(57)【要約】【課題】  燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させたエンジン駆動式空調装置を提供すること。【解決手段】  エンジン１０の燃焼室１０１ａ内の混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する前に、エンジン出力が低下される。したがって、エンジン出力が低下された状態で、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更される。エンジン出力を低下させることによって燃焼室１０１ａから排出されるＮＯｘ量を低減することができ、それ故、外部に排出されるＮＯｘ量も低減される。よって、ミキサにより燃料と空気とを混合し、且つ燃料弁モータで燃料弁の開度を調整するエンジンを用いた場合においても、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入するとともに吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
燃焼室が内部に形成され、燃料が供給されるとともに供給された燃料と空気との混合気を前記燃焼室内で燃焼させることにより前記圧縮機を作動させることができるように構成されるエンジンと、
前記エンジンに供給される燃料の供給量を制御することにより前記燃焼室内での混合気の燃焼状態を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記燃焼室内での混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するか否かを決定する燃焼状態変更決定部と、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記エンジンの出力が低下するように前記エンジンの出力を制御する出力制御部と、前記出力制御部により前記エンジンの出力が低下された後に前記燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるように前記エンジンに供給される燃料の供給量を制御する燃料供給量制御部と、を有する、エンジン駆動式空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン駆動式空調装置において、
前記出力制御部は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記圧縮機の動力を低下させることにより、前記エンジンの出力を低下させる、エンジン駆動式空調装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジン駆動式空調装置において、
前記圧縮機から吐出された冷媒を流入するとともに流入した冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器に送風する凝縮器ファンと、
前記凝縮器ファンの送風量を変更することができるように構成された送風量変更装置と、
前記圧縮機が吐出する冷媒の吐出流量を変更することができるように構成された吐出流量変更手段と、を備え、
前記出力制御部は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記凝縮器ファンの送風量が増加するように前記送風量変更装置を制御するとともに、前記吐出流量が減少するように前記吐出流量変更手段を制御することにより、前記エンジンの出力を低下させる、エンジン駆動式空調装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジン駆動式空調装置において、
前記制御装置は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記燃焼室内の混合気への点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅れるように前記点火タイミングを遅角側に変更する点火タイミング制御部を有し、
前記燃料供給量制御部は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定し、前記点火タイミング制御部が前記点火タイミングを遅角側に変更した後に、前記燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるように前記エンジンに供給される燃料の供給量を制御する、エンジン駆動式空調装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジン駆動式空調装置において、
前記制御装置は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記エンジンの回転数を予め定められた設定回転数に変更する回転数設定部を有し、
前記点火タイミング制御部は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記回転数設定部が前記エンジンの回転数を前記設定回転数に変更した後に、前記点火タイミングを通常の点火タイミング領域よりも遅れるように前記点火タイミングを遅角側に変更する、エンジン駆動式空調装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエンジン駆動式空調装置において、
前記エンジンは、前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給配管と、前記燃焼室で生じる排気ガスを排気する排気配管と、前記燃料供給配管の途中に介装された開度が可変の燃料弁と、前記燃料弁に接続され前記燃料弁の開度を変更することができるように構成される燃料弁モータと、前記排気配管の途中に設けられた三元触媒と、を備え、
前記燃料供給量制御部は、前記燃料弁モータを駆動させて前記燃料弁の開度を制御することにより、前記エンジンに供給される燃料の供給量を制御する、エンジン駆動式空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動式空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジン駆動式空調装置に用いられるエンジンの燃焼室内での混合気の燃焼状態は、空調負荷に応じて変更される。空調負荷が小さいときには燃焼状態がリーンバーン（希薄燃焼）とされ、空調負荷が大きいときには燃焼状態がストイキ燃焼とされる。燃焼状態がリーンバーンであるときにおけるエンジンの運転をリーン運転と呼び、燃焼状態がストイキ燃焼であるときにおけるエンジンの運転をストイキ運転と呼ぶ。
【０００３】
ところで、エンジンからの排気ガスを浄化する触媒に三元触媒が良く用いられる。三元触媒を使用した場合、ストイキ運転時における排気ガス中のＮＯｘ浄化率は高いが、リーン運転時における排気ガス中のＮＯｘ浄化率は低い。ただし、リーン運転時にはもともと排出されるＮＯｘの量が少ない。
【０００４】
また、リーン運転時には燃焼室内の混合気の空気過剰率λが高いので、排気ガス中に多量の酸素が含まれる。排気ガス中の酸素は三元触媒内に一時的に貯蔵される。三元触媒内に酸素が一時的に貯蔵された状態で、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更した場合、貯蔵された酸素によってＮＯｘの還元作用が妨げられる。このためリーンバーンからストイキ燃焼への切換直後には一時的にＮＯｘの排出量が増加する。
【０００５】
特許文献１，２は、車両用エンジンの燃焼室内の混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するときに、リーンバーンから一旦燃料リッチの燃焼に切り換え、その後にストイキ燃焼に切り換える技術を開示する。リーンバーンから燃料リッチの燃焼に切り換えた場合、排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯの量が増加する。増加したＨＣやＣＯによって、リーン運転時に三元触媒に貯蔵された酸素が消費される。酸素が消費された分だけＮＯｘが還元される。すなわち、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する場合、一時的に燃料リッチの状態を作り出すことで、三元触媒に貯蔵されていた酸素量が減少する。このため三元触媒によってＮＯｘがより多く還元される。その結果、ＮＯｘの排出量が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０３１３０号公報
【特許文献２】特開２００２−９７９７８号公報
【発明の概要】
【０００７】
（発明が解決しようとする課題）
特許文献１，２に記載の車両用エンジンはインジェクタにより燃料を供給しており、燃料供給量を瞬時に変更できるので、燃焼室内の混合気の燃焼状態をリーンバーンから燃料リッチの燃焼に瞬時に変更することができる。一方、燃料と空気の混合にミキサを用いている場合は、燃料供給配管中に介装された燃料弁の開度を燃料弁モータで変更することによって燃料供給量が変更される。燃料弁モータの動作速度を非常に早くした場合、脱調やエンジン回転数のハンチング等の不具合を誘発するので、燃料弁モータをそれほど速く動作せることはできない。このため、リーンバーンからストイキ燃焼（あるいは燃料リッチの燃焼）への変更に時間がかかる。
