JP4557828B2 - Engine-driven air conditioner and control method thereof - Google Patents
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本発明は、エンジンの回転数を可変制御し、このエンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒を循環させて空調運転を行うエンジン駆動式空気調和装置及びその制御方法に関わり、エンジンの過負荷制御に関する。 The present invention relates to an engine-driven air conditioner that variably controls the rotational speed of an engine and circulates refrigerant discharged from a compressor driven by the engine to perform an air-conditioning operation and a control method therefor. It relates to load control.
従来より、ガス等を燃料とするエンジンにより、室外ユニットの圧縮機を駆動して冷媒を圧縮・循環させる、いわゆるエンジン駆動式の空気調和装置が知られている。
この種のエンジン駆動式空気調和装置においては、空調負荷に応じてエンジン回転数を可変制御するものがあり、圧縮機の出口圧力、吸込圧力及び熱交換器の冷媒出入口の温度を測定し、この測定結果から圧縮機の軸出力を求め、この軸出力に基づいてエンジンが過負荷状態か否かを判定するものがある(例えば、特許文献1)。そして、過負荷状態であると判定すると、膨張弁を絞る等してエンジンの負荷を低減し、エンジン寿命の低下を回避するようにしている。
Some engine-driven air conditioners of this type variably control the engine speed according to the air conditioning load, and measure the outlet pressure of the compressor, the suction pressure, and the temperature of the refrigerant inlet / outlet of the heat exchanger. There is one that obtains a shaft output of a compressor from a measurement result and determines whether or not the engine is in an overload state based on the shaft output (for example, Patent Document 1). When it is determined that the engine is in an overload state, the engine load is reduced by, for example, restricting the expansion valve to avoid a decrease in engine life.
ところで、上記のように圧縮機の軸出力からエンジン負荷を推定する場合、圧縮機の体積効率及び動力効率を考慮する必要がある。しかしながら、圧縮機の体積効率及び動力効率は一定ではなく、圧縮機の回転速度や冷媒圧力により無視できない程度の違いが生じ、エンジン負荷を精度良く推定することが難しい問題があった。 By the way, when estimating the engine load from the shaft output of the compressor as described above, it is necessary to consider the volumetric efficiency and power efficiency of the compressor. However, the volumetric efficiency and power efficiency of the compressor are not constant, and there are problems that cannot be ignored due to the rotational speed of the compressor and the refrigerant pressure, making it difficult to accurately estimate the engine load.
そこで、本発明の目的は、エンジンが過負荷状態にあるか否かを正確に判定し、エンジンの過負荷状態を適切に回避することができるエンジン駆動式空気調和装置及びその制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine-driven air conditioner that can accurately determine whether an engine is in an overload state and appropriately avoid the engine overload state, and a control method therefor. There is.
上述課題を解決するため、本発明は、空調負荷に応じてエンジンの回転数を可変制御し、このエンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒を、室外熱交換器と室内熱交換器との間で循環させて空調運転を行うエンジン駆動式空気調和装置において、前記エンジンにトルクを加えた状態で前記エンジンが所定回転数で回転するように燃料調整弁開度及びスロットル開度を調整した場合の前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を計測し、この計測を前記エンジンに加えるトルク及び前記エンジンの回転数を変えて複数回行った場合の計測値と、各計測時の前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、及びスロットル開度とを記憶する記憶手段と、前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度を取得し、取得した情報に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を特定し、特定した値と予め設定した値との比較に基づいて、前記エンジンが過負荷状態にあるか否かを判定する判定手段と、前記エンジンが過負荷状態にあると判定すると、前記エンジンの負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。この発明では、エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度のすべて、或いはそのいずれかを取得し、取得した情報に基づいて、空調負荷に応じて制御されるエンジンが過負荷状態にあるか否かを判定するので、エンジンの現在の制御状態からエンジン負荷を判定でき、圧縮機の軸出力から間接的にエンジンが過負荷状態か否かを判定する従来のものに比して、エンジンが過負荷状態にあるか否かを精度良く判定できる。 In order to solve the above-described problems, the present invention variably controls the number of revolutions of an engine in accordance with an air-conditioning load, and refrigerant discharged from a compressor driven by the engine is converted into an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, In the engine-driven air conditioner that circulates between the air-conditioning operation , the fuel adjustment valve opening and the throttle opening are adjusted so that the engine rotates at a predetermined rotation speed while torque is applied to the engine. In this case, the engine torque value, ignition required voltage and excess air ratio are measured, and the measurement value when this measurement is performed a plurality of times by changing the torque applied to the engine and the engine speed, rotational speed of the engine, intake and storage means for storing fuel adjusting valve opening degree, and the throttle opening degree, the rotational speed of the engine, fuel adjusting valve opening degree, the throttle opening And the torque value of the engine by referring to the information stored in the storage unit based on the acquired information, to identify the ignition demand voltage and an excess air ratio, based on a comparison of the preset value with a specific value Te, the engine comprises judging means for judging whether or not the overload state, when the engine is determined to be in an overload condition, and control means for engine load reduction control to reduce the load of the engine It is characterized by that. In this invention, the engine speed, the fuel adjustment valve opening, and / or the throttle opening are all acquired, and the engine controlled according to the air conditioning load is overloaded based on the acquired information. Since it is determined whether or not there is, the engine load can be determined from the current control state of the engine, compared to the conventional one that determines whether or not the engine is overloaded indirectly from the compressor shaft output, It is possible to accurately determine whether or not the engine is in an overload state.
