(57)【要約】      （修正有）【課題】エアコンディショナのコンデンサを冷却するファンの起動機会を減らし、燃費の一層の向上を図る。【解決手段】内燃機関の始動時または始動直後の時期における吸気温は外気温に概ね等しく、この吸気温が所定値以下であることは、現在の時間帯または季節が比較的涼しいことを示唆する。その上で、コンプレッサが連続して駆動する時間の長さＴが所定以下であることは、コンデンサにおける冷媒の放熱が非常に円滑に行われており、またエバポレータにおいて冷媒が室内の空気から受け取る熱量が少ないことを意味する。このような状況の下では、必ずしもコンデンサファンを回転させる必要がない。よって、敢えてコンデンサファンを回転させないこととした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とともに搭載されているエアコンディショナのコンデンサを冷却するファンの回転を制御する制御装置であって、
エアコンディショナの稼働中に、エバポレータの温度の多寡に応じて冷媒圧縮用のコンプレッサの駆動と停止とを切り換えるとともに、
外気温または内燃機関の始動時若しくは始動直後の時期における吸気温が所定値以下であり、前記コンプレッサが連続して駆動する時間の長さが所定以下であることを条件として、エアコンディショナの稼働中に前記ファンを回転させないことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関とともに車両等に搭載されているエアコンディショナのコンデンサを冷却するファンの回転制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の室内の温度調節のために働くエアコンディショナは、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転するコンプレッサにより冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒をコンデンサにおいて放熱させて液化した後、エバポレータに導いて気化させ、室内の空気と熱交換させるものである。
【０００３】
コンデンサには、電動のファンが付帯していることが通例である。このコンデンサファンは、コンデンサに吹き当たる風を起こし、車両等の走行風とともにコンデンサの冷却に寄与する。
【０００４】
原則として、コンデンサファンは、冷媒を圧縮するコンプレッサが駆動されている間回転させる（例えば、下記特許文献を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１１０５２０号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３５８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンデンサファンをモータを介して回転させると、電力を消費する。その電力は、内燃機関に連動するオルタネータによって発電される。即ち、コンデンサファンを起動する機会が多いほど、内燃機関において燃料を消費し、実効的な燃費が低下してゆくということになる。
【０００７】
本発明は、コンデンサファンの起動機会を減らして燃費をより一層向上させることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するべく、本発明では、内燃機関とともに搭載されているエアコンディショナのコンデンサを冷却するファンの回転を制御する制御装置であって、エアコンディショナの稼働中に、エバポレータの温度の多寡に応じて冷媒圧縮用のコンプレッサの駆動と停止とを切り換えるとともに、外気温または内燃機関の始動時若しくは始動直後の時期における吸気温が所定値以下であり、前記コンプレッサが連続して駆動する時間の長さが所定以下であることを条件として、エアコンディショナの稼働中に前記ファンを回転させないことを特徴とする制御装置を構成した。
【０００９】
内燃機関が高温でない始動時または始動直後の時期における吸気温は、外気温に概ね等しい。外気温またはこの吸気温が所定値以下であることは、現在の時間帯または季節が比較的涼しく、走行風のみでもコンデンサが十分に冷却され得ることを示唆する。その上で、コンプレッサが連続して駆動する時間の長さが所定以下であることは、エバポレータにおける冷媒の温度が上がりにくい状況にある、つまり、コンデンサにおける冷媒の放熱が非常に円滑に行われており、及び／または、エバポレータにおいて冷媒が室内の空気から受け取る熱量が少ないことを意味する。
【００１０】
