(57)【要約】【課題】エンジンを動力源とする可変容量コンプレッサを備えた車両用空調装置において、車両減速時の高負荷運転におけるエンジンストップを防止する。【解決手段】車両の減速によりエンジン７への燃料供給が制限された状態において、車両の減速度合いが所定値を超えるときは、コンプレッサ２における冷媒の吐出容量を制限値まで減少させて、コンプレッサ２の負荷によるエンジンストップを防止するようにした。【選択図】    図１
2006341785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジン（７）により駆動され、冷媒の吐出容量を制御可能に構成されたコンプレッサ（２）と、外部からの電気信号によりコンプレッサ（２）の吐出容量を調整する吐出量調整手段（９）と、前記コンプレッサ（２）で圧縮された冷媒を放熱する室外熱交換器（３）と、この室外熱交換器（３）で放熱した冷媒を減圧する減圧手段（４）と、この減圧手段（４）で減圧された冷媒を蒸発させる室内熱交換器（５）と、冷媒の吐出容量を制御するための電気信号を前記吐出量調整手段（９）に供給する制御装置（１１）とを備えた車両用空調装置であって、
前記制御装置（１１）は、車両の減速により前記エンジン（７）への燃料供給が制限された状態において、車両の減速度合いが所定値を超えるときは前記コンプレッサ（２）における冷媒の吐出容量を制限値まで減少させることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを動力源とする可変容量コンプレッサを備えた車両用空調装置に関し、詳しくは超臨界冷媒の冷凍サイクルを用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両用空調装置においては、気液臨界温度・圧力以上に保持された超臨界流体である炭酸ガスのように、温暖化係数が低い冷媒が用いられている。
【０００３】
このような炭酸ガスの冷凍サイクルを使用した車両用空調装置として、車両の加速の度合いに応じてエンジンに対する可変容量コンプレッサの負荷を低減するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、本出願人は、エンジン回転数により可変容量コンプレッサにおける吐出容量の制限値を設定し、この制限値に基づいて可燃容量コンプレッサの吐出容量を制限するようにした車両用空調装置の冷凍サイクルの制御方法及び制御装置を提案している（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−８０９３５号公報
【特許文献２】特願２００４−０１４２００号（本願出願時において未公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンを動力源とする可変容量コンプレッサを備えた車両用空調装置では、車両の加速性を損なうことなく必要な冷房性能を確保することが要求されるため、車速が上昇するにつれてデューティ値が小さくなる（回転数あたりの吐出容量が小となる）ように制御している。また、近年では省燃費の対策として車両の減速時にエンジンに供給する燃料をカット（または少なくする）ような制御が行われている。
【０００６】
上記特許文献２のようにエンジンの回転数に応じて可変容量コンプレッサの吐出容量を制限するようなシステムにおいて、車両の減速時に燃料をカットするような制御を行うと、車両が減速してエンジンに供給される燃料がカットされたときでも、エアコンが高負荷のときには可変容量コンプレッサを駆動するための負荷は変化せず大きいため、エンジンストップしてしまう可能性があった。
【０００７】
この発明の目的は、車両減速時の高負荷運転におけるエンジンストップを防止することができる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、車両に搭載されたエンジンにより駆動され、冷媒の吐出容量を制御可能に構成されたコンプレッサと、外部からの電気信号によりコンプレッサの吐出容量を調整する吐出量調整手段と、前記コンプレッサで圧縮された冷媒を放熱する室外熱交換器と、この室外熱交換器で放熱した冷媒を減圧する減圧手段と、この減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる室内熱交換器と、冷媒の吐出容量を制御するための電気信号を前記吐出量調整手段に供給する制御装置とを備えた車両用空調装置であって、前記制御装置は、車両の減速により前記エンジンへの燃料供給が制限された状態において、車両の減速度合いが所定値を超えるときは前記コンプレッサにおける冷媒の吐出容量を制限値まで減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両が減速してエンジンに供給される燃料が制限された時には、エアコンが高負荷にならないようにデューティ値を制限するようにしたので、コンプレッサの負荷が増大することによるエンジンストップを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係わる車両用空調装置の実施例として、炭酸ガスを冷媒とする冷凍サイクルを用いた車両用空調装置について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１に係わる車両用空調装置のシステム構成図である。本実施例の車両用空調装置は、冷媒となる炭酸ガスを循環させて冷媒と空気との間で熱交換を行う冷凍サイクル１を備えている。
