JP4275374B2

JP4275374B2 - 圧縮機制御装置

Info

Publication number: JP4275374B2
Application number: JP2002263027A
Authority: JP
Inventors: 淳山崎; 重樹岩波; 世史紀多田; 弘樹石井
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP2004100558A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば走行中に一時停車した時にエンジンを停止させるいわゆるアイドルストップ車両に適用して好適な圧縮機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点よりいわゆるアイドルストップ車両が市場に投入される例が有る。この車両においては、走行中一時停車した時にエンジンを停止させるようにしているため、エンジンの駆動力を受けて作動する冷房装置用の圧縮機も停止することになり、エンジン停止中は冷房装置として作動しないことになる。
【０００３】
この解決策として例えば、特開２０００−１２７７５３号公報では、冷房装置内の圧縮機に加えて、バッテリを駆動源とするモータによって作動する電動圧縮機を設けて、エンジン停止時にはこの電動圧縮機により冷房装置を作動させ、エンジンの作動、停止にかかわらず冷房機能を果たすようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、エンジン停止時に電動圧縮機を作動させるものであり、この付加された電動圧縮機をトータルのエンジン運転状況に応じて活用する思想は無い。即ち、エンジン作動時おいては本来の圧縮機が作動されることに変わりは無く、高速走行のようにエンジンが高回転で作動する時には、圧縮機も高回転で作動され、特に圧縮仕事に関わる摺動部における焼き付き等の不具合の可能性を残している。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジン停止時における冷房性能を確保しつつ、エンジン高回転時における圧縮機の信頼性向上を可能とする圧縮機制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、走行条件に応じてエンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、
エンジン（１０）の駆動力を受けて作動し、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する第１圧縮機（１１０）と、
エンジン（１０）の駆動力に対して、第１圧縮機（１１０）を作動状態あるいは非作動状態に切替え可能とする作動状態切替え手段（１１１）と、
バッテリ（２０）の電力によって作動するモータ（１２５）の駆動力を受けて作動し、冷媒を圧縮する第２圧縮機（１２０）と、
作動状態切替え手段（１１１）およびモータ（１２５）の作動を制御する制御装置（１３０）とを有し、
エンジン（１０）が停止した場合、制御装置（１３０）によって、第２圧縮機（１２０）が作動するようにモータ（１２５）が駆動される圧縮機制御装置において、
エンジン（１０）の回転数を検出する回転数検出手段（１１）を設け、
制御装置（１３０）は、第１圧縮機（１１０）がエンジン（１０）の駆動力によって作動されており、回転数検出手段（１１）によって検出される回転数が所定回転数（Ｎｅ１）以上にあると判定した場合は、作動状態切替え手段（１１１）によって第１圧縮機（１１０）を非作動状態とし、エンジン（１０）の負荷を低減させて、エンジン（１０）によって作動され発電作用を果たすオルタネータ（３０）によってバッテリ（２０）への効率的な充電を行わせ、この電力によってモータ（１２５）を所定回転数（Ｎｅ１）よりも低い回転数（Ｎｍ）で作動させて、モータ（１２５）の駆動力で第２圧縮機（１２０）を作動させることを特徴としている。
【０００８】
これにより、第１圧縮機（１１０）は、エンジン（１０）作動時において所定回転数（Ｎｅ１）を越えて作動することが無くなるので、特に圧縮仕事に関わる摺動部の焼き付き等を抑制して、第１圧縮機（１１０）の信頼性を向上させることができる。尚、エンジン（１０）が所定回転数（Ｎｅ１）以上となって第１圧縮機（１１０）が非作動状態となった時には、第２圧縮機（１２０）を作動させてやるので、冷房機能を継続させることができる。
【０００９】
また、当然のことながら、エンジン（１０）停止時においても第２圧縮機（１２０）を作動させることで冷房機能を継続させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、所定回転数（Ｎｅ１）以上の場合における第２圧縮機（１２０）の作動は、バッテリ（２０）の電圧および冷凍サイクルの熱負荷に応じて実行されることを特徴としている。
【００１１】
