JPS63235120A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サブエンジンを冷房または除湿用の動力源と
する車両用空調装置に関する。

〔従来の技術〕

サブエンジンを冷房又は除湿用の動力源とする車両用空
調装置には、例えばバス用の空調装置がある。通常サブ
エンジンだけディーゼルエンジンが用いられ、空調装置
による冷房能力は、サブエンジンの回転速度によシ調整
される。回転速度はサブエンジンの燃料噴射ポンプに設
けられた噴射量調整用のスロットルレバーの位置と、空
調装置の冷却負荷（コンプレッサ・ファン等）Ｋよりて
決定される。

スロットルレバーは、京内温就を計測する内気センサ及
び車外温度を計測する外気センサによって得られる熱負
荷と、空調機の運転者により操作される操作盤からの入
力とによってｆｔｔｌＪ　ａ回路で演算された所定の回
転速度に対応して駆動されるアクチュエータによって回
動されて位置が定まる。

第８図は、この種のスロットルレバーをアクチュエータ
によって回動させる従来例を示す図で、スロットルレバ
ー３は、アクチュエータトシテノ２段階吸着ソレノイド
７０の可動子７１とリンクレバー７２で連結され、可動
子７１の矢印入方向への移動によシ、位置Ｂｏから位置
Ｂ１．Ｂ２へと順次回動する。ソレノイド７０に対する
通電が断れると、スロットルレバー３は、一端を固定支
点１４に支持されたスプリング１５によって位置ＢＯに
引き戻される。立置Ｂｏは、支持台１３ａに取付けられ
たストッパである位置調整ネジ１３ｂによって定まる。

スロットルレバー３の回動に！５て、？２エンジンは調
速されるが、その状態は第９図に示されている。第９図
において、縦軸はサブエンジン回転数、横軸は時間を表
している。スロットルレバー３が位置Ｂｏの時、サブエ
ンジン回転数がＮ。

とする（速度曲線８０ａ）。時間ｔ１の時、スロットル
レバー３が可動子７１によって位置ＢＩＩＩＣなると、
サブエンジン回転数はＮｏからＮ１となυ、速度曲線ｓ
ｏｂとなる。時間ｔ、でスロットルレ・々−３が可動子
７１ＶＣよってさらに吸着され位置Ｂ２となると、サブ
エンジン回転数はＮ２となり速度曲線はＳＯＣとなる。

以上のように、サブエンジンの回転数は、制御回路によ
り、ソレノイド７０．スロツトルレバー３を介して調速
され、コンプレッサ等の負荷を駆動することによシ所定
の冷房を行なう。

又制御回路又はソレノイド７０の故障が発生して、スロ
ットルレバー３の位置制御が不能となっテモ、スロット
ルレノＪ−３は、スプリング１５とストッパ１３【よっ
て位置ＢＯとなるので、サブエンジンは回転数Ｎｏで回
転することができる。

従って、ソレノイド７０等の異常に関しては、最低限の
冷房能力が保たれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来例で示したソレノイド７０をアクチェエータと
して使用すると、以下の欠点が生ずる。

ソレノイド２０を用いると、スロットルレバー３の位置
変化時間が非常に短くなる。変化時間が短いと、エンジ
ン増速時は問題がないが、減速時にはストール現象と呼
ばれる過減速状態が発生して問題となる。第９図におい
て、速度曲線８１゜８２で示す現象がストール現象であ
る。即ち、時間ｔ、でスロットルレバー３が位置Ｂ２か
ら位置ＢＯに短時間に変化すると、サブエンジンの回転
数は、目標回転数ＮＯに対して、速度曲線８２の如く一
時的にΔＮだけ低回転となる。この低下回転数を下回シ
、エンジンストップすることがある。

