JP5012786B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドルストップ機能付きの車両に用いられる車両用空調装置に関し、特に室内の空調快適性の向上とアイドルストップ時間の延長を達成することができるものに関する。

近年、環境保護を目的にして、信号待ち時等の停車時（エンジン動力不要時）にエンジンを自動的に停止させ、発進時に自動的に再始動させて円滑に発進させるようにした、いわゆるアイドルストップ機能付きの車両（以下、「ＩＤ車両」と称する）が実用化されている。

一方、車両には室内の温度、湿度、送風、換気等の調整を行うための空調装置が搭載されており、この空調装置のエアコンユニットは、ベンチレータ（換気機能）とヒータ（暖房機能）とクーラ（冷房・除湿機能）とによって構成されている。

このようなＩＤ車両では、例えば、シフトレバーの位置、車速０状態の一定時間継続、ブレーキスイッチのＯＮ等がエンジンの停止条件となり、このエンジンの停止条件が成立したらエンジンを自動停止する（エコロジカル制御）。ところが、上述した空調装置が作動していた場合、エンジンが停止するとエアコンのコンプレッサやウォータポンプも停止するため、冷房機能及び暖房機能が作用せずに乗員に不快感を与えてしまう。そのため、アイドルストップ制御装置では、従来、エンジンの停止条件が成立しても空調装置を作動させたい場合にはエンジンを停止させないようにしており、アイドルストップ機能が十分に発揮できない。

そこで、例えば、エアコンが作動された状態でエンジンの自動停止条件が成立するとエンジンを自動停止させるが、そのエンジンの自動停止条件として、ボンネットの閉止、冷却水温度が所定範囲内、バッテリの充電量が所定電圧以上、変速機のニュートラル、駐車ブレーキの作動、アイドル運転時間の所定時間の継続に加え、車室内温度が所定範囲内にあることを入れており、車室内温度が所定範囲内にあれば、エンジンを自動停止しても乗員に不快感を与えることはなく、かつ、十分な排気ガス対策や燃費向上が図ることができる（例えば、特許文献１参照）。

このとき、図４に示すようにして蒸発器出口温度（蒸発器出口温度）ＴＥを基準として、エンジンの自動停止の可否を決定する制御も考えられている（例えば、特許文献２参照）。なお、図４中はＰはコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦを定める閾値であり、外気温度ＴＳと蒸発器出口温度ＴＥとの関係によって定められている。
特開平１１−４４２３０号公報 特開２００１−３１０６２０号公報

上述した車両用空調装置では、次のような問題があった。すなわち、停車した際に、空調制御部からの要求によるアイドルストップの可否の判定に、蒸発器出口側に取り付けられた温度センサの値が一定の閾値に達したか否かで判断していた。一方、コンプレッサは一般的に固定容量であるためＯＮ／ＯＦＦの制御しか行われない。このため、図５に示すように、蒸発器出口温度ＴＥは、コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦによって図４中Ｐ１で示すように大幅に変化する（例えば、最大変化幅τ＝４℃）。このため、蒸発器出口温度１２℃までアイドリングストップ禁止の閾値を下げると、空調能力が必要とされない温度状態でアイドルストップが禁止され、燃費向上を図れないという場合がある。また、逆に蒸発器出口温度１５℃までアイドリングストップ禁止の閾値を上げると、空調が必要な状態でもアイドルストップしてしまい室内の快適性が損なわれるという場合があった。

そこで、本発明は、室内の空調快適性の向上とアイドルストップ時間の延長を達成することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の車両用空調装置は次のように構成されている。

前記の課題を解決する第１の発明（請求項１に対応）に係る車両用空調装置は、車両の運転状態に応じてエンジンを自動停止または自動始動させるエンジン自動始動停止手段を有する車両用空調装置において、上記車両の速度を検出する検出部と、外気の温度を検出する外気温度検出部と、外気温度に基づいて定められる蒸発器出口温度の閾値であって、その値より上記蒸発器出口温度が高い場合にコンプレッサをＯＮとし、その値より上記蒸発器出口温度が低い場合に上記コンプレッサをＯＦＦとする第１閾値と、この第１閾値に対して所定温度を加えた値を第２閾値とし、この第２閾値より上記蒸発器出口温度が高い場合にエンジンの自動停止条件の成立を禁止し、その値より上記蒸発器出口温度が低い場合にエンジンの自動停止条件の成立を許可する制御部とを備えていることを特徴とする。