これにより、バッテリ（２０）の電圧を確認してモータ（１２５）を作動させるので、バッテリ上がりを防止できる。また、冷凍サイクルの熱負荷に見合うように第２圧縮機（１２０）の作動を必要最小限とすることができ、バッテリ（２０）の使用量を節約できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、第１圧縮機（１１０）は、制御装置（１３０）によって１回転当りの吐出容量が可変される可変容量型圧縮機（１１０）であり、作動状態切替え手段は、吐出容量を任意量あるいはゼロにすることで第１圧縮機（１１０）を作動状態あるいは非作動状態とすることを特徴としている。
【００１３】
これにより、エンジン（１０）が所定回転数（Ｎｅ１）以上で作動している場合に吐出容量をゼロとすることで、第１圧縮機（１１０）を非作動状態にすることができる。即ち、作動状態切替え手段として、例えば電磁クラッチのような断続手段を不要として、第１圧縮機（１１０）の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１、図２に示し、以下その具体的な構成について図１を用いて説明する。
【００１６】
圧縮機制御装置１００は、走行中一時停車した時にエンジン１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に適用されるものとしており、電磁クラッチ１１１を有する第１圧縮機１１０、モータ１２５によって作動される第２圧縮機１２０および制御装置１３０とから成る。
【００１７】
第１圧縮機１１０および第２圧縮機１２０は、図示しない冷凍サイクル内に配設され、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮する。第１圧縮機１１０の冷媒吐出側には、圧縮された冷媒を液化凝縮する凝縮器、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により自身を通過する空気を冷却する蒸発器が冷媒配管によって順次接続され、蒸発器の冷媒吐出側と第１圧縮機１１０の冷媒吸入側とが接続され、閉回路を形成している。そして、第２圧縮機１２０は、凝縮器と蒸発器との間で上記第１圧縮機１１０と並列となるように接続されている。
【００１８】
第１圧縮機１１０のシャフト１１３にはプーリ１１２が設けられ、またシャフト１１３とプーリ１１２との間には電磁クラッチ１１１が設けられている。エンジン１０のクランクプーリ１３とプーリ１１２とはベルト１２によって接続されており、第１圧縮機１１０は、エンジン１０の駆動力を受けて作動されるものとしている。
【００１９】
尚、電磁クラッチ１１１は、後述する制御装置１３０によって作動され、周知のようにプーリ１１２とシャフト１１３との間を機械的に切断、あるいは接続するものであり、本発明における作動状態切替え手段に対応する。即ち、電磁クラッチ１１１を接続することでエンジン１０の駆動力がプーリ１１２に伝達され、第１圧縮機１１０は作動状態となる。また、電磁クラッチ１１１を切断することでエンジン１０の駆動力が伝達されなくなり、第１圧縮機１１０はエンジン１０作動時においても非作動状態となる。
【００２０】
第２圧縮機１２０にはモータ１２５が一体的に設けられており、電動圧縮機１２０Ａを形成している。モータ１２５は、バッテリ２０の電力によって作動する直流モータであり、後述する制御装置１３０によってその作動が制御される。そして、第２圧縮機１２０は、このモータ１２５の駆動力を受けて作動する。
【００２１】
尚、バッテリ２０にはオルタネータ３０が設けられており、このオルタネータ３０は、ベルト１２を介してエンジン１０によって作動され、発電作用を果たし、バッテリ２０への充電を行う。
【００２２】
制御装置１３０は、各種信号を受けて上記第１圧縮機１１０の電磁クラッチ１１１と電動圧縮機１２０Ａのモータ１２５の作動を制御するものである。制御装置１３０には、冷凍サイクルの作動を要求するＡ／Ｃ要求信号、蒸発器後方の空気温度（以下、蒸発器温度Ｔｅ）を示す蒸発器温度信号、バッテリ２０の充電電圧Ｖを示すバッテリ電圧信号、エンジン１０に設けられた回転数センサ１１によって検出されるエンジン回転数信号等が入力される。そして、制御装置１３０は、これらの信号に応じて電磁クラッチ１１１の断続（ＯＮ−ＯＦＦ）、モータ１２５のＯＮ−ＯＦＦを行う。
【００２３】
次に、上記構成に基づく作動について説明する。エンジン１０作動時においては、Ａ／Ｃ要求信号がある場合に、制御装置１３０は電磁クラッチ１１１をＯＮし、第１圧縮機１１０を作動させ、冷凍サイクルの冷房機能を働かせる。そして、蒸発器温度Ｔｅが乗員の設定する設定温度等に基づいて決定される所定値Ｔｅ１を下回れば熱負荷に対する冷房能力は充分に足りていることになるため、電磁クラッチ１１１をＯＦＦして、第１圧縮機１１０を非作動状態にする。また、蒸発器温度Ｔｅが所定値Ｔｅ１を越えれば熱負荷に対する冷房能力が不足となっているため、電磁クラッチ１１１をＯＮして、第１圧縮機１１０を作動させる。このようにして、蒸発器温度Ｔｅが所定値Ｔｅ１を維持するように第１圧縮機１１０のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。
【００２４】
