(57)【要約】【課題】圧縮機の始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生することを抑制可能にすると共に燃費改善を図ることを可能にする。【解決手段】電磁クラッチを介して伝達される内燃機関の動力により作動する圧縮機に適用され、動力伝達遮断状態の動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせることで圧縮機を始動させる圧縮機制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の気筒の筒内圧ピーク時期を推定する推定部１２０と、内燃機関の運転中において圧縮機始動条件が成立した場合に、推定部によって推定された筒内圧ピーク時期に基づいて、筒内圧ピーク時期と圧縮機の始動時期とを一致させる動力伝達開始時期を決定して、決定した当該動力伝達開始時期に動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせる圧縮機始動制御を行う始動制御部１３０と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達を許容及び遮断可能な動力伝達機構（３０）を介して伝達される内燃機関（２０）の動力により作動する車両用空調装置の圧縮機（１１）に適用され、
動力伝達遮断状態の前記動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせることで前記圧縮機を始動させる圧縮機制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の気筒の筒内圧ピーク時期を推定する推定部（１２０）と、
前記圧縮機の停止中において圧縮機始動条件が成立した場合に、前記推定部によって推定された前記筒内圧ピーク時期に基づいて、前記筒内圧ピーク時期と前記圧縮機の始動時期とを一致させる動力伝達開始時期を決定して、決定した当該動力伝達開始時期に前記動力伝達機構を前記動力伝達許容状態にさせる圧縮機始動制御を行う始動制御部（１３０）と、
を備える圧縮機制御装置。
【請求項２】
火花着火機関である前記内燃機関の動力により作動する圧縮機（１１）に適用される圧縮機制御装置であって、
前記内燃機関の要求出力トルクに基づいて点火時期を設定する点火時期設定部（１１０）をさらに備え、
前記推定部は、前記内燃機関の運転状態としての前記点火時期に基づいて、前記筒内圧ピーク時期を推定する、請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項３】
前記推定部は、前記点火時期設定部により設定された前記点火時期と、各点火時期に対する前記筒内圧ピーク時期の学習値と、に基づいて、前記筒内圧ピーク時期を推定する、請求項２に記載の圧縮機制御装置。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、通電時に前記動力伝達許容状態となり非通電時に前記動力伝達遮断状態となる電磁クラッチであり、
前記電磁クラッチへの通電開始から前記電磁クラッチが前記動力伝達許容状態になるまでの時間を電磁クラッチ応答時間とすると、
前記始動制御部は、前記動力伝達開始時期よりも前記電磁クラッチ応答時間だけ早い時期に前記電磁クラッチへの通電を開始させる、請求項１ないし３何れか一項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項５】
前記動力伝達機構が前記動力伝達許容状態にされてから前記圧縮機が始動するまでの時間を圧縮機応答時間とすると、
前記始動制御部は、前記筒内圧ピーク時期よりも前記圧縮機応答時間だけ早い時期を前記動力伝達開始時期として決定する、請求項１ないし４何れか一項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項６】
前記始動制御部は、エンジン回転数が所定値以上の場合に前記圧縮機始動制御を禁止するものであって、エンジン回転数が所定値以上の場合に前記圧縮機始動条件が成立したときは、前記動力伝達機構を前記動力伝達許容状態にさせる時期を前記筒内圧ピーク時期の関係で制御せずに前記動力伝達機構を前記動力伝達許容状態にさせる、請求項１ないし５何れか一項に記載の圧縮機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、動力伝達機構を介して伝達される車両用内燃機関の動力により駆動される圧縮機を制御する圧縮機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置の圧縮機として、内燃機関の動力により駆動されるものがある。この種の圧縮機は、内燃機関の動力により駆動されるので、内燃機関の負荷となる。