また、上記発明において、エンジン回転数、燃料調整弁開度及びスロットル開度のすべて、或いはそのいずれかから、前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧、空気過剰率の少なくともいずれかを算出する算出式を記憶する記憶手段を備え、前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された算出式を用いて、前記取得した情報から前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率の少なくともいずれかを特定し、この特定した値と予め設定した設定値との比較に基づいて、前記エンジンが過負荷状態にあるか否かを判定するようにしてもよい。 In the above invention, a calculation formula for calculating at least one of the engine torque value, the ignition required voltage, and the excess air ratio from all or any of the engine speed, the fuel adjustment valve opening, and the throttle opening. Storage means for storing, and the determination means specifies at least one of the engine torque value, the ignition request voltage, and the excess air ratio from the acquired information using a calculation formula stored in the storage means Then, based on a comparison between the specified value and a preset setting value, it may be determined whether or not the engine is in an overload state.
また、上記発明において、前記制御手段は、前記エンジンが過負荷状態にあると判定すると、前記室外熱交換器及び室内熱交換器のうち、蒸発器として機能する熱交換器に対応する膨張弁の開度調整、前記室外熱交換器及び室内熱交換器のうち、凝縮器として機能する熱交換の冷却ファンの回転速度調整、前記エンジン回転数の調整、又は、冷媒高圧部と冷媒低圧部との間に設けられたバイパス管のバイパス弁の開度調整の少なくともいずれかを行うことが好ましい。この場合、前記制御手段は、前記蒸発器として機能する熱交換器に対応する膨張弁の開度調整時の下限値、前記凝縮器として機能する熱交換の冷却ファンの回転速度調整時の上限値、前記エンジン回転数の調整時の下限値、又は、前記バイパス弁の開度調整時の上限値を、空調負荷に応じて変更するようにしてもよい。 In the above invention, when the control means determines that the engine is in an overload state, an expansion valve corresponding to a heat exchanger functioning as an evaporator of the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger is selected. Of the opening degree adjustment, the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger, the rotation speed adjustment of the cooling fan for heat exchange functioning as a condenser, the adjustment of the engine speed, or the refrigerant high pressure part and the refrigerant low pressure part It is preferable to perform at least one of adjustment of the opening degree of the bypass valve of the bypass pipe provided therebetween. In this case, the control means has a lower limit value when adjusting the opening degree of the expansion valve corresponding to the heat exchanger functioning as the evaporator, and an upper limit value when adjusting the rotational speed of the cooling fan for heat exchange functioning as the condenser. The lower limit value at the time of adjusting the engine speed or the upper limit value at the time of adjusting the opening degree of the bypass valve may be changed according to the air conditioning load.
また、前記エンジン駆動による圧縮機と前記室外熱交換器とを有する複数台の室外ユニットを備え、運転中の室外ユニットにおいて、前記判定手段及び前記制御手段による制御が実行されても、そのエンジン過負荷状態が継続される場合、他の停止中の室外ユニットを運転してエンジン負荷を低減させるようにしてもよい。さらに、前記エンジン駆動による圧縮機と前記室外熱交換器とを有する互いに能力が異なる複数台の室外ユニットを備え、能力が小の運転中の室外ユニットにおいて、前記判定手段及び前記制御手段による制御が実行されても、そのエンジン過負荷状態が継続される場合、能力が大の室外ユニットの運転に切り替えるようにしてもよい。前記複数台の室外ユニットの各々に設けられた制御装置を制御するトータルコントロール装置を備え、このトータルコントロール装置が、前記判定手段及び前記制御手段による制御が実行されても、そのエンジン過負荷状態が継続される場合の前記制御を実行するようにしてもよい。 In addition, a plurality of outdoor units having the compressor driven by the engine and the outdoor heat exchanger are provided, and even if the control by the determination unit and the control unit is performed in the outdoor unit in operation, the engine When the load state is continued, another stopped outdoor unit may be operated to reduce the engine load. In addition, in the outdoor unit in operation with a small capacity, comprising a plurality of outdoor units having different capacities having the compressor driven by the engine and the outdoor heat exchanger, control by the determination means and the control means Even if it is executed, when the engine overload state continues, it may be switched to the operation of the outdoor unit having a large capacity. A total control device for controlling a control device provided in each of the plurality of outdoor units, and even if the total control device is controlled by the determination means and the control means, the engine overload state is You may make it perform the said control in the case of continuing.