又ソレノイドによるスロットルレバーの停止位置は、一
度セットすると可変できない為、負荷が変動してサブエ
ンジンの回転数が目標値からずれてしまつても補正する
ことができなかった。即ち、第９図の速度曲線８０ｄの
如く、過負荷となるとサブエンジン回転数が、目標回転
数Ｎ１よシ低下してしまうことになる。

本発明は、上記従来の問題点を解消し、エンジンストッ
プを起すことなく、サブエンジンを運転することができ
ると＼もに、負荷変動による回転変動を抑制することが
できる車両用空調装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による車両用空調装置は、サブエンジンによって
コンプレッサおよびファンを駆動する車両用空調装置に
おいて、前記サブエンジンの回転数を検出および調整す
る回転センサおよびスロットルレバーと、前記サブエン
ジンの回転数が所定値以下とならないように前記スロッ
トルレバーを係止する係止部材と、前記スロットルレバ
ーを前記係止部材に当る方向に付勢するスプリングと、
前記スロットルレバーを回動させるステッピングモータ
と、前記サブエンジンの回転を停止させる停止機構と、
車両内外の温度および手動操作機器の状態と前記回転セ
ンサの出力値によシ前記ステッピングモータを制御する
制御回路とを具備してなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、エンジン調速用のアクチェエータにス
テッピングモータを採用し、ステッピングモータの駆動
速度を、エンジン回転速度を増速方向に変更する時は高
速度とし、減速方向に変更する時は低速度とすることＫ
よって、ストール現象を回避し、さらに、サブエンジン
の回転数を常時検出し、目標回転数に々るように随時ス
テッピングモータを駆動して負荷の変動による回転変動
を押え、さらにまた、ストッパ等は従来の機構をそのま
ま利用することにより、ステッピングモータ故障時のサ
ブエンジンの運転が可使となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明が適用された車両用空調装置の概略構
成図である。サブエンジン１は、燃料噴射ボンｆ２ニジ
、スロットルレバー３の位置に対応した燃料を供給され
回転駆動力を発生する。負荷１ノは冷房システムにおけ
るコンプレッサや吹出用ファン、コンデンサ用ファン等
を示してす、ｐ。

サブエンジン１により駆動され、冷房効果を発揮するも
のであるが、その詳細は省略する。

噴射ポンプ２のスロットルレバー３は、サブエンジン１
に固設されたステッピングモータ４と、モータレバー５
、リンクレバー６によって連結すれており、ステッピン
グモータ４の微小角回動によシその位置を変化させて、
サブエンジン１の回転数を変化させる。

制御回路１０は、運転者による操作盤８がらの冷房、除
湿、設定温度等の指令と、車室内外の温度を計測する内
気センサ９ａ、外気センサ９ｂ及び負荷１１における吹
出温度センサ等の気温情報と、サブエンジン１の油圧及
び冷却水温情報、又サブエンジン１に付設されたサブエ
ンジン１の回転数を計測する回転センサ１２などを入力
とじて、これらを演算処理することにょシ、ステッピン
グモータ４の駆動制御信号を出力している。又運転停止
時や過負荷時に、サブエンジン１を停止させるために噴
射ポンプ２からサブエンジン１への燃料経路を遮断する
停止ソレノイド７にも制御信号を出力している。制御回
路１ｏの入出力処理については第４図にて詳しく述べる
。

制御回路１０によって駆動制御されるステッピングモー
タ４と、燃料噴射量を調整するスロットルレバ一部の詳
細図を第２図に示す。

記号１３，１４．１５は第８図で述べたものと同一部材
である。ステッピングモータ４に通電されない時には、
ステッピングモータ４の無通常時保持トルクに抗して、
スロットルレバー３は位置Ｂｏとなる。

従って、ステッピングモータ４又は制御回路１０のステ
ッピングモータ４用の駆動回路に異常が発生しても、最
低限の冷房能力を保持することができる。制御回路１０
の駆動制御信号によって、ステッピングモータ４はモー
タレバー５、リンクレバー６を介してスロットルレバー
３を回動して、サブエンジン１０回転数を調速する。ス
ロットルレバー３の位置ＢＯからの回転角θに対応する
サブエンジン１の回転数の関係が第３図に示されている
。