【０００３】
そこで、燃費向上のために、動力伝達を許容及び遮断可能な電磁クラッチを内燃機関のクランク軸などに設けて、車室内の空調状態等に応じて電磁クラッチを自動オンオフすることで、圧縮機の作動を自動オンオフする技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関からクランク軸への出力トルクは、電磁クラッチがオフに維持されて内燃機関の動力が圧縮機へ伝達されていない場合であっても、各気筒の筒内圧力（以下、筒内圧）のピーク時期に最大となるように変化している。即ち、内燃機関からクランク軸への出力トルクは、気筒の筒内圧の変動に応じて変化している。また、圧縮機始動のために電磁クラッチをオンにして内燃機関から圧縮機への動力伝達が開始された際、内燃機関の出力トルクの一部が圧縮機始動のために消費される。
【０００６】
このため、圧縮機始動のために電磁クラッチがオンにされた際のクランク軸のトルクは、筒内圧の変動に応じて時間変化する内燃機関の出力トルクから、圧縮機始動のために消費されるトルクを減算したもの相当となる。
【０００７】
この点に関し、各気筒の筒内圧ピーク時期に対する圧縮機の始動時期が圧縮機の始動毎に相違すると、圧縮機の始動毎にクランク軸のトルクが変動し、その結果、圧縮機の始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生し得る。
【０００８】
また、圧縮機の始動毎にクランク軸のトルクの変動が異なると、圧縮機の始動毎に圧縮機始動時のエンジン回転数の変動の大きさが相違し得る。そのため、圧縮機の始動毎の相違するエンジン回転数の変動を考慮して、エンジンストールを防止するための高いアイドリング回転数を設定する必要性が生じる。これは燃費悪化の原因となる。
【０００９】
そこで、この明細書における開示は、圧縮機の始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生することを抑制可能にすると共に燃費改善を図ることを可能にする圧縮機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】
【００１０】
上記目的を達成するための圧縮機制御装置の一例は、
動力伝達を許容及び遮断可能な動力伝達機構（３０）を介して伝達される内燃機関（２０）の動力により作動する車両用空調装置の圧縮機（１１）に適用され、
動力伝達遮断状態の動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせることで圧縮機を始動させる圧縮機制御装置であって、
内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の気筒の筒内圧ピーク時期を推定する推定部（１２０）と、
圧縮機が停止中において圧縮機始動条件が成立した場合に、推定部によって推定された筒内圧ピーク時期に基づいて、筒内圧ピーク時期と圧縮機の始動時期とを一致させる動力伝達開始時期を決定して、決定した当該動力伝達開始時期に動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせる圧縮機始動制御を行う始動制御部（１３０）と、
を備える圧縮機制御装置である。
【００１１】
この圧縮機制御装置では、推定部は、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の気筒の筒内圧ピーク時期を推定する。また始動制御部は、圧縮機始動条件が成立した場合に、推定された筒内圧ピーク時期に基づいて、筒内圧ピーク時期と圧縮機の始動時期とを一致させる動力伝達開始時期を決定する。始動制御部は、この決定した動力伝達開始時期に動力伝達機構を動力伝達許容状態にさせる。
【００１２】