【００１２】
この冷凍サイクル１は、可変容量コンプレッサ（以下、単にコンプレッサ）２、室外熱交換器３、減圧装置４、室内熱交換器５、アキュームレータ６を配管により接続し、コンプレッサ２により運動エネルギーを与えられた冷媒が、上記各部を循環するように構成したものである。
【００１３】
コンプレッサ２は、エンジンルームなどの車室外に配置され、アキュームレータ６から吸入した低圧のガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒として室外熱交換器３へ吐出する。このコンプレッサ２は、エンジン７からの動力がベルト８を介して伝達されることで駆動される。また、本実施例のコンプレッサ２は斜板形の往復式コンプレッサであり、その斜板の傾きを外部から制御することによりピストンストロークを変化させ、吐出容量を調整する構造となっている。
【００１４】
このために、コンプレッサ２は、外部から電気信号により制御可能な電磁弁等の差圧式制御コントロールバルブ（以下、ＥＣＶという）９を備えている。例えば、このＥＣＶ９として、高圧側と通じている電磁弁を用いた場合、クランクケース内と低圧側とは所定の開度の通路で連通しており、クランクケース内の圧力は低圧側へ逃げるようになっている。したがって、この電磁弁の開度調整により高圧側圧力を導入・遮断することでクランクケース内の圧力を制御することにより、ピストンに加わる圧力のバランスを変化させて斜板の傾きを変化させ、これによってコンプレッサ２からの冷媒の吐出容量を制御することができる。このとき、電磁弁には外部からの電気信号として、コントロールアンプ１１から所定のデューティ値（吐出容量比率）をもつデューティ信号が与えられる。そして、このときのデューティ値の大きさに応じて電磁弁の開弁時間が決まり、それに応じてコンプレッサ２からの吐出容量が設定される。
【００１５】
また、エンジンコントロールユニット１０は、車速の減速率を算出しており、この減速率が基準となる減速率を上回るときは、エンジン７への燃料供給をカットするようにしている。
【００１６】
室外熱交換器３は、車室外に配置され、コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状冷媒の熱を外気に放熱させる。この室外熱交換器３には、例えば電動ファン等の送風手段が駆動されることで、あるいは走行風により外気が吹き付けられるようになっている。そして、この室外熱交換器３内を通る高温高圧のガス状冷媒と、吹き付けられる外気との間で熱交換を行わせることで、高温高圧のガス状冷媒の熱を外気に放熱させている。
【００１７】
減圧装置（減圧手段）４は、室外熱交換器３から出力された高温高圧のガス状冷媒を減圧（膨張）して低温低圧の霧状冷媒とする。
【００１８】
室内熱交換器５は、空調ダクト１５内に配置され、空調ファン１６により発生した空調風の熱を、室外熱交換器３から減圧装置４を経て供給された低温低圧の霧状冷媒に吸熱させるものである。減圧装置４で低温低圧の霧状冷媒となって室内熱交換器５に供給された冷媒は、室内熱交換器５を通過する際に、空調ダクト１５内を流れる空調風の熱を奪って気化する。室内熱交換器５内の冷媒により吸熱された空調風は除湿されて冷房風となり、吹き出し口１７から車室内に吹き出すようになっている。なお、室内熱交換器５の下流側には、車室内に吹き出される空調風の温度（吹き出し温度）を検出する吹き出し温度センサ１８が設置されている。
【００１９】
アキュームレータ６は、室内熱交換器５から吐出された冷媒を気液分離する。このうち液状冷媒を貯留し、液状冷媒から分離されたガス状冷媒はコンプレッサ２へ送られる。
【００２０】
コントロールアンプ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートなどを備えたマイクロコンピュータにより構成され、エンジンコントロールユニット１０からの車速情報、乗員により設定された車室内の設定温度、室内熱交換器５の下流側に設置された吹き出し温度センサ１８からの吹き出し温度、室外熱交換器３の外気上流側に設置された外気温度センサ（図１不図示）からの外気温度等が入力される。そして、これら各検出値に基づいて、ＲＯＭに記憶した制御プログラムに従って演算処理を実行することにより、コンプレッサ２のＥＣＶ９に与える最適なデューティ値を算出して、コンプレッサ２の吐出容量を制御している。
