JPH089391Y2 - 内燃機関の補助空気量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、機関に供給する補助空気量を制御すること
により機関のアイドル回転数を目標アイドル回転数にフ
ィードバック制御する機能を有する自動車用内燃機関の
補助空気量制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の補助空気量制御装置としては、スロ
ットル弁をバイパスする補助空気通路に補助空気量制御
用の補助空気制御弁を設け、機関冷却水温に基づいて基
本制御量を定めた後、機関のアイドル回転数と目標アイ
ドル回転数とを比較してその偏差に応じてフィードバッ
ク補正量を設定し、このフィードバック補正量により補
助空気制御弁の制御量を増減して、補助空気制御弁を介
して補助空気量を制御するようにしたものが知られてい
る（実開昭60−188840号公報等参照）。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、このような従来の内燃機関の補助空気量制
御装置においては、エアコン負荷分の補正のため、エア
コンのオン時に所定値、オフ時にゼロとなるエアコン補
正量を設定し、エアコンのオン時に補助空気制御弁の制
御量を増量補正して、補助空気量を増大させている。

一方、車両に搭載されるエアコンについて考えると、
以前は、それに備えられているコンプレッサの容量が一
定であったため、前述の補助空気量制御装置によるエア
コンのオン，オフにのみ対応させたエアコン補正量の設
定で充分であった。

しかるに、近年、外気温（コンデンサ部）や車室温
（エバポレータ部）によって変化するコンプレッサの吸
入側圧力に応じて容量を変化させ、冷房能力の必要量に
応じて冷媒ガスの吐出量を制御できるにようにした可変
容量コンプレッサを備えたエアコンが、車両に搭載され
るようになった。これによれば、最大冷房時以外、例え
ば外気温が低いときには、冷媒循環量が減少し、コンプ
レッサの所要動力も減少する。

この結果、前述の補助空気量制御装置では充分とはい
えない状況となった。つまり、従来型の補助空気量制御
装置に、外気温，車室温によって変化するエアコン負荷
に対応して仕事量が無段階に変化する可変容量コンプレ
ッサを組み合わせると、エアコンの冷房能力が余ってい
るときには機関負荷を軽くできるが、一方では、コンプ
レッサの仕事量にかかわりなく、コンプレッサの最大負
荷に対応した所定のエアコン補正量分の補助空気を供給
してしまうので、補助空気量の供給過剰をきたすことに
なる。

よって、第５図に示すように、アイドル時（フィード
バック制御時）には、過剰分を相殺すべくフィードバッ
ク補正量が徐々にマイナス側に移行することになるが、
フィードバック制御が追いつくまでの間、一時的にエン
ジン回転の吹き上がりが発生したり、フィードバック補
正量がマイナス側へ大きく移行することにより、この後
の走行中の減速時に、エンストを発生し易くなるという
問題点があった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑み、可変容量
コンプレッサを有するエアコン装備車に最適な補助空気
量制御装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本考案は、スロットル弁をバイパスする補
助空気通路に補助空気制御弁を備え、この補助空気制御
弁への制御量を制御することにより補助空気量を制御す
る内燃機関の補助空気量制御装置であって、機関冷却水
温に基づいて基本制御量を設定する基本制御量設定手段
と、エアコンの作動時にエアコン補正量を設定するエア
コン補正量設定手段と、アイドル時に機関回転数を目標
アイドル回転数と比較してフィードバック補正量を設定
するフィードバック補正量設定手段と、前記各設定手段
により設定された基本制御量，エアコン補正量及びフィ
ードバック補正量に基づいて補助空気制御弁に出力する
最終的な制御量を演算する制御量演算手段とを有し、更
に、エアコンがコンプレッサの吸入側圧力に応じて容量
が変化する可変容量コンプレッサを有するものにおい
て、前記エアコン補正量設定手段を、エアコンの作動・
非作動を判定するエアコン作動判定手段と、コンプレッ
サの吸入側圧力を検出するコンプレッサ吸入側圧力検出
手段と、エアコンの作動時にコンプレッサの吸入側圧力
に基づいてエアコン補正量を可変設定するエアコン補正
量可変手段とで構成する。