また、本発明は、空調負荷に応じてエンジンの回転数を可変制御し、このエンジンによって駆動される圧縮機から吐出された冷媒を、室外熱交換器と室内熱交換器との間で循環させて空調運転を行うエンジン駆動式空気調和装置の制御方法において、前記エンジンにトルクを加えた状態で前記エンジンが所定回転数で回転するように燃料調整弁開度及びスロットル開度を調整した場合の前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を計測し、この計測を前記エンジンに加えるトルク及び前記エンジンの回転数を変えて複数回行った場合の計測値と、各計測時の前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、及びスロットル開度とが予め記憶手段に記憶された状態で、前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度を取得し、取得した情報に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を特定し、特定した値と予め設定した値との比較に基づいて、空調負荷に応じて制御される前記エンジンが過負荷状態にあるか否かを判定し、前記エンジンが過負荷状態にあると判定すると、前記エンジンの負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行うことを特徴とする。この発明によれば、エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度のすべて、或いはそのいずれかを取得し、取得した情報に基づいて、空調負荷に応じて制御されるエンジンが過負荷状態にあるか否かを判定するので、エンジンの現在の制御状態からエンジン負荷を判定でき、圧縮機の軸出力から間接的にエンジンが過負荷状態か否かを判定する従来のものに比して、エンジンが過負荷状態にあるか否かを精度良く判定することができる。
The present invention also variably controls the engine speed according to the air conditioning load, and circulates the refrigerant discharged from the compressor driven by the engine between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger. In the control method of the engine-driven air conditioner that performs air conditioning operation , the fuel adjustment valve opening and the throttle opening are adjusted so that the engine rotates at a predetermined rotation speed while torque is applied to the engine. The engine torque value, ignition required voltage, and excess air ratio are measured, and the measured value when this measurement is performed a plurality of times by changing the torque applied to the engine and the engine speed, and the engine at each measurement time. speed, fuel adjusting valve opening degree, and in a state in which the throttle opening is stored in advance in the storage means, the rotational speed of the engine, fuel adjusting valve opening degree, the throttle opening degree Acquired, the torque value of the engine by referring to the information stored in the storage unit based on the acquired information, to identify the ignition demand voltage and an excess air ratio, on a comparison of the preset value with a specific value On the basis of this, it is determined whether or not the engine controlled in accordance with the air conditioning load is in an overload state, and when it is determined that the engine is in an overload state, engine load reduction control is performed to reduce the load on the engine. It is characterized by performing. According to the present invention, the engine controlled according to the air conditioning load is overloaded based on the acquired information by acquiring all or any of the engine speed, the fuel adjustment valve opening, and the throttle opening. It is possible to determine the engine load from the current control state of the engine and to compare whether the engine is overloaded indirectly from the compressor shaft output. Thus, it can be accurately determined whether or not the engine is in an overload state.
本発明は、エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度のすべて、或いはそのいずれかを取得し、取得した情報に基づいて、空調負荷に応じて制御されるエンジンが過負荷状態にあるか否かを判定し、エンジンが過負荷状態にあると判定すると、エンジンの負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行うので、エンジンの現在の制御状態からエンジン負荷を判定することができる。このため、圧縮機の軸出力から間接的にエンジンが過負荷状態か否かを判定する従来のものに比して、エンジンが過負荷状態か否かを精度良く判定することができ、エンジンの過負荷状態を適切に回避することができる。 The present invention acquires the engine speed, the fuel adjustment valve opening, and / or the throttle opening, and based on the acquired information, the engine controlled according to the air conditioning load is overloaded. If it is determined whether or not the engine is in an overload state, engine load reduction control for reducing the engine load is performed, so that the engine load can be determined from the current control state of the engine. For this reason, it is possible to accurately determine whether or not the engine is overloaded, compared to the conventional one that indirectly determines whether or not the engine is overloaded from the shaft output of the compressor. An overload condition can be avoided appropriately.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図1は、本実施形態にかかるエンジン駆動式空気調和装置100の構成を示す図である。このエンジン駆動式空気調和装置100は、1台の室外ユニット1と複数台(例えば2台)の室内ユニット2a、2bとを、ガス管3a及び液管3bからなる冷媒配管(ユニット間配管)3で接続して構成される。また、エンジン駆動式空気調和装置100は、当該空気調和装置100の運転制御を行う制御装置4と、この制御装置4の運転指示等の操作を行う操作部5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine-driven
