JP6075529B2 - アイドリングストップ車両の空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドリングストップ車両の空調装置に係り、詳しくは、アイドリングストップ時における空調装置の制御に関する。

従来より、内燃機関を搭載した車両には、車両の停止時に内燃機関を停止して、燃費の向上を図るアイドリングストップが行われている。そして、このようなアイドリングストップを行う車両には、特許文献１のように車両がアイドリングストップ状態である時に、外気温度に応じて内外気ダンパを制御して内気と外気の導入割合を可変させ、更にファンの段数を低下させ車室内への導入する空気の風量を所定量にし、車室内の快適性を確保しつつ、アイドリングストップを長時間化させるアイドリングストップ車両の空調装置が設けられている。

特開２０１０−２４７７７７号公報

このように上記特許文献１のアイドリングストップ車両の空調装置では、車両がアイドリングストップ状態である時に、外気温度が高い場合には、内外気ダンパを制御して内気の導入割合を増やし、ファンの段数を減らして車室内への導入する空気の風量を減らすようにして、車室内を長時間快適にするようにしている。
そして、このような空調装置では、車両のアイドリングストップ状態からの復帰時には、内気と外気の導入割合とファンの段数をアイドリングストップ以前の状態に復帰させている。

また、このような空調装置では、空気を外気より導入する外気導入状態に対し空気を内部で再循環させる内気循環状態の方が吸い込み抵抗が少ないため、同一のファンの段数であっても車室内への導入する空気の風量が多くなる。
したがって、アイドリングストップ以前の状態の空調装置の状態がファンの段数が高く外気導入状態である場合に、空調装置をアイドリングストップ以前の状態に復帰させるときに先にファンの段数を上昇させてから、内外気ダンパを外気導入状態にすると、外気導入状態では吸い込み抵抗が内気循環状態に対して多いため、車室内への導入する空気の風量が一旦多くなった後に、車室内への導入する空気の風量が低下、即ち車室内への導入する空気の風量のオーバーシュートが発生することとなる。

このような車室内への導入する空気の風量のオーバーシュートは、乗員に違和感を与えることとなり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、違和感を発生することなくアイドリングストップ状態から復帰することのできるアイドリングストップ車両の空調装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１のアイドリングストップ車両の空調装置では、内燃機関のアイドリングストップを行う車両に搭載され、車室外の外気を導入する外気導入状態と前記車室内の内気を導入する内気循環状態とを切り換える内外気切換手段と、前記内外気切換手段の下流に配設され、前記車室内へ導入する空気の風量を調整する風量調整手段と、を備え、車室内の温度を調整するアイドリングストップ車両の空調装置において、前記内外気切換手段と前記風量調整手段の作動を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記車両の前記アイドリングストップの開始時には、前記車室内へ導入する前記空気の風量を低下させた後に、前記内気循環状態に切り換え、前記車両の前記アイドリングストップからの復帰時に、前記外気導入状態に切り換えた後に、前記車室内へ導入する前記空気の風量を増加させることを特徴とする。

また、請求項２のアイドリングストップ車両の空調装置では、請求項１において、前記制御手段は、前記車両の前記アイドリングストップからの復帰後から所定期間経過した後に、前記車室内へ導入する前記空気の風量を増加させることを特徴とする。
また、請求項３のアイドリングストップ車両の空調装置では、請求項２において、前記所定期間は、前記内外気切換手段が前記内気循環状態から前記外気導入状態に切り換わるまでの所定時間であることを特徴とする。

また、請求項４のアイドリングストップ車両の空調装置では、請求項２において、前記内外気切換手段の作動を検出する作動検出手段を備え、前記所定期間は、前記作動検出手段にて前記内外気切換手段の前記外気導入状態への作動の完了を検出するまでの期間であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両のアイドリングストップからの復帰時に、車室外の外気の導入する外気導入状態に切り換えた後に、車室内へ導入する空気の風量を増加させているので、車室内へ導入する空気の風量を増加させた後に、車室外の外気の導入する外気導入状態に切り換えることで、外気導入状態と内気循環状態とで吸い込み抵抗が異なることにより発生するオーバーシュートの発生を抑制することができる。

