JP3826266B2 - 空調制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに取付けられる空調制御装置、特に、空調装置のコンプレッサを駆動制御する空調制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の空調装置はヒータ系と冷却系を備え、これらを駆動制御することで、車内雰囲気温度を乗員の所望とする状態に維持するよう制御できる。ここで冷却系は冷媒循環路を備え、ここにはエンジンの出力軸に回転伝導手段を介し連結されたコンプレッサや、コンプレッサで圧縮された冷媒を冷やすコンデンサや、コンデンサからの液化された冷媒を受け蒸発させることで気化熱を奪い、車内空気を冷やすエバポレータや、気化した冷媒を収容してコンプレッサに供給するタンク等が配備され、これらが冷凍サイクル運転を行っている。コンプレッサは電磁クラッチを備え、そのクラッチは空調制御装置が行う所定の空調制御に応じて断接切換えが行われている。通常、空調制御装置はエンジン回転トルクを受けて駆動するコンプレッサが冷媒圧縮駆動を適正時に無駄なく行うよう、電磁クラッチを断接制御する。しかも、この空調制御に伴なってエンジン制御装置がクラッチの断接時のコンプレッサの負荷トルクの変動に伴なうトルクショックやエンジン回転数の変動を抑えるよう制御を行っている。
【0003】
ところで、クラッチ断接時におけるトルクショックやエンジン回転数の異常変動を規制するためのエンジン出力制御を行う場合、クラッチ接合に先駆け、接合時に生じるエンジンに加わるコンプレッサの負荷トルクを接合前に演算している。この負荷トルクはエンジン制御装置に送信され、その負荷トルクはエンジン出力に加算され、エンジン出力が増量修正されることとなり、これにより、クラッチ接合時におけるトルクショックやエンジン回転数の変動を抑えるようにしている。
このように、空調制御装置はコンプレッサの駆動に伴ないエンジンが受ける負荷トルクの算出を前以て行い、これをエンジン側の制御装置に送信する必要があり、エンジン制御装置はその負荷トルク情報を受けて、現在の出力値に負荷トルクを加算し、その修正出力値を得るように出力制御を行っている。
【0004】
なお、このようなコンプレッサの負荷トルクをエンジン回転数より演算する空調制御装置の一例が本出願人による特願2001−152125号により提案され、更に、特開平10−38717号公報には、外気温度に応じた冷媒圧力を求め、同冷媒圧力相当の負荷トルクを演算して出力し、これを受けたエンジン制御装置が負荷トルクに基づきアイドルスピードコントローラの開度を制御するという発明が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特定のエンジンに取付けられる空調装置は、エンジンに加わるコンプレッサの負荷トルクを演算し、その負荷トルクを受信したエンジン制御装置は負荷トルクを考慮してエンジン出力値を求め、同出力値で出力制御を行うこととなる。この場合、エンジン出力軸に加わる負荷トルクの算出にあたっては、コンプレッサとエンジン出力軸との間のプーリ比を考慮し、エンジン出力軸に加わる負荷トルクを演算することとなる。
このように、特定の空調装置に採用される空調制御装置は特定のエンジン出力軸に加わる負荷トルクを算出するよう制御特性が設定される。このため、特定の空調装置をエンジン型式の異なる他のエンジンに採用しようとすると、同エンジンのプーリ比が異なることで特定の空調制御装置が算出した負荷トルクが他のエンジンの負荷トルクとはならない。この場合、エンジン制御装置はクラッチの断接時のコンプレッサの負荷トルク相当のエンジン出力値の増量修正が適正に成されないことにより、トルクショックやエンジン回転数の異常変動を招くこととなる。
【0006】
この結果、空調装置をエンジン型式が異なる複数のエンジンに装着するには、コンプレッサとエンジン出力軸との間の回転伝導手段の調整に加え、空調制御装置を各エンジン型式に応じたものに各々交換する必要があり、これがコスト増の要因となっている。
本発明は、以上のような課題に基づき、空調装置を取付けるエンジンの型式が異なる場合でも、共用化することができる空調制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、空調用のコンプレッサの出力軸に作用する負荷トルクを算出するコンプレッサ負荷トルク算出手段と、車両に選択的に搭載されるそれぞれのエンジン形式に対応したプーリ比データをあらかじめ記憶すると共に、車両に搭載されたエンジンの制御装置からエンジン形式を示す信号を受信して、上記エンジン形式に対応したプーリ比を選択するプーリ比選択手段と、上記コンプレッサ負荷トルク算出手段の算出値に、上記プーリ比選択手段が選択したプーリ比を乗じて、上記コンプレッサを駆動するエンジン出力軸に作用する上記コンプレッサによる負荷トルクを算出するエンジン負荷トルク算出手段とを有することを特徴とする。