この操作部5は、室内ユニット2a、2bの運転/停止等を行う、いわゆるリモート制御装置、或いは、これら室内ユニット2a、2bおよび室外ユニット1の各種設定や運転状態の確認が行える遠隔操作装置等である。なお、本実施形態では、エンジン駆動式空気調和装置100には、単位体積当りの冷媒能力が高く圧力損失の少ない代替冷媒R410aを循環させる構成としている。
The
室外ユニット1は室外に設置され、この室外ユニット1には、燃料ガスなどを燃焼させて駆動力を発生するエンジン10と、このエンジン10に図示しない駆動力伝達手段を介して接続され、上記代替冷媒R410aを圧縮吐出する圧縮機11と、冷媒の循環方向を反転させる四方弁12と、冷媒と外気との熱交換を行わせる室外熱交換器13と、冷媒の減圧を行う室外膨張弁14と、圧縮機11に吸込まれる冷媒の気液分離を行うアキュムレータ15とが冷媒配管で接続されて収納されている。また、室外熱交換器13には、この室外熱交換器13に送風する室外ファン16が隣接して配置されている。
The
室外ユニット1においては、冷媒高圧部(圧縮機11の吐出側)と冷媒低圧部(図示の例ではアキュムレータ15の手前)との間にバイパス管17が接続され、このバイパス管17にはバイパス弁(電動弁)18が設けられている。このバイパス弁18の開度を調整することにより、バイパス管17を介して圧縮機11から吐出された冷媒の一部が圧縮機11の吸込側に導かれ、室外ユニット1と室内ユニット2a、2bとを循環する循環冷媒量が調整される。
In the
さらに、この室外ユニット1には、室外ユニット1側の管(液管)19を流れる液冷媒を圧縮機11の吸込側に設けられたアキュムレータ15の手前に適宜供給するためのリキッド管40が設けられ、このリキッド管40にはリキッド弁(電動弁)41が設けられている。このリキッド弁41は、通常閉じており、圧縮機11の吐出冷媒が所定温度(冷媒の種類によるが例えば115℃等)を超えた場合に開かれ、室外ユニット1側の管19から温度の低い液冷媒をアキュムレータ15の手前側に供給する。これにより、圧縮機11に吸い込まれるガス冷媒の温度が低下し、圧縮機11の吐出冷媒の過熱防止が図られることとなる。
Further, the
室内ユニット2a、2bには、これら室内ユニット2a、2bが据え付けられた室内の室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器20a、20bと、各室内ユニット2a、2bへ流入する冷媒の冷媒量を制御する室内膨張弁21a、21bとが、各々冷媒配管で接続されて収納されている。上記室内熱交換器20a、20bには、これらの室内熱交換器20a、20bへ送風する室内ファン22a、22bがそれぞれ隣接して配置されている。
The
圧縮機11を駆動するエンジン10の燃焼室には、エンジン燃料供給装置31から燃料と空気の混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置31は、燃料供給配管32に、燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びスロットルバルブ36が順次配設され、このスロットルバルブ36は、エンジン10の上記燃焼室に接続されている。燃料遮断弁33は、閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、燃料遮断弁33が全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
A fuel / air mixture is supplied from the engine
図2は、制御装置4の構成を示すブロック図である。制御装置4は、エンジン10及び圧縮機11への運転指示設定等を行う設定部47と、エンジン駆動式空気調和装置100の各種設定や、制御用プログラム、制御用データ及びデータベース50(図3)等を記憶するEEPROM(記憶手段)42と、このEEPROM42内の制御用プログラム等に基づいてエンジン駆動式空気調和装置100の全体を制御するCPU43と、各種データを一時的に格納するRAM44と、操作部5との通信を行う送受信部45と、エンジン駆動式空気調和装置100の各部と信号を送受するためのインターフェース(I/F)46とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
制御装置4は、このI/F46を介して、さらに、エンジン10の回転数を検出する回転数検出器(図示せず)、及び温度センサ(室内温度を計測する室内温度センサ(図示せず)、熱交換器13、20a、20bの冷媒出入口温度を測定する温度センサ(図示せず)、室内ユニット2a、2bの室内ファン22a、22bによる吹出温度を計測する温度センサ23a、23b等)と接続され、エンジン回転数や各箇所の温度を取得可能に構成されている。
この制御装置4は、上記操作部5が操作されると、室外ユニット1におけるエンジン10、四方弁12、室外膨張弁14及び室外ファン16、並びに室内ユニット2a、2bにおける室内膨張弁21a、21b及び室内ファン22a、22bをそれぞれ制御する。
The
When the
具体的には、制御装置4は、四方弁12を切り替えることにより、当該空気調和装置100を冷房運転又は暖房運転に設定する。つまり、四方弁12を冷房側に切り替えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室外熱交換器13が凝縮器に、室内熱交換器20a、20bが蒸発器として機能して冷房運転状態となり、各室内熱交換器20a、20bが室内を冷房する。また、制御装置4が四方弁12を暖房側に切り替えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室内熱交換器20a、20bが凝縮器に、室外熱交換器13が蒸発器として機能して暖房運転状態となり、各室内熱交換器20a、20bが室内を暖房する。
Specifically, the
また、制御装置4は、操作部5で設定された設定温度と、室内温度センサにより取得した室内温度との差等に基づいて、上記燃料調整弁35及びスロットルバルブ36の開度(燃料調整弁開度、スロットル開度)を制御してエンジン10の回転数を可変制御し、また、熱交換器13、20a、20bの冷媒出入口温度の差に基づいて、室外膨張弁14及び室内膨張弁21a、21bの開度を制御する。
Further, the
上記空調運転中においては、制御装置4は、空調負荷に応じて制御されるエンジン10が過負荷状態か否かを判定し、過負荷状態にある場合はエンジン負荷を低減する処理(エンジン負荷低減処理)を実行する。本実施形態では、エンジン10のエンジン回転数、燃料調整弁開度及びスロットル開度といったエンジン10の現在の制御状態を示す情報(制御情報)を取得し、この情報に基づいてデータベース50を参照し、エンジン10が過負荷状態か否かを判定することとしている。図3は、データベース50の一例を図である。
During the air conditioning operation, the
データベース50には、エンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度、エンジン10のトルク値、エンジン熱効率、IG(イグニッション)要求電圧、燃料ガス流量、及びλ(空気過剰率)が対応づけて記述されている。このうち、エンジン回転数、燃料調整弁開度及びスロットル開度は、エンジン10の制御中に測定可能な情報であり、トルク値、IG要求電圧及びλは、エンジン10が過負荷状態にあるか否かを判定するための情報である。つまり、トルク値が過大であるとエンジンの耐久性が落ちる、IG要求電圧が高いとコイル寿命が低下する、λが小さくなるとノッキングが発生しエンジン破損を招くおそれが生じる、といったエンジン負荷が高い状況を特定するための情報(負荷特定情報)である。また、エンジン熱効率は、省エネ運転の際に、エンジン熱効率の良い回転速度で運転しているか否かを判断するために用いる情報である。また、燃料ガス流量は、ガスデマンドコントロールや省エネ運転の際に利用するのが好適な情報である。
The
このデータベース50は、例えば、エンジン10に負荷として1、3、5、7、9、11、13(kg・m)のトルクを加え、各々のトルクについて1000(rpm)でエンジン10が回転するように燃料調整弁開度、スロットル開度を調整し、その状態における燃料調整弁開度、スロットル開度、燃料ガス流量、トルク値、エンジン熱効率、IG要求電圧、燃料ガス流量及びλを計測等によって求める。同様にエンジン回転数1200(rpm)、1400(rpm)・・・2000(rpm)についても、各トルクでの燃料調整弁開度、スロットル開度、燃料ガス流量、エンジン熱効率、IG要求電圧、燃料ガス流量及びλを計測等によって求め、これらの計測データをマップ化することによって作成され、制御装置4のEEPROM42に記憶される。なお、実測する場合に限らず、このようにエンジン10の運転状況を様々に変化させた場合の各値をシミュレーション等によって求め、これらのデータから上記データベース50を作成するようにしてもよい。
For example, the
図4は、かかるエンジン負荷低減処理を示すフローチャートである。
まず、制御装置4は、現在のエンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度を取得し、EEPROM42に記憶されたデータベース50を参照して、取得したエンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度から、現在のトルク値、IG要求電圧及びλを取得する(ステップS1)。この場合、データベース50から直接、トルク値、IG要求電圧及びλを特定できない場合は、現在のエンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度に近い運転状況から補完計算をすることによって、トルク値、IG要求電圧及びλを取得する。
FIG. 4 is a flowchart showing such engine load reduction processing.