【０００８】
図１３は、三元触媒を用いた場合における、空気過剰率λに対するＮＯｘおよびＣＯの浄化率の変化を示すグラフである。図１３の横軸が空気過剰率λであり、縦軸が浄化率（％）である。また、図１３において曲線Ｃ１で表わされるグラフがＮＯｘの浄化率の変化を示すグラフであり、曲線Ｃ２で表わされるグラフがＣＯの浄化率の変化を示すグラフである。また、グラフ中に斜線で示す領域が、三元触媒によるＮＯｘおよびＣＯの浄化率がともに高い領域、すなわち三元触媒を使用することによる効果が顕著に表れる領域を表す。図１３に示すように、空気過剰率λが１．５程度である場合、すなわち燃焼状態がリーンバーンであるときには、図１３の点Ｐ１で表わされるようにＮＯｘの浄化率が低い。しかしながらこの場合は燃焼室から排出されるＮＯｘの量が少ない（例えば５００ｐｐｍ）。一方、空気過剰率λが１．０付近である場合、すなわち燃焼状態がストイキ燃焼であるときには、図７の点Ｐ２で表わされるようにＮＯｘの浄化率が非常に高い。したがって、いずれの場合においても、外部に排出されるＮＯｘの量は少ない。
【０００９】
燃料の供給量が燃料弁モータの駆動により変更されるタイプのエンジンを使用した場合、上述したように、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるまでの時間が長いので、空気過剰率λがリーンバーン時における空気過剰率よりも低くストイキ燃焼時における空気過剰率よりも高い状態での燃焼（以下、中間燃焼と呼ぶ）が行われる時間も長い。中間燃焼時におけるＮＯｘの浄化率は、例えば図１３の点Ｐ３の位置に表わされる。点Ｐ３の位置ではＮＯｘ浄化率はかなり低い。また、中間燃焼時には燃焼室に供給される燃料が比較的多いため、燃焼室から排出されるＮＯｘの量もリーン運転時に比べてかなり多い（例えば２５００ｐｐｍ）。つまり、中間燃焼時には、燃焼室からのＮＯｘの排出量が多い上に三元触媒によるＮＯｘの浄化率が低いので、外部に排出されるＮＯｘの量は非常に多い。
【００１０】
上述の特許文献１，２によれば、インジェクタにより燃料供給量を制御しているために、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するときに、燃焼状態が中間燃焼である期間が非常に短い。しかしながら、燃料供給量を燃料弁モータなどで制御する場合には、上述のように燃焼状態が中間燃焼である期間が長いため、この間にＮＯｘが多量に排出されてしまう。
【００１１】
本発明は、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させたエンジン駆動式空調装置を提供することを目的とする。
【００１２】
（課題を解決するための手段）
本発明は、冷媒を吸入するとともに吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、燃焼室が内部に形成され、燃料が供給されるとともに供給された燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させることにより圧縮機を作動させることができるように構成されるエンジンと、エンジンに供給される燃料の供給量を制御することにより燃焼室内での混合気の燃焼状態を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、燃焼室内での混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するか否かを決定する燃焼状態変更決定部と、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、エンジンの出力が低下するようにエンジンの出力を制御する出力制御部と、出力制御部によりエンジンの出力が低下された後に燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるようにエンジンに供給される燃料の供給量を制御する燃料供給量制御部と、を有する、エンジン駆動式空調装置を提供する。
【００１３】
この場合において、エンジンは、燃焼室に燃料を供給する燃料供給配管と、燃焼室で生じる排気ガスを排気する排気配管と、燃料供給配管の途中に介装された開度が可変の燃料弁と、燃料弁に接続され燃料弁の開度を変更することができるように構成される燃料弁モータと、排気配管の途中に設けられた三元触媒と、を備えるのがよい。そして、燃料供給量制御部は、燃料弁モータを駆動させて燃料弁の開度を制御することにより、エンジンに供給される燃料の供給量を制御するのがよい。
【００１４】
本発明によれば、エンジンの燃焼室内の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するにあたり、事前にエンジン出力が低下される。したがって、エンジン出力が低下された状態で、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更される。このため、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に移行するまでの間の中間燃焼時にはエンジン出力が低い。ここで、エンジン出力と、燃焼室から排出されるＮＯｘ量との間には、エンジン出力が低いほどＮＯｘ排出量が少ないという相関関係が存在する。したがって、エンジン出力を低下させることによって中間燃焼時に燃焼室から排出されるＮＯｘ量を低減することができ、それ故、中間燃焼時に外部に排出されるＮＯｘ量も低減される。よって、燃料弁モータの駆動により燃料弁の開度を調整して燃料供給量を制御するエンジンを用いた場合においても、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させることができる。
【００１５】
前記出力制御部は、前記燃焼状態変更決定部が前記燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、前記圧縮機の動力を低下させることにより、前記エンジンの出力を低下させるものであるとよい。圧縮機の動力を低下させることによって、圧縮機を作動させるエンジンの出力も低下する。このため燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させることができる。
【００１６】
また、本発明のエンジン駆動式空調装置は、圧縮機から吐出された冷媒を流入するとともに流入した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器に送風する凝縮器ファンと、凝縮器ファンの送風量を変更することができるように構成された送風量変更装置と、圧縮機が吐出する冷媒の吐出流量を変更することができるように構成された吐出流量変更手段と、を備えるのがよい。そして、出力制御部は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、凝縮器ファンの送風量が増加するように送風量変更装置を制御するとともに、吐出流量が減少するように吐出流量変更手段を制御することにより、エンジンの出力を低下させるとよい。
【００１７】
これによれば、凝縮器ファンの送風量を増加させることにより凝縮器内での冷媒の凝縮が促進される。冷媒の凝縮が促進した場合、冷媒が気体から液体に相変化する量が増加するため冷媒の体積が減少する。冷媒の体積が減少することによって冷媒圧力が低下し、その結果、圧縮機動力が低減される。また、圧縮機から吐出される冷媒の流量（吐出流量）を減少させることにより圧縮機に作用する負荷が減少して圧縮機動力が低減される。こうして圧縮機動力が低減されるために、エンジン出力も低減される。
【００１８】
この場合、出力制御部は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、凝縮器ファンの送風量が増加するように送風量変更装置を制御した後に、吐出流量が増加するように吐出流量変更手段を制御するのがよい。凝縮器ファンの送風量の増加によって圧縮機動力が低減されるまでに多少の時間がかかる。一方、圧縮機の吐出流量を減少すれば、直ちに圧縮機動力が低減される。したがって、先に凝縮器ファンの送風量を増加させることにより、燃焼状態が変更されるときには十分に圧縮機動力を低下させることができる。
【００１９】
また、制御装置は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、燃焼室内の混合気への点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅れるように点火タイミングを遅角側に変更する点火タイミング制御部を有するのがよい。そして、燃料供給量制御部は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定し、点火タイミング制御部が点火タイミングを遅角側に変更した後に、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるようにエンジンに供給される燃料の供給量を制御するのがよい。エンジンの燃焼室内の混合気への点火タイミングを通常よりも遅角側に変更した場合、ＮＯｘの排出量が減少することが知られている。このため本発明によれば、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際に、より一層ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２０】