このような状況の下では、必ずしもコンデンサファンを回転させる必要がない。そこで、エアコンディショナの稼働中であっても、敢えてコンデンサファンを回転させず、電力消費を抑制することとしたのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コンデンサファンの起動機会を減らし、燃費をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す図。
【図２】同実施形態におけるエアコンディショナの構成を示す図。
【図３】同実施形態におけるマグネットクラッチ及びファンモータへの通電回路及び制御装置を示す回路図。
【図４】同実施形態におけるマグネットクラッチ及びコンデンサファンモータの制御例を示すタイミング図。
【図５】同実施形態における制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。
【図６】同実施形態における制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。内燃機関は、例えば火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１５】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１６】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１７】
図２に、車両の室内の空調を行うエアコンディショナ５の構成を示す。エアコンディショナ５は、冷媒を圧縮するコンプレッサ５１と、圧縮された冷媒を放熱させて液化させるコンデンサ５２と、コンデンサ５２を強制的に空冷するためのコンデンサファン５３と、液化しなかった気体の冷媒を液化した冷媒から分離するレシーバ５４と、液化した冷媒を噴出させるエキスパンションバルブ５５と、噴出して気化した冷媒を受け入れ室内の空気と熱交換させるエバポレータ５６と、冷媒から冷熱を得た（冷媒に熱を奪われた）空気を室内に送り込むブロワファン５７とを要素とし、コンプレッサ５１、コンデンサ５２、レシーバ５４、エキスパンションバルブ５５及びエバポレータ５６をループする冷媒流路によって接続しているものである。
【００１８】
コンプレッサ５１は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転する。クランクシャフトとコンプレッサ５１との間には、両者の接続を断接切換可能なマグネットクラッチ５８が介在する。
【００１９】
コンデンサ５２は、車両のエンジンルームにおける走行風が当たる部位に配置しており、コンデンサファン５３を回転させているか否かにかかわらず、車両の走行中にエンジンルームに吹き込む走行風により冷却される。コンデンサ５２の背後には、内燃機関の冷却水を放熱させるラジエータ７が控えている。ラジエータ７もまた、走行風により冷却される。
【００２０】
コンデンサファン５３は、ラジエータ７を強制的に空冷するためのラジエータファンを兼ねている。コンデンサファン５３は、ラジエータ７の背後に位置しており、前方から空気を吸引して後方に吐出することで、コンデンサ５２及びラジエータ７をともに冷却する。
【００２１】
図３に、マグネットクラッチ５８、コンデンサファン５３を駆動するファンモータ５３１、及びブロワファン５７を駆動するファンモータ５７１に通電する電気回路６を示す。電源となるのは、車載のバッテリ６１、及び／または、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転し発電するオルタネータ６２である。回路６上のリレースイッチ６３がＯＮになると、マグネットクラッチ５８に通電されてこれが締結し、コンプレッサ５１が回転して冷媒を圧縮する作動状態となる。リレースイッチ６４がＯＮになると、ファンモータ５３１に通電されてコンデンサファン５３が回転する作動状態となる。並びに、リレースイッチ６５がＯＮになると、ファンモータ５７１に通電されてブロワファン５７が回転する作動状態となる。
【００２２】
また、車両のヘッドランプ８についても同様であり、リレースイッチ６６がＯＮになると、ヘッドランプ８に通電されてこれが点灯する。
【００２３】
本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００２４】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、エアコンディショナ５のコンデンサ５２から流出する冷媒の圧力を検出する冷媒圧センサから出力される冷媒圧信号ｆ、エバポレータ５６（または、エバポレータ５６近傍の空気）の温度を検出するセンサから出力されるエバポレータ温信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ、エアコンディショナ５を稼働させることを望む運転者が操作する操作スイッチから出力される信号ｑ、ヘッドランプ８を点灯させることを望む運転者が操作する操作スイッチから出力される信号ｒ等が入力される。
