JP3797106B2

JP3797106B2 - モーターファン制御装置

Info

Publication number: JP3797106B2
Application number: JP2001001824A
Authority: JP
Inventors: 知史古川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-01-09
Also published as: JP2002205539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のラジエーターとコンデンサーに送風してエンジン冷却水とエアコン（空調装置）冷媒を冷却するためのモーターファンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両前部に設置されるラジエーターとコンデンサーに送風し、エンジン冷却水とエアコン冷媒を冷却するためのモーターファンの回転を制御する装置が知られている。このモーターファン制御装置では、図３に示すように車速Ｖsp、コンプレッサー・クラッチの締結と解放（ON、OFF）、エアコン冷媒圧力Ｐdおよびエンジン冷却水温Ｔwに基づいてモーターファンの運転と停止（ON、OFF）を制御している。
【０００３】
また、車両に設置されるエアコンは、冷媒圧力異常時または回転速度異常時にコンプレッサーを保護するために、図４に示すようにエンジン回転速度Ｎeとエアコンの冷媒圧力Ｐdに基づいてコンプレッサー・クラッチの締結と解放を制御している。
【０００４】
図４において、エンジン回転速度Ｎe[rpm]が低速設定値Ｎe１以下または高速設定値Ｎe４（＞Ｎe１）以上になると、コンプレッサー・クラッチを解放してコンプレッサーの運転を禁止し、エンジン回転速度Ｎeが低速設定値Ｎe２（＞Ｎe１）より高くなるか、または高速設定値Ｎe３（＜Ｎe４）より低くなると、エンジン回転速度Ｎeによるコンプレッサーの運転禁止を解除している。また、エアコンの高圧側冷媒圧力Ｐdが低圧設定値Ｐd１以下または高圧設定値Ｐd４以上になると、コンプレッサー・クラッチを解放してコンプレッサーの運転を禁止し、冷媒圧力Ｐdが低圧設定値Ｐd２（＞Ｐd１）より高くなるかまたはＰd３（＜Ｐd４）より低くなると、冷媒圧力Ｐdによるコンプレッサーの運転禁止を解除している。つまり、図４の領域Ｂではエアコンの運転が許可され、領域Ａ、Ｂ、Ｃ以外の領域ではエアコンの運転が禁止される。なお、領域ＡおよびＣはヒステリシス領域である。
【０００５】
ここで、エアコンのコンプレッサーはエンジンにより駆動されるから、コンプレッサーの回転速度はエンジンの回転速度Ｎeに比例する。また、エンジンの回転速度やトルクを制御するために、エンジンには回転速度Ｎeを検出するためのセンサーが設置される。そのため、エンジン回転速度Ｎeに基づいてコンプレッサー・クラッチの締結と解放を制御するのが一般的であるが、コンプレッサーの回転速度を直接検出し、エンジン回転速度Ｎeに代えてコンプレッサーの回転速度に基づいてコンプレッサー・クラッチの締結と解放を制御することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のモーターファン制御装置では、特定の条件を満たすと次のような不具合が生じる。例えば、停車中や極低車速時でエンジン冷却水温Ｔwが低く、かつエアコンの冷媒圧力ＰdがＰd３≦Ｐd＜Ｐd４の範囲にあるときに、空ふかしなどによってエンジン回転速度ＮeがＮe４を超えると、図４に示すようにコンプレッサー保護のためにコンプレッサー・クラッチが解放される。空ふかしが終わってエンジン回転速度ＮeがＮe３より低くなっても、冷媒圧力ＰdがＰd３以上であるからコンプレッサー・クラッチは直ちに締結されない。しかも、エンジン冷却水温Ｔwが低いからモーターファンは停止されており、モーターファンによるコンデンサーの冷却は行われず、さらに、停車中や極低車速時には走行風圧によるコンデンサーの冷却も期待できないから、コンデンサーにおけるエアコン冷媒の冷却が不充分となる。したがって、冷媒圧力ＰdがいつまでもＰd３より低くならず、図４の領域Ａに長い時間留まってコンプレッサー・クラッチが解放されたままとなり、長時間にわたってエアコンが運転されないという問題が発生する。
【０００７】