一方、車両が一時停車した時にエンジン１０が停止（エンジン回転数がゼロ）されると、第１圧縮機１１０も停止されることになり、制御装置１３０は、モータ１２５を作動させて、第２圧縮機１２０を作動させることで冷房機能を継続させる。この場合も蒸発器温度Ｔｅに応じてモータ１２５をＯＮ−ＯＦＦさせ、所定値Ｔｅ１を維持するようにする。
【００２５】
ところで、エンジン１０が加速時や高速走行時等において高回転で作動する場合には、第１圧縮機１１０もそれに伴って高回転で作動することになり、特に圧縮仕事にかかわる摺動部の耐久性が問題となるが、本発明においては、エンジン１０作動中においても第１圧縮機１１０に代えて第２圧縮機１２０を作動させる制御を設けており、その制御について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ１００でＡ／Ｃ要求信号があるか否かを判定し、要求がある場合は、ステップＳ１１０で電磁クラッチ１１１をＯＮにし、第１圧縮機１１０を作動状態とする。
【００２７】
次に、エンジン回転数信号よりエンジン回転数Ｎｅが予め定めた所定回転数Ｎｅ１以上にあるか否かを判定する。この所定回転数Ｎｅ１は、第１圧縮機１１０に対する許容回転数として予め定めた高回転領域の値である。
【００２８】
ステップＳ１２０でエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以上であると判定すると、バッテリ電圧信号よりバッテリ２０の電圧Ｖが所定値Ｖ１以上あるか否かを判定する。この所定値Ｖ１は、モータ１２５を作動させるのに必要充分な電圧Ｖとして予め定めた値である。
【００２９】
ステップＳ１３０で電圧Ｖが所定値Ｖ１以上あると判定すると、ステップＳ１４０で、蒸発器温度信号より、蒸発器温度Ｔｅが上記基本作動で説明した所定値Ｔｅ１以上か否かを判定する。
【００３０】
そして、ステップＳ１４０で蒸発器温度Ｔｅが所定値Ｔｅ１以上にあると判定すると、ステップＳ１５０で電磁クラッチ１１１をＯＦＦにし、第１圧縮機１１０の作動を停止させる。
【００３１】
更に、ステップＳ１６０でモータ１２５を作動させ、第２圧縮機１２０を作動させる。ここで、モータ１２５の回転数Ｎｍは、所定回転数Ｎｅ１よりも低い値として設定している。
【００３２】
尚、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０での判定が上記判定と変わらない場合は、ステップＳ１２０〜ステップＳ１６０が繰り返される一方、ステップＳ１００、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０のいずれかで否と判定すると、第１圧縮機１１０を作動させるべき条件、あるいは第２圧縮機１２０を作動させるべきでない条件となり、ステップＳ１７０でモータ１２５をＯＦＦし、第２圧縮機１２０を停止させスタートに戻る。スタートに戻ると再びＡ／Ｃ要求信号を確認のうえ、電磁クラッチをＯＮし、第１圧縮機１１０を作動させるフローを繰り返えす。
【００３３】
これにより、第１圧縮機１１０は、エンジン１０作動時において所定回転数Ｎｅ１を越えて作動することが無くなるので、特に圧縮仕事に関わる摺動部の焼き付き等を抑制して、第１圧縮機１１０の信頼性を向上させることができる。尚、エンジン１０が所定回転数Ｎｅ１以上となって第１圧縮機１１０が非作動状態となった時には、第２圧縮機１２０を作動させてやるので、冷房機能を継続させることができる。
【００３４】
また、当然のことながら、エンジン１０停止時においても第２圧縮機１２０を作動させることで冷房機能を継続させることができる。
【００３５】
加えて、所定回転数Ｎｅ１以上で第１圧縮機１１０が停止されることでエンジン１０の負荷が低減され、この時オルタネータ３０によってバッテリ２０には効率的に充電が行われ、この電力によってモータ１２５が作動されるので、トータルのエンジン１０の負荷を低減して燃費性能を向上させることができる。
【００３６】
更に、所定回転数Ｎｅ１以上の場合に第２圧縮機１２０の作動を、バッテリ２０の電圧Ｖおよび冷凍サイクルの熱負荷（蒸発器温度Ｔｅと所定値Ｔｅ１との差）に応じて実行するようにしているので、バッテリ上がりを防止でき、また、冷凍サイクルの熱負荷に見合うように第２圧縮機１２０の作動を必要最小限とすることができ、バッテリ２０の使用量を節約できる。
【００３７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３、図４に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して第１圧縮機１１０を変更したものである。
【００３８】
ここでは第１圧縮機１１０は、制御装置１３０によって１回転当りの吐出容量が可変される可変容量型圧縮機としている。具体的には、内部に斜板を有し、斜板の傾斜角度に応じてピストンのストロークを変えて吐出容量を可変する斜板式圧縮機としている。斜板の傾斜角度は、この斜板が収容される斜板室内の圧力を調整する圧力制御弁１１４によって行われる。更に圧力制御弁１１４の弁開度は制御装置１３０によって制御される。
【００３９】