First, the
次いで、制御装置4は、取得したトルク値、IG要求電圧及びλに基づいて、エンジン10が過負荷状態か否かを判定する(ステップS2)。具体的には、制御装置4は、トルク値が予め設定したトルク上限値より高いか否か、IG要求電圧が予め設定した電圧上限値より高いか否か、λが予め設定したλ下限値より小さいか否かを判定し、いずれかに該当すれば、エンジン10が過負荷状態にあると判定し、いずれにも該当しなければエンジン10は過負荷状態にないと判定する。
Next, the
エンジン10が過負荷状態にあると判定すると(ステップS2:YES)、制御装置4は、エンジン10の負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行う。
詳述すると、制御装置4は、まず、蒸発器側の膨張弁(冷房運転時は室内膨張弁21a、21b、暖房運転時は室外膨張弁14)の開度が、予め設定した下限値L1と一致するか否かを判定する(ステップS3)。そして、下限値L1と一致しない場合(下限値L1より大の場合)、制御装置4は、膨張弁開度を所定量小さくする(ステップS4)。ここで、下限値L1は、空調性を著しく低下しない膨張弁開度の下限値であり、空調性を著しく低下させない範囲で膨張弁開度を小さくすることにより、冷媒循環量を少なくし、エンジン負荷を低減することができる。
If it determines with the
More specifically, the
制御装置4は、膨張弁開度を小さくした後、或いは、エンジン10が過負荷状態にないと判定すると、ステップS1の処理に移行することにより、エンジン10が過負荷状態か否かを継続的に判定するようになっている。このため、制御装置4は、エンジン10が過負荷状態にあると判定される毎に、蒸発器膨張弁の開度を徐々に小さくしてエンジン負荷を徐々に低減させていく。それでもエンジン10が過負荷状態にあると判定され、蒸発器膨張弁の開度が下限値L1まで小さくなると(ステップS3:下限値L1)、ステップS5の処理に移行する。
When the
ステップS5の処理において、制御装置4は、凝縮器側のファン(冷房運転時は室外ファン16、暖房運転時は室内ファン22a、22b)の回転速度が、予め設定した上限値U2と一致するか否かを判定し、一致しない場合(上限値U2より小の場合)は、ファンの回転速度を所定量大きくする(ステップS6)。ここで、上限値U2は、ファンの許容上限回転速度、或いは、ファンによる騒音が許容範囲内の上限回転速度に設定されている。このようにファンの回転速度を大きくすることにより、凝縮圧力を向上させ、エンジン10の負荷を低減することができる。
In the process of step S5, the
ファンの回転速度を大きくした後、制御装置4は、ステップS1の処理に移行することにより、エンジン10が過負荷状態にあると再度判定する毎に、ファンの回転速度を徐々に大きくする。それでもエンジン10が過負荷状態にあると判定され、ファンの回転速度が上限値U2に至ると(ステップS5:上限値L2)、制御装置4は、ステップS7の処理に移行する。
After increasing the rotational speed of the fan, the
ステップS7の処理において、制御装置4は、エンジン回転数が予め設定した下限値L3と一致するか否かを判定し、下限値L3と一致しない場合(下限値L3より大の場合)は、エンジン回転数を所定量小さくする(ステップS8)。ここで、下限値L3は、空調性を著しく低下することがないエンジン回転数に設定されている。このようにエンジン回転数を落とすことにより、圧縮機11の圧縮比が下がり、エンジン負荷を低減できる。
In the process of step S7, the
エンジン10の回転数を落とした後、制御装置4は、ステップS1の処理に移行することにより、エンジン10が過負荷状態にあると再度判定する毎に、エンジン回転数を徐々に落とし、それでもエンジン10が過負荷状態にあると判定され、エンジン回転数が下限値L3に至ると(ステップS7:下限値L3)、制御装置4は、ステップS9の処理に移行する。
After reducing the engine speed, the
ステップS9の処理において、制御装置4は、バイパス弁18の開度が予め設定した上限値L4と一致するか否かを判定し、一致しない場合(上限値L4より小の場合)は、バイパス弁18の開度を所定量大きくする(ステップS10)。ここで、上限値L4は、空調性が著しく低下することがないバイパス弁開度に設定される。このようにバイパス弁18を開くことにより、圧縮機11の圧縮比が下がり、エンジン負荷を低減できる。
In the process of step S9, the
バイパス弁18を開いた後、制御装置4は、ステップS1の処理に移行することにより、エンジン10が過負荷状態にあると再度判定する毎に、バイパス弁18の開度を徐々に大きくし、それでもエンジン10が過負荷状態にあると判定される場合は、バイパス弁18の開度を最終的に上限値L4まで大きくする。
After opening the
このように、エンジン10が過負荷状態に至ると、蒸発器側の膨張弁開度調整、凝縮器ファンの速度調整、エンジン回転数の調整、バイパス弁開度の調整を順次実行することにより、いずれかの段階で、エンジン10を過負荷状態から通常の負荷状態に戻すことができる。但し、全ての段階を実行してもエンジン10が過負荷状態にあると判定される場合は、取得したエンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度に誤りがある等の何らかの異常が生じている場合が考えられるため、制御装置4は、所定の警告を放置する等の処理を実行することが好ましい。
Thus, when the