【００２１】
このコントロールアンプ１１による制御は、車速検出手段１２、ＥＣＶデューティ制御手段１３、およびＥＣＶ調整手段１４の各機能ブロックにより実行されている。
【００２２】
車速検出手段１２は、エンジン７の回転数を制御するエンジンコントロールユニット１０と接続され、このエンジンコントロールユニット１０からの車速情報に基づいて車速を検出する。
【００２３】
ＥＣＶデューティ制御手段１３は、車速、車室内の設定温度、吹き出し温度、後述する制限値等に基づいて最適なデューティ値を算出し、ＥＣＶ調整手段１４へ送出する。
【００２４】
ＥＣＶ調整手段１４は、ＥＣＶデューティ制御手段１３で算出されたデューティ値に対応する電気信号（デューティ信号）をＥＣＶ９に出力する。
【００２５】
次に、本実施例における冷凍サイクル１の制御について説明する。図２は、コントロールアンプ１１によるデューティ値の制御手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば乗員がエアコンの制御パネルに設けられたＡＣスイッチをオンすることでスタートする。
【００２６】
まず、コントロールアンプ１１のＥＣＶデューティ制御手段１３は、コンプレッサスイッチ（コンプＳＷ）がＯＮしているかどうか判断し（ステップＳ１０１）、ＯＮしていなければデューティ値を０％に設定して、このデューティ値をＥＣＶ調整手段１４に出力する（ステップＳ１０２）。これによって、ＥＣＶ調整手段１４からはデューティ値０％に対応するデューティ信号がＥＣＶ９に与えられる。
【００２７】
本実施例において、ＥＣＶ９に与えられるデューティ値とコンプレッサ２から吐出される冷媒の吐出容量との関係は、デューティ値の増加に伴って吐出容量が多くなるような比例関係にあるものとする。したがって、デューティ値０％のときはコンプレッサ２のピストンがデストロークとなり、吐出容量は最小となる。またデューティ値１００％のときはコンプレッサ２のピストンがフルストロークとなり、吐出容量は最大となる。ただし、コンプレッサ、ＥＣＶの特性によりデューティ値８０％程度でフルストロークとなる場合もある。
【００２８】
また、ＥＣＶデューティ制御手段１３は、ステップＳ１０１でコンプＳＷがＯＮしているときは、車速が減速中かどうかを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、減速中でなければ、通常制御を実施する（ステップＳ１０４）。この通常制御とは、乗員により設定された温度となるように、あらかじめ設定された通常の制御モードに従ってコンプレッサ２の吐出容量を制御するものである。
【００２９】
一方、ステップＳ１０１で車速が減速中であれば、減速率が大きいかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。減速率とは、所定時間内にどれだけ減速したかを示す速度変化の度合いであり、エンジンコントロールユニット１０から連続して、または所定間隔で送られてくる車速情報に基づいて算出される。ＥＣＶデューティ制御手段１３では、算出した減速率が、基準となる減速率を超えたときに減速率が大きいと判断している。
【００３０】
なお、このフローチャートの処理と並行して、エンジンコントロールユニット１０においても減速率が算出されており、減速率が基準となる減速率を超えるときには、エンジン７への燃料供給をカットしている。したがって、ステップＳ１０５で減速率が大きいと判断されたときは、エンジンコントロールユニット１０においても同様に減速率が大きいと判断され、エンジン７への燃料供給がカットされることになる。
【００３１】
このステップＳ１０５で減速率が大きいと判断したときは、そのときのデューティ値が制限値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ１０６）。制限値とは、車両が減速してエンジンに供給される燃料がカットされ、且つエアコンが高負荷運転であるときに、コンプレッサの負荷が増大しないようにするために設定されたデューティ値である。このステップＳ１０６において、そのときのデューティ値が制限値を超えているときは、デューティ値を制限値まで減少して（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１へリターンする。
【００３２】
なお、ステップＳ１０３で車速が減速中でないとき、ステップＳ１０５で減速率が大きくないとき、並びにステップＳ１０６でデューティ値が制限値を超えていないときには、それぞれステップＳ１０４の通常制御へ移行する。
【００３３】
以上説明したように、本実施例の制御によれば、車両が減速してエンジンに供給される燃料がカットされた時には、コンプレッサ２を駆動するための負荷が大きくならないようにデューティ値を制限するようにしたので、コンプレッサ２の負荷によるエンジンストップを防止することができる。
