及び低圧圧力センサ43が夫々備えられてい
る。

エンジン10及び空調装置30は、電子制御ユニット（EC
U）50により駆動制御される。ECU50は、上述のアイドル
スイッチ15,圧力センサ18,水温センサ21,回転角センサ2
3,吹出温センサ40,容量センサ41,高圧圧力センサ41,低
圧圧力センサ43,及び運転者により空調装置30の作動指
令によって閉路されるエアコンスイッチ45等からの信号
に応じて、エンジン10及び空調装置30を制御するための
もので、CPU,ROM,RAM等からなる周知のデジタルコンピ
ュータを中心に構成されている。

ECU50による空調装置30の制御は、周知の通り、高圧
圧力センサ42,低圧圧力センサ43等からの各種センサ信
号に基づいて行われるが、以下にこの制御の内、本発明
にかかわる主要な制御である、A/Cコンプ31の容量制御
について、第３図に示すフローチャートに沿って説明す
る。

容量制御は、ECU50において、エンジン制御等の他の
制御処理と共に繰り返し実行される処理で、処理が開始
されるとまずステップ100にて、エアコンスイッチ45が
オン状態であるか否かを判断する。そしてエアコンスイ
ッチ45がオフ状態であればステップ110に移行して、電
磁クラッチ32によるA/Cコンプ31とエンジン10のクラン
ク軸22との接続を遮断することによりA/Cコンプ31をオ
フし、処理を一旦終了する。

一方ステップ100にてエアコンスンイッチ45がオン状
態であると判断されると、ステッ120に移行して、アイ
ドルスイッチ15がオン状態であるか否かを判断する。そ
してアイドルスイッチ15がオフ状態で、エンジン10がア
イドル運転されていない場合には、ステップ130に移行
して、吹出温センサで検出された吹出温や、その他のセ
ンサで求められた車室温，日射量、外気温，或は運転者
により設定された目標室温等に基づき、車室温を目標室
温に制御するために冷房能力をアップするか否かを判断
する。

ステップ130にて冷房能力をアップすると判断される
と、ステップ140に移行し、A/Cコンプ31の容量を増加さ
せるべく、A/Cコンプ31に出力する容量制御信号のデュ
ーティ比を２％増加させることにより容量制御を実行
し、処理を一旦終了する。また逆にステップ130にて冷
房能力をアップさせないと判断されると、ステップ150
に移行し、A/Cコンプ31の容量を減少させるべく、A/Cコ
ンプ31に出力する容量制御信号のデューティ比を２％減
少させることにより容量制御を実行し、処理を一旦終了
する。

一方ステップ120にて、アイドルスイッチ15がオン状
態で、エンジン10がアイドル運転されていると判断され
る場合には、ステップ160に移行して、上記ステップ130
と同様に、冷房能力をアップするか否かを判断する。そ
してステップ160にて冷房能力をアップすると判断され
ると、ステップ170に移行し、A/Cコンプ31の容量を増加
させるべく、A/Cコンプ31に出力する容量制御信号のデ
ユーティ比を１％増加させることにより容量制御を実行
し、処理を一旦終了する。また逆にステップ160にて冷
房能力をアップさせないと判断させると、ステップ180
に移行し、A/Cコンプ31の容量を減少させるべく、A/Cコ
ンプ31に出力する容量制御信号のデューティ比を１％減
少させることにより容量制御を実行し、処理を一旦終了
する。

以上説明したように、本実施例では、エンジン10の非
アイドル運転時には、容量制御信号のデューティ比を２
％ずつ変更することによりA/Cコンプ31の容量を増減
し、エンジン10のアイドル運転時には、容量制御信号の
デューティ比を１％ず変更することによりA/Cコンプ31
の容量を増減するようにしている。このため本実施例の
空調装置10によれば、アイドル運転時には、非アイドル
運転時に比べて、A/Cコンプ31の容量の増減速度を遅く
して、エンジン10に大きな回転変動が発生するのを防止
できる。