ところで、上記下限値L1、上限値L2、下限値L3及び上限値L4は、空調性を著しく低下させない蒸発器膨張弁開度、凝縮器ファンの速度、エンジン回転数、バイパス弁開度に設定されるが、これら値を固定値とすると、例えば、上記下限値L1を空調負荷が大の場合に合わせて設定すると、空調負荷が小の場合は、膨張弁開度をその下限値L1よりもっと低い値にしても空調性を著しく低下させることなくエンジン負荷を低減できる等の場合が生じ、エンジン負荷の調整量が制限されてしまう。 By the way, the lower limit value L1, the upper limit value L2, the lower limit value L3, and the upper limit value L4 are set to an evaporator expansion valve opening, a condenser fan speed, an engine speed, and a bypass valve opening that do not significantly reduce air conditioning. However, if these values are fixed values, for example, the lower limit value L1 is set according to the case where the air conditioning load is large. If the air conditioning load is small, the expansion valve opening is lower than the lower limit value L1. Even if the value is set, the engine load can be reduced without significantly reducing the air conditioning performance, and the adjustment amount of the engine load is limited.
そこで、本実施形態では、制御装置4が、現在の空調負荷に応じて上記下限値L1、上限値L2、下限値L3及び上限値L4を変更する制御を行う。具体的には、制御装置4は、例えば、温度センサ23a、23bにより、室内ユニット2a、2bの吹出温度を取得し、この吹出温度に応じて各値L1〜L4を変更する制御を行う。例えば、冷房時に、吹出温度が8℃以下の場合、8℃〜12℃の場合、12℃〜16℃の場合、16℃以上の場合のいずれの条件に該当するかを判断し、各条件に応じて各値L1〜L4を変更する。これにより、空調性を著しく低下させない範囲で、蒸発器膨張弁の開度、凝縮器ファンの速度、エンジン回転数、バイパス弁開度の各変更幅を広く確保することができ、すなわち、エンジン負荷の調整量を充分に確保することができ、より確実にエンジン10を過負荷状態から回避させることが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態のエンジン駆動式空気調和装置100においては、エンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度に基づいてエンジン10が過負荷状態にあるか否かを判定することにより、エンジン10の現在の制御状態からエンジン負荷を判定でき、圧縮機の軸出力から間接的にエンジンが過負荷状態にあるか否かを判定する従来のものに比して、エンジン10が過負荷状態にあるか否かを精度良く判定することができる。
As described above, in the engine-driven
また、エンジン10が過負荷状態の場合は、蒸発器側膨張弁の開度を下限値L1まで絞る、凝縮器ファンの速度を上限値L2まで大きくする、エンジン回転数を下限値L3まで小さくする、バイパス弁18の開度を上限値L4まで大きくする、といった順でエンジン負荷を低減させることにより、一般的にエンジン負荷低減の際に実行される蒸発器側膨張弁開度の制御を優先してエンジン負荷を低減させることができ、かつ、エンジン10を過負荷状態から確実に回避させることが可能となる。
Further, when the
さらに、上記各値L1〜L4を空調負荷に応じてリアルタイムに変化させるため、空調性を著しく低下させることなくエンジン負荷の調整量を広く確保することができ、より確実にエンジン10を過負荷状態から回避させることが可能となる。
Furthermore, since each of the above values L1 to L4 is changed in real time according to the air conditioning load, it is possible to ensure a wide adjustment amount of the engine load without significantly reducing the air conditioning performance, and to ensure that the
つぎに、別の実施形態を説明する。
この実施形態では、図5に示すように、上記室内ユニット2a,2bの他に、室内ユニット2a,2bと略同様構成の2台の室内ユニット2c,2dと、室外ユニット1と略同様構成の室外ユニットAを備え、さらに、この室外ユニットAには、能力が異なる別の2台の室外ユニットB,Cを並列にマルチ接続して構成されている。
各室外ユニットA,B,Cには、各々、制御装置4A,4B,4Cが接続され、これら制御装置4A,4B,4Cは、上述した実施形態における制御装置4と実質的に略同一機能を有している。そして、各制御装置4A,4B,4Cには、トータルコントロール装置200が接続されている。
Next, another embodiment will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 5, in addition to the
図6は、この実施形態の処理フローを示す。
運転中の室外ユニット(ここでは室外ユニットAとする。)の負荷が、過負荷状態にあるか否かが、制御装置(判定手段)4Aにより判定され(ステップS21)、過負荷状態にあると判定されれば、図4のステップS3〜ステップS10の処理と同様処理による、エンジン負荷低減制御が実行される(ステップS22)。
エンジン負荷低減制御の実行後に、過負荷が所定時間継続するか否かが判定され(ステップS23)、所定時間継続した場合、運転中の室外ユニットAの能力が、他の停止中の室外ユニットB,Cの能力と比較される(ステップS24)。この比較以降の制御は、トータルコントロール装置200が司る。
FIG. 6 shows the processing flow of this embodiment.