【0008】
このように、空調用のコンプレッサの出力軸に作用する負荷トルクをコンプレッサ負荷トルク算出手段により算出し、それぞれのエンジン型式に対応したプーリ比データをプーリ比選択手段があらかじめ記憶しておき、車両に実際に搭載されたエンジンの制御装置から受信したエンジン型式に対応したプーリ比を選択し、その上で、エンジン負荷トルク算出手段がコンプレッサ負荷トルク算出手段の算出値に、プーリ比を乗じてエンジン出力軸に作用するコンプレッサによる負荷トルクを算出する。
このため、エンジン型式が変わっても、常に、その変わったエンジンの出力軸に作用する負荷トルクを算出し、同負荷トルクをエンジンの制御装置に送信するので、エンジン制御装置による負荷トルク相当のエンジン出力制御が的確に成され、コンプレッサの断接時のトルクショックやエンジン回転数の異常変動を確実に防止でき、コスト低減を図れる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1には本発明が適用された空調制御装置及び同装置に制御系通信回線を介し接続されるエンジン制御装置の基本構成を示す。空調制御装置1は図示しない車両に搭載されたエンジン2E1の回転トルクを受けて駆動する空調装置3の一部である制御機能部を成す。ここで、空調制御装置(以後単にエアコンECUと記す)1はエンジン2E1の制御機能部を成すエンジン制御装置(以後単にエンジンECUと記す)4と制御系通信回線であるCAN(Controller Arer Network)相互通信システム(以後単にCAN通信装置5と記す)により相互通信可能に連結される。
【0010】
ここでエンジン2E1は複数の図示しない燃焼室に供給される吸気の量を調整する吸気系6と、燃料量を調整する燃料供給系7と、点火時期を調整して点火処理する点火系8とを備える。
吸気系6は図示しない吸気路に介在されるスロットル弁及びアイドル制御弁を有した吸気量調整部9から成り、ここには吸気量情報を検出するエアフローセンサ11と吸気温度を検出する温度センサ12とが配備され、これらの各信号は後述のエンジンECU4に出力される。なお、吸気制御部A1をエンジンECU4内に備える。
【0011】
燃料供給系7は図示しない燃焼室に燃料噴射を行うインジェクタを有する燃料調整部13から成り、ここには空燃比センサ14が配備され、その信号はエンジンECU4に出力される。なお、燃料制御部A2をエンジンECU4内に備える。
点火系8は点火プラグを含んだ点火回路を有する点火調整部15から成り、ここにはクランク角情報θを検出するクランク角センサ16が配備され、その信号はエンジンECU4に出力され、点火時期制御に使用されるとともにエンジン回転数Neの算出に用いられる。なお、点火制御部A3をエンジンECU4内に備える。
【0012】
エンジンECU4は入出力回路17と、記憶回路18と、演算部を成すCPU19とを有し、しかも、同CPU19はエアコンECU1との間で相互にデータ通信するためのCAN通信装置5との接続用のCANIC21を備える。
ここで、入出力回路17は信号回線に接続される多数のポートを有し、エアフローセンサ11、温度センサ12、空燃比センサ14、クランク角センサ16等よりの検出信号を入力でき、吸気量調整部9、燃料調整部13、点火調整部15に制御信号を送出するよう機能する。
記憶回路18はエンジン制御に使用する各種制御データやエンジン2E1の型式情報(E1)等を記憶するROM181と、制御処理中の演算データを一時記憶するRAM182とを備える。
CPU19は周知のエンジン制御処理、即ち、上述の吸気制御部A1、燃料制御部A2、点火制御部A3としての制御機能を備える。
【0013】