上記発明において、「通常の点火タイミング」とは、エンジン駆動式空調機の効率（ＣＯＰあるいはＡＰＦ）が向上するように燃焼室内の混合気への点火が制御されている場合における点火タイミングである。例えば、ストイキ運転時における点火タイミングは１３°〜３０°であり、リーン運転時における点火タイミングは２２°〜３０°である。したがって、本発明においては点火タイミングが１３°未満、例えば約８°前後であるとよい。
【００２１】
また、制御装置は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、エンジンの回転数を予め定められた設定回転数に変更する回転数設定部を有するのがよい。そして、点火タイミング制御部は、燃焼状態変更決定部が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、回転数設定部がエンジンの回転数を設定回転数に変更した後に、点火タイミングを通常の点火タイミング領域よりも遅れるように点火タイミングを遅角側に変更するのがよい。この場合において、前記設定回転数は、点火タイミング制御部により点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅い点火タイミングに変更されたときにエンジンストールすることなく、且つ、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されたときにエンジン回転数が高くなり過ぎて異常振動が発生しないように、予め定められた回転数であるのがよい。
【００２２】
これによれば、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するにあたり、エンジンの回転数が設定回転数に制御される。このためその後に点火タイミングを遅らせるように点火タイミングが制御された場合におけるエンジンストールを防止でき、また、その後に燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されて燃料比率が高まることに起因してエンジンが吹き上がってエンジン回転数が高くなり、それにより異常振動が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン駆動式空調装置の構成を示す概略図である。
【図２】エンジンの概略構成を示す図である。
【図３】制御装置の機能構成の一部を示すブロック図である。
【図４】燃焼状態変更決定部が実行する燃焼状態変更決定処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】出力制御部が実行する出力制御処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図６】回転数設定部が実行する回転数制御処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】点火タイミング制御部が実行する点火タイミング制御処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図８】燃料供給量制御部が実行する燃料供給量制御処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図９】ストイキ復帰制御部が実行するストイキ復帰制御処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】エンジンのエンジン出力と排気されるＮＯｘの濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際に外部に排出されるＮＯｘ濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】変形例に係るエンジン駆動式空調装置の構成を示す概略図である。
【図１３】三元触媒を用いた場合における、空気過剰率λに対するＮＯｘおよびＣＯの浄化率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン駆動式空調装置１の構成を示す概略図である。図１に示すように、このエンジン駆動式空調装置１は、エンジン１０と、圧縮機１２と、室内に設置される室内熱交換器１３と、室外に設置される室外熱交換器１４と、冷媒を膨張させる膨張弁１５と、オイルセパレータ１６と、四方切換弁１７と、冷媒を気液分離させるアキュムレータ１８と、室内ファン１３１，１３１と、室内ファンモータ１３２，１３２と、室外ファン１４１，１４１と、室外ファンモータ１４２，１４２と、制御装置２０とを備える。
【００２５】
圧縮機１２はエンジン１０の動力を受けて作動する。圧縮機１２は吸入口１２ａと吐出口１２ｂとを有し、作動したときに吸入口１２ａから冷媒を吸入するとともに吸入した冷媒を圧縮して吐出口１２ｂから吐出する。
【００２６】
圧縮機１２の吐出口１２ｂに冷媒吐出配管１２１の一方端が接続される。また、圧縮機１２の吸入口１２ａに冷媒吸入配管１２２の一方端が接続される。冷媒吐出配管１２１の他方端はオイルセパレータ１６の冷媒流入口１６ａに接続される。オイルセパレータ１６は流入した冷媒から潤滑オイルを分離する。分離されたオイルはオイル排出口１６ｂからオイルセパレータ１６を流出してオイル排出配管１６１に流れる。このオイル排出配管１６１は冷媒吸入配管１２２に接続される。また、オイルセパレータ１６でオイルが分離された冷媒は冷媒排出口１６ｃから排出される。
【００２７】
オイルセパレータ１６の冷媒排出口１６ｃには第１配管３１の一方端が接続される。第１配管３１の他方端は四方切換弁１７に接続される。四方切換弁１７は図１に示すように４つのポート（第１ポート１７１、第２ポート１７２、第３ポート１７３、第４ポート１７４）を有する。四方切換弁１７は、第１ポート１７１が第２ポート１７２に接続され且つ第３ポート１７３が第４ポート１７４に接続される暖房接続状態と、第１ポート１７１が第３ポート１７３に接続され且つ第２ポート１７２が第４ポート１７４に接続される冷房接続状態とに、その接続状態を切り換えることができるように構成される。上述の第１配管３１は四方切換弁１７の第１ポート１７１に接続される。第２ポート１７２には第２配管３２の一方端が接続される。第３ポート１７３には第３配管３３の一方端が接続され、第４ポート１７４には第４配管３４の一方端が接続される。
【００２８】
第２配管３２の他方端に室内熱交換器１３が接続される。また、第３配管３３の他方端に室外熱交換器１４が接続される。室内熱交換器１３と室外熱交換器１４とは中間配管３５で接続される。室内熱交換器１３は、第２配管３２または中間配管３５から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と周囲空気とを熱交換させる。室外熱交換器１４は、中間配管３５または第３配管３３から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と外気とを熱交換させる。図１からわかるように、中間配管３５の途中に膨張弁１５が介装される。膨張弁１５はそこを通る冷媒を膨張させる。
【００２９】
第４配管３４の他方端はアキュムレータ１８の冷媒流入口１８１に接続される。アキュムレータ１８は冷媒流入口１８１から流入した冷媒を気液分離し、分離したガス冷媒を冷媒排出口１８２から排出する。冷媒排出口１８２には冷媒吸入配管１２２の他方端が接続される。
【００３０】
室内ファン１３１，１３１は、室内熱交換器１３に送風することができるように室内熱交換器１３に近接して配置される。室外ファン１４１，１４１は、室外熱交換器１４に送風することができるように室外熱交換器１４に近接して配置される。各熱交換器に各ファンから送風されることによって、各熱交換器内での冷媒の熱交換が促進される。室内ファン１３１，１３１に室内ファンモータ１３２，１３２が接続される。室内ファンモータ１３２，１３２が駆動することにより室内ファン１３１，１３１が回転する。室内ファンモータ１３２，１３２は、室内ファン１３１，１３１の回転速度（送風量）を変更することができるように構成される。また、室外ファン１４１，１４１に室外ファンモータ１４２，１４２が接続される。室外ファンモータ１４２，１４２は、室外ファン１４１，１４１の回転速度（送風量）を変更することができるように構成される。
【００３１】
冷媒吐出配管１２１に吐出温度センサ４１および高圧センサ４２が取り付けられる。吐出温度センサ４１は圧縮機１２から吐出されて冷媒吐出配管１２１を流れる冷媒の温度（冷媒吐出温度Ｔｄ）を検出する。高圧センサ４２は冷媒吐出配管１２１を流れる冷媒の圧力（吐出圧力Ｐｄ）を検出する。また、冷媒吸入配管１２２に吸入温度センサ４３および低圧センサ４４が取り付けられる。吸入温度センサ４３は、冷媒吸入配管１２２を流れて圧縮機１２に吸入される冷媒の温度（冷媒吸入温度Ｔｓ）を検出する。低圧センサ４４は、冷媒吸入配管１２２を流れて圧縮機１２に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力）Ｐｓを検出する。また、第２配管３２の途中であって室内熱交換器１３寄りの部分に第１熱交換温度センサ４５が取り付けられ、中間配管３５の途中であって室内熱交換器１３に接続されている部分と膨張弁１５が介装されている部分の間に第２熱交換温度センサ４６が取付けられる。第１熱交換温度センサ４５は、暖房時に室内熱交換器１３に流入し冷房時に室内熱交換器１３から流出する冷媒（ガス冷媒）の温度（温度Ｔｈ１）を検出する。第２熱交換温度センサ４６は、暖房時に室内熱交換器１３から流出し冷房時に室内熱交換器１３に流入する冷媒（液冷媒）の温度（温度Ｔｈ２）を検出する。なお、その他の部分に温度センサや圧力センサが取り付けられてもよい。