つまり第４図に示す如く、アイドルスイッチ15がオフ
状態となるエンジン10の非アイドル運転時には、車両駆
動系でのエンジン負荷が大きいため、A/Cコンプ31から
の冷媒の吐出量を外部の冷房負荷の変動に対して速やか
に追従させることができるようにA/Cコンプ31の容量の
制御速度を高くしても、A/Cコンプ31の容量変化により
エンジン10に大きな回転変動が生ずることはないが、ア
イドルスイッチ15がオン状態となるエンジン10のアイド
ル運転時には、車両駆動系でのエンジン負荷が小さいた
め、図に点線で示す如く、A/Cコンプ31の容量の制御速
度をそのままにしていると、エンジン10に大きな回転変
動が生じ、場合によってはエンジンストールが発生して
しまう。そこで本実施例では、図に実線で示す如く、ア
イドル運転時における容量制御信号のデューティ比の増
減割合を、非アイドル運転時より小さくして、A/Cコン
プ31の容量の制御速度を遅くする（図に示す容量変化の
傾きを小さくする）ことにより、アイドル運転時に外部
の冷房負荷が変化した場合に生ずるエンジン10の回転変
動を防止しているのである。

ここで上記実施例では、アイドルスイッチ15によりエ
ンジン10のアイドル運転を検出し、アイドル運転時に
は、単にA/Cコンプ31の制御信号のデューティ比の変化
割合を非アイドル運転時より小さくすることにより、A/
Cコンプ31の容量の制御速度を遅くするように構成した
が、たとえアイドルスイッチ15がオン状態であっても、
エンジン負荷の違いによってA/Cコンプ31の容量変化に
より生ずるエンジン10の回転変動は異なるため、エンジ
ン10の回転変動を抑制しつつA/Cコンプ31の容量をより
速やかに変更できるようにするには、アイドル運動時の
エンジン10の負荷状態に応じて、容量の制御速度を変更
することが望ましい。

つまり例えば自動変速機搭載車両にあっては、たとえ
アイドルスイッチ15がオン状態であっても、その変速レ
ンジがニュートラルレンジ（Ｎレンジ）にあるかドライ
ブレンジ（Ｄレンジ）にあるかによってエンジン負荷は
異なり、変速レンジがＮレンジにある方がエンジン負荷
が小さく、A/Cコンプ31の容量変化に対するエンジン10
の回転変動が大きくなるため、自動変速機搭載車両にあ
っては、A/Cコンプ31の容量制御を、例えば第５図に示
す如き手順で実行することが望ましい。以下この第５図
に示す容量制御について説明する。

図に示す如く、この容量制御では、まずステップ200
にてエアコンスイッチ45がオン状態であるか否かを判断
し、エアコンスイッチ45がオフ状態であればステップ21
0に移行しA/Cコンプ31をオフし、そうでなければステッ
プ220にてアイドルスイッチ15がオン状態であるか否か
を判断する。そしてアイドルスイッチ15がオフ状態で、
エンジン10がアイドル運転されていなければ、ステップ
230にて容量制御信号のデューティ比の変更値ΔＤに値
３を設定する。

一方アイドルスイッチ15がオン状態で、エンジン10が
アイドル運転されている場合には、ステップ240に移行
して、自動変速機（AT）の変速レンジがＮレンジである
か否かを判断する。そして変速レンジがＮレンジであれ
ば、ステップ250にて容量制御信号のデューティ比の変
更値ΔＤに値１を設定し、逆に変速レンジがＮレンジで
なければ、ステップ260にて容量制御信号のデューティ
比の変更値ΔＤに値２を設定する。

このように容量制御信号のデューティ比の変更値ΔＤ
が設定されると、今度はステップ270に移行して、当該
空調装置からの吹出温が目標値より低いか否かを判断
し、吹出温が目標値より低ければ、ステップ280に移行
して、容量制御信号のデューティ比を上記設定された変
更値ΔＤにて減少させることにより、容量制御を行な
い、吹出温が目標値以上であれば、ステップ290に移行
して、吹出温が目標値を越えているか否かを判断する。
そして吹出温が目標値を越えている場合には、ステップ
300に移行して、容量制御信号のデューティ比を上記設
定された変更値ΔＤにて増加させることにより、容量制
御を行ない、そうでなければ（即ち、吹出温が目標値に
なっている場合には）、ステップ310に移行して容量制
御信号のデューティ比の変更は行わず、容量制御を実行
する。

以上のように第５図に示す容量制御では、アイドルス
イッチ15がオン状態である場合に、自動変速機の変速レ
ンジがＮレンジであるか否かを判断し、変速レンジがＮ
レンジであればデューティ比の変更値ΔＤが最小値１を
設定し、変速レンジＤレンジであればデューティ比の変
更値ΔＤにアイドルスイッチ15のオフ時（即ち非アイド
ル運転時）よりは小さい中間値２を設定するようにして
いる。このためエンジン10のアイドル運転時には、エン
ジン負荷に応じて、エンジン負荷が小さい程、A/Cコン
プ31の容量制御速度を小さくすることができ、エンジン
10の回転変動を抑制しつつ、容量の制御を良好に実行す
ることが可能となる。