【００２５】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、リレースイッチ６３に対してＯＮ（通電）信号ｌ、リレースイッチ６４に対してＯＮ信号ｍ、リレースイッチ６５に対してＯＮ信号ｎ、リレースイッチ６６に対してＯＮ信号ｏ等を出力する。
【００２６】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｑ、ｒを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏを出力インタフェースを介して印加する。
【００２７】
また、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動（冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある）時において、スタータモータ（セルモータ、図示せず）に制御信号ｐを入力し、スタータモータのピニオンギアをドライブプレート外周のリングギアに噛合させて内燃機関を回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに（完爆したものと見なして）終了する。
【００２８】
本実施形態において、ＥＣＵ０は、エアコンディショナ５を稼働させるべき旨を指令する信号ｑを受けたときに、エアコンディショナ５を稼働させる。具体的には、少なくとも、リレースイッチ６５をＯＮにしてブロワファン５７を回転させる。加えて、リレースイッチ６３をＯＮにしてマグネットクラッチ５８を締結し、コンプレッサ５１を駆動して冷媒を循環させる。さらに、必要に応じて、リレースイッチ６４をＯＮにしてコンデンサファン５３を回転させる。
【００２９】
ＥＣＵ０は、エアコンディショナ５の稼働中、エバポレータ５６の温度信号ｇに基づいて、コンプレッサ５１の駆動と停止とを切り換える。即ち、エバポレータ５６の温度が第一の閾値よりも低下したならば、マグネットクラッチ５８を開放してコンプレッサ５１を停止させる。しかる後、エバポレータ５６の温度が第一の閾値よりも高い第二の閾値まで上昇したならば、マグネットクラッチ５８を再び締結してコンプレッサ５１を回転させる。これにより、図４に示すように、エアコンディショナ５の稼働中、コンプレッサ５１は断続的に駆動されることとなる。このような駆動と停止との切り換えは、冷媒の冷熱によるエバポレータ５６のフロスト（結露）を抑止するためである。
【００３０】
コンデンサファン５３は、コンデンサ５２における冷媒の冷却を強化する。コンデンサファン５３をファンモータ５３１により回転させると、言うまでもなく電力を消費する。その電力は、内燃機関の気筒１にて燃焼される燃料のエネルギを淵源とする。従って、コンデンサファン５３を起動する機会が多いほど、車両の燃費が低下する。
【００３１】
そこで、本実施形態では、エバポレータ５６における冷媒の温度が上がりにくい状況にある、つまり、コンデンサ５２における冷媒の放熱が非常に円滑に行われており、及び／または、エバポレータ５６において冷媒が室内の空気から受け取る熱量が少ない場合には、エアコンディショナ５の稼働中であったとしても、敢えてコンデンサファン５３を回転させないようにしている。
【００３２】
図５及び図６に、エアコンディショナ５の稼働中にＥＣＵ０がコンデンサファン５３を制御する処理の手順を示している。原則として、ＥＣＵ０は、コンプレッサ５１が駆動されているとき（ステップＳ１）に、コンデンサファン５３を回転させる（ステップＳ８）。コンプレッサ５１が停止している間は、コンデンサファン５３も停止する（ステップＳ１０）。
【００３３】
しかしながら、コンプレッサ５１が駆動されている最中でも、内燃機関の始動時、始動直後の所定期間内または内燃機関の暖機が完了する（冷却水温が所定値以上となる）前に計測された吸気温が所定値以下であり（ステップＳ２）、かつコンプレッサ５１が連続して駆動する時間の長さＴが所定以下である（ステップＳ３）という条件を満たす場合には、コンデンサファン５３を回転させない（ステップＳ１０）。始動時または始動直後の吸気温は外気温に近く、その吸気温が低いということは、現在の時間帯または季節が比較的涼しいことを示唆する。さらに、コンプレッサ５１が連続して駆動する時間が短いことは、レバポレータにおける冷媒の温度が第一の閾値まで低下しやすいということである。このような状況では、コンデンサファン５３を回転させなくとも冷媒の放熱は必要十分に行われると考えられ、故にコンデンサファン５３を停止する。気温の低い時期にエアコンディショナ５を稼働させる例として、車両の窓ガラスの曇り取りや、室内の除湿等が想定される。