前記の課題を解決する第２の発明（請求項２に対応）に係る車両用空調装置において、上記制御部は、上記車両の速度が一定速度以上の場合には、エンジンの自動停止を禁止することを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦに伴う蒸発器温度出口の温度変化幅を考慮して、エンジンのアイドルストップの可否を判定しているので、空調能力が必要とされない温度状態でアイドルストップが禁止されて燃費向上を図れなかったり、空調が必要な状態でアイドルストップして室内の快適性が損なわれる等の不具合を回避することができ、室内の空調快適性の向上とアイドルストップ時間の延長を達成することが可能となる。

請求項２に記載された発明によれば、車両の走行時にはアイドルストップに関する判断を行わないので、制御系の負担を軽減することが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係る車両用空調装置３０が組み込まれた車両１０を模式的に示す説明図、図２はアイドルストップ制御のフローチャートを示す説明図、図３は同車両用空調装置の動作を示す説明図である。

車両１０は、走行駆動機構２０と、車両用空調装置３０と、車両１０の各部を総合的に制御するＥＣＵ（電子コントロールユニット）１００とを備え、燃費向上のためのエコロジカル制御が行われている。

走行駆動機構２０は、エンジン２１と、エンジン２１を冷却するラジエータ機構２２と、このラジエータ機構２２を冷却する冷却ファン２３とを備えている。

車両用空調装置３０は、クーリングユニット４０と、空調制御部５０とを備えている。クーリングユニット４０は、ダクト４１と、エンジン２１によって駆動するコンプレッサ４２と、このコンプレッサ４２に連結されたコンデンサ４３と、このコンデンサ４３にレシーバ４４を介して接続された膨張弁４５及び蒸発器４６と、ダクト４１内に空気を通流させるファン４７とを備えている。

クーリングユニット４０では、コンプレッサ４２によって低圧ガス状の冷媒が圧縮されて高温高圧のガスとなり、コンデンサ４３で走行風やファン４７によって冷却されて液化され、高圧液状の冷媒が膨張弁４５によって急激に膨張して霧化しやすくなり、蒸発器４６で周囲のフィンから熱を奪ってガス状冷媒となる。この気化の際に熱を大量に奪って冷却を行い、再び低圧ガス状の冷媒となってコンプレッサ４３に戻される。

ダクト４１内の蒸発器４６出口付近に温度センサ５１が設けられ、空調制御部５０に接続されている。また、外気温センサ５２が空調制御部５０に接続されている。

ＥＣＵ１００には、車速センサ１０１や図示しないエンジン回転数センサ、アクセル開度センサ、エアフローセンサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報に基づいて演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値により、適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグによって適正なタイミングで点火が実施される。 また、ＥＣＵ１００は各種センサ類からの検出情報に基づいてエンジン２１の運転状態に応じてこのエンジン２１をアイドリングストップまたは自動始動させる制御を行っている（エコロジカル制御）。すなわち、車両１０が信号でアイドル状態で停止しているとき、所定のアイドリングストップ条件、例えば、シフトレバーの位置、車速０状態の一定時間継続、ブレーキスイッチのＯＮ等の停止条件が成立したらエンジンを自動停止する。そして、所定のエンジン始動条件、例えば、クラッチペダルの踏み込み、シフトレバーの走行位置等の始動条件が成立したらエンジンを再始動する。

一方、空調制御部５０では、外気温度ＴＳと蒸発器出口温度ＴＥによってコンプレッサ４２のＯＮ／ＯＦＦ及びエンジン２１のアイドリングストップの可否を判定する。具体的には、図３に示すように、コンプレッサ４２のＯＮ／ＯＦＦについては第１閾値Ｇ１、アイドリングストップの可否については第２閾値Ｇ２を用いている。なお、第２閾値Ｇ２は、第１閾値Ｇ１における蒸発器出口温度ＴＥに一定温度８℃を加えた値となっている。

このように構成された車両用空調装置３０は、以下のようにしてアイドルストップ制御及び空調制御を行う。なお、以下の説明は、空調スイッチが既にＯＮとなっている状態として説明する。

車両用空調装置３０を作動させるためのコンプレッサ４２は、図３に示すチャートに示すように、エコロジカル制御を行うため、外気温度ＴＳ及び蒸発器出口温度ＴＥと第１閾値Ｇ１との関係に基づいて動作と停止が定められる。

一方、アイドルストップ制御（エンジン制御）において、図２のフローチャートに示すように、ステップＳ１にて、車速センサ１０１により車速をが２ｋｍ／ｈを超えているか否かを判定し（ＳＴ１０）、車速が２ｋｍ／ｈを超えているときは、アイドルストップ禁止信号をＥＣＵ１００に送る（ＳＴ２０）。このように、車両１の走行時にはアイドルストップに関する判断を行わないので、制御系の負担を軽減することが可能となる。