【００３２】
また、圧縮機１２には、バイパス配管１２３の一方端が接続される。このバイパス配管１２３の他方端は冷媒吸入配管１２２に接続される。バイパス配管１２３の途中に開度が可変の流量制御弁１２４が介装される。したがって、流量制御弁１２４の開度を変更することによって、バイパス配管１２３内を流れる冷媒の流量を調整することができる。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、圧縮機１２としてスクロール圧縮機を用いている。スクロール圧縮機は、周知のように、内部に固定スクロールと旋回スクロールとを備え、旋回スクロールが固定スクロールに対して自転せずに偏芯回転する。このとき固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成される圧縮室の容積が徐々に狭められるとともに回転中心寄りに移動していく。そして、固定スクロールの中央付近の底板に設けられた吐出孔を通じて吐出口から圧縮冷媒が吐出される。
【００３４】
また、バイパス配管１２３は、スクロール圧縮機内の圧縮室のうち、前半の圧縮過程を実施している圧縮室に連通するように、圧縮機１２に接続される。バイパス配管１２３は冷媒吸入配管１２２に連通しているので、流量制御弁１２４が開いている場合、バイパス配管１２３が連通している圧縮室は圧縮されないことになる。圧縮室とバイパス配管１２３との連通が遮断されて初めて圧縮が開始される。このため、流量制御弁１２４を開いた場合には、実質的には、圧縮されようとした冷媒の一部が吸入口１２ａに戻される。
【００３５】
すなわち、流量制御弁１２４の開閉によって、圧縮機１２で圧縮される冷媒の容積が変更される。また、流量制御弁１２４の開度を大きくすればするほど、バイパス配管１２３を通って吸入口１２ａに戻される冷媒の流量が多くなるので、吐出口１２ｂから吐出される冷媒の流量が減少する。その反対に、流量制御弁１２４の開度を小さくすればするほど、バイパス配管１２３を通って吸入口１２ａに戻される冷媒の流量が少なくなるので、吐出口１２ｂから吐出される冷媒の流量が増加する。すなわち、バイパス配管１２３および流量制御弁１２４は、圧縮機１２が吐出する冷媒の吐出流量を変更することができるように構成される。
【００３６】
制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータにより構成されており、エンジン駆動式空調装置１の運転に関する制御（例えばエンジン１０の回転数制御など）を行う。また、制御装置２０は、上記した各センサや、室内温度を検出する室内温度センサ４７に電気的に接続されており、これらのセンサが検出した情報を入力する。また、制御装置２０は、流量制御弁１２４に電気的に接続されており、流量制御弁１２４に開度に関する制御信号を出力することによって流量制御弁１２４の開度を制御する。さらに、制御装置２０は、室内ファンモータ１３２，１３２および室外ファンモータ１４２，１４２に電気的に接続されており、これらのモータに風量に関する制御信号を出力することによってこれらのモータへの通電量を制御する。
【００３７】
次に、エンジン駆動式空調装置１の空調運転（暖房運転、冷房運転）について簡単に説明する。まず、暖房運転について説明する。なお、暖房時には四方切換弁１７が暖房接続状態にされる。暖房時にエンジン１０が駆動して圧縮機１２が作動すると、圧縮機１２はその吸入口１２ａから潤滑オイルが混入した低圧ガス冷媒を吸入し、内部でガス冷媒を圧縮する。このとき潤滑オイルが圧縮機１２を潤滑する。そして、圧縮された高圧ガス冷媒が潤滑オイルとともに吐出口１２ｂから排出される。
【００３８】
吐出口１２ｂから排出された高圧ガス冷媒および潤滑オイルは冷媒吐出配管１２１を流れ、さらにオイルセパレータ１６の冷媒流入口１６ａからオイルセパレータ１６に流入する。オイルセパレータ１６では潤滑オイルが高圧ガス冷媒から分離される。オイルセパレータ１６で分離された潤滑オイルはオイルセパレータ１６のオイル排出口１６ｂからオイル排出配管１６１に流入し、さらに冷媒吸入配管１２２に流入する。そして、圧縮機１２の吸入口１２ａから圧縮機１２に再度吸入される。このようにして潤滑オイルは繰り返し圧縮機１２を潤滑する。
【００３９】
また、オイルセパレータ１６で潤滑オイルが分離された高圧ガス冷媒は冷媒排出口１６ｃからオイルセパレータ１６を出て第１配管３１を流れ、四方切換弁１７の第１ポート１７１から四方切換弁１７に入る。暖房時には四方切換弁１７の第１ポート１７１が第２ポート１７２に接続されており、第２ポート１７２は第２配管３２に接続されているので、第１ポート１７１から四方切換弁１７に入った高圧ガス冷媒は第２ポート１７２から四方切換弁１７を出るとともに第２配管３２内を流れて、さらにその先の室内熱交換器１３に流入する。室内熱交換器１３に流入した高圧ガス冷媒は室内熱交換器１３内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。
【００４０】
室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室内熱交換器１３から流出して中間配管３５を流れる。そして、膨張弁１５で膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入した冷媒は室外熱交換器１４内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。
【００４１】
外気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化して室外熱交換器１４から流出し、第３配管３３を流れる。そして、第３ポート１７３から四方切換弁１７に入る。暖房時には四方切換弁１７の第３ポート１７３は第４ポート１７４に接続されており、第４ポート１７４は第４配管３４に接続されているので、第３ポート１７３から四方切換弁１７に入った冷媒は第４ポート１７４から四方切換弁１７を出て第４配管３４に流れる。第４配管３４を流れる冷媒はアキュムレータ１８の冷媒流入口１８１からアキュムレータ１８に導入される。アキュムレータ１８では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみがアキュムレータ１８の冷媒排出口１８２から排出されて冷媒吸入配管１２２に流れる。冷媒吸入配管１２２内の冷媒はオイル排出配管１６１から流れてくる潤滑オイルと合流し、潤滑オイルとともに圧縮機１２の吸入口１２ａから圧縮機１２に吸入される。
【００４２】
次に、冷房運転について説明する。なお、冷房時には四方切換弁１７が冷房接続状態にされる。冷房時にエンジン１０が駆動して圧縮機１２が作動すると、圧縮機１２はその吸入口１２ａから潤滑オイルが混入した低圧ガス冷媒を吸入し、内部でガス冷媒を圧縮する。このとき潤滑オイルが圧縮機１２を潤滑する。そして、圧縮された高圧ガス冷媒が潤滑オイルとともに吐出口１２ｂから排出される。
【００４３】
吐出口１２ｂから排出された高圧ガス冷媒および潤滑オイルが冷媒吐出配管１２１を流れ、さらにオイルセパレータ１６の冷媒流入口１６ａからオイルセパレータ１６に流入する。オイルセパレータ１６で分離された潤滑オイルがオイルセパレータのオイル排出口１６ｂからオイル排出配管１６１に流入し、さらに冷媒吸入配管１２２に流入する。そして、圧縮機１２の吸入口１２ａから圧縮機１２に再度吸入される。
【００４４】
また、オイルセパレータ１６で潤滑オイルが分離された高圧ガス冷媒は冷媒排出口１６ｃからオイルセパレータ１６を出て第１配管３１を流れ、四方切換弁１７の第１ポート１７１から四方切換弁１７に入る。冷房時には四方切換弁１７の第１ポート１７１が第３ポート１７３に接続されており、第３ポート１７３は第３配管３３に接続されているので、第１ポート１７１から四方切換弁１７に入ったガス冷媒は第３ポート１７３から四方切換弁１７を出るとともに第３配管３３を流れ、さらにその先の室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入した高圧ガス冷媒は室外熱交換器１４内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。
【００４５】
外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室外熱交換器１４から流出して中間配管３５を流れる。そして、膨張弁１５で膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室内熱交換器１３に流入する。室内熱交換器１３に流入した冷媒は室内熱交換器１３内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。このとき冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。
【００４６】
