JPH0769044A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低外気温下におけるコンプレッサオン・オフ
回数を減らしてエンジン回転数の不所望な変動を最小限
に抑制する。 【構成】 空調制御回路１０３は、空調装置作動指令が
出力されかつ外気温度が所定温度以上の場合には第１の
信号を出力し、空調装置作動指令が出力されかつ外気温
度が所定温度未満の場合には、エバポレータ１０２に関
する温度が所定温度以上のときに第１の信号を出力し、
エバポレータに関する温度が所定温度未満のときに第２
の信号を出力し、空調装置作動指令が出力されていない
場合には第３の信号を出力する。エンジン制御回路１０
５は、第１の信号出力時にはコンプレッサ１０１を作動
せしめ、第３の信号出力時にはコンプレッサを停止せし
め、第２の信号出力時には、車速センサ１０４で検出さ
れた車両走行速度が所定速度以上の場合にコンプレッサ
を停止せしめるとともに所定速度未満の場合にコンプレ
ッサを作動せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エバポレータ凍結防止
機能を有する車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンにより駆動される可変容量コン
プレッサにて冷媒を圧送し、エバポレータにて上記冷媒
を蒸発させて空気を冷却するようにした車両用空調装置
では、通常、外気温度を検出する外気温センサと、エバ
ポレータ出口の空気温度を検出するエバポレータ出口温
度センサと、外気温度が所定温度未満の場合には、エバ
ポレータ出口空気温度が所定温度未満になるとコンプレ
ッサオフ信号を出力する空調制御回路と、上記コンプレ
ッサオフ信号に応答してコンプレッサを停止（オフ）す
るエンジン制御回路とを有し、これによりエバポレータ
の凍結防止を図っている（例えば、日産自動車発行の新
型車解説書（Ｙ３２−１） １９９１年６月）。このよ
うなコンプレッサ凍結防止制御によりコンプレッサが停
止されると、エバポレータ出口の空気温度は徐々に上昇
し、所定温度以上になるとコンプレッサが再び作動（オ
ン）する。したがって低外気温時にコンプレッサは、例
えば図６（ａ）に示すように断続運転されることにな
る。

【０００３】ところで、車両のエンジン制御装置は、Ａ
ＡＣ（補助空気導入）バルブなどによりエンジンへの補
助空気流量を調節し、これによりアイドル回転数を適正
に制御するようにしており、上述のようにコンプレッサ
が断続運転されている場合には、コンプレッサのオン・
オフに応じてエンジンアイドル回転数も図６（ｂ）に実
線で示す如く断続的に変化させる必要がある。しかし、
可変容量コンプレッサにおいては、コンプレッサ運転中
の負荷（エンジンに対する所要トルク）が外気温度によ
って変化するため、適正なエンジン回転数を保持するた
めの上記補助空気流量の調整が極めて難しい。

【０００４】図７は外気温度に対する可変容量コンプレ
ッサの負荷を示しており、この図から明らかなように、
コンプレッサの負荷は外気温度が高くなるほど高くな
る。今、図７（ａ）において、外気温度がＴ１のときに
コンプレッサのオンからオフ時およびオフからオン時
（以下オン・オフ転換時と呼ぶ）のエンジン回転数が適
正値となるようにＡＡＣバルブによる補助空気流量を設
定したとすると、Ｔ１よりも低外気温時には、上記設定
された補助空気流量は斜線で示すごとく外気温度が低い
ほど過多となり、またＴ１よりも高外気温時には、外気
温度が高くなるほど不足する。補助空気流量が過多にな
るとエンジン回転数が不所望に上昇し、逆に不足すると
不所望に低下することになる。