It is determined by the control device (determination means) 4A whether the load of the outdoor unit being operated (herein, the outdoor unit A) is in an overload state (step S21). If determined, engine load reduction control is executed by the same process as the process of steps S3 to S10 of FIG. 4 (step S22).
After execution of the engine load reduction control, it is determined whether or not the overload continues for a predetermined time (step S23). If the overload continues for a predetermined time, the outdoor unit A that is in operation has the capacity of the other outdoor unit B that is stopped. , C (step S24). Control after this comparison is controlled by the
運転中の室外ユニットAの能力の方が小さいと判定されれば、過負荷が継続する室外ユニットAの運転を停止、或いは能力を大きくダウンし、停止中の室外ユニットB,Cのいずれかに運転を切り替え(ステップS25)、以後、この室外ユニットB,Cの運転制御を実行する(ステップS26)。
能力がA<B<Cに設定されている場合、まず、室外ユニットBの運転に切り替え、この室外ユニットBの運転でも過負荷に至った時点で、室外ユニットCの運転に切り替えてもよい。或いは、過負荷状況を検出し、この状況によっては、一気に、室外ユニットCの運転に切り替えてもよい。
If it is determined that the capacity of the outdoor unit A during operation is smaller, the operation of the outdoor unit A where the overload continues is stopped, or the capacity is greatly reduced, and the outdoor unit B or C is stopped. The operation is switched (step S25), and thereafter the operation control of the outdoor units B and C is executed (step S26).
When the capacity is set to A <B <C, first, the operation may be switched to the operation of the outdoor unit B, and the operation of the outdoor unit B may be switched to the operation of the outdoor unit C when the overload is reached. Alternatively, an overload situation may be detected, and depending on this situation, switching to the operation of the outdoor unit C may be performed at once.
運転中の室外ユニットAの能力が小さいと判定されれば、過負荷が継続する室外ユニットAの運転を継続しつつ、停止中の室外ユニットB,Cのいずれかを運転する(ステップS27)。そして、いずれかの室外ユニットB,Cの運転開始の結果、エンジン過負荷が減少したか否かが判定され(ステップS28)、この場合には、エンジン過負荷が減少するまで、2台同時併用の運転が実行され、過負荷が減少に至った時点で、室外ユニットAの単独運転に戻される(ステップS29)。
能力がA<B<Cに設定されている場合、まず、室外ユニットBの同時併用運転に切り替え、この室外ユニットBの同時併用運転でも過負荷に至れば、室外ユニットBの運転を停止させて、室外ユニットCの同時併用運転に切り替えてもよい。
或いは、過負荷状況を検出して、この状況によっては、一気に、室外ユニットCの同時併用運転に切り替えてもよい。
If it is determined that the capacity of the outdoor unit A during operation is small, one of the stopped outdoor units B and C is operated while continuing the operation of the outdoor unit A where the overload continues (step S27). Then, it is determined whether or not the engine overload has decreased as a result of starting the operation of any of the outdoor units B and C (step S28). In this case, two units are used simultaneously until the engine overload decreases. When the above operation is executed and the overload is reduced, the outdoor unit A is returned to the single operation (step S29).
When the capacity is set to A <B <C, first, switch to the simultaneous operation of the outdoor unit B. If the simultaneous operation of the outdoor unit B is overloaded, the operation of the outdoor unit B is stopped. The operation may be switched to the simultaneous use operation of the outdoor unit C.
Alternatively, an overload situation may be detected, and depending on this situation, the simultaneous operation of the outdoor unit C may be switched at once.