次に上記実施例では、エンジン10のアイドル運転をス
ロットルバルブの全閉時にオン状態となるアイドルスイ
ッチ15を用いて検出するように構成したが、アイドル運
転は、エンジン回転数，吸気管圧力，吸入空気量，スロ
ットル開度等から検出するようにしてもよい。またこの
場合、これら各値からエンジン負荷を求めるようにし、
そのエンジン負荷に応じて容量制御速度を変更するよう
にしてもよい。

また上記実施例では、容量制御信号のデューティ比を
制御することによりA/Cコンプ31の容量制御を行なう装
置を例にとり説明したが、周知のように例えば吹出温と
目標値との偏差に基づきA/Cコンプ31の目標容量を設定
し、A/Cコンプ31の容量がこの目標容量となるようにA/C
コンプ31を制御する。所謂PID（比例・積分・微分）制
御によって容量制御を行なう装置では、A/Cコンプ31の
目標容量を算出する制御ゲインを変更することにより、
制御速度を変更するようにすればよい。

また更に上記実施例では、エンジン10のアイドル運転
時には、A/Cコンプ31の容量の増加速度及び減少速度を
共に遅くするように構成したが、A/Cコンプ31の容量を
増加させる場合の制御速度のみを遅くするようにして
も、エンジン10の回転変動を抑制することができ、特に
エンジンストールは確実に防止することができる。

また上記実施例では、エンジン10のアイドル運転時に
は、容量制御速度を非アイドル運転時より常に遅くする
ように構成したが、例えばアイドル運転時にA/Cコンプ3
1の容量が急変する運転条件を監視し、この条件の検出
時に一定時間だけ容量の制御速度を遅くするようにして
もよい。つまり例えば設定温度の変更、車室温度の急
変、エンジン回転数の急変通の監視し、この条件検出時
に一定時間だけ容量の制御速度を遅くするようにして
も、エンジン回転数の急変を抑制することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のエンジン駆動式コンプ
レッサの容量制御装置によれば、エンジンのアイドル運
転時には、コンプレッサの容量制御速度を通常時よりも
遅くするようにしているため、コンプレッサの容量変化
によってエンジンが大きく回転変動するのを防止でき、
エンジンを安定して運転できるようになる。

また、本発明では、エンジンの回転変動防止のために
容量制御手段による容量制御を禁止してコンプレッサの
容量を固定するのではなく、容量制御手段による容量制
御速度を通常時よりも遅くすることにより、エンジンの
アイドル運転時の回転変動を防止することから、エンジ
ンがアイドル運転状態にあっても、コンプレッサの容量
自体は、冷房負荷や蒸発器のフロスト状態に応じて制御
することができる。従って、エンジンのアイドル運転時
にコンプレッサによる冷房能力が低下してしまうような
ことはなく、例えば、車両をアイドル状態で長時間停車
したような場合であっても、車室内の温度を最適に制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を例示するブロック図、第２図は
実施例の車両に搭載されたエンジン及び空調装置の構成
を表す概略構成図、第３図はECUで実行される容量制御
を表すフローチャート、第４図はその容量制御の動作を
説明するチイムチャート、第５図は自動変速機搭載車両
における容量制御を表すフローチャート、である。 E/G,10……エンジン COM,31……可変容量型コンプレッサ M1……容量制御手段、M2……振動検出手段 M3……容量制限手段、15……アイドルスイッチ、 30……空調装置、45……エアコンスイッチ 50……電子制御ユニット（ECU）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−232018（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−85423（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60H 1/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のエンジンにより駆動され、冷媒を圧
   縮して吐出する可変容量型コンプレッサの容量を、冷房
   負荷または蒸発器のフロスト状態に応じて制御する容量
   制御手段、 を備えたエンジン駆動式コンプレッサの容量制御装置に
   おいて、 エンジンのアイドル運転を検出するアイドル運転検出手
   段と、 該アイドル運転検出手段にてエンジンのアイドル運転が
   検出されると、上記容量制御手段が上記コンプレッサの
   容量を制御する際の容量制御速度を、通常時よりも遅く
   する制御速度変更手段と、 を設けたことを特徴とするエンジン駆動式コンプレッサ
   の容量制御装置。