このような問題を解決するために、コンプレッサー・クラッチの締結と解放に連動してモーターファンの運転と停止を行う代わりに、エアコンの入／切を操作するエアコン・スイッチの状態に連動してモーターファンの運転と停止を制御することが考えられる。ところがそうすると、冷媒圧力異常によりコンプレッサー・クラッチが解放されたときに、モーターファンは運転し続けるから冷媒圧力が速やかに低下し、冷媒圧力異常によるコンプレッサーの運転禁止が解除され、クラッチが締結されてコンプレッサーの運転が再開されてしまう。これではコンプレッサーの保護機能が損なわれてしまうから、エアコン・スイッチに連動してモーターファンの運転と停止を制御するのは不適切である。
【０００８】
また、エアコンの運転禁止制御を、図４に示すようなエンジン回転速度Ｎeと冷媒圧力Ｐdとに応じたマップ制御とせず、エンジン回転速度Ｎeに基づく制御ロジックと、冷媒圧力Ｐdに基づく制御ロジックとに分けて制御することも考えられるが、制御ロジックが複雑になって調整が煩雑になり、総合的にコストアップするという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、エアコン冷媒圧力が特定の範囲にあるときにエンジン回転速度異常によりコンプレッサーの運転が禁止されても、回転速度異常による運転禁止が解除されたら速やかにコンプレッサーの運転を再開させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態のモーターファン制御マップ例を示す図３とコンプレッサー・クラッチの制御マップ例を示す図４に対応づけて本発明を説明すると、
（１）請求項１の発明は、エンジン回転速度（Ｎe）が設定値ｘ１（Ｎe４）以上、またはエアコン冷媒圧力（Ｐd）が設定値ｙ１（Ｐd４）以上でコンプレッサー・クラッチを解放し、エンジン回転速度（Ｎe）が設定値ｘ２（Ｎe３）（＜ｘ１）より低くなり、かつエアコン冷媒圧力（Ｐd）が設定値ｙ２（Ｐd３）（＜ｙ１）より低くなったらコンプレッサー・クラッチを締結する制御装置であって、車両のラジエーターとコンデンサーに送風してエンジン冷却水とエアコン冷媒を冷却するためのモーターファンの回転を制御するモーターファン制御装置に適用され、エンジン回転速度（Ｎe）が設定値ｘ１（Ｎe４）以上となってコンプレッサー・クラッチが解放された後に、エアコン冷媒圧力（Ｐd）がｙ２（Ｐd３）以上ｙ１（Ｐd４）未満の範囲にあって、かつエンジン回転速度（Ｎe）がｘ２（Ｎe３）より低い場合はモーターファンを運転することにより、上記目的を達成する。
（２）また、請求項２にモーターファン制御装置は、車速を検出する車速検出手段を備え、車速検出値が所定値以上の場合はモーターファンを停止するようにしたものである。
【００１１】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、例えば、停車中や極低車速時でエンジン冷却水温が低く、かつ冷媒圧力がｙ２以上ｙ１未満の範囲にあるときに、空ふかしなどによりエンジン回転速度が設定値ｘ１以上になると、コンプレッサー保護のためにコンプレッサー・クラッチが解放されるが、空ふかしが終わった後に、冷媒圧力がｙ２以上ｙ１未満の範囲にあって、かつエンジン回転速度がｘ２未満の場合はモーターファンを運転するようにしたので、コンデンサーにおけるエアコン冷媒の冷却が促進され、冷媒圧力が速やかに設定値ｙ２より低くなってコンプレッサー・クラッチの締結条件を満たし、短時間でエアコン運転を再開することができる。
（２）請求項２に発明によれば、車速検出値が所定値以上の場合はモーターファンの運転を停止する。車速検出値が所定値以上の高速走行中の場合は、走行風圧によりラジエーターとコンデンサーを通過する風量が多くなり、モーターファンを運転しなくてもエンジン冷却水とエアコン冷媒を十分に冷却できる。したがって、このような場合にモーターファンを停止することによって電力消費を節約することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。エンジン・コントローラー１はマイクロコンピューター１ａとメモリ１ｂなどの周辺部品から構成され、エンジンの吸入空気量制御、燃料噴射制御、点火制御などを行うとともに、エアコンとモーターファンの運転、停止を制御する。車速センサー２は車速Ｖsp[km/h]を検出し、エンジン回転センサー３はエンジンの回転速度Ｎe[rpm]を検出する。エアコン・コントローラー４は、車室内へ吹き出す空調風の温度、吹き出し口などを制御する。エアコン・コントローラー４にはエアコンの入／切を操作するエアコン・スイッチ５が接続されており、エアコン・スイッチ５の操作状態に応じたエアコン・スイッチ信号がエンジンコントローラー１へ送られる。