以上の圧縮機制御装置の構成によれば、圧縮機始動毎に圧縮機の始動時期が気筒の筒内圧ピーク時期に一致するように制御される。したがって、筒内圧ピーク時期に対する圧縮機の始動時期が圧縮機始動毎に相違する場合と比べて、圧縮機の始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生することが抑制可能になると共に燃費改善を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内燃機関の動力により駆動される圧縮機を備えた車両用空調装置の全体構成を示す図である。
【図２】圧縮機の始動時期と筒内圧のピーク時期とを説明する説明図である。
【図３】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】筒内圧ピーク時期の学習値を説明する説明図である。
【図５】ＥＣＵにより実行される圧縮機制御処理を示すフローチャートである。
【図６】圧縮機制御処理による作動例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照しながら圧縮機制御装置の一実施形態であるＥＣＵ１００を説明する。以下、ＥＣＵ１００の制御対象である圧縮機１１を備える車両用空調装置の構成及び作動を先ず概説して、次に、本実施形態のＥＣＵ１００の構成及び作動を説明する。
【００１５】
図１に示すように、車両用空調装置は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、気液分離器１３と、膨張弁１４と、蒸発器１５と、を有する冷凍サイクル装置１０を備える。
【００１６】
圧縮機１１は、電磁クラッチ３０を介して伝達される内燃機関２０の動力により駆動されることで作動する。本実施形態の内燃機関２０は、火花着火機関である。内燃機関２０により駆動されて作動状態にある圧縮機１１は、冷媒を吸入して、吸入した冷媒を圧縮して凝縮器１２に向けて吐出する。圧縮機１１は、固定容量式のものであっても可変容量式であってもよい。
【００１７】
凝縮器１２は、送風機（図示なし）により送風された空気に冷媒の熱を放熱させる。凝縮器１２で放熱された冷媒は、気液分離器１３に供給される。
【００１８】
気液分離器１３は、供給された冷媒を、液相と気相とに分離して、液相の冷媒を貯留する。気液分離器１３から蒸発器１５への冷媒の供給は、膨張弁１４を介して行われる。
【００１９】
膨張弁１４は、絞り弁であり、気液分離器１３から供給された冷媒を減圧する機能を有する。膨張弁１４により減圧された冷媒は、蒸発器１５に提供される。
【００２０】
蒸発器１５において、冷媒は周囲の空気から吸熱して気化する。気化した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。
【００２１】
このように冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１が内燃機関２０の動力により駆動されて冷媒を吸入及び吐出することで、冷媒が循環して、冷房機能が発揮される。
【００２２】
ここで、内燃機関２０の動力を圧縮機１１に伝達する電磁クラッチ３０を説明する。図１に示すように電磁クラッチ３０は、内燃機関２０のクランク軸２１と、圧縮機１１と、の間に設けられている。
【００２３】
電磁クラッチ３０は、通電時に接続状態となり、内燃機関２０の動力を圧縮機１１へ伝達して圧縮機１１を作動状態にさせる。詳しくは、通電により電磁クラッチ３０が接続状態である場合、クランク軸２１の回転が、クランク軸２１に電磁クラッチ３０を介して連結されたクランク側プーリ２２を回転させる。クランク側プーリ２２の回転は、ベルト２４を介して、圧縮機１１の駆動軸に連結された圧縮機側プーリ２３に伝達される。その結果、圧縮機１１に動力が伝達されて、圧縮機１１が作動する。
【００２４】
一方で、電磁クラッチ３０は、非通電時に開離状態となり、内燃機関２０から圧縮機１１への動力伝達を遮断する。その結果、電磁クラッチ３０が開離状態である場合、圧縮機１１へ動力が伝達されず、圧縮機１１は停止状態となる。
【００２５】
なお、電磁クラッチ３０が、動力伝達を許容及び遮断可能な動力伝達機構に相当する。接続状態の電磁クラッチ３０が、動力伝達許容状態の動力伝達機構に相当する。開離状態の電磁クラッチ３０が、動力伝達遮断状態の動力伝達機構に相当する。また、開離状態の電磁クラッチ３０が接続状態になる時期が、動力伝達開始時期に相当する。