したがって、乗員に違和感を与えることなく、アイドリングストップ状態から復帰することができる。しかも、車両のアイドリングストップの開始時に、車室内へ導入する空気の風量を低下させた後に、車室外の内気循環状態に切り換えることで、外気導入状態と内気循環状態とで吸い込み抵抗が異なることにより発生するオーバーシュートの発生を抑制することができる。
また、請求項２の発明によれば、車両のアイドリングストップからの復帰後から所定期間経過した後に、車室内へ導入する空気の風量を増加させており、車室内へ導入する空気の風量の増加前に、内外気切換手段を外気導入状態まで作動させることができるので、車室内へ導入する空気の風量のオーバーシュートの発生を抑制することができる。

また、請求項３の発明によれば、所定期間を内外気切換手段が内気循環状態から外気導入状態となるまでの所定時間としており、センサ等を用いて内外気切換手段の作動状態を検出する必要がないので、コストの増加を抑制しつつ、内外気切換手段の作動を完了させることができる。
また、請求項４の発明によれば、所定期間を作動検出手段にて内外気切換手段の外気導入状態への作動の完了を検出するまでとしており、内外気切換手段の外気導入状態への作動の完了を確実に判定することができるので、車室内へ導入する空気の風量のオーバーシュートの発生を確実に抑制することができる。

本発明に係るアイドリングストップ車両の空調装置の概略構成図である。 本発明に係るアイドリングストップ時の空調制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、車両１に搭載された本発明に係るアイドリングストップ車両の空調装置の概略構成図であり、以下、当該アイドリングストップ車両の空調装置の構成を説明する。
なお、図中白抜き矢印は、空気の流れを、二点鎖線の上側は室外、下側は室内をそれぞれ示す。

図１に示すように、アイドリングストップ車両の空調装置は、ＨＶＡＣ２１（空調ユニット）、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、冷媒圧センサ２４、エキスパンションバルブ２５、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ（制御手段）２８、空調操作部２９、外気温度センサ３１及び室内温度センサ３２から構成される。
ＨＶＡＣ２１の上流部は、外気を導入する外気導入口２１ｉと内気を導入する内気導入口２１ｊとに分岐されている。そして、当該分岐には、ＨＶＡＣ２１内へ導入する外気と内気の導入割合を調整するための内外気ダンパ（内外気切換手段）２１ａが配設されている。なお、構造上、外気導入口２１ｉ側の空気吸い込み時の抵抗、所謂吸い込み抵抗は、内気導入口２１ｉ側の吸い込み抵抗に対して大きくなる。

内外気ダンパ２１ａは、ステッピングモータ（内外気切換手段）２１ｂにより開度を調整可能となっている。そして、内外気ダンパ２１ａは、外気導入口２１ｉを閉鎖、即ち内気導入口２１ｊを開口することで車室内の空気を再循環させる内気循環状態と、内気導入口２１ｊを閉鎖、即ち外気導入口２１ｉを開口することで車室外の空気を導入する外気導入状態とを切り換える機能を有する。なお、内外気ダンパ２１ａの開度は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８にて制御される。

ＨＶＡＣ２１の内外気ダンパ２１ａの下流には、ブロアファン＆モータ（風量調整手段）２１ｃとエバポレータ２１ｅ、エバポレータ温度センサ２１ｆ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びヒータ２１ｈで構成される温度調整部２１ｄとが配設される。
ブロアファン＆モータ２１ｃは、外気導入口２１ｉ及び内気導入口２１ｊよりＨＶＡＣ２１内に空気を導入し、送風口２１ｋより温度調整された空気を室内へ送風するものである。また、ブロアファン＆モータ２１ｃは、供給される電力の電圧、所謂ファン電圧で制御される。そして、ブロアファン＆モータ２１ｃは、ファン電圧が高くなるにつれ、室内に送風する空気の風量を増加する。

エバポレータ２１ｅ、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、冷媒圧センサ２４、エキスパンションバルブ２５及びそれぞれを接続する配管２６により冷凍回路が構成される。配管２６内には、冷媒が充填されており、コンプレッサ２２、コンデンサ２３、エキスパンションバルブ２５、エバポレータ２１ｅの順で相変化しながら循環する。
エバポレータ２１ｅは、空気と冷媒との熱交換により冷媒に吸熱させ、ＨＶＡＣ２１内に導入された空気を冷却し或いは除湿するものである。