〈作用〉 上記の構成においては、エアコン作動判定手段により
エアコンの作動を検出し、コンプレッサ吸入側圧力検出
手段によりコンプレッサの吸入側圧力を検出して、エア
コン補正量可変手段により、エアコンの作動時に、コン
プレッサの吸入側圧力に基づいてエアコン補正量を可変
設定するので、可変容量コンプレッサの仕事量にほぼ対
応したエアコン補正量の設定を行うことができる。そし
て、これを用いて補助空気制御弁の制御量を演算するこ
とにより、常に最適な補助空気量の制御を実現できる。

〈実施例〉 以下に本考案の一実施例を説明する。

第２図において、エアクリーナ１からの空気は、吸気
ダクト２を通り、図示しないアクセルペダルに連動する
スロットル弁３と、このスロットル弁３をバイパスする
補助空気通路４に介装した電磁式の補助空気制御弁５と
の制御を受けて吸入される。そして、吸気マニホールド
６にて燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合して、機
関８に吸入される。

補助空気制御弁５は、ロータリー式で、図示しない開
弁用コイルと閉弁用コイルとにパルス信号が互いに反転
された状態で送られるようになっており、制御量である
パルス信号のデューティ（一定の周期で開弁用コイルに
与えるパルス信号のパルス幅を制御して開度を制御する
に際し、周期に対するパルス幅の時間割合％で表される
もの）に応じて開度が調整される。

パルス信号のデューティはコントロールユニット９に
より制御され、かかる制御のため、コントロールユニッ
ト９には各種のセンサからの信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、回転数センサ10が設けら
れ、機関回転数Ｎを検出する。また、スロットル弁３に
その全閉位置でオンとなるアイドルスイッチ11が付設さ
れている。また、水温センサ12が設けられ、機関冷却水
温Twを検出する。また、後述するエアコン14の可変容量
コンプレッサ15の吸入側に、コンプレッサ吸入側圧力検
出手段として吸入側圧力センサ13が設けられ、吸入側圧
力Psを検出する。更に、エアコン14の作動・非作動を判
定するため、エアコンスイッチ22からの信号が入力され
ている。

エアコン14について説明すれば、エアコン14は、可変
容量コンプレッサ15,コンデンサ16及びエバポレータ17
を備えており、可変容量コンプレッサ15は機関のクラン
クプーリ18によりベルト19,プーリ20及びマグネットク
ラッチ21を介して駆動されるが、吸入側圧力Psに応じて
容量が可変となる。マグネットクラッチ21はエアコンス
イッチ22の投入により接続される。

ここにおいて、コントロールユニット９内のマイクロ
コンピュータは、前記各種のセンサからの信号に基づい
て、第３図のフローチャートに示すアイドル回転数制御
ルーチンに従って補助空気制御弁５へのデューティを演
算し、その開度を制御する。

第３図に示すアイドル回転数制御ルーチンは所定時間
毎に実行される。

ステップ１（図にはS1と記してある。以下同様）で
は、水温センサ12よって検出される冷却水温Twに基づい
てマップから基本制御量としての基本デューティISCTw
を検索する。これが基本制御量設定手段に相当する。

ステップ２では、エアコンスイッチ22の判定を行い、
オンのときは、ステップ３に進んで、コンプレッサ吸入
側圧力検出手段としての吸入側圧力センサ13によって検
出される可変容量コンプレッサ15の吸入側圧力Psに基づ
いてマップによりエアコン補正量としてのエアコンデュ
ーティISCACを検索してステップ５へ進む。ここで、ス
テップ２がエアコン作動判定手段に相当し、ステップ３
がエアコン補正量可変手段に相当する。