【０００５】また図７（ｂ）はＡＡＣバルブに加えてＦ
ＩＣＤ（ファーストアイドルコントロールデバイス）と
呼ばれる回転数補正機構をも用いた場合を示している。
今、例えば外気温度がＴ１のときにコンプレッサのオン
・オフ変換時のエンジン回転数が適正値となるようにＡ
ＡＣバルブによる補助空気流量を設定するとともに、外
気温度がＴ２のときにコンプレッサのオン・オフ転換時
のエンジン回転数が適正値となるようにＡＡＣバルブお
よびＦＩＣＤの双方による補助空気流量を設定し、かつ
外気温度がＴ３未満でＦＩＣＤをオフし、Ｔ３以上でオ
ンするようにすると、補助空気量の過不足は図に斜線で
示す如くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、低外
気温時にはエバポレータ凍結防止制御が行われ、コンプ
レッサのオン・オフが頻繁に行われるが、図７（ａ），
（ｂ）を見ると、このようにコンプレッサが頻繁にオン
・オフされる低外気温時にはいずれもそのオン・オフ転
換時の補助空気流量が過多となっていることが分かる。
このためコンプレッサのオフからオン時には、図６
（ｂ）に一点鎖線で示すようにエンジン回転数が不所望
に吹き上がる一方、コンプレッサオンからオフ時にはエ
ンジン回転数が不所望に落ち込むことがある。特にアイ
ドル回転時などエンジン回転数が低い場合には、上記エ
ンジン回転数の吹き上がりや落込みが実感されやすく、
乗員に不快感を与えることになる。

【０００７】本発明の目的は、低外気温下におけるコン
プレッサオン・オフ回数を減らしてエンジン回転数の不
所望な変動を最小限に抑制した車両用空調装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１により説明すると、本発明は、エンジンにより駆動さ
れる可変容量コンプレッサ１０１と、この可変容量コン
プレッサ１０１にて圧送される冷媒を蒸発させて空気を
冷却するエバポレータ１０２と、外部から入力される空
調装置作動指令、外気温度およびエバポレータに関する
温度に応じてコンプレッサ制御信号を形成して出力する
空調制御回路１０３と、車両の走行速度を検出する車速
センサ１０４と、この車速センサ１０４の出力に基づい
て所定のエンジン関連制御を行うとともに、空調制御回
路１０３から出力されるコンプレッサ制御信号に応じて
エンジンの動力をコンプレッサ１０１に伝達／遮断して
コンプレッサ１０１の作動／停止を行うエンジン制御回
路１０５とを備えた車両用空調装置に適用される。そし
て、次の構成により上記問題点を解決する。上記空調制
御回路１０３は、空調装置作動指令が出力されかつ外気
温度が所定温度以上の場合には第１の信号を出力し、空
調装置作動指令が出力されかつ外気温度が所定温度未満
の場合には、エバポレータに関する温度が所定温度以上
のときに第１の信号を出力するとともにエバポレータに
関する温度が所定温度未満のときに第２の信号を出力
し、前記空調装置作動指令が出力されていない場合には
第３の信号を出力するよう構成される。またエンジン制
御回路１０５は、第１の信号出力時にはコンプレッサ１
０１を作動せしめ、第３の信号出力時にはコンプレッサ
１０１を停止せしめ、第２の信号出力時には、車速セン
サ１０４にて検出された車両走行速度が所定速度以上の
場合にコンプレッサ１０１を停止せしめるとともに車両
走行速度が所定速度未満の場合にコンプレッサ１０１を
作動せしめるよう構成される。さらに、空調制御回路１
０３が出力する上記３種類の信号として、ハイレベルの
信号、ローレベルの信号およびハイレベルとローレベル
が所定周期で繰り返されることによって形成される信号
を用いる。

【０００９】

【作用】空調装置作動指令が出力され、外気温度が所定
温度未満であり、かつエバポレータに関する温度が所定
温度未満の場合には、上記空調制御回路１０３から第２
の信号が出力される。エンジン制御回路１０５は、この
第２の信号出力時には、車速センサ１０４にて検出され
た車両走行速度が所定速度以上であれば、エバポレータ
１０２の凍結を防止するためにコンプレッサ１０１を停
止せしめるが、車両走行速度が所定速度未満の場合には
コンプレッサ１０１を作動状態に保持する。すなわち、
車両走行速度が所定速度未満の場合には、外気温度が所
定温度未満であってもエバポレータ凍結防止制御は行わ
れずコンプレッサ１０１がオン状態に保持される。これ
によれば低速時、特にアイドル回転時などエンジン回転
数の変動が実感され易いときにコンプレッサ１０１が頻
繁にオン・オフされることがなく、コンプレッサオン・
オフ転換時に起こる不所望なエンジン回転数の変動（吹
き上がり、落込み）が最小限に抑制される。ここで、車
両が所定速度未満の場合には、エバポレータ１０２に導
かれる低温外気の流速が低いので、エバポレータ１０２
は凍結しにくく、したがって上記エバポレータ凍結防止
制御を行なわなくてもエバポレータ１０２が凍結する可
能性は低い。