コンプレッサ２２は、車両駆動用のエンジン（内燃機関）１１により駆動され、気化した冷媒を圧縮するものである。
コンデンサ２３は、圧縮された高温の冷媒の熱を放熱し、液化するものである。
冷媒圧センサ２４は、冷媒の圧力を検出するものである。
エキスパンションバルブ２５は、液化した冷媒の圧力を低下させ、気化を行いやすくするものである。

エバポレータ温度センサ２１ｆは、エバポレータ２１ｅの温度を検出するものである。
温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇは、ヒータ２１ｈへの空気の流入量を調整するものである。
ヒータ２１ｈは、エンジン１１の冷却水路（図示せず）とヒータ配管２７で接続され、エンジン１１の冷却水路より循環される冷却水の熱を放熱し、ＨＶＡＣ２１内に導入された空気を暖めるものである。

なお、エンジン１１は、上記のように冷却水路がヒータ２１ｈとヒータ配管２７で接続されるとともにラジエータ１２と冷却水配管１３で接続されている。
ＥＮＧ−ＥＣＵ１４は、エンジン１１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。そして、車両の運転状態に基づき、車両の停止時にはエンジン１１の運転を停止するアイドリングストップ機能を有している。

Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８は、空調装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＥＮＧ−ＥＣＵ１４と同様に入出力装置、記憶装置及びＣＰＵ等を含んで構成される。
Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８の入力側には、上記エバポレータ温度センサ２１ｆ、冷媒圧センサ２４、室外の温度を検出する外気温度センサ３１、室内の温度を検出する室内温度センサ３２の他、ブロアファン＆モータ２１ｃのファン段数（風量）、温度、内外気モードを設定する空調操作部２９及びＥＮＧ−ＥＣＵ１４が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報、空調操作部２９の設定情報及びエンジン１１の運転状況が入力される。

一方、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８の出力側には、上記ステッピングモータ２１ｂ、ブロアファン＆モータ２１ｃ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びコンプレッサ２２が電気的に接続されている。
これより、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８は、各種センサ類からの検出情報、空調操作部２９の設定情報及びエンジン１１の運転状況に基づいて空調装置の動作内容を演算し、出力信号をステッピングモータ２１ｂ、ブロアファン＆モータ２１ｃ、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇ及びコンプレッサ２２へ供給し、出力信号に応じて内外気ダンパ２１ａの開度、ブロアファン＆モータ２１ｃのファン電圧、温度調整用ダンパ＆モータ２１ｇの開度及びコンプレッサ２２の動作を切り替え、室内の温度を制御する。また、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８は、車両のアイドリングストップ時には、乗員に違和感を与えないようにするアイドリングストップ時の空調装置の制御が実施される。

以下、このように構成された本発明に係るＡ／Ｃ−ＥＣＵ２８でのアイドリングストップ時の空調装置の制御について説明する。
図２は、Ａ／Ｃ−ＥＣＵ２８にて実行する本発明に係るアイドリングストップ時の空調装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すように、ステップＳ１０では、ＩＤストップ、即ちアイドリングストップが実施されたか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドリングストップが実施されていれば、ステップＳ１２に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でアイドリングストップが実施されていなければ、ステップＳ１０に戻り再度判別をする。

ステップＳ１２では、ファン電圧が所定値以上であるか否かを判別する。詳しくはブロアファン＆モータ２１のファン電圧が風量が所定風量以上となる所定値以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でファン電圧が所定値以上、即ち風量が所定風量以上であれば、ステップＳ１４に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でファン電圧が所定値未満、即ち風量が所定風量未満であれば、ステップＳ１６に進む。なお、ここでの所定値は、アイドリングストップ中に室内の快適性を損なわず、且つアイドリングストップ時間を長くすることのできる値を基に設定される。