第３図において、横軸はスロットルレバー３の位置Ｂｏ
からの回転角で角度θノ、θ２は第２図の位ｉＢｆ、Ｂ
、？と対応している。縦軸はサブエンジン１の回転数で
、スロットルレバー３の角度との関係は負荷曲線Ｔ１と
なる。回転数ＮＯ，Ｎｌ。

Ｎ２は、スロットルレバー３の角１ｆ−０、θ１゜θ２
と対応する。又点線Ｔ２は負荷が増大した時の負荷曲線
である。

従って第２図において、ステッピングモータ４の方向Ｃ
への回転によってサブエンジン１は増速し、方向りへの
回転によって、サブエンジン１は減速される。

次に第４図によって制御回路１０の入出力処理を説明す
る。第４図は、制御回路１０の主要動作の説明図である
。

運転者からの運転スタート信号がスタート検出部２０に
与えられると、記号２１以下のプログラムを逐次実行す
る。初期処理部２１は各入出力情報の初期化を行なう。

各種入力処理部２２は、操作盤８及び内外気センザｇａ
、９ｂ等のアナログ入力情報を処理する。温調演算処理
部２３は、内外気温度、吹出温度及び操作盤８にて設定
された設定温度を演算処理する。

温調演算処理部２３の結果によυ、運転モード２４で冷
房モード、除湿モード、暖房モードに分割され、それぞ
れ冷房温調演算処理部２５、除湿温調演算処理部２６．
暖房温調演算処理部２７によシ演算処理される。冷房モ
ード、除湿モードの時は、サブエンジン運転制御部２８
の処理が行なわれるが、この詳細は第５図、第６図で説
明する。

各種出力処理モード２９は風量、コンプレッサを含む各
種の出力を制御する部分である。その後処理ループは各
種入力処理部２２に移行し、繰返し制御する。

第５図１１第４図のサブエンジン運転制御部２８の内容
を表わしている。サブエンジン運転制御部２８において
は、サブエンジン運転条件判断部３１で、外気温度、吹
出温度等によシ、サブエンジン１の運転を行なうか否か
を判断し、運転する場合は回転判断ブロック３２に、停
止させる場合はサブエンジン停止処理部３３に分岐され
る。

回転判断ブロック３２では、現在サブエンジン１が回転
しているか否かを判断し、回転しでいない場合は、サブ
エンジン始動制御部３４でサブエンジン１の始動を行な
い、サブエンジン回転制御部３５に移る。又既に回転し
ている場合はすぐにサブエンジン回転制御部３５に移る
。サブエンジン回転制御部３５は本発明の主眼であり、
第６図にて詳細に説明する。

サブエンジン停止処理部３３では、ステッピングモータ
４によりてスロットルレバー３を位置Ｂｏにすると共に
、停止ソレノイド７に停止信号を送り、サブエンジン１
を停止させるブロックである。サブエンジン回転制御部
３５及びサブエンジン停止処理部３３での処理が終了す
るとリターン３６によって第４図の各種出力処理部２９
に戻る。

第６図は、サブエンジン１への燃料噴射量を調整して、
回転数を調速する噴射ポンプ２のスロットルレバー３を
、回動せしめるステッピングモータ４への駆動制御信号
を発生させるサブエンジン回転制御部３５の詳細である
。

回転無−ド判断部４１では、第４図の冷房温調演算処理
部２５又は除湿温調演算処理部２６Ｆｃで得られた結果
によって、サブエンジン１の運転回転モードＬ（低速）
、Ｍ（中速）、Ｈ（高速）を決定１分岐する。ブロック
４２，４３．４４は、回転そ一ドＬ　、　Ｍ　、　Ｈに
対応した、サブエンジン１の回転数Ｎｏ、Ｎ１．Ｎ：ｉ
ｔを所定回転数値Ｎにセットすると共に、スロットルレ
バー３の位置Ｂｏからの所定移動角度に対応した、ステ
ッピングモータ４の回動ステップ値Ｐにステップ数０２
ＰＩ、Ｐ２をセットする。