ステップ２での判定でエアコンスイッチ22がオフのと
きは、ステップ４に進んでエアコンデューティISCACに
ゼロを代入してステップ５へ進む。

ステップ５では、アイドル条件であるか否かを判定す
る。ここで、アイドル条件とは、（１）アイドルスイッ
チ11がオン、（２）ニュートラルスイッチ（図示せず）
がオン又は車速（図示せず）により検出される車速が所
定値（例えば8km/h）以下であることを条件とする。こ
の判定でYESのときはステップ６に進んで、水温センサ1
2によって検出される冷却水温Twに基づいてマップから
目標アイドル回転数Nsを検索してステップ７へ進む。

ステップ７では、実際の機関回転数Ｎとステップ６で
検索した目標アイドル回転数Nsとを比較し、Ｎ〈Nsのと
きステップ８に進み、フィードバック補正量としてのフ
ィードバックデューティISCIを微小な所定値ΔＩ分だけ
増加させるべくフィードバックデューティISCI＝ISCI＋
ΔＩとしてステップ11に進む。

ステップ７の比較でＮ〉Nsのときはステップ９に進
み、フィードバックデューティISCIを微小な所定値ΔＩ
分だけ減少させるべくフィードバックデューティISCI＝
ISCI−ΔＩとする。ここで、ステップ５〜９の部分が、
フィードバック補正量設定手段に相当する。

ステップ５の判定でNOのときはステップ10に進んでフ
ィードバックデューティISCIを前回値のままクランプし
てステップ11に進む。

ステップ11では、基本デューティISCTwとエアコンデ
ューティISCACとフィードバックデューティISCIとを加
算して、制御量としてのデューティISC＝ISCTw＋ISCAC
＋ISCIを演算する。これが、制御量演算手段に相当す
る。

次に、ステップ12では、ステップ11で演算した最終的
なデューティISCに対応するパルス幅をもつパルス信号
を補助空気制御弁５に出力してこのルーチンを終了す
る。

このように、エアコンデューティISCACの設定に際
し、これを可変容量コンプレッサ15の吸入側圧力Psに対
応させるので、その仕事量にほぼ対応したエアコンデュ
ーティISCACとすることができ、エアコン負荷の減少時
のフィードバック制御の遅れによる一時的なエンジン回
転の吹き上がりを防止できる。

また、フィードバック制御において、フィードバック
デューティISCIの過剰なマイナス側への移行を防止で
き、この後の走行中の減速時におけるエンストの発生を
も防止できる。

尚、第４図に本考案の対象とする可変容量コンプレッ
サ15の具体例を示してある。

第４図において、機関駆動されるプーリ20及び電磁ク
ラッチ21を介して、駆動軸30が回転駆動される。

シリンダブロック31には例えば５個のシリンダ孔32が
形成され、それぞれにピストン33が嵌挿されている。34
はエバポレータ17からのリードバルブ（図示せず）付の
吸入ポート、35はコンデンサへのリードバルブ35a付の
吐出ポートである。

ピストン33は両端が自在継手状のピストンロッド36を
介してソケットプレート37に連結されている。ソケット
プレート37は、駆動軸30に取付けけたドライブラグ30a
にジャーナルピン38を介して駆動軸30との傾斜角度を可
変に装着される斜板39の一側面に軸受40を介して摺動回
転自在に取付けられている。そして、斜板39は駆動軸30
と共に回転するが、ソケットプレート37はガイドピン41
に摺動自在に装着されるガイドボール42に係合して回り
止めされている。

ここで、斜板39の傾斜角度を可変制御するためにコン
トロールバルブ43が設けられている。コントロールバル
ブ43は、内部を真空状態としかつスプリングを収納させ
たベローズ44を備え、このベローズ44の出力ロッド先端
に設けた高圧側弁体45が吐出ポート35とケース内部空間
46とを連通する弁孔47の開度を可変に調整すると共に、
出力ロッド基端に設けた低圧側弁体48が吸入ポート34と
通じる補助ポート49とケース内部空間46とを連通する弁
孔50の開度を可変に調整するように構成されている。そ
して、ベローズ44に補助ポート49よりコンプレッサ15の
吸入側圧力Psを作用させている。