車速が２ｋｍ以下の場合には、外気温度ＴＳ及び蒸発器出口温度ＴＥと図３に示すチャートに基づいて、蒸発器出口温度ＴＥが第２閾値Ｇ２以下か否かが判断される（ＳＴ１１）。第２閾値Ｇ２を超えているときは、アイドルストップ禁止信号をＥＣＵ１００に送る（ＳＴ２０）。第２閾値Ｇ２以下のときは、アイドルストップ許可信号をＥＣＵ１００に送る（ＳＴ１２）。

ここで、具体的な３つの状態（Ｈ１〜Ｈ３）におけるアイドルストップの可否について、説明する。

状態Ｈ１の場合（外気温度ＴＳ：１５℃、蒸発器出口温度ＴＥ：８℃）は、図３に基づき判定すると、コンプレッサ４２はＯＮであるが、アイドリングストップ信号がＥＣＵ１００に送信され、エンジン２１が停止する。

状態Ｈ２の場合（外気温度ＴＳ：２２℃、蒸発器出口温度ＴＥ：１３℃）は、図３に基づき判定すると、コンプレッサ４２はＯＮであるが、アイドリングストップ信号がＥＣＵ１００に送信され、エンジン２１が停止する。従来の一定温度制御であると、蒸発器出口温度を１２℃一定に設定した場合には、アイドリングストップが禁止される。

状態Ｈ２の場合、従来の一定温度制御であると、蒸発器出口温度ＴＥが低いにも関わらず、アイドリングストップが禁止され、燃料消費を抑制できないが、車両用空調装置３０の場合には、アイドリングストップが行われ、燃料消費が抑制できる。

状態Ｈ３の場合（外気温度ＴＳ：３０℃、蒸発器出口温度ＴＥ：１４℃）は、図３に基づき判定すると、コンプレッサ４２はＯＮであるが、アイドリングストップ禁止信号がＥＣＵ１００に送信され、エンジン２１の停止は行われない。従来の一定温度制御であると、蒸発器出口温度を１５℃一定に設定した場合には、アイドリングストップが許容され、エンジンが停止する。

状態Ｈ３の場合、従来の一定温度制御であると、蒸発器出口温度ＴＥが高いにも関わらず、アイドリングストップが許容され、室内の快適性が保たれないが、車両用空調装置３０の場合には、アイドリングストップが禁止され、室内の快適性が保たれることになる。

このように本実施の形態に係る車両用空調装置３０によれば、コンプレッサ４２のＯＮ／ＯＦＦによる蒸発器出口温度ＴＥの変化幅を考慮して、アイドルストップの可否を判断するようにしているので、空調能力が必要とされない温度状態でアイドルストップが禁止されて燃費向上を図れなかったり、空調が必要な状態でアイドルストップして室内の快適性が損なわれる等の不具合を回避することができ、室内の快適性の維持と燃費向上という２つの目的をバランスよく達成することができる。

また、車両１の走行時にはアイドルストップに関する判断を行わないので、制御系の負担を軽減することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、第１閾値Ｇ１の蒸発器出口温度に対して一定温度８℃を加えて第２閾値Ｇ２としているが、８℃に限られず、装置全体のバランスに応じて適宜定めても良い。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の一実施の形態に係る車両用空調装置が組み込まれた車両の概要を示す説明図。 同車両用空調装置における制御フローを示す説明図。 同車両用空調装置の制御に用いられる蒸発器出口温度及び外気温度との関係を示す説明図。 従来の車両用空調装置の制御に用いられる蒸発器出口温度及び外気温度との関係を示す説明図。 同車両用空調装置におけるコンプレッサの動作を示す説明図。

符号の説明

１０…車両、２０…走行駆動機構、３０…車両用空調装置、４０…クーリングユニット、４２…コンプレッサ、４６…蒸発器、５０…空調制御部、５１…温度センサ、５２…外気温センサ、１００…ＥＣＵ、１０１…車速センサ。

Claims (2)

1. 車両の運転状態に応じてエンジンを自動停止または自動始動させるエンジン自動始動停止手段を有する車両用空調装置において、
   上記車両の速度を検出する検出部と、
   外気の温度を検出する外気温度検出部と、
   外気温度に基づいて定められる蒸発器出口温度の閾値であって、その値より上記蒸発器出口温度が高い場合にコンプレッサをＯＮとし、その値より上記蒸発器出口温度が低い場合に上記コンプレッサをＯＦＦとする第１閾値と、この第１閾値に対して所定温度を加えた値を第２閾値とし、この第２閾値より上記蒸発器出口温度が高い場合にエンジンの自動停止条件の成立を禁止し、その値より上記蒸発器出口温度が低い場合にエンジンの自動停止条件の成立を許可する制御部とを備えていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 上記制御部は、上記車両の速度が一定速度以上の場合には、エンジンの自動停止を禁止することを特徴とする車両用空調装置。

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