移動速度判断部４５では、ステッピングモータ、４の回
動ステップ値Ｐから現在のステップ値Ｐ。

を減算して得られた移動ステップ値ＰＬの正負に応じて
、ステッピングモータ４０回転移動速度ＳＰを決定する
。即ち、移動ステップ値Ｐ、が正の場合は、サブエンジ
ンＩｆ増速させる場合であシ、移動速度ＳＰには早めの
速度８Ｐｚをブロック４６でセットする。又、移動ステ
ップ値Ｐ＋−が負の場合は、サブエンジン１を減速させ
る場合であり、移動速度ＳＰには速度ＳＰ１よシ遅い速
度となる速度ＳＰｚをブロック４２でセットする。移動
ステップ値ＰＬが零の場合は、ステッピングモータ４．
を回転移動させる必要がない為、移動速度設定は行なわ
ない。尚、移動速度ＳＰは第４図の初期処理部２１で最
初は速度５ＰＩＫセツトされる。

ブロック４８では、現行ステップ値Ｐｏとして回動ステ
ップ値Ｐをセットする。

以上が、サブエンジン回転制御部３５の前半であシ、サ
ブエンジン１の回転モードが変更された時、サブエンジ
ン１の調速を行なうスロットルレバー３を駆動するステ
ッピングモータ４の移動パルス数をセットすると共Ｋ、
変更モードが増速時、例えばＬ→Ｍ、Ｌ−４Ｈの時は比
較的速くステッピングモータ４を駆動し、逆に減速時例
えばＨ，Ｌ。

Ｍ−、Ｌの時は、増速時より遅い速度でステッピングモ
ータ４を駆動するものである。

実際にセットされる速度は、例えばサブエンジン１の回
転数を１０００　ｒｐｍから１８０　Ｏｒｐｍ（Ｌ−、
Ｈ）に変更する時は、０．５〜１秒位で変更されるよう
にステッピングモータ４を駆動し、逆に１８０Ｏｒ−か
ら１００　Ｏｒｐｍ　（Ｈ−＋Ｌ　）に変更する時は、
３〜５秒位で変更されるようにステッピングモータ４を
駆動するようにセットされる。

第６図で、ブロック４９〜５４は、回転モードＬ、Ｍ、
Ｈに対応してセットされたサブエンジン回転ＭＮと、実
際のサブエンジン１の回転数Ｎｇとを比較して、許容回
転数誤差ΔＮ以上の回転数誤差がある時にステッピング
モータ４を駆動させるブロックである。

ブロック４９は、回転数誤差を検出する為の設定時間Ｔ
Ｏの経過を判定する部分で、設定時間ＴＯが経過してい
ない場合は、ブロック５５のステッピングモータ駆動部
に移る。設定始間ＴＯが経過している場合は、ブロック
５０で再びタイマに時間Ｔ□をセットした後、ブロック
５．１．５２で設定回転数Ｎと、実際の回転数ＮＥを比
較し、回転数誤差が許容回転数誤差ΔＮ以内である場合
は、ステッピングモータ駆動部５５に、実際の回転数Ｎ
ｚの方が設定回転数Ｎより、許容回転数誤差ΔＮ以上速
い場合は、ブロック５３でステッピングモータ移動ステ
ップ値ＰＬから１″ｆｔ減算してステッピングモータ駆
動部５５に、逆に実際の回転数Ｎｇの方が設定回転数Ｎ
よシ、許容回転数誤差ΔＮ以上遅い場合はブロック５４
でステッピングモータ移動ステップ値ＰＬに１を加算し
てステッピングモータ駆動部５５に移る。