室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化して室内熱交換器１３から流出し、第２配管３２を流れる。そして、第２ポート１７２から四方切換弁１７に入る。冷房時には四方切換弁１７の第２ポート１７２は第４ポート１７４に接続されており、第４ポート１７４は第４配管３４に接続されているので、第３ポート１７３から四方切換弁１７に入った冷媒は第４ポート１７４から四方切換弁１７を出て第４配管３４に流れる。第４配管３４を流れる冷媒はアキュムレータ１８の冷媒流入口１８１からアキュムレータ１８に導入される。アキュムレータ１８では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみがアキュムレータ１８の冷媒排出口１８２から排出されて冷媒吸入配管１２２に流れる。冷媒吸入配管１２２内の冷媒はオイル排出配管１６１から流れてくる潤滑オイルと合流し、潤滑オイルとともに圧縮機１２の吸入口１２ａから圧縮機１２に吸入される。
【００４７】
このように、暖房時には、室内熱交換器１３が圧縮機１２から吐出された冷媒を流入するととも流入した冷媒を凝縮し、冷房時には、室外熱交換器１４が圧縮機１２から吐出された冷媒を流入するとともに流入した冷媒を凝縮する。すなわち、暖房時には室内熱交換器１３が凝縮器となり、冷房時には室外熱交換器１４が凝縮器となる。なお、空調運転中に圧縮機１２から吐出された冷媒が圧縮機１２に吸入されるまでに流れる流路を冷媒回路と呼ぶ。
【００４８】
図２は、エンジン１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、このエンジン１０は、内部に燃焼室１０１ａを形成するエンジン本体１０１と、燃焼室１０１ａ内に燃料と空気との混合気を供給する吸気配管１０２と、燃焼室１０１ａで生じる排気ガスを排気する排気配管１０３と、燃焼室１０１ａに燃料を供給する燃料供給配管１１６と、燃焼室１０１ａに空気を供給する空気配管１０９と、燃料弁１０４と、燃料弁モータ１０５と、スロットル弁１０６と、スロットル弁モータ１０７と、ミキサ１０８と、触媒装置１１１とを備える。燃焼室１０１ａは、エンジン本体１０１と、エンジン本体１０１内に往復動可能に配設されたピストン１０１ｂとで囲まれた空間により形成される。なお、本明細書において、「エンジン」は、エンジン本体のみならず、その周辺の付帯部品も含む。
【００４９】
燃料供給配管１１６には、図示しない燃料供給源から燃料（例えばＬＰＧ）が供給される。また、燃料供給配管１１６と空気配管１０９とは合流しており、合流部分にミキサ１０８が設けられる。ミキサ１０８にて、例えばベンチュリ効果により燃料が空気に混合される。ミキサ１０８で混合された混合気が吸気配管１０２を通ってエンジン本体１０１の燃焼室１０１ａに導かれる。
【００５０】
燃料供給配管１１６の途中に開度が可変の燃料弁１０４が介装される。燃料弁１０４に燃料弁モータ１０５が接続される。燃料弁モータ１０５は、燃料弁１０４の開度を変更することができるように構成される。燃料弁モータ１０５を駆動させて燃料弁１０４の開度を調整することで、燃焼室１０１ａに導かれる混合気中に含まれる燃料の量が制御される。したがって、燃料弁１０４の開度を調整することで、空気過剰率λが調整される。
【００５１】
また、吸気配管１０２の途中に開度が可変のスロットル弁１０６が介装される。スロットル弁１０６にスロットル弁モータ１０７が取付けられる。スロットル弁モータ１０７は、スロットル弁１０６の開度を変更することができるように構成される。スロットル弁モータ１０７を駆動させてスロットル弁１０６の開度を制御することで、燃焼室１０１ａに供給される混合気の流量が制御される。混合気の流量を制御することで、エンジン１０の回転数が制御される。
【００５２】
また、空気配管１０９の途中にエアフィルタ１１０が介装される。エアフィルタ１１０により空気配管１０９に取り込まれた空気が清浄化される。
【００５３】
排気配管１０３の途中に触媒装置１１１が介装される。触媒装置１１１内に三元触媒１１１ａが設けられている。この三元触媒１１１ａによって排気配管１０３内を流れる排気が浄化される。また、排気配管１０３の途中の部分であって触媒装置１１１の上流の部分に酸素センサ１１２が取付けられる。酸素センサ１１２は、触媒装置１１１に流入する排気中の酸素濃度を検出する。検出された酸素濃度は制御装置２０に入力される。
【００５４】
また、燃焼室１０１ａ内にその先端が露呈するように点火プラグ１１３がエンジン本体１０１に取付けられている。この点火プラグ１１３はイグニッションコイル１１４およびイグナイタ１１５を介して制御装置２０に電気的に接続される。
【００５５】
また、図２に示すように、燃料弁モータ１０５およびスロットル弁モータ１０７は制御装置２０に電気的に接続されており、制御装置２０によってこれらのモータの動作、すなわち燃料弁１０４の開度およびスロットル弁１０６の開度が制御される。
【００５６】
このような構成のエンジン１０において、燃料供給配管１１６を流れる燃料と空気配管１０９を流れる空気がミキサ１０８で混合されて混合気が生成される。生成された混合気が吸気配管１０２から燃焼室１０１ａに導かれる。燃焼室１０１ａ内で点火プラグ１１３が混合気に点火することにより混合気が燃焼する。混合気が燃焼する際に発生するエネルギーによりピストン１０１ｂが往復運動する。ピストン１０１ｂの往復運動は回転運動に変換される。この回転運動が圧縮機１２に伝達されることによって圧縮機１２が作動する。また、混合気の燃焼により生じた排気ガスが排気配管１０３を通り、触媒装置１１１内の三元触媒１１１ａで浄化された後に外部に放出される。
【００５７】
図３は、制御装置２０の機能構成の一部を示すブロック図である。なお、図３には、本実施形態の説明に必要な機能のみが表示される。制御装置２０は図３に示す機能以外の機能を持つように構成されていてもよい。
【００５８】
図３に示すように、制御装置２０は、燃焼状態決定部２１と、燃焼状態変更決定部２２と、出力制御部２３と、回転数設定部２４と、点火タイミング制御部２５と、燃料供給量制御部２６と、ストイキ復帰制御部２７を有する。燃焼状態決定部２１は、各センサが検出する情報、各検出情報に基づいて計算される運転容量、その他、各種の条件に基づいて、エンジン１０の燃焼室１０１ａでの混合気の燃焼状態をリーンバーンかストイキ燃焼かに決定する。一般に、運転容量が小さいとき、すなわち空調負荷が小さいときには燃焼状態がリーンバーンとされ、運転容量が大きいとき、すなわち空調負荷が大きいときには燃焼状態がストイキ燃焼とされる。燃焼状態決定部２１は、決定した燃焼状態を表す信号Ｓを燃焼状態変更決定部２２に出力する
【００５９】
燃焼状態変更決定部２２は、エンジン駆動式空調装置１が空調運転を実施しているときに、燃焼状態変更決定処理を所定の微小間隔ごとに実行することにより、燃焼室１０１ａ内での混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するか否かを決定する。図４は、燃焼状態変更決定部２２が実行する燃焼状態変更決定処理ルーチンを表すフローチャートである。図４に示すルーチンが起動すると、燃焼状態変更決定部２２は、まず図４のステップ（以下、ステップをＳと略記する）１１にて、燃焼状態決定部２１から燃焼状態を表す信号Ｓを入力する。次いで、入力した信号Ｓにより表わされる燃焼状態がストイキ燃焼であるか否かを判断する（Ｓ１２）。ストイキ燃焼ではない場合、すなわちリーンバーンである場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、燃焼状態変更決定部２２はこのルーチンを終了する。
【００６０】
一方、入力した信号Ｓにより表わされる燃焼状態がストイキ燃焼である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、燃焼状態変更決定部２２はＳ１３に処理を進め、前回入力した信号Ｓ＿ｏｌｄを取得する。次いで、前回入力した信号Ｓ＿ｏｌｄにより表わされる燃焼状態がリーンバーンであるか否かを判断する（Ｓ１４）。前回入力した信号Ｓ＿ｏｌｄにより表わされる燃焼状態がストイキ燃焼である場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、燃焼状態変更決定部２２はストイキ燃焼が継続していると判断する。この場合、燃焼状態変更決定部２２は、入力した信号ＳをＳ＿ｏｌｄに設定し（Ｓ１７）、その後、このルーチンを終了する。
【００６１】