CANIC21はコントロール部211とドライバー部212を備え、コントロール部211が周知の接続用ソフトウエアに沿ってCPU19から伝送されてきた送信データをCAN通信用に変換し、ドライバー部212を介し回線部501に発信する。同じく、他のECUであるエアコンECU1からCAN通信装置5を介し受信された受信データは入力信号として変換されてCPU19に伝送される。なお、CAN通信装置5で用いる回線部501は2本のバスラインw1、w2と、これら両バスラインの両端の終端抵抗R1,R2と、GND線w3とで構成される。ここでのCAN通信装置5を用いることで、エンジンECU4とエアコンECU1に加え、図示しないその他の制御系、例えば変速制御系のECU等を接続し、相互通信可能であり、この場合相互データ通信に用いる接続回線が比較的簡素化されるという利点がある。
【0014】
エンジン2E1のエンジン出力軸22にはプーリ径φ140のクランクシャフトプーリ23が取付けられ、対向位置にある空調装置3のコンプレッサ24にはプーリ径φ95のコンプレッサプーリ25(コンプレッサの出力軸と一体)が取付けられ、両プーリ間にベルト26が巻き掛けられている。なお、コンプレッサプーリ25は電磁クラッチ20を介してコンプレッサ24の主部側に断続可能に連結される。この電磁クラッチ20は駆動回路201を介しエンジンECU4に接続される。このように空調装置3はエンジン2E1の出力軸22にプーリ比β(1.47=140/95)でコンプレッサ24の負荷トルクを伝達することとなる。
【0015】
空調装置3のコンプレッサ25は冷媒管路Cに接続され、この冷媒管路Cにはコンデンサ27、リキッドタンク28、膨張弁29、エバポレータ31がこの順に接続されている。空調装置3はエアコンパネル32のエアコンスイッチ(A/CSW)33の入力で操作者のエアコンオン、オフの意志を、その他の図示しない温度、風量、モード等の各設定スイッチの入力に応じたエアコン制御を行う。更に、冷媒管路Cの高圧側でコンデンサ27の出口近傍にはコンプレッサ24の出口側管路圧力を検出する冷媒圧力センサ34が装着され、この冷媒圧力センサ34はその冷媒圧センサ圧力値HPに応じた電圧をエアコンECU1に出力する。
エアコンECU1は入出力回路35と、記憶回路36と、演算部を成すCPU37とを有し、しかも、同CPU37にはエンジンECU4との間で相互にデータ通信するためのCAN通信装置5との接続用のCANIC38を備える。
ここで、入出力回路35は信号回線に接続される多数のポートを有し、冷媒圧力センサ34、エアコンスイッチ(A/CSW)33等よりの検出信号を入力できる。
【0016】
記憶回路36はROM361と、制御処理中の演算データを一時記憶するRAM362とを備える。ROM361にはエアコン制御に使用する各種制御データやこの空調装置3と連結可能な各種のエンジン、例えばエンジン2E1の型式に相当するクランクシャフトプーリ径φ140、及びプーリ比βの情報をマップ化して格納している。ここでのプーリ比マップm1は、例えば、図3に示すように、複数のエンジン型式(E1,E2・・En)に応じた各クランクシャフトプーリ径(φ140,φ150・・・)及びそれらに対応するコンプレッサ24側のコンプレッサプーリ径(φ95)に対応するコンプレッサプーリ比β(1.47,1.58・・・)のデータを格納し、エンジン型式(E1,E2・・En)の入力に応じて、コンプレッサプーリ比β(1.47,1.58・・・)を算出できるよう構成されている。
【0017】
エアコンECU1のCPU37は周知のエアコン制御を行う。即ち、エアコンスイッチ(A/CSW)33の入力で操作者のエアコンオン、オフの意志を、その他の図示しない温度、風量、モード等の各設定スイッチの入力に応じたエアコン制御を行う。この場合、エアコンECU1はエアコンスイッチ(A/CSW)33の切換えに応じて、あるいはエアコンの各制御機能に応じてコンプレッサ24の作動/非作動を演算し、エンジンECU4に送信する。しかも、エアコンECU1はエンジン出力軸22に加わるコンプレッサ24の負荷トルクを算出し、その際、エンジン2E1との間でのコンプレッサプーリ比βを採用することとなる。
【0018】
即ち、エアコンECU1はコンプレッサ負荷トルク算出手段D1として、冷媒圧力センサ34の出力値HPとエンジンECU4から送信されたエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcsを推定し、エンジンECU4から送信された図示しない外気温度センサの出力値より演算される演算用外気温度THAとエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcaを推定する。その上で、算出値(負荷トルクTca,Tcs)の内で、大きいほうの値を今回の負荷トルクTc(コンプレッサ24の出力軸に加わる値)とする。更に、エアコンECU1はプーリ比選択手段D2として、エンジンECU4より送信されたエンジン2E1のエンジン型式(E1)に応じたコンプレッサプーリ比β(1.47)をプーリ比マップm1より演算する。