この第１圧縮機１１０においては、斜板の傾斜角度によって任意の吐出容量として熱負荷に応じた作動状態とすると共に、斜板の傾斜角度を最大にした時にピストンのストロークをゼロとして吐出容量をゼロにすることが可能であり、エンジン１０作動時においてもシャフト１１３が空回り状態となって圧縮機として非作動状態とすることができる。即ち、ここでは吐出容量を任意量あるいはゼロにすることで作動切替え手段を機能させるものとしている。
【００４０】
エンジン１０の高回転領域における第１圧縮機１１０および第２圧縮機１２０の制御は、図４に示すフローチャートに基づくものとしており、上記第１実施形態の図２に示したフローチャートに対してステップＳ１１０をステップＳ１１１に変更し、ステップＳ１５０をステップＳ１５１に変更している。
【００４１】
即ち、第１圧縮機１１０を作動させる場合は（ステップＳ１１１）、吐出容量を任意量にする。また、第１圧縮機１１０を非作動とする場合（ステップＳ１５１）は、吐出容量をゼロにすることで対応している。
【００４２】
これにより、作動状態切替え手段として、上記第１実施形態で説明した電磁クラッチ１１１のような断続手段を不要として、第１圧縮機１１０を非作動状態とすることができ、上記第１実施形態と同様に第１圧縮機１１０の信頼性を向上させることができる。
【００４３】
（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態においては制御フローにステップＳ１３０、ステップＳ１４０を設けてモータ１２５の作動が必要最小限となるようにしたが、バッテリ２０の容量やオルタネータ３０の能力が充分に確保できるものであれば、省略しても良い。
【００４４】
また、アイドルストップ車両を対象として説明したが、エンジン１０および走行用モータを有し、走行条件（停車時や低速走行時等）に応じてエンジン１０が停止されるハイブリッド車両に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における全体構成を示す模式図である。
【図２】図１におけるエンジン高回転時の作動制御を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態における第１圧縮機を主に示す模式図である。
【図４】図３におけるエンジン高回転時の作動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０エンジン
１１回転数センサ（回転数検出手段）
２０バッテリ
１００圧縮機制御装置
１１０第１圧縮機
１１１電磁クラッチ（作動状態切替え手段）
１２０第２圧縮機
１２５モータ
１３０制御装置

Claims

走行条件に応じてエンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、
前記エンジン（１０）の駆動力を受けて作動し、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する第１圧縮機（１１０）と、
前記エンジン（１０）の駆動力に対して、前記第１圧縮機（１１０）を作動状態あるいは非作動状態に切替え可能とする作動状態切替え手段（１１１）と、
バッテリ（２０）の電力によって作動するモータ（１２５）の駆動力を受けて作動し、前記冷媒を圧縮する第２圧縮機（１２０）と、
前記作動状態切替え手段（１１１）および前記モータ（１２５）の作動を制御する制御装置（１３０）とを有し、
前記エンジン（１０）が停止した場合、前記制御装置（１３０）によって、前記第２圧縮機（１２０）が作動するように前記モータ（１２５）が駆動される圧縮機制御装置において、
前記エンジン（１０）の回転数を検出する回転数検出手段（１１）を設け、
前記制御装置（１３０）は、前記第１圧縮機（１１０）が前記エンジン（１０）の駆動力によって作動されており、前記回転数検出手段（１１）によって検出される回転数が所定回転数（Ｎｅ１）以上にあると判定した場合は、前記作動状態切替え手段（１１１）によって前記第１圧縮機（１１０）を非作動状態とし、前記エンジン（１０）の負荷を低減させて、前記エンジン（１０）によって作動され発電作用を果たすオルタネータ（３０）によって前記バッテリ（２０）への効率的な充電を行わせ、この電力によって前記モータ（１２５）を前記所定回転数（Ｎｅ１）よりも低い回転数（Ｎｍ）で作動させて、前記モータ（１２５）の駆動力で前記第２圧縮機（１２０）を作動させることを特徴とする圧縮機制御装置。
前記所定回転数（Ｎｅ１）以上の場合における前記第２圧縮機（１２０）の作動は、前記バッテリ（２０）の電圧および前記冷凍サイクルの熱負荷に応じて実行されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
前記第１圧縮機（１１０）は、前記制御装置（１３０）によって１回転当りの吐出容量が可変される可変容量型圧縮機（１１０）であり、
前記作動状態切替え手段は、前記吐出容量を任意量あるいはゼロにすることで前記第１圧縮機（１１０）を作動状態あるいは非作動状態とすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の圧縮機制御装置。