また、前回入力した信号Ｓ＿ｏｌｄにより表わされる燃焼状態がリーンバーンである場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）は、燃焼状態変更決定部２２は、燃焼状態決定部２１が決定した燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変化したと判断する。この場合、燃焼状態変更決定部２２は、Ｓ１５に処理を進め、変更フラグＦが０に設定されているか否かを判断する。変更フラグＦは、エンジン１０の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する処理を実行している最中か否かを表すフラグであり、１に設定されている場合は燃焼状態を変更する処理を実行している最中であることを表し、０に設定されている場合は燃焼状態を変更する処理を実行していないことを表す。Ｓ１５にて変更フラグＦが１に設定されていると判断した場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、燃焼状態変更決定部２２はこのルーチンを終了する。一方、変更フラグＦが０に設定されている場合、すなわち未だ燃焼状態を変更する処理が実行されていない場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、燃焼状態変更決定部２２は、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更することを決定する。そして、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更することを表す信号Ｓ１を出力制御部２３に出力する（Ｓ１６）。その後、燃焼状態変更決定部２２は、この処理を終了する。
【００６２】
出力制御部２３は、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更することを表す信号Ｓ１を入力したときに、出力制御処理を実行することにより、エンジン１０の出力が低下するようにエンジン１０の出力を制御する。図５は、出力制御部２３が実行する出力制御処理ルーチンを表すフローチャートである。図５に示す出力制御ルーチンが起動すると、出力制御部２３は、図５のＳ２１にて、変更フラグＦを１に設定する。次いで、Ｓ２２にて、タイマーＴによるカウントを開始する。続いて、現在の空調運転が暖房運転であるか冷房運転であるかを判断する（Ｓ２３）。暖房運転である場合、出力制御部２３はＳ２４に処理を進め、室内ファン１３１，１３１の送風量を増加させるべく、室内ファン１３１，１３１の風量が最大となるように室内ファンモータ１３２，１３２に制御信号を出力する。一方、冷房運転である場合、出力制御部２３はＳ２５に処理を進め、室外ファン１４１，１４１の送風量を増加させるべく、室外ファン１４１，１４１の風量が最大となるように室外ファンモータ１４２，１４２に制御信号を出力する。ここで、暖房時には室内ファン１３１，１３１が凝縮器として機能し、冷房時には室外ファン１４１，１４１が凝縮器として機能する。つまり、Ｓ２４，Ｓ２５の処理によって凝縮器に送風するファンの送風量が増加される。
【００６３】
Ｓ２４、Ｓ２５の処理の実行により、凝縮器に送風するファンの送風量が増加されると、凝縮器での熱交換が促進される。凝縮器での熱交換が促進された場合、凝縮器内で冷媒の液化が促進される。冷媒が気体から液体に相変化すると、体積が大きく減少するため、圧力も大きく低下する。すなわち凝縮器での熱交換が促進された場合、冷媒回路内の冷媒圧力が全体的に低下する。この圧力の低下は、例えば冷媒吐出圧力Ｐｄの低下として検出され得る。
【００６４】
次いで、出力制御部２３は、Ｓ２４またはＳ２５の処理を開始してから１０秒経過したか否かを判断し（Ｓ２６）、１０秒経過した場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）に、流量制御弁１２４の開度を増加させるべく、流量制御弁１２４の開度が全開になるように制御信号を流量制御弁１２４に出力する（Ｓ２７）。これにより流量制御弁１２４の開度が全開にされる。
【００６５】
流量制御弁１２４の開度が増加すると、バイパス配管１２３を通って圧縮機１２から圧縮機１２の吸入口１２ａに戻される冷媒の流量が増加する。逆に言えば、圧縮機１２から吐出される冷媒の流量が減少する。すなわち、Ｓ２７の処理は、圧縮機１２から吐出される冷媒の吐出流量が減少するように流量制御弁１２４を制御する処理である。圧縮機１２から吐出される冷媒の流量が減少すると、冷媒回路内を流れる冷媒の流量が減少する。このため冷媒回路内の冷媒圧力が全体的に低下する。この圧力の低下は、例えば冷媒吐出圧力Ｐｄの低下として検出され得る。
【００６６】
すなわち、Ｓ２４，Ｓ２５の処理の実行およびＳ２７の処理の実行により、冷媒回路内の冷媒圧力が低下する。冷媒圧力が低下した場合、圧縮機１２の圧縮仕事が減少するため圧縮機動力が減少する。エンジン１０は圧縮機動力に見合った出力を圧縮機１２に伝達しているので、圧縮機動力が減少するとエンジン１０の出力も低減される。すなわち、Ｓ２４、Ｓ２５およびＳ２７の処理は、冷媒回路内の圧力を低下させることによりエンジン１０の出力を低下させる処理である。
【００６７】
続いて、出力制御部２３は、Ｓ２７の処理を開始してから１０秒経過したか否かを判断する（Ｓ２８）。１０秒経過した場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、出力制御部２３はタイマＴによるカウントを終了する（Ｓ２９）。次いで、出力制御が完了したことを表す出力制御完了信号Ｓ２を回転数設定部２４に出力する（Ｓ３０）。その後、出力制御部２３はこのルーチンを終了する。
【００６８】
回転数設定部２４は、出力制御部２３から出力制御完了信号Ｓ２を入力した場合に、回転数設定処理を実行することにより、エンジン１０のエンジン回転数Ｒを予め定められた設定回転数Ｒ１に変更する。図６は、回転数設定部２４が実行する回転数設定処理ルーチンを表すフローチャートである。図６に示す回転数設定処理ルーチンが起動すると、回転数設定部２４は、図６のＳ３１にてタイマＴによるカウントを開始する。次いで、回転数設定部２４は、エンジン１０のエンジン回転数Ｒが予め定められている設定回転数Ｒ１に一致するように、スロットル弁モータ１０７に制御信号を出力する（Ｓ３２）。スロットル弁モータ１０７は制御信号を受けて作動してスロットル弁１０６の開度を調節する。これによりエンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒ１にされる。ここで、設定回転数Ｒ１とは、後述するエンジン点火タイミング遅角処理によりエンジンストールすることなく、且つ燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されたときに吹きあがりによってエンジン回転数が上限回転数以上に上昇することがない回転数であり、予め実験等により定められる。例えば後述するエンジン点火タイミング遅角処理によりエンジン回転数が５００ｒｐｍ以下でエンジンストールするおそれが高まり、エンジン回転数の上限回転数が３０００ｒｐｍである場合、設定回転数Ｒ１を１２００ｒｐｍに設定することができる。
【００６９】
次に、回転数設定部２４は、Ｓ３２の処理を開始してから１０秒経過したか否かを判断する（Ｓ３３）。１０秒経過した場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、回転数設定部２４は、回転数Ｒが設定回転数Ｒ１に設定されたと判断してタイマＴによるカウントを終了する（Ｓ３４）。次いで、エンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒ１に設定されたことを表す回転数設定完了信号Ｓ３を点火タイミング制御部２５に出力する。その後、回転数設定部２４はこのルーチンを終了する。
【００７０】
点火タイミング制御部２５は、回転数設定部２４から回転数設定完了信号Ｓ３を入力した場合に点火タイミング制御処理を実行することにより、燃焼室内の混合気への点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅れるように点火タイミングを遅角側に変更する。図７は、点火タイミング制御部２５が実行する点火タイミング制御処理ルーチンを表すフローチャートである。図７に示す点火タイミング制御処理ルーチンが起動すると、点火タイミング制御部２５は、図７のＳ４１にて、エンジン点火タイミング遅角処理を実行する。この処理は、点火プラグ１１３による燃焼室１０１ａ内の混合気への点火タイミング（エンジン点火時期）を遅らせる処理である。本実施形態では、点火タイミング制御部２５は、このＳ４１にて、点火タイミングが８°になるようにイグナイタ１１５に制御信号を出力する。なお、本明細書においては、点火タイミングは、エンジン本体１０１内で往復運動するピストン１０１ｂの位置に対応する角度を基準に定められる。具体的には、ピストン１０１ｂが下死点に位置するときを角度１８０°、上死点に位置するときを角度０°と定義し、下死点から上死点に移動するにつれて角度が１８０°から０°に減少するものとする。したがって、エンジン点火時期が８°の場合は、ピストンが下死点から上死点に到達する直前の位置である。
【００７１】
ちなみに、リーン運転時、ストイキ運転時のいずれも、点火タイミングは８°よりも進んでいる（早い）。リーン運転時における点火タイミングの範囲は例えば１８°〜３０°であり、ストイキ運転時における点火タイミングの範囲は例えば１３°〜２５°である。したがって、Ｓ４１の処理は、点火タイミングをできるだけ遅くする制御である。また、点火タイミングを遅くし過ぎると、エンジン回転数にかかわらずエンジンストールが発生する。したがって、Ｓ４１ではこのようなエンジンストールが発生することがない範囲において、点火タイミングができるだけ遅くされる。
【００７２】
また、Ｓ４１では、点火タイミングの変化速度が１°／１０秒となるようにイグナイタ１１５が制御される。つまり、１０秒かけて点火タイミングが１°だけ遅角側に変化する。このようにして点火タイミングが徐々に変化される。
【００７３】