ステップＳ１４では、ファン電圧を低下する。詳しくは、ファン電圧を所定値未満に低下させ、風量を所定風量未満とする。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、外気導入状態であるか否かを判別する。詳しくは、内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉが開口され外気導入状態となっているか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉが開口され外気導入状態となっていれば、ステップＳ１８に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊが開口され内気循環状態となっていれば、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ１８では、外気温度が所定温度以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外気温度が所定温度以上であれば、ステップＳ２０に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で外気温度が所定温度未満であれば、ステップＳ２２に進む。なお、ここでの所定温度は、アイドリングストップ中に室内の快適性を損なわず、且つアイドリングストップ時間を長くすることのできる値を基に設定される。

ステップＳ２０では、内気循環状態に切り換える。詳しくは、内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊを開口し内気循環状態にする。そして、ステップＳ２６に進む。
また、ステップＳ２２では、外気導入状態を維持する。そして、ステップＳ２６に進む。
また、ステップＳ２４では、内気循環状態を維持する。そして、ステップＳ２６に進む。

次にステップＳ２６では、アイドリングストップが解除されたか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドリングストップが解除されていれば、ステップＳ２８に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でアイドリングストップが解除されていなければ、ステップＳ２６に戻り再度判別をする。
ステップＳ２８では、内外気ダンパ２１ａの位置を算出する。詳しくは、外気温度と室内温度と設定温度とに基づいて、最適となる内外気ダンパ２１ａの位置を算出する。詳しくは、内外気ダンパ２１ａで外気導入口２１ｉ或いは内気導入口２１ｊのいずれを開口するかを算出する。そして、ステップＳ３０に進む。なお、本ステップにて内外気ダンパ２１ａの位置と同様に、最適な風量となるファン電圧も算出される。

ステップＳ３０では、ステップＳ２８での算出結果が外気導入状態であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で算出結果が外気導入であれば、ステップＳ３２に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）で算出結果が外気導入状態でなければ、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３２では、外気導入状態に切り換える。詳しくは、内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉを開口し外気導入状態にする。そして、ステップＳ３６に進む。

また、ステップＳ３４では、内気循環状態に切り換える。詳しくは、内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊを開口し内気循環状態にする。そして、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、所定時間経過したか否かを判別する。詳しくは、アイドリングストップの解除から所定時間経過したか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドリングストップの解除から所定時間経過していれば、ステップＳ３８に進む。判別結果が偽（Ｎｏ）でアイドリングストップの解除から所定時間経過していなければ、ステップＳ３６に戻り再度判別をする。なお、所定時間は、内外気ダンパ２１ａが内気導入口２１ｊの全開位置から外気導入口２１ｉの全開位置となるまでの内外気ダンパ２１ａの作動時間を予め実験等から求めて設定される。

ステップＳ３８では、ファン電圧をステップＳ２８で算出されたファン電圧まで上昇させる。詳しくは、ファン電圧を上昇させて、風量を増加させる。そして、本ルーチンをリターンする。
このように、本発明の実施例に係るアイドリングストップ車両の空調装置によれば、アイドリングストップが実施されると、ブロアファン＆モータ２１のファン電圧が風量が所定風量以上となる所定値以上であるか判別する。そして、ファン電圧が所定値以上で風量が所定風量以上であれば、ファン電圧を所定値未満に低下させ、風量を所定風量未満とする。そして、内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉが開口され外気導入となっていれば、外気温度が所定温度以上であるか判別し、外気温度が所定温度以上であれば、内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊを開口し内気循環状態にし、外気温度が所定温度未満であれば、外気導入状態を維持する。そして、アイドリングストップが解除されると、内外気ダンパ２１ａの位置とファン電圧を算出し、算出結果が外気導入状態であれば内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉを開口し外気導入状態に切り換え、算出結果が外気導入状態でなければ内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊを開口し内気循環状態に切り換える。そして、アイドリングストップの解除から所定時間経過するとファン電圧を上昇させて、風量を増加させるようにしている。

このように、車両のアイドリングストップからの復帰時に、外気温度と室内温度と設定温度とに基づいて算出され、最適となる内外気ダンパ２１ａの位置が外気導入口２１ｉを開口する位置である場合に、内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉを開口し外気導入状態とした後に、ファン電圧を上昇させて、風量を増加させているので、車室内へ導入する空気の風量を増加させた後に、外気を導入する外気導入状態に切り換えることで、外気導入状態と内気循環状態とで吸い込み抵抗が異なることにより発生するオーバーシュートの発生を抑制することができる。