従って、外気温が高い時や、車室温が高い時のよう
に、最大冷力を要求される時には、コンプレッサ15の吸
入側圧力Psが高くなり、したがってベローズ44は収縮
し、高圧側弁体45が弁孔47を閉じ、低圧側弁体48が弁孔
50を開くように作用する。すると、ケース内部空間46の
圧力が低下し、リターンスプリング51の付勢力により、
斜板39の傾斜角度を増大する方向の力が大となってピス
トン33のストローク量が増大し、吐出量及び吐出圧力が
増大する。

逆に、外気温度が低い時や、車室温が低い時は、コン
プレッサ15への吸入側圧力Psが低下する結果、ベローズ
44が膨張して、高圧側弁体45が弁孔47を開き、吐出冷媒
の一部をケース内部空間46に戻すと共に、低圧側弁体48
が弁孔50を閉じるので、ケース内部空間46の圧力が増大
する。すると、各ピストン33の頂面に作用する力，それ
らの背面に作用する力及びリターンスプリング51の力の
間のバランスが崩れ、ジャーナルピン38を中心とした斜
板39のモーメントにより、リターンスプリング51の付勢
力に抗して斜板39を立てる方向の力が大となって、バラ
ンスのとれた位置で平衡状態となり、ピストン33のスト
ローク量が減少し、吐出量及び吐出圧力が減少する。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、可変容量コン
プレッサの吸入側圧力に基づくことで、その仕事量にほ
ぼ対応したエアコン補正量を演算できるので、エアコン
負荷の減少時のフィードバック制御の遅れによる一時的
なエンジン回転の吹き上がりを防止でき、アイドル回転
を安定させることができる。また、適正なエアコン補正
量を演算できるので、フィードバック制御において、フ
ィードバック補正量の過剰なマイナス側への移行を防止
でき、この後の走行中の減速時に、エンストの発生をも
防止できるという効果が得られる。特に本考案では、可
変容量コンプレッサの仕事量を最終的に示す吸入側圧力
の方を検出して、エアコン補正量を可変設定することに
より、冷媒ガスの充填量やコンプレッサ効率の劣化によ
る変化、またコンプレッサ駆動系のフリクション変化等
があっても、補助空気量制御によるアイドル回転制御性
へ悪影響を与えることがないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本考案の一実施例を示すシステム図、第３図はアイドル
回転数制御ルーチンのフローチャート、第４図は可変容
量コンプレッサの断面図、第５図は従来の問題点を示す
図である。 ３…スロットル弁、４…補助空気通路、５…補助空気制
御弁、８…機関、９…コントロールユニット、10…回転
数センサ、11…アイドルスイッチ、12…水温センサ、13
…吸入側圧力センサ、14…エアコン、15…可変容量コン
プレッサ、16…コンデンサ、17…エバポレータ、22…エ
アコンスイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁をバイパスする補助空気通路
   に補助空気制御弁を備え、この補助空気制御弁への制御
   量を制御することにより補助空気量を制御する内燃機関
   の補助空気量制御装置であって、機関冷却水温に基づい
   て基本制御量を設定する基本制御量設定手段と、エアコ
   ンの作動時にエアコン補正量を設定するエアコン補正量
   設定手段と、アイドル時に機関回転数を目標アイドル回
   転数と比較してフィードバック補正量を設定するフィー
   ドバック補正量設定手段と、前記各設定手段により設定
   された基本制御量，エアコン補正量及びフィードバック
   補正量に基づいて補助空気制御弁に出力する最終的な制
   御量を演算する制御量演算手段とを有し、更に、エアコ
   ンがコンプレッサの吸入側圧力に応じて容量が変化する
   可変容量コンプレッサを有するものにおいて、前記エア
   コン補正量設定手段を、エアコンの作動・非作動を判定
   するエアコン作動判定手段と、コンプレッサの吸入側圧
   力を検出するコンプレッサ吸入側圧力検出手段と、エア
   コンの作動時にコンプレッサの吸入側圧力に基づいてエ
   アコン補正量を可変設定するエアコン補正量可変手段と
   で構成したことを特徴とする内燃機関の補助空気量制御
   装置。