更に、エアコンECU1はエンジン負荷トルク算出手段D3として、今回の負荷トルクTeにコンプレッサプーリ比βを乗算して修正し、これにより、コンプレッサ24を駆動するエンジン出力軸22に作用する負荷トルクTeを算出する。
【0019】
回線部501との接続用のCANIC38はコントロール部381とドライバー部382を備え、コントロール部381が周知の接続用ソフトウエアに沿ってCPU37から伝送されてきた送信データをCAN通信用に構成し、ドライバー部382を介し回線部501に発信する。同じく、他のECUであるエンジンECU4からCAN通信装置5を介し受信された受信データは入力信号として構成されてCPU37に伝送される。
このようなエアコンECU1とエンジンECU4とがCAN通信装置5で相互にデータ通信可能に構成されたエンジン2E1が駆動するとする。
この時、エンジンECU4はエンジン制御に加え、コンプレッサ制御を行う。
【0020】
エンジン制御では運転者の走行時の意志を図示しないアクセルの開度情報等より採りこみ、エンジン回転数Ne、吸気温Ta等のエンジン情報を取込み、出力制御等を行い、その際、スロットルバルブ11及び図示しないアイドル制御弁を有した吸気量調整部9により吸気量制御を、燃料噴射を行うインジェクタ7を有する燃料調整部13により燃料量制御を、図示しない点火プラグを含んだ点火回路を有する点火調整部15により点火制御を行う。
エンジンECU4はエンジン制御のメインルーチンの途中でコンプレッサ制御を行う。これに先立つエアコン制御を説明する。
【0021】
ここで、エアコンECU1は冷媒圧力センサ34の出力値HPとエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcsを推定し、外気温の出力値THAとエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcaを推定し、ここで大きいほうの値にコンプレッサプーリ比βを乗算修正して、エンジン出力軸22に加わる今回の負荷トルクTeを演算し、エンジンECU4に送信する。これに先立ち、プーリ比選択手段D2としてエンジンECU4より送信されたエンジン2E1のエンジン型式(E1)に応じたコンプレッサプーリ比β(1.47)をプーリ比マップm1より演算しておく。
【0022】
一方、エンジン出力軸22に加わる負荷トルクTeを送信されたエンジンECU4は、的確に型式(E1)のエンジン制御を行え、特に、エアコン切換え制御時にはエンジン出力軸22に加わる負荷トルクTeの急変に対し、応答性よく適正な出力補正制御を行え、エアコン切換え時のエンジン回転数の変動やトルクショックを排除できる。
次に,このようなエアコンECU1を備えた空調装置3が上述の型式(E1)のエンジン2E1に代えて、他の型式(E2)のエンジン2E2に取付けられた場合を説明する。
図2に示す、型式(E2)のエンジン2E2はエンジンECU4(E2)を備え、このエンジンECU4(E2)とエアコンECU1とはCAN通信装置5で相互にデータ通信可能に連結される。
【0023】
エンジン2E2は図1のエンジン2E1と比較し、型式(E2)に相当するプーリ比β(1.58)及び出力が相違する点以外は同様の各エンジン機能部を備え、同様に制御され、重複説明を略す。
ここでエンジン2E2の出力軸22aにはプーリ径φ150のクランクシャフトプーリ23aが取付けられ、空調装置3のコンプレッサ24にはプーリ径φ95のコンプレッサプーリ25が取付けられ、両プーリ間にベルト26aが巻き掛けられ、プーリ比β(=1.58)の回転伝達手段を構成している。
このような型式(E2)のエンジン2E2の駆動時に、同エンジン2E2装着のエンジンECU4(E2)はエンジン制御に加え、コンプレッサ制御を行う。図1のエンジン2E1装着のエンジンECU4(E1)と同様にエンジン制御の途中でコンプレッサ制御に入り、特に、エアコンスイッチ33のオン、オフ切換え時にコンプレッサ切換え制御を行う。
【0024】