【００１４】
リレー６はエアコン・コンプレッサー７のクラッチ７ａの締結と解放を行うリレーであり、エンジン・コントローラー１がイグニッション電源８によりリレーコイル６ａを励磁すると、イグニッション電源８からリレー接点６ｂを介してクラッチ７ａへ通電され、クラッチ７が締結される。これにより、コンプレッサー７がエンジンにより駆動されてエアコンが運転される。以下、リレー・コイルを励磁することを「リレーをオンする」という。
【００１５】
リレー９はモーターファン１０の運転と停止を行うリレーであり、エンジン・コントローラー１がイグニッション電源８によりリレーコイル９ａを励磁すると、イグニッション電源８からリレー接点９ｂを介してモーターファン１０へ通電され、モーターファン１０が回転する。これにより、コンデンサー１１へ送風され、コンプレッサー７から吐出された高圧、高温の冷媒が冷却される。
【００１６】
なお、カップリングを介してエンジンにより直接、駆動されるファンでラジエーターのエンジン冷却水とコンデンサーのエアコン冷媒を冷却する方式の車両があるが、本願発明は、モーターにより駆動されるファンでラジエーターとコンデンサーを冷却する方式の車両を適用対象とするものであり、この明細書では、モーターにより駆動されるファンという意味でモーターファンと呼び、エンジンにより駆動されるファンと区別する。
【００１７】
コンプレッサー７からコンデンサー１１までの高圧パイプ１２には圧力センサー１３が設けられており、冷媒の高圧側圧力Ｐdを検出する。なお、エアコンの冷凍圧縮サイクルの詳細については本願発明と直接に関係しないので説明を省略する。
【００１８】
図２はモーターファン制御プログラムを示すフローチャートである。エンジン・コントローラー１のマイクロコンピューター１ａは、エアコン・コントローラー４からエアコン・スイッチ５のON信号を受信するとこの制御プログラムの実行を開始する。
【００１９】
ステップ１において、図４に示すように、冷媒圧力Ｐdが予め設定された高圧設定値Ｐd４（例えば2.74MPa）以上か、またはエンジン回転速度Ｎeが予め設定された高回転速度Ｎe４（例えば5400rpm）以上かどうかを確認する。Ｐd≧Ｐd４の冷媒圧力異常、またはＮe≧Ｎe４のエンジン回転速度異常のどちらも検出されなければステップ６へ進み、リレー６をオンしてコンプレッサー・クラッチ７ａを締結し、コンプレッサー７を運転してエアコン運転を開始する。
【００２０】
続くステップ７で、図３に示すモーターファン制御マップを参照してモーターファン１０を制御する。すなわち、現在の車速Ｖspが予め設定した低速設定値Ｖsp１（例えば50km/h）未満の低速走行中のときはステップ９へ進み、リレー９をオンしてモーターファン１０を運転する。また、現在の車速Ｖspが低速設定値Ｖsp１以上でかつ中速設定値Ｖsp２（例えば80km/h）未満の中速走行中のときはステップ８へ進み、冷媒圧力Ｐdが予め設定された値Ｐd５（例えば1.68MPa）以上かどうかを確認する。冷媒圧力Ｐdが設定値Ｐd５以上の場合はステップ９へ進み、リレー９をオンしてモーターファン１０を運転し、一方、冷媒圧力Ｐdが設定値Ｐd５未満の場合はステップ１０へ進み、リレー９をオフしてモーターファン１０を停止する。さらに、現在の車速Ｖspが中速設定値Ｖsp２以上の高速走行中のときはステップ１０へ進み、リレー９をオフしてモーターファン１０を停止する。
【００２１】
一方、ステップ１で冷媒圧力異常またはエンジン回転速度異常が検出された場合はステップ２へ進み、リレー６をオフしてコンプレッサー・クラッチ７ａを解放し、コンプレッサー７を停止する。
【００２２】
続くステップ３〜４の処理は従来のモーターファン制御にはなかった処理であり、本願発明の特徴的な処理である。ステップ３において、冷媒圧力Ｐdが設定値Ｐd３（例えば1.56MPa）以上、高圧設定値Ｐd４未満の範囲にあり、かつエンジン回転速度Ｎeが設定値Ｎe３（例えば4900rpm）未満かどうかを確認する。Ｐd３≦Ｐd＜Ｐd４でかつＮe＜Ｎe３の場合はステップ４へ進み、リレー９をオンしてモーターファン１０を運転する。一方、ステップ３の上記条件を満たさない場合はステップ１０へ進み、リレー９をオフしてモーターファン１０を停止する。
【００２３】