【００２６】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵなどのプロセッサ１０１と、ＲＯＭなどのメモリ１０２と、を備えたマイクロコンピュータを主体に構成される。ＥＣＵ１００は、例えばメモリ１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が実行することで後述する圧縮機制御処理等の各種制御を実行する。なお、ＥＣＵ１００は、電子制御装置の略称であり、圧縮機制御装置に相当する。
【００２７】
ここで図２を参照して、圧縮機１１の始動のために電磁クラッチ３０を開離状態から接続状態に切り替えた場合のクランク軸２１のトルク変動を説明する。
【００２８】
図２では、アイドル運転中である内燃機関２０の筒内圧力（以下、筒内圧）の推移を実線で示し、圧縮機１１の負荷トルクの推移を破線で示している。圧縮機１１の負荷トルクとは、クランク軸２１から圧縮機１１に伝達されて圧縮機１１により消費されるトルクをいう。図２の横軸は、クランク角を示している。
【００２９】
図２に示すように、典型的には筒内圧は、シリンダ内の混合気点火による筒内圧力の上昇に伴って上昇する。筒内圧は、０°ＣＡで示される圧縮上死点後にピークとなり、その後減少する。内燃機関２０からクランク軸２１に出力されるトルク（以下、出力トルク）は、筒内圧のピーク時期に最大となるように変動する。図２の例では、―３０°ＣＡで点火されて、筒内圧は、２１°ＣＡでピークとなっている。
【００３０】
圧縮機１１の負荷トルクは、図２に示すように、開離状態の電磁クラッチ３０が接続状態になると徐々に増加して、その後、一定の定常トルクに維持される。本明細書では、圧縮機１１の負荷トルクが定常トルクに達した時期を、圧縮機１１の始動時期という。即ち、圧縮機１１の始動とは、圧縮機１１が定常トルクを消費する状態で作動を開始することをいう。
【００３１】
また本明細書では、電磁クラッチ３０が接続状態にされてから圧縮機１１が始動するまでの期間を、圧縮機応答時間という（図２参照）。圧縮機応答時間は、エンジン回転数、内燃機関２０の出力トルク、圧縮機１１の要求出力トルク、などのパラメータに依存する可変時間である。例えば、エンジン回転数が大きいほど圧縮機応答時間は小さくなる。また、圧縮機１１の要求出力トルクが大きいほど圧縮機応答時間は長くなる。これら各種パラメータ毎の圧縮機応答時間は、例えば実験等により予め定められて、ＥＣＵ１００のメモリ１０２に記憶されている。
【００３２】
図２には、電磁クラッチ３０の接続時期が―１３５°ＣＡの時期である場合と、電磁クラッチ３０の接続時期が０°ＣＡの時期である場合と、の２つの場合について、圧縮機１１の始動時期と、圧縮機応答時間における圧縮機１１の負荷トルクと、が示されている。
【００３３】
これら２つの場合の各々において、圧縮機応答期間におけるクランク軸２１のトルクは、内燃機関２０の出力トルクから圧縮機１１の負荷トルクを減算したもの相当である。したがって、図２に示す２つ場合において、圧縮機応答期間におけるクランク軸２１のトルク変動が異なる。具体的には、電磁クラッチ３０の接続時期が―１３５°ＣＡの時期である場合の方が、電磁クラッチ３０の接続時期が０°ＣＡの時期である場合と比べて、圧縮機応答期間においてクランク軸２１のトルクが小さくなる。
【００３４】
次に、圧縮機１１の始動毎に異なるクランク軸２１のトルク変動が発生することを抑制するための本実施形態のＥＣＵ１００の構成を説明する。
【００３５】
図３に示すように、ＥＣＵ１００は、機能ブロックとして、点火時期設定部１１０と、推定部１２０と、始動制御部１３０と、学習値記憶部１４０と、を備える。
【００３６】
点火時期設定部１１０は、内燃機関２０の要求出力トルクに基づいて、各気筒の点火時期を設定する機能を備える。要求出力トルクは、例えば、アクセルペダルの操作量、横滑り防止システムやトラクション制御システム等の車両制御システムからの信号などに基づいて決定されるものであり、内燃機関２０の出力トルクの要求値を表すものである。
【００３７】
推定部１２０は、点火時期設定部１１０により設定された各気筒の点火時期に基づいて、各気筒の筒内圧ピーク時期を推定する機能を備える。
【００３８】
点火時期に基づいて筒内圧ピーク時期を推定する方法は、様々なものがある。本実施形態の推定部１２０は、点火時期設定部１１０により設定された点火時期と、学習値記憶部１４０に記憶されている各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値と、に基づいて、筒内圧ピーク時期を推定する。