ここでもエアコンECU1はコンプレッサ負荷トルク算出手段D1として機能し、冷媒圧力センサ34の出力値HPとエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcsを推定し、外気温出力値THAとエンジン回転数Neに基づいて負荷トルクTcaを推定する。次いで、プーリ比選択手段D2として機能し、エンジンECU4(E2)より送信されたエンジン2E2のエンジン型式(E2)に応じたコンプレッサプーリ比β(1.58)をプーリ比マップm1より演算する。次いで、エンジン負荷トルク算出手段D3として機能し、負荷トルクTcs、Tcaの内、大きい方の値を修正し、エンジン型式(E2)のエンジン出力軸22aに加わる負荷トルクTeとする。
これにより、負荷トルクTeを送信されたエンジンECU4(E2)は、的確に型式(E2)のエンジン2E2のエンジン制御を行え、特に、エアコン切換え制御時にエンジンECU4(E2)のエンジン出力軸22aに加わる負荷トルクの急変に対し、応答性よく適正な出力補正制御を行え、エアコン切換え時のエンジン回転数の変動やトルクショックを排除できる。
【0025】
このように、エアコンECU1は実際に連結される各エンジン2E1,E2・・・のエンジン型式(E1)、(E2)・・・を各エンジンECU4(E1),(E2)・・・より受信し、まず、コンプレッサ24の出力軸(コンプレッサプーリ25)に作用する負荷トルクTeを算出し、次いで、エンジン2(E1),(E2)のエンジン型式(E1),(E2)に対応したプーリ比βを演算し、その上で負荷トルクTeにプーリ比βを乗じてエンジン出力軸22,22aに作用するコンプレッサ24による負荷トルクTeを算出する。このため、エンジン型式が変わっても、単一のエアコンECU1を用い、常に、各エンジンの出力軸22,22aに作用する負荷トルクを算出し、エンジンECU4(E1)、(E2)・・・に送信するので、エンジンECU4(E1)、(E2)・・・による負荷トルク相当のエンジン出力制御が的確に成され、コンプレッサ24の断接時のトルクショックやエンジン回転数の異常変動を確実に防止でき、コスト低減を図れる。
【0026】
上述のところにおいて、CAN通信装置5を用いてエアコンECU1とエンジンECU4とを相互通信可能に連結するとの構成を採っていたが、エアコンECU1とエンジンECU4とを送信用線、受信用線及びGND線で接続した周知の通信回線を用いて構成しても良く、この場合も、図1の装置と同様の作用効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、エンジン負荷トルク算出手段がコンプレッサ負荷トルク算出手段の算出値にプーリ比を乗じてエンジン出力軸に作用するコンプレッサによる負荷トルクを算出するので、エンジン型式が変わっても、常に、エンジンの出力軸に作用する負荷トルクを算出でき、同負荷トルクをエンジンの制御装置に送信するので、エンジン制御装置による負荷トルク相当のエンジン出力制御が的確に成され、コンプレッサの断接時のトルクショックやエンジン回転数の異常変動を確実に防止でき、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての空調制御装置と同装置にCAN通信装置を介し接続されるエンジンECUと、これらを装着するエンジンの概略構成図である。
【図2】図1の空調制御装置と同装置にCAN通信装置を介し接続される他のエンジンECUと、これらを装着する他のエンジンの概略構成図である。
【図3】図1の空調制御装置が行うプーリ比選択処理で用いるプーリ比マップの説明図である。
【符号の説明】
1 エアコンECU(空調制御装置)
2E1,2E2 エンジン
4(E1)、4(E2) エンジンECU
5 CAN通信装置
22,22a エンジン出力軸
24 コンプレッサ
Tca,Tcs 負荷トルク(コンプレッサ出力軸)
Te 負荷トルク(エンジン出力軸)
D1 コンプレッサ負荷トルク算出手段
D2 プーリ比選択手段
D3 エンジン負荷トルク算出手段
E1,E2 エンジン型式
β プーリ比
Claims (1)
- 空調用のコンプレッサの出力軸に作用する負荷トルクを算出するコンプレッサ負荷トルク算出手段と、
車両に選択的に搭載されるそれぞれのエンジン型式に対応したプーリ比データをあらかじめ記憶すると共に、車両に搭載されたエンジンの制御装置からエンジン形式を示す信号を受信して、上記エンジン形式に対応したプーリ比を選択するプーリ比選択手段と、
上記コンプレッサ負荷トルク算出手段の算出値に、上記プーリ比選択手段が選択したプーリ比を乗じて、上記コンプレッサを駆動するエンジン出力軸に作用する上記コンプレッサによる負荷トルクを算出するエンジン負荷トルク算出手段と、
を有することを特徴とする空調制御装置。
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