ステップ５では、冷媒圧力Ｐdが設定値Ｐd３未満で、かつエンジン回転速度Ｎeが設定値Ｎe３未満かどうかを確認する。Ｐd＜Ｐd３かつＮe＜Ｎe３の場合はステップ６へ進み、リレー６をオンしてコンプレッサー・クラッチ７ａを締結し、コンプレッサー７を運転する。一方、Ｐd＜Ｐd３かつＮe＜Ｎe３でない場合はステップ２へ戻り、上述した処理を繰り返す。
【００２４】
上述したように、停車中や極低車速時でエンジン冷却水温Ｔwが低く、かつ冷媒圧力ＰdがＰd３≦Ｐd＜Ｐd４の範囲にあるときに、空ふかしなどによりエンジン回転速度Ｎeが設定値Ｎe４以上になると、コンプレッサー７の保護のためにコンプレッサー・クラッチ７ａが解放される。空ふかしが終わってエンジン回転速度Ｎeが設定値Ｎe３より低くなっても、冷媒圧力ＰdがＰd３以上であるからコンプレッサー・クラッチ７ａは直ちに締結されない。しかも、エンジン冷却水温Ｔwが低いからモーターファン１０は停止されており、モーターファン１０によるコンデンサー１１の冷却は行われず、さらに、停車中や極低車速時には走行風圧によるコンデンサー１１の冷却も期待できないから、コンデンサー１１におけるエアコン冷媒の冷却が不充分となり、冷媒圧力ＰdがいつまでもＰd３より低くならず、図４に示すヒステリシス領域Ａに長い時間留まってコンプレッサー・クラッチ７ａが解放されたままとなり、長時間にわたってエアコンが運転されない。
【００２５】
この一実施の形態によれば、エアコン冷媒の圧力異常またはエンジンの回転速度異常が発生して、コンプレッサー保護のためにコンプレッサー・クラッチ７ａが解放された後に、冷媒圧力ＰdがＰd３≦Ｐd＜Ｐd４の範囲にあって、かつエンジン回転速度ＮeがＮe３未満の場合は、車速Ｖspおよびエンジン冷却水温Ｔwに拘わらずモーターファン１０を運転するようにしたので、コンデンサー１１におけるエアコン冷媒の冷却が促進され、冷媒圧力Ｐdが速やかに設定値Ｐd３より低くなってコンプレッサー・クラッチ７ａの締結条件を満たし、短時間でエアコン運転を再開することができる。
【００２６】
また、この実施の形態によれば、車速検出値Ｖspが所定値Ｖsp2以上の場合はモーターファン１０の運転を停止する。車速検出値Ｖspが所定値Ｖsp2以上の高速走行中の場合は、走行風圧によりラジエーターとコンデンサーを通過する風量が多くなり、モーターファン１０を運転しなくてもエンジン冷却水とエアコン冷媒を十分に冷却できる。したがって、このような場合にモーターファン１０を停止することによって電力消費を節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態のモーターファン制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖsp、コンプレッサー・クラッチの締結と解放（ON、OFF）、エアコン冷媒圧力Ｐdおよびエンジン冷却水温Ｔwに基づいてモーターファンの運転と停止（ON、OFF）を制御するための制御マップ例を示す図である。
【図４】回転速度Ｎeとエアコンの冷媒圧力Ｐdに基づいてコンプレッサー・クラッチの締結と解放を制御するための制御マップ例を示す図である。
【符号の説明】
１エンジン・コントローラー
１ａマイクロコンピューター
１ｂメモリ
２車速センサー
３エンジン回転センサー
４エアコン・コントローラー
５エアコン・スイッチ
６，９リレー
６ａ，９ａ励磁巻線
６ｂ，９ｂ接点
７コンプレッサー
８イグニッション電源
１０モーターファン
１１コンデンサー
１２高圧パイプ
１３圧力センサー

Claims

エンジン回転速度が設定値ｘ１以上、またはエアコン冷媒圧力が設定値ｙ１以上でコンプレッサー・クラッチを解放し、エンジン回転速度が設定値ｘ２（＜ｘ１）より低くなり、かつエアコン冷媒圧力が設定値ｙ２（＜ｙ１）より低くなったらコンプレッサー・クラッチを締結する制御装置であって、車両のラジエーターとコンデンサーに送風してエンジン冷却水とエアコン冷媒を冷却するためのモーターファンの回転を制御するモーターファン制御装置において、
エンジン回転速度が設定値ｘ１以上となってコンプレッサー・クラッチが解放された後に、エアコン冷媒圧力がｙ２以上でｙ１未満の範囲にあって、かつエンジン回転速度がｘ２より低い場合はモーターファンを運転することを特徴とするモーターファン制御装置。
請求項１に記載のモーターファン制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
車速検出値が所定値以上の場合はモーターファンを停止することを特徴とするモーターファン制御装置。