ステッピングモータ駆動部５５は、ステッピングモータ
４をＰＬステップ速度ＳＰで駆動するブロックである。

移動ステップ値ＰＬが正の時は、第２図でステッピング
モータ４を方向Ｃに駆動してサブエンジン１を増速させ
、移動ステップ値Ｐｂが負の時はステッピングモータ４
を方向りに駆動してサブエンジン１をゆっくり減速させ
る。

９動ステツプ値ＰＬが零の時は、ステッピングモータ４
の現在位置を保持するように、次のび勘指定があるまで
保持制御を行なう。

通常ステッピングモータ４には４相のステッピングモー
タが使用され、駆動時には１−２相励磁又は２相励磁に
よシ駆動され、保持時には、１相又は２相のコイルに連
続通電又はパルス通電によって位置保持を行なう。

第７図は、本発明におけるサブエンジン１の調速装置を
用いた時の調速状態のグラフである。

サブエンジン１の回転モードがＬからＭ、ＭからＨへの
ように、増速側に変更される場合は、速度曲線６０ａ、
６０ｂの如く比較的速く増速させる。又回転モードがＨ
からＬのように減速側に変更される場合は、速度曲線６
θＣの如く低速で減速させる為、第９図の速度曲線８２
のようなストール現象は発生することはない。

又回転中に負荷が変動し、例えば過負荷となってサブエ
ンジン回転数が低下しても、速度曲線６０ｄの如くすみ
やかに設定回転数にすることが曽できる。

〔発明の効果〕 以上詳しく説明した如く、本発明によれば、サブニンジ
ンの調速用スロットルレバーを駆動するステッピングモ
ータの駆動速度を、サブエンジンを増速する場合より減
速する場合に低速に設定することによって、サブエンジ
ンの調速を行なうので、エンジンストップを起こすこと
なくサブエンジンを運転できると＼もに、又常時、サブ
エンジン回転数が目標回転数となるように調速すること
ができるので、負荷変動による回転変動を抑制すること
ができる等の優れた効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の車両用空調装置の概略構成
図、第２図は第１図におけるステッピングモータと調速
用スロットルレバーの関係を示す説明図、第３図は調速
用スロットルレバー角度とエンジン回転数の相関グラフ
、第４図は本発明の一実施例の制御回路における主要フ
ローチャート図、第５図は本発明の一実施例のサブエン
ジン運転制御のフローチャート図、第６図は本発明の一
実施例のサブエンジン回転制御のフローチャート図、第
７因は本発明の一実施例の調速時におけるサブエンジン
回転数の変化図、第８図は従来の調速用スロットルレバ
ーとスロットルレバー駆動用ソレノイドとの関係を示す
説明図、第９図は従来の調速装置におけるサブエンジン
回転数の変化図である。 １・・ｉサブエンジン、３・・・スロットルンバー４・
・・ステッピングモータ、７・・・停止ソレノイド、１
０・・・制御回路、１２・・・回転センサ、１３・・・
係止部材、１５・・・スプリング。 出願人代理人　弁理士　　鈴　　江　　武　　彦プ２“
工裟Σ９臭数 第７図 第６　図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　サブエンジンによってコンプレツサおよびフアンを駆
   動する車両用空調装置において、前記サブエンジンの回
   転数を検出および調整する回転センサおよびスロツトル
   レバーと、前記サブエンジンの回転数が所定値以下とな
   らないように前記スロツトルレバーを係止する係止部材
   と、前記スロットルレバーを前記係止部材に当る方向に
   付勢するスプリングと、前記スロツトルレバーを回動さ
   せるステツピングモータと、前記サブエンジンの回転を
   停止させる停止機構と、車両内外の温度および手動操作
   機器の状態と前記回転センサの出力値により前記ステツ
   ピングモータを制御する制御回路とを具備してなること
   を特徴とする車両用空調装置。