【００１０】

【実施例】図２〜図４により本発明の一実施例を説明す
る。図２は本発明に係る車両用空調装置のブロック図で
ある。符号１で示す空調制御回路には、外気温度Ｔamb
を検出する外気温センサ２と、エバポレータ（不図示）
の出口付近の空気温度Ｔintを検出するエバポレータ出
口温度センサ３と、可変容量コンプレッサ１４の作動を
指令するエアコンスイッチ４と、ブロアファンの作動を
指令するファンスイッチ５とが接続されている。空調制
御回路１は、各センサやスイッチからの入力信号に応じ
て後述するようにコンプレッサ制御信号を形成し、符号
１１で示すエンジン制御回路に入力する。

【００１１】エンジン制御回路１１には、冷媒圧力スイ
ッチ１２を介してコンプレッサリレー１３のリレーコイ
ル１３ａが接続され、リレースイッチ１３ｂは、可変容
量コンプレッサ１４の電磁クラッチ１４ａに接続されて
いる。リレースイッチ１３ｂがオンされると上記電磁ク
ラッチ１４ａが励磁され、不図示のエンジンの動力がコ
ンプレッサ１４に伝達されてコンプレッサ１４が作動
（オン）する。リレースイッチ１３ｂがオフされると電
磁クラッチ１４ａが消磁され、エンジンとコンプレッサ
１４とが遮断されてコンプレッサ１４が停止（オフ）す
る。コンプレッサ１４によって圧送される冷媒は、不図
示のコンデンサ，リキッドタンク，膨張弁およびエバポ
レータ１５を通ってコンプレッサ１４に戻る。このとき
エバポレータ１５にて冷媒が蒸発されることにより不図
示のブロアファンからの空気が冷却される。

【００１２】また、エンジン制御回路１１には、車両の
走行速度（以下、車速）Ｖを検出する車速センサ６が接
続され、この車速Ｖに基づいて、従来と同様に燃料噴射
制御やエンジンアイドル回転数制御などのエンジン関連
制御を行なう（日産自動車発行の新型車解説書（Ｙ３２
−１） １９９１年６月）。さらにエンジン制御回路１
１は、空調制御回路１から第２の信号（後で詳述する）
が入力されると、上記車速Ｖに基づいてコンプレッサ１
４をオンすべきか否かを判断する。なお上記冷媒圧力ス
イッチ１２は冷凍サイクル内の冷媒圧力が所定値以上に
なるとオンからオフするもので、このスイッチ１２のオ
フにより上記電磁クラッチ１４ａがオフされ、コンプレ
ッサ１４が停止する。

【００１３】次に、上記空調制御回路１からエンジン制
御回路１１に出力されるコンプレッサ制御信号について
説明する。本実施例では、このコンプレッサ制御信号と
して図３に示す第１、第２、第３の信号が用いられる。
第１の信号はコンプレッサ１４のオンを指令する信号で
あり、図示の如くハイレベルの信号とされる。また第３
の信号はコンプレッサ１４のオフを指令する信号であ
り、ローレベルの信号とされる。さらに第２の信号は、
コンプレッサ１４のオン・オフをエンジン制御回路１１
に委ねる旨の信号であり、ハイレベルとローレベルを所
定周期で繰り返すことにより形成されるパルス信号であ
る。この第３の信号においては、任意のパルスの立上が
りから３つめのパルスの立ち下がりまでの時間ｔが１秒
以下となるようにパルス間隔が設定される。