次いで、点火タイミング制御部２５は、Ｓ４１の処理が完了したか否かを判断する（Ｓ４２）。Ｓ４１の処理が完了した場合（Ｓ４２：Ｙｅｓ)に、点火タイミング制御部２５は、点火タイミングの制御が完了したことを表す点火タイミング制御完了信号Ｓ４を燃料供給量制御部２６に出力する（Ｓ３４）。その後、点火タイミング制御部２５はこのルーチンを終了する。
【００７４】
燃料供給量制御部２６は、点火タイミング制御部２５から点火タイミング制御完了信号Ｓ４を入力したときに、燃料供給量制御処理を実行することにより、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるようにエンジンに供給される燃料の供給量を制御する。図８は、燃料供給量制御部２６が実行する燃料供給量制御処理ルーチンを表すフローチャートである。図８に示す燃料供給量制御処理ルーチンが起動すると、燃料供給量制御部２６は、図８のＳ５１にて、タイマＴによるカウントを開始する。次いで、燃料弁１０４の開度がリーン運転時に用いられる開度からストイキ運転時に用いられる開度に変更されるように、ストイキ時の開度のベースマップを参照して制御信号を燃料弁モータ１０５に出力する（Ｓ５２）。ここで、リーン運転時における燃料弁１０４の開度はストイキ運転時における燃料弁１０４の開度よりも小さい。したがって、Ｓ４１では、燃料弁１０４の開度が増加されるように燃料弁モータ１０５が制御される。
【００７５】
次いで、燃料供給量制御部２６は、Ｓ５２の処理を開始してから５秒経過したか否かを判断し（Ｓ５３）、５秒経過した場合（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、燃料供給量制御部２６は、空気過剰率λがストイキ運転時の空気過剰率にまで低下したと判断する。その後、燃料供給量制御部２６は、ストイキ運転時に用いられる燃料弁１０４の開度のベースマップを参照し、要求されている空調負荷や各センサの検出値に基づいて燃料弁１０４の開度をフィードバック制御する（Ｓ５４）。
【００７６】
Ｓ５４の処理の実行後、燃料供給量制御部２６はＳ５５に処理を進めてタイマＴによるカウントを終了し、続いて開度変更完了信号Ｓ５をストイキ復帰制御部２７に出力する。その後、燃料供給量制御部２６は、このルーチンを終了する。
【００７７】
ストイキ復帰制御部２７は、燃料供給量制御部２６から開度変更完了信号Ｓ５を入力した場合に、ストイキ復帰制御処理を実行する。図９は、ストイキ復帰制御部２７が実行するストイキ復帰制御処理ルーチンを表すフローチャートである。図９に示すストイキ復帰制御処理ルーチンが起動すると、ストイキ復帰制御部２７は、要求されている空調負荷に応じたエンジン回転数の制御を開始し（Ｓ６１）、要求されている空調負荷に応じた凝縮器のファンの風量の制御を開始し（Ｓ６２）、要求されている空調負荷に応じた流量制御弁１２４の開度制御を開始する（Ｓ６３）。つまり、所定の大きさに固定されているエンジン回転、凝縮器のファンの風量、流量制御弁１２４の開度の制御を開始する。
【００７８】
次いで、ストイキ復帰制御部２７は、点火タイミングを８°からストイキ運転時における点火タイミングに変更する（Ｓ６４）。上述したように、ストイキ運転時における点火タイミングは１８°〜３０°である。したがって、Ｓ６４の処理では、点火タイミングが進角側に変更される。なお、このとき、１０秒ごとに１°変化するように点火タイミングが変更される。
【００７９】
続いて、ストイキ復帰制御部２７は、点火タイミングの変更が完了したか否かを判断する（Ｓ６５）。点火タイミングの変更が完了した場合（Ｓ６５：Ｙｅｓ)、ストイキ復帰制御部２７は変更フラグＦを０に設定する（Ｓ６６）。その後、ストイキ復帰制御部２７はこのルーチンを終了する。
【００８０】
以上のように、本実施形態においては、エンジン１０の燃焼室１０１ａ内での混合気の燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更される際に、事前に出力制御部２３が出力制御処理を実行する。この処理では、図５のＳ２４またはＳ２５にて凝縮器のファンの風量が最大にされ、Ｓ２７で流量制御弁１２４の開度が全開にされることによって、冷媒回路内の冷媒圧力が低下される。これにより冷媒吐出圧力Ｐｄも低下して、圧縮機１２の圧縮機動力が低下する。圧縮機動力の低下に伴ってエンジン１０のエンジン出力が低減される。
【００８１】
図１０は、エンジン１０のエンジン出力と排出されるＮＯｘの濃度との関係を示すグラフである。図１０に示すように、エンジン出力が低下すればするほど、排出されるＮＯｘの濃度が低下することがわかる。したがって、Ｓ２４，２５およびＳ２７の処理の実行によってエンジン１０のエンジン出力が低下されたことによって、排出されるＮＯｘの濃度が低下する。
【００８２】
そして、本実施形態では、ＮＯｘの濃度が低下した状態で、燃料供給量制御部２６が燃料供給量制御処理を実行する。この処理（特に図８のＳ５２の処理）の実行により燃料弁１０４の開度がストイキ運転時に用いられる開度に変更（増加）される。この場合において、リーンバーンからストイキ燃焼に切り換わるまでに、上述したように燃焼状態が中間燃焼である状態を通過する。また、本実施形態のようにミキサ１０８を用いて燃料と空気とを混合し、燃料弁１０４の開度を燃料弁モータ１０５で調整することにより燃料供給量を制御している場合には、燃焼状態が中間燃焼状態である時間が長い。従来では中間燃焼時に燃焼室から排出されるＮＯｘの量（濃度）は多いが、本実施形態によれば、エンジン出力を低下させることで、中間燃焼時であっても燃焼室から排出されるＮＯｘの量（濃度）を少なくすることができる。このため三元触媒１１１ａによるＮＯｘの浄化率が低い場合でも、排出されるＮＯｘの絶対量が少ないことから、外部に排出されるＮＯｘの量が従来に比較して低減される。
【００８３】
また、Ｓ５２にて燃料供給量制御部２６が燃料弁１０４の開度を変更（増加）した場合、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変化するためエンジン回転数が上昇する。したがって、燃料弁１０４の開度を変更する直前のエンジン回転数Ｒが高い場合、例えばエンジン回転数Ｒが定格回転数付近である場合、燃料弁１０４の開度を変更（増加）することによってエンジン回転数Ｒが上限回転数を上回る場合も生じ得る。このような場合、エンジン１０が異常振動する。この点に関し、本実施形態によれば、燃料供給量制御部２６が燃料弁１０４の開度を変更（増加）するよりも前に、回転数設定部２４が回転数設定処理を実行してエンジン回転数Ｒを設定回転数Ｒ１に固定する。したがって、その後に燃料弁１０４の開度を変更した場合であってもエンジン回転数Ｒが高くなり過ぎて上限回転数を上回り、異常振動が発生するといった状況を回避することができる。
【００８４】
また、Ｓ５２にて燃料供給量制御部２６が燃料弁１０４の開度を変更（増加）するよりも前に、点火タイミング制御部２５が点火タイミング制御処理を実行して、点火タイミングをできるだけ遅らせている。点火タイミングを遅らせた場合、ＮＯｘの排出量が減少することが知られている。これにより燃料弁１０４の開度を変更した場合における外部へのＮＯｘの排出量をより一層低減することができる。
【００８５】
図１１は、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際に外部に排出されるＮＯｘ濃度の時間変化を示すグラフである。図１１（ａ）が、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する前に上述した出力制御処理、回転数制御処理、および点火タイミング制御処理を実行した場合（すなわち本実施形態）におけるＮＯｘ濃度の時間変化を表し、図１１（ｂ）が、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する前に出力制御処理、回転数制御処理および点火タイミング制御処理を実行しない場合におけるＮＯｘ濃度の時間変化を表す。また、図１１において、時間０の時点で燃焼状態の変更が開始される。図１１（ａ）からわかるように、本実施形態によれば、燃焼状態を変更する際に外部に排出されるＮＯｘの最大濃度は８０６ｐｐｍ、平均濃度は２７６ｐｐｍである。一方、図１１（ｂ）に示すように、出力制御処理を実行しない場合には、燃焼状態を変更する際に外部に排出されるＮＯｘの最大濃度は２１１３ｐｐｍ、平均濃度は８００ｐｐｍである。この結果からわかるように、本実施形態によれば、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際に外部に排出されるＮＯｘの量が大きく低減される。
【００８６】
以上のように、本実施形態のエンジン駆動式空調装置１は、冷媒を吸入するとともに吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１２と、燃焼室１０１ａが内部に形成され、燃料が供給されるとともに供給された燃料と空気との混合気を燃焼室１０１ａ内で燃焼させることにより圧縮機１２を作動させることができるように構成されるエンジン１０と、エンジン１０に供給される燃料の供給量を制御することにより燃焼室１０１ａ内での混合気の燃焼状態を制御する制御装置２０と、を備える。制御装置２０は、燃焼室１０１ａ内での混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更するか否かを決定する燃焼状態変更決定部２２と、燃焼状態変更決定部２２が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、エンジン１０の出力が低下するようにエンジン１０の出力を制御する出力制御部２３と、出力制御部２３によりエンジン１０の出力が低下された後に燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されるようにエンジン１０に供給される燃料の供給量を制御する燃料供給量制御部２６と、を有する。