したがって、乗員に違和感を与えることなく、アイドリングストップ状態から復帰することができる。
また、車両のアイドリングストップからの復帰後から所定時間経過した後に、ファン電圧を上昇させて風量を増加させており、センサ等を用いて内外気ダンパ２１ａの作動状態を検出する必要がないので、コストの増加を抑制しつつ、内外気ダンパ２１ａの作動を完了させることができる。

また、アイドリングストップが実施される時に、ファン電圧が風量が所定風量以上となる所定値以上であると、ファン電圧を所定値未満に低下させ車室内へ導入する空気の風量を所定風量未満とした後に、内外気ダンパ２１ａにより外気導入口２１ｉが開口され外気導入状態となっていれば、内外気ダンパ２１ａにより内気導入口２１ｊを開口し内気循環状態にすることで、外気導入状態と内気循環状態とで吸い込み抵抗が異なることにより発生するオーバーシュートの発生を抑制することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ステップＳ２８にて外気温度と室内温度と設定温度とに基づいて、最適となる内外気ダンパ２１ａの位置を算出し、ステップＳ３０にて算出結果が外気導入状態であるか否かを判別し、判別結果に基づいてステップＳ３２或いはステップＳ３４にて外気導入状態或いは内気循環状態に切り換えるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ２８にて外気導入口２１ｉと内気導入口２１ｊとの開口割合を算出し、その後のステップにて開口割合に見合うように内外気ダンパ２１ａを作動させたのちにステップＳ３０の処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、車両のアイドリングストップからの復帰後から所定時間経過した後に、ファン電圧を上昇させて風量を増加させているが、これに限定されるものではなく、例えば、内外気ダンパ２１ａの開度を検出するセンサ（作動検出手段）を備え、当該センサにて、内外気ダンパ２１ａが外気導入口２１ｉを開口、即ち内気導入口２１ｊの閉鎖が検出された後に、ファン電圧を上昇させて風量を増加させてもよい。このことにより、内外気ダンパ２１ａが外気導入口２１ｉを開口したことを確実に判定することができるので、車室内へ導入する空気の風量のオーバーシュートの発生を確実に抑制することができる。

１１ エンジン（内燃機関）
２１ａ 内外気ダンパ（内外気切換手段）
２１ｂ ステッピングモータ（内外気切換手段）
２１ｃ ブロアファン＆モータ（風量調整手段）
２８ Ａ／Ｃ−ＥＣＵ（制御手段）

Claims (4)

1. 内燃機関のアイドリングストップを行う車両に搭載され、車室外の外気を導入する外気導入状態と前記車室内の内気を導入する内気循環状態とを切り換える内外気切換手段と、前記内外気切換手段の下流に配設され、前記車室内へ導入する空気の風量を調整する風量調整手段と、を備え、車室内の温度を調整するアイドリングストップ車両の空調装置において、
   前記内外気切換手段と前記風量調整手段の作動を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記車両の前記アイドリングストップの開始時には、前記車室内へ導入する前記空気の風量を低下させた後に、前記内気循環状態に切り換え、
   前記車両の前記アイドリングストップからの復帰時に、前記外気導入状態に切り換えた後に、前記車室内へ導入する前記空気の風量を増加させることを特徴とするアイドリングストップ車両の空調装置。
2. 前記制御手段は、前記車両の前記アイドリングストップからの復帰後から所定期間経過した後に、前記車室内へ導入する前記空気の風量を増加させることを特徴とする、請求項１に記載のアイドリングストップ車両の空調装置。
3. 前記所定期間は、前記内外気切換手段が前記内気循環状態から前記外気導入状態に切り換わるまでの所定時間であることを特徴とする、請求項２に記載のアイドリングストップ車両の空調装置。
4. 前記内外気切換手段の作動を検出する作動検出手段を備え、
   前記所定期間は、前記作動検出手段にて前記内外気切換手段の前記外気導入状態への作動の完了を検出するまでの期間であることを特徴とする、請求項２に記載のアイドリングストップ車両の空調装置。

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