【００１４】次に、図４および図５のフローチャートに
基づいてコンプレッサオン・オフ制御の手順を説明す
る。図４は空調制御回路１によるコンプレッサ制御の手
順を示し、このプログラムは、空調制御において周期的
にコールされるものである。まずステップＳ１でエアコ
ンスイッチ４のオン・オフを判定し、オフであればステ
ップＳ２に進んで上記第３の信号をエンジン制御回路１
１に出力する。エアコンスイッチ４がオンであればステ
ップＳ３に進み、ファンスイッチ５のオン・オフを判定
する。ファンスイッチ５がオフであれば上記ステップＳ
２に進み、オンであればステップＳ４に進む。ステップ
Ｓ４では、図示の特性に基づいて、外気温センサ２で検
出された外気温度Ｔambが状態Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにな
っているかを判別する。なお、ステップＳ４におけるＴ
11〜Ｔ14は、外気温度に関して予め設定された定数であ
る。

【００１５】次にステップＳ５において、上記判別の結
果、状態Ｃと判定された場合、すなわち外気温度Ｔamb
が所定温度Ｔ13またはＴ14以上の場合には、ステップＳ
６に進んで第１の信号を出力する。またステップＳ７で
状態Ｂでない、すなわち状態Ａと判定された場合には、
上記ステップＳ２に進んで第３の信号を出力する。さら
にステップＳ７で状態Ｂと判定された場合には、ステッ
プＳ８に進み、エバポレータ出口温度センサ３にて検出
されたエバポレータ出口温度Ｔintに基づいてコンプレ
ッサ１４をオンすべきかオフすべきかを判別する。ステ
ップＳ９において、上記判別の結果、「オン」と判定さ
れた場合、すなわちエバポレータ出口温度Ｔintが所定
温度Ｔ21またはＴ22以上の場合には、上記ステップＳ６
に進んで第１の信号を出力し、一方、「オフ」と判定さ
れた場合、すなわちエバポレータ出口温度Ｔintが所定
温度Ｔ21またはＴ22未満と判定された場合には、ステッ
プＳ１０に進んで第２の信号を出力する。

【００１６】図５はエンジン制御回路１１によるコンプ
レッサ制御の手順を示している。なお、エンジン制御回
路１１は、コンプレッサ制御の他にエンジン回転数制御
やその他の制御をも行うが、図５はコンプレッサ制御の
みを示したものである。ステップＳ２１では、空調制御
回路１から入力された上記コンプレッサ制御信号の判定
を行う。その際、エンジン制御回路１１はコンプレッサ
制御信号を所定時間に渡って入力することにより、その
信号が連続してハイレベルの信号（第１の信号）か、連
続してローレベルの信号（第３の信号）か、あるいはハ
イレベルとローレベルが繰り返されるパルス信号（第２
の信号）かを判断する。ステップＳ２２において、上記
信号判定の結果、第１の信号が入力されていると判断し
た場合には、ステップＳ２３でコンプレッサリレー１３
をオンする。これにより電磁クラッチ１４ａが励磁され
てエンジンの動力がコンプレッサ１４に伝達され、コン
プレッサ１４が作動（オン）する。

【００１７】またステップＳ２４において、入力された
信号が第２の信号でない、すなわち第３の信号であると
判定されると、ステップＳ２５に進み、コンプレッサリ
レー１３をオフする。これにより電磁クラッチ１４ａが
消磁されてエンジンとコンプレッサ１４とが遮断され、
コンプレッサ１４が停止（オフ）する。ステップＳ２４
が肯定された場合、すなわち第２の信号が入力されてい
る場合にはステップＳ２６に進み、車速センサ６にて検
出された車速Ｖを読み込むとともに、この車速Ｖに応じ
て図示の特性から「高速」か「低速」か、つまり車速Ｖ
が所定速度Ｖ1またはＶ2以上か否かを判別する。ステッ
プＳ２７において、「高速」と判定された場合には上記
ステップＳ２５に進み、「低速」と判定された場合には
上記ステップＳ２３に進む。