【００３４】
また、車両の車速が所定値以上で走行している時間の長さが所定以上である、換言すれば車両が所定値以上の車速で定常走行をしており（ステップＳ４）、かつコンデンサ５２からエバポレータ５６に向けて流れる冷媒の圧力が所定値以下である（ステップＳ５）という条件を満たす場合にも、コンデンサファン５３を回転させない（ステップＳ１０）。これは、走行に伴いエンジンルーム内に吹き込む走行風のみでコンデンサ５２を十分に冷却できているからである。逆に、定常走行中であっても、冷媒の圧力が所定値以上となったときには、コンデンサファン５３を回転させる（ステップＳ８）。
【００３５】
並びに、車両のヘッドランプ８が点灯しており（ステップＳ６）、エバポレータ５６の温度が所定値以下である（ステップＳ７）という条件を満たす場合にも、コンデンサファン５３を回転させない（ステップＳ１０）。ヘッドランプ８が点灯しているということはおそらく夜間であり、気温が低いことからコンデンサ５２における放熱が昼間よりも促進される上、エアコンディショナ５に要求される冷房能力も比較的低く、走行風のみでコンデンサ５２を冷却することとしても問題がないと考えられる。夜間であっても、エバポレータ５６の温度が所定値以上となったときには、コンデンサ５２における冷媒の放熱が不十分であるか、室内の温度が高まっているということであるので、コンデンサファン５３を回転させる（ステップＳ８）。
【００３６】
但し、コンプレッサ５１が停止しており、または、ステップＳ２及びＳ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ６及びＳ７のうち何れかが成立していたとしても、内燃機関の冷却水温が所定値以上である（ステップＳ９）場合には、コンデンサファン５３を回転させる（ステップＳ１１）。既に述べた通り、コンデンサファン５３はラジエータファンを兼ねており、冷却水温の著しい上昇による内燃機関のオーバヒートを回避するために、当該ファン５３を回転させてラジエータ７及び冷却水を冷却しなくてはならないからである。
【００３７】
因みに、停止したコンデンサファン５３を再び回転させるための条件として、コンデンサファン５３の停止（ステップＳ１０）後、コンデンサファン５３が再起動することなく一定時間が経過したことを加えてもよい。
【００３８】
本実施形態では、内燃機関とともに搭載されているエアコンディショナ５のコンデンサ５２を冷却するファン５３の回転を制御する制御装置０であって、エアコンディショナ５の稼働中に、エバポレータ５６の温度の多寡に応じて冷媒圧縮用のコンプレッサ５１の駆動と停止とを切り換えるとともに、内燃機関の始動時または始動直後の時期における吸気温が所定値以下であり、前記コンプレッサ５１が連続して駆動する時間の長さＴが所定以下であることを条件として、エアコンディショナ５の稼働中に前記ファン５３を回転させないことを特徴とする制御装置０を構成した。
【００３９】
本実施形態によれば、コンデンサファン５３を回転させる必要がないときにコンデンサファン５３を停止させ、ファンモータ５３１による電力消費を抑制することができる。ひいては、内燃機関の燃料消費量を低減することが可能となる。コンデンサファン５３の回転速度を柔軟に制御するＰＷＭ制御装置は不要であり、コンデンサファン５３のＰＷＭ制御のために複雑なロジックを組まなくともよい。
【００４０】
加えて、コンデンサファン５３やファンモータ５３１の寿命が延びることから、コンデンサファン５３及びファンモータ５３１に著しい高耐久性を有する部材を用いずともよくなり、コストの低減に資する。
【００４１】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、車両に外気温を検出するセンサが実装されている場合には、内燃機関の始動時または始動直後の時期における吸気温に代えて、外気温センサを介して計測した外気温を用いることができる。
【００４２】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車両等に搭載されるエアコンディショナのコンデンサファンの制御に利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
０…制御装置（ＥＣＵ）
５…エアコンディショナ
５１…コンプレッサ
５２…コンデンサ
５３…コンデンサファン
５６…エバポレータ
Ｔ…コンプレッサが連続して駆動する時間の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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