【実施例２】
【００３４】
図３は、実施例２に係わる車両用空調装置のシステム構成図である。以下、図１との相違点について説明する。
【００３５】
本実施例では、室外熱交換器３の近傍に外気温度センサ１９を設けている。この外気温度センサ１９は、室外熱交換器３の外気導入側における外気温度を検出し、ＥＣＶデューティ制御手段１３へ送出している。
【００３６】
ＥＣＶデューティ制御手段１３は、車速、車室内の設定温度、吹き出し温度、制限値等に基づいて最適なデューティ値を算出し、ＥＣＶ調整手段１４へ出力する。また、外気温度センサ１９で検出された外気温度が基準値を超えるときは、エンジンコントロールユニット１０に燃料カット制限信号を出力するようにしている。
【００３７】
次に、本実施例における冷凍サイクル１の制御について説明する。図４は、コントロールアンプ１１によるデューティ値および燃料カットを制限する制御手順を示すフローチャートである。この処理は、例えば乗員がエアコンの制御パネルに設けられたＡＣスイッチをオンすることでスタートする。
【００３８】
まず、コントロールアンプ１１のＥＣＶデューティ制御手段１３は、コンプレッサスイッチ（コンプＳＷ）がＯＮしているかどうか判断し（ステップＳ２０１）、ＯＮしていなければデューティ値を０％に設定してＥＣＶ調整手段１４に出力する（ステップＳ２０２）。これによって、ＥＣＶ調整手段１４からはデューティ値０％に対応するデューティ信号がＥＣＶ９に与えられる。
【００３９】
また、ＥＣＶデューティ制御手段１３は、ステップＳ２０１でコンプＳＷがＯＮしているときは、車速が減速中かどうかを判断する（ステップＳ２０３）。ここで、減速中でなければ、通常制御を実施する（ステップＳ２０４）。
【００４０】
一方、ステップＳ２０１で車速が減速中であれば、減速率が大きいかどうかを判断する（ステップＳ２０５）。
【００４１】
なお、本実施例においても、このフローチャートの処理と並行して、エンジンコントロールユニット１０により減速率が算出されており、減速率が基準となる減速率を超えるときには、エンジン７への燃料供給をカットする制御が行われている。
【００４２】
このステップＳ２０５で減速率が大きいと判断したときは、続いて、外気負荷が大きいかどうかを判断する（ステップＳ２０６）。ここでは、外気温度センサ１９からの外気温度が基準となる温度を超えているときは外気負荷が大きいと判断する。このステップＳ２０６で外気負荷が大きいときは、ＥＣＶデューティ制御手段１３からエンジンコントロールユニット１０に対して燃料カット制限信号を出力する（ステップＳ２０７）。この燃料カット制限信号は、車速の減速率が大きいときに、エンジンコントロールユニット１０がエンジン７への燃料供給をカットするのを制限する（燃料供給をカットしないようにする）信号である。
【００４３】
また、ステップＳ２０６で外気負荷が大きくないときは、そのときのデューティ値が制限値を超えているかどうかを判断し（ステップＳ２０８）、デューティ値が制限値を超えているときは、デューティ値を制限値まで減少して（ステップＳ２０９）、ステップＳ２０１へリターンする。
【００４４】
なお、ステップＳ２０３で車速が減速中でないとき、ステップＳ２０５で減速率が大きくないとき、並びにステップＳ２０８でデューティ値が制限値を超えていないときには、それぞれステップＳ２０４の通常制御へ移行する。
【００４５】
以上説明したように、本実施例の制御によれば、車両が減速中であっても、外気負荷が大きいときにはＥＣＶ９に与えるデューティ値を制限しないで、エンジン７への燃料供給が継続されるようにしているため、外気温度が高いときに車両が減速したときに、エンジンストップを防止しつつ、冷房性能の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１に係わる車両用空調装置のシステム構成図。
【図２】実施例１のコントロールアンプによるデューティ値の制御手順を示すフローチャート。
【図３】実施例２に係わる車両用空調装置のシステム構成図。
【図４】実施例２のコントロールアンプによるデューティ値および燃料カットを制限する制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１…冷凍サイクル
２…コンプレッサ
３…室外熱交換器
４…減圧装置（減圧手段）
５…室内熱交換器
６…アキュームレータ
７…エンジン
８…ベルト
９…ＥＣＶ（吐出量調整手段）
１０…エンジンコントロールユニット
１１…コントロールアンプ（制御装置）
１２…車速検出手段
１３…ＥＣＶデューティ制御手段
１４…ＥＣＶ調整手段
１５…空調ダクト
１６…空調ファン
１７…吹き出し口
１８…温度センサ
１９…外気温度センサ
【図１】
2006341785.tif 000003
【図２】
2006341785.tif 000004
【図３】
2006341785.tif 000005
【図４】
2006341785.tif 000006