図1の実施形態では、全ての制御段階を実行してもエンジン10が過負荷状態から抜け出さない場合、何らかの異常有りとして、制御装置4は、上述したように、所定の警告を放置する等の処理を実行したが、この実施形態では、他の室外ユニットへの運転切り替え、或いは他の室外ユニットとの同時併用運転への切り替えを実行することで、エンジン負荷低減を図るため、空調運転の継続が担保される。
In the embodiment of FIG. 1, if the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態で示して各設定値や配管構成はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、エンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度の全てを取得し、これら情報に基づいてエンジン10が過負荷状態か否かを判定する場合について例示したが、エンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度のいずれかを取得し、この情報に基づいてエンジン10が過負荷状態か否かを判定するようにしてもよい。この場合も、エンジン10の実際の状態(制御状態)からエンジン10が過負荷状態か否かを判定するので、圧縮機の軸出力から間接的にエンジンが過負荷状態か否かを判定する従来のものに比して、エンジン10が過負荷状態か否かを精度良く判定することができる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, each set value and piping configuration shown in the above embodiment is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, in this embodiment, the engine speed, the fuel adjustment valve opening, and the throttle opening are all acquired, and the case where it is determined whether or not the
また、本実施形態では、エンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度、エンジン10のトルク値、エンジン熱効率、IG要求電圧、燃料ガス流量及びλをマップ化して記憶した記憶手段を備える構成としたが、エンジン熱効率及び燃料ガス流量は省略してもよく、また、人の脳の構造をまねて作った情報処理機構であるニューラルネットワークを利用して、予めエンジン回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度、トルク値、IG要求電圧及びλを測定して得た実験データを学習することにより、エンジン回転数、燃料調整弁開度およびスロットル開度の全て、或いはいずれかから、トルク値、IG要求電圧及びλの少なくともいずれかを算出する算出式を記憶する記憶手段を備える構成としてもよい。これによれば、EEPROM42の使用量を抑えることができる。
In the present embodiment, the engine speed, the fuel adjustment valve opening degree, the throttle opening degree, the torque value of the
また、本実施形態では、エンジン10が過負荷状態の場合、蒸発器側の膨張弁開度調整、凝縮器ファンの速度調整、エンジン回転数の調整、バイパス弁開度の調整を順次実行する場合について例示したが、これらエンジン負荷低減制御を全て行う必要は必ずしもなく、いずれか1つ或いは複数の制御だけを行うようにしてもよい。
In the present embodiment, when the
100 エンジン駆動式空気調和装置
1 室外ユニット
A,B,C 室外ユニット
2a、2b 室内ユニット
4 制御装置
4A,4B,4C 制御装置
5 操作部
10 エンジン
11 圧縮機
13 室外熱交換器
14 室外膨張弁
17 バイパス管
18 バイパス弁
20a、20b 室内熱交換器
21a、21b 室内膨張弁
22a、22b 室内ファン
31 エンジン燃料供給装置
50 データベース
200 トータルコントロール装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記エンジンにトルクを加えた状態で前記エンジンが所定回転数で回転するように燃料調整弁開度及びスロットル開度を調整した場合の前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を計測し、この計測を前記エンジンに加えるトルク及び前記エンジンの回転数を変えて複数回行った場合の計測値と、各計測時の前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、及びスロットル開度とを記憶する記憶手段と、
前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度を取得し、取得した情報に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を特定し、特定した値と予め設定した値との比較に基づいて、前記エンジンが過負荷状態にあるか否かを判定する判定手段と、
前記エンジンが過負荷状態にあると判定すると、前記エンジンの負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行う制御手段と
を備えることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。 An engine that variably controls the rotational speed of the engine according to the air conditioning load and circulates the refrigerant discharged from the compressor driven by the engine between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger to perform the air conditioning operation In the drive type air conditioner,
Measure the torque value, ignition required voltage, and excess air ratio of the engine when the fuel adjustment valve opening and the throttle opening are adjusted so that the engine rotates at a predetermined speed while torque is applied to the engine. The measured value when this measurement is performed a plurality of times by changing the torque applied to the engine and the engine speed, and the engine speed, fuel adjustment valve opening, and throttle opening at each measurement Storage means for storing;
Rotational speed of the engine, fuel adjusting valve opening degree, and obtains the throttle opening degree, the torque value of the engine by referring to the information stored in the storage means based on the acquired information, the ignition demand voltage and an excess air ratio It was identified based on a comparison of the preset value with a specific value, a determination unit configured to determine whether the engine is overloaded,
An engine-driven air conditioner comprising: control means for performing engine load reduction control for reducing the load of the engine when it is determined that the engine is in an overload state.
前記エンジンにトルクを加えた状態で前記エンジンが所定回転数で回転するように燃料調整弁開度及びスロットル開度を調整した場合の前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を計測し、この計測を前記エンジンに加えるトルク及び前記エンジンの回転数を変えて複数回行った場合の計測値と、各計測時の前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、及びスロットル開度とが予め記憶手段に記憶された状態で、
前記エンジンの回転数、燃料調整弁開度、スロットル開度を取得し、取得した情報に基づいて前記記憶手段に記憶された情報を参照して前記エンジンのトルク値、イグニッション要求電圧及び空気過剰率を特定し、特定した値と予め設定した値との比較に基づいて、空調負荷に応じて制御される前記エンジンが過負荷状態にあるか否かを判定し、
前記エンジンが過負荷状態にあると判定すると、前記エンジンの負荷を低減するエンジン負荷低減制御を行う
ことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置の制御方法。 An engine that variably controls the rotational speed of the engine according to the air conditioning load and circulates the refrigerant discharged from the compressor driven by the engine between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger to perform the air conditioning operation In the control method of the drive type air conditioner,
Measure the torque value, ignition required voltage, and excess air ratio of the engine when the fuel adjustment valve opening and the throttle opening are adjusted so that the engine rotates at a predetermined speed while torque is applied to the engine. The measured value when this measurement is performed a plurality of times by changing the torque applied to the engine and the engine speed, and the engine speed, fuel adjustment valve opening, and throttle opening at each measurement are as follows: In the state stored in the storage means in advance,
Rotational speed of the engine, fuel adjusting valve opening degree, and obtains the throttle opening degree, the torque value of the engine by referring to the information stored in the storage means based on the acquired information, the ignition demand voltage and an excess air ratio identify, based on a comparison of the preset value with a specific value, the engine is controlled to determine whether or not the overload state in accordance with the air conditioning load,
If it determines with the said engine being in an overload state, the engine load reduction control which reduces the load of the said engine is performed. The control method of the engine drive type air conditioning apparatus characterized by the above-mentioned.
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