【００１８】以上の図４および図５の手順によれば、エ
アコンスイッチ４およびファンスイッチ５が共にオンさ
れ（空調装置作動指令が出力され）、かつ外気温度Ｔam
bが所定温度範囲（状態Ｂ）にある場合には、次のよう
な制御が行われる。すなわち、このときエバポレータ出
口の空気温度Ｔintが所定温度以上であれば、上記空調
制御回路１から第１の信号が出力され、Ｔintが所定温
度未満であれば第２の信号が出力される。エンジン制御
回路１１は、第１の信号が出力されるとコンプレッサ１
４をオンさせ、第２の信号が出力されると、車速Ｖに基
づいてコンプレッサのオン・オフを判定し、車速Ｖが所
定速度以上であればコンプレッサ１４をオフする。つま
り車速Ｖが所定速度以上の場合はエバポレータ凍結防止
制御が行われ、上記図６に示すようにコンプレッサ１４
のオン・オフが繰り返され、これによりエバポレータ１
５の凍結が防止される。

【００１９】一方、第２の信号出力時であっても（エア
コンスイッチ４およびファンスイッチ５が共にオンで、
外気温度Ｔambが所定温度範囲（状態Ｂ）にあり、かつ
エバポレータ出口の空気温度Ｔintが所定温度未満であ
っても）、車速Ｖが所定速度未満の場合にはコンプレッ
サ１４はオン状態に保持される（エバポレータ凍結防止
制御が禁止される）。したがって、例えばアイドル回転
時などエンジン回転数の変動が実感され易いときにコン
プレッサ１４が頻繁にオン・オフされることはなく、コ
ンプレッサオン・オフ転換時に発生する不所望なエンジ
ン回転数の変動を最小限に少なくすることができる。な
お、車速Ｖが所定速度未満の場合には、エバポレータ１
５に導かれる低温外気の流速が低いので、エバポレータ
凍結防止制御が行なわれなくてもエバポレータ１５が凍
結する可能性は低い。なお、エアコンスイッチ４，ファ
ンスイッチ５の少なくともいずれかがオフされている場
合、および外気温度Ｔambがかなり低い場合（Ａ状態）
には、空調制御回路１から第３の信号が出力され、これ
に応じてエンジン制御回路１１は、コンプレッサ１４を
オフする。

【００２０】ここで本実施例では、以上の制御を行う際
に、車速Ｖが所定速度以上か否かの判断を空調制御回路
１側で行わず、エンジン制御回路１１側で行っているの
で、車速センサ６の出力を空調制御１に入力する必要が
なく、そのための入力処理回路などを新たに設ける必要
はない。なお車速センサ６は、上述した燃料噴射制御や
アイドル回転数制御などのエンジン関連制御を行うにあ
たって従来からエンジン制御回路１１に接続されている
ものであるから、車速センサ６とエンジン制御回路１１
との接続に関しては従来通りの仕様で行える。加えて本
実施例では、上記第１〜第３の信号として、ハイレベル
の信号、ローレベルの信号およびハイレベルとローレベ
ルとが所定周期で繰り返されるパルス信号を用いたの
で、１本の信号ラインで上記３種類の信号を空調制御回
路１からエンジン制御回路１１側に転送することがで
き、信号ラインを新たに増設する必要もない。したがっ
て、上述のような車両低速時にエバポレータ凍結防止制
御を禁止する処理を追加しても、制御回路１，１１内の
処理内容を多少変更するだけでハード的には従来の構成
をそのまま用いることができ、コストアップを最小限に
抑制することが可能となる。