【００８７】
また、エンジン１０は、燃焼室１０１ａに燃料を供給する燃料供給配管１１６と、燃焼室１０１ａで生じる排気ガスを排気する排気配管１０３と、燃料供給配管１１６の途中に介装された開度が可変の燃料弁１０４と、燃料弁１０４に接続され燃料弁１０４の開度を変更することができるように構成される燃料弁モータ１０５と、排気配管１０３の途中に設けられた三元触媒１１１ａとを備える。また、燃料供給量制御部２６は、燃料弁モータ１０５を駆動させて燃料弁１０４の開度を制御することにより、エンジン１０に供給される燃料の供給量を制御する。
【００８８】
本実施形態によれば、エンジン１０の燃焼室１０１ａ内の混合気の燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する前に、エンジン出力が低下される。したがって、エンジン出力が低下された状態で、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更される。このためリーンバーンとストイキ燃焼との間の中間燃焼時にはエンジン出力が低い。このようにエンジン出力を低下させることによって中間燃焼時に燃焼室１０１ａから排出されるＮＯｘ量を低減することができ、それ故、外部に排出されるＮＯｘ量も低減される。よって、ミキサ１０８により燃料と空気とを混合し、且つ燃料弁モータ１０５で燃料弁１０４の開度を制御することにより燃料の供給量が制御されるエンジンを用いた場合においても、燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させることができる。
【００８９】
また、出力制御部２３は、燃焼状態変更決定部２２が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、圧縮機１２の動力を低下させることにより、エンジン出力を低下させている。圧縮機動力を低下させることによって、圧縮機１２を作動させるエンジン１０の出力も低下する。このため燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更する際におけるＮＯｘの外部への排出量を低減させることができる。
【００９０】
また、本実施形態のエンジン駆動式空調装置１は、圧縮機１２から吐出された冷媒を流入するとともに流入した冷媒を凝縮する凝縮器（暖房時においては室内熱交換器１３、冷房時においては室外熱交換器１４）と、凝縮器に送風する凝縮器ファン（暖房時においては室内ファン１３１，１３１、冷房時においては室外ファン１４１，１４１）と、凝縮器ファンの送風量を変更することができるように構成された送風量変更装置（暖房時においては室内ファンモータ１３２，１３２、冷房時においては室外ファンモータ１４２，１４２）と、圧縮機１２が吐出する冷媒の吐出流量を変更することができるように構成された吐出流量変更手段（バイパス配管１２３および流量制御弁１２４）と、を備える。そして、出力制御部２３は、燃焼状態変更決定部２２が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、出力制御処理を実行して、凝縮器ファンの送風量が増加するように送風量変更装置を制御する（Ｓ２４、Ｓ２５）とともに、吐出流量が減少するように吐出流量変更手段を制御する（Ｓ２７）ことにより、エンジンの出力を低下させている。
【００９１】
これによれば、凝縮器ファンの送風量を増加させることにより凝縮器内での冷媒の凝縮が促進され、且つ圧縮機１２から吐出される冷媒の流量（吐出流量）を減少させて圧縮機に作用する負荷が減少されることにより、圧縮機動力が低減される。こうして圧縮機動力が低減されるため、エンジン出力も十分に低減される。
【００９２】
また、出力制御部２３は、図５のＳ２４またはＳ２５にて凝縮器ファンの送風量が増加するように送風量変更装置を制御した後に、図５のＳ２７にて吐出流量が増加するように吐出流量変更手段（流量制御弁１２４の開度）を制御する。凝縮器ファンの送風量が増加してから冷媒回路内の冷媒圧力が低下するまでには多少の時間がかかる。したがって、先に凝縮器ファンの送風量を増加させ、その後に圧縮機１２からの吐出流量を増加させることにより、燃焼状態が変更されるときには十分に圧縮機動力を低下させておくことができる。
【００９３】
また、制御装置２０は点火タイミング制御部２５を備える。点火タイミング制御部２５は、燃焼状態変更決定部２２が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、点火タイミング制御処理を実行して、点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅れるように点火タイミングを遅角側に変更する。そして、その後に燃料供給量制御部２６が燃料供給量制御処理を実行して、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更される。このように点火タイミングを通常よりも遅角側に変更することで、より一層ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００９４】
また、制御装置２０は回転数設定部２４を備える。回転数設定部２４は、燃焼状態変更決定部２２が燃焼状態をリーンバーンからストイキ燃焼に変更すると決定した場合に、回転数制御処理を実行して、エンジン１０の回転数Ｒを予め定められた設定回転数Ｒ１に変更する。そして、その後に点火タイミング制御部２５が点火タイミング制御処理を実行して点火タイミングを遅角側に変更する。ここで、設定回転数Ｒ１は、点火タイミング制御部により点火タイミングが通常の点火タイミング領域よりも遅い点火タイミングに変更されたときにエンジンストールすることなく、且つ、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されたときにエンジン回転数が高くなり過ぎて異常振動が発生しないように、予め定められた回転数に設定される。
【００９５】
これによれば、エンジン回転数Ｒを上記のような設定回転数Ｒ１に設定しておくことにより、その後に点火タイミングを遅らせるように点火タイミングが制御された場合におけるエンジンストールを防止できる。また、燃焼状態がリーンバーンからストイキ燃焼に変更されて燃料比率が高まることに起因してエンジンが吹き上がり、このエンジンの吹き上がりに伴ってエンジン回転数が高くなり過ぎて異常振動が発生することを防止できる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、圧縮機１２の途中にバイパス配管１２３を接続するように構成したが、図１２に示す変形例のように、圧縮機１２の吐出口１２ｂに接続される冷媒吐出配管１２１と、圧縮機１２の吸入口１２ａに接続される冷媒吸入配管１２２とをバイパス配管１２３で接続し、このバイパス配管１２３に流量制御弁１２４を介装させてもよい。また、圧縮機としてはスクロール圧縮機以外の圧縮機を用いることができる。また、電動モータにより作動する電動圧縮機を用い、電動モータへの通電量を制御することにより圧縮機から吐出される冷媒の吐出流量を変更するように構成してもよい。さらに、本発明は、ミキサを用いて燃料と空気を混合し、燃料弁モータにより燃料弁の開度を調整するタイプのエンジンに好適に適用されるが、インジェクタを用いたエンジンに本発明を適用してもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１…エンジン駆動式空調装置、１０…エンジン、１０１…エンジン本体、１０１ａ…燃焼室、１０２…吸気配管、１０３…排気配管、１０４…燃料弁、１０５…燃料弁モータ、１０６…スロットル弁、１０７…スロットル弁モータ、１０８…ミキサ、１０９…空気配管、１１１…触媒装置、１１１ａ…三元触媒、１１３…点火プラグ、１１５…イグナイタ、１１６…燃料供給配管、１２…圧縮機、１２３…バイパス配管（吐出流量変更手段）、１２４…流量制御弁（吐出流量変更手段）、１３…室内熱交換器（凝縮器）、１３１…室内ファン（凝縮器ファン）、１３２…室内ファンモータ（送風量変更装置）、１４…室外熱交換器（凝縮器）、１４１…室外ファン（凝縮器ファン）、１４２…室外ファンモータ（送風量変更装置）、２０…制御装置、２１…燃焼状態決定部、２２…燃焼状態変更決定部、２３…出力制御部、２４…回転数設定部、２５…点火タイミング制御部、２６…燃料供給量制御部、２７…ストイキ復帰制御部、Ｒ１…設定回転数
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014181658.tif 000011
【図１０】
2014181658.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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