【００２１】なお以上では、エバポレータに関する温度
としてエバポレータ出口の空気温度を用いた例を示した
が、これに代えて例えばエバポレータの温度を直接検出
してその検出結果をエバポレータに関する温度として用
いてもよい。また、第１，第２，第３の信号をそれぞれ
ハイレベル信号，パルス信号，ローレベル信号とした
が、その割当ては実施例に限定されず、例えば第１の信
号をパルス信号とし、第２の信号をローレベルの信号と
し、第３の信号をハイレベルの信号としてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、車両走行速度が所定速
度未満の場合には、外気温度が所定温度未満で、かつエ
バポレータに関する温度が所定温度未満であってもエバ
ポレータ凍結防止制御を禁止するようにしたので、例え
ばアイドル回転時などエンジン回転数の変動が実感され
易いときにコンプレッサが頻繁にオン・オフされること
がなく、コンプレッサオン・オフ転換時に発生する不所
望なエンジン回転数の変動（吹き上がりや落込み）回数
を最小限に抑制することができる。また本発明では、車
両走行速度の判定を空調制御回路側で行わず、エンジン
制御回路側で行うようにしたので、従来からエンジン制
御回路側に接続されている車速センサを空調制御回路側
に接続する必要がなく、そのための処理回路を増設する
必要がなくなるとともに、空調制御回路から出力される
上記３種類の信号としてハイレベルの信号、ローレベル
の信号およびハイレベルとローレベルが所定周期で繰り
返されることによって形成される信号を用いるようにし
たから、１本の信号ラインで対応でき、信号ラインを新
たに新設する必要もない。したがって、上述したような
制御を新たに追加しても制御回路内のプログラミングを
変更するだけでハード的には従来の構成をそのまま用い
ることができ、コストアップを最小限に抑制することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図。

【図２】本発明の一実施例に係る車両用空調装置の構成
を示すブロック図。

【図３】空調制御回路から出力されるコンプレッサ制御
信号を説明する図。

【図４】空調制御回路によるコンプレッサ制御の手順を
示すフローチャート。

【図５】エンジン制御回路によるコンプレッサオン・オ
フ制御の手順を示すフローチャート。

【図６】コンプレッサオン・オフに対するエンジン回転
数の変動を説明する図。

【図７】従来の問題点を説明する図。

【符号の説明】

１ 空調制御回路 ２ 外気温センサ ３ エバポレータ出口温度センサ ４ エアコンスイッチ ５ ファンスイッチ ６ 車速センサ １１ エンジン制御回路 １３ コンプレッサリレー １４ コンプレッサ １５ エバポレータ １０１ コンプレッサ １０２ エバポレータ １０３ 空調制御回路 １０４ 車速センサ １０５ エンジン制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される可変容量コン
   プレッサと、この可変容量コンプレッサにて圧送される
   冷媒を蒸発させて空気を冷却するエバポレータと、外部
   から入力される空調装置作動指令、外気温度およびエバ
   ポレータに関する温度に応じてコンプレッサ制御信号を
   形成して出力する空調制御回路と、車両の走行速度を検
   出する車速センサと、この車速センサの出力に基づいて
   所定のエンジン関連制御を行うとともに、前記空調制御
   回路から出力されるコンプレッサ制御信号に応じてエン
   ジンの動力をコンプレッサに伝達／遮断してコンプレッ
   サの作動／停止を行うエンジン制御回路とを備えた車両
   用空調装置において、 前記空調制御回路は、前記空調装置作動指令が出力され
   かつ外気温度が所定温度以上の場合には第１の信号を出
   力し、前記空調装置作動指令が出力されかつ外気温度が
   前記所定温度未満の場合には、エバポレータに関する温
   度が所定温度以上のときに前記第１の信号を出力すると
   ともにエバポレータに関する温度が所定温度未満のとき
   に第２の信号を出力し、前記空調装置作動指令が出力さ
   れていない場合には第３の信号を出力するよう構成さ
   れ、 前記エンジン制御回路は、前記第１の信号出力時には前
   記コンプレッサを作動せしめ、前記第３の信号出力時に
   は前記コンプレッサを停止せしめ、前記第２の信号出力
   時には、前記車速センサにて検出された車両走行速度が
   所定速度以上の場合に前記コンプレッサを停止せしめる
   とともに前記車両走行速度が所定速度未満の場合に前記
   コンプレッサを作動せしめるよう構成され、 前記空調制御回路が出力する前記３種類の信号として、
   ハイレベルの信号、ローレベルの信号およびハイレベル
   とローレベルが所定周期で繰り返されることによって形
   成される信号を用いたことを特徴とする車両用空調装
   置。