【００３９】
学習値記憶部１４０に記憶されている各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値は、例えば次のようにして得られたものである。車両の出荷前及び／又は出荷後に、各気筒の燃焼サイクルにおける筒内圧の推移が筒内圧センサにより検出されて、検出された筒内圧の推移から筒内圧ピーク時期が特定される。特定された各気筒の燃焼サイクルにおける筒内圧ピーク時期が、その燃焼サイクルにおける点火時期と関連付けされることで学習される。
【００４０】
このようにして得られた筒内圧ピーク時期の学習値は、例えば図４に示すテーブルの形で、ＥＣＵ１００のメモリ１０２に記憶される。即ち、各点火時期と、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値と、を対応付けたテーブルがＥＣＵ１００のメモリ１０２に記憶される。なお、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値は、テーブルの以外の形で学習値記憶部１４０に記憶されてもよい。例えば、関数の形で学習値記憶部１４０に記憶されてもよい。
【００４１】
図３の説明に戻る。推定部１２０は、学習値記憶部１４０に記憶されている学習値を参照して、点火時期設定部１１０により設定された各気筒の点火時期に対応する筒内圧ピーク時期の学習値を特定することで、各気筒の筒内圧ピーク時期を推定する。なお、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期は、例えばエンジン回転数など内燃機関２０の運転状態を示す各種パラメータごとに学習されて、メモリ１０２に記憶されてもよい。推定部１２０は、各気筒の筒内圧ピーク時期を推定する際に、内燃機関２０の運転状態を示す各種パラメータを取得して、取得したパラメータと、点火時期と、に基づいて各気筒の筒内圧ピーク時期を推定してもよい。
【００４２】
始動制御部１３０は、圧縮機始動条件が成立した場合に、推定部１２０によって推定された筒内圧ピーク時期に基づいて、筒内圧ピーク時期と圧縮機１１の始動時期とを一致させる電磁クラッチ３０の接続時期を決定する機能を備える。具体的には、始動制御部１３０は、推定された筒内圧ピーク時期よりも圧縮応答時間だけ進角した（早い）時期を、電磁クラッチ３０の接続時期と決定する。
【００４３】
ここで、圧縮機始動条件の成立とは、例えば、自動オンオフモードで冷房作動中の空調装置が自動オフ状態である場合において車室内温度が設定温度を超えたときである。また、空調装置が作動停止中において車室内に設けられた空調オンスイッチがユーザにより押下されたときも、圧縮機始動条件が成立したと始動制御部１３０は認識する。
【００４４】
始動制御部１３０は、さらに、決定した電磁クラッチ３０の接続時期に電磁クラッチ３０を接続状態にさせる機能を備える。具体的には始動制御部１３０は、決定した電磁クラッチ３０の接続時期に電磁クラッチ３０が接続状態になるように、電磁クラッチ３０への通電を指示する電磁クラッチ駆動信号を、電磁クラッチ３０への通電を許容及び遮断する電気回路に出力する。
【００４５】
始動制御部１３０は、決定した電磁クラッチ３０の接続時期よりも電磁クラッチ応答時間だけ進角した（早い）時期に電磁クラッチ駆動信号を出力する。電磁クラッチ応答時間とは、開離状態の電磁クラッチ３０へ通電を開始してから電磁クラッチ３０が接続状態になるまでの時間である。言い換えると、電磁クラッチ応答時間とは、開離状態の電磁クラッチ３０へ通電を開始してから、クランク軸２１から圧縮機１１への動力伝達が開始されるまでの遅れ時間である。電磁クラッチ応答時間は、電磁クラッチ３０へ電力を供給する電気回路の応答特性及び電磁クラッチ３０のクラッチ板の慣性抵抗などに基づいて予め定めることができ、ＥＣＵ１００のメモリ１０２に予め記憶される。
【００４６】
次に、以上の機能ブロックを有するＥＣＵ１００によって実行される圧縮機制御処理を図５のフローチャートを参照して説明する。圧縮機制御処理は、内燃機関２０が運転中である間、所定周期で繰り返し実行される。
【００４７】
図５に示すように圧縮機制御処理を開始すると、Ｓ１０でＥＣＵ１００は、圧縮機１１の停止中に圧縮機始動条件が成立したか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、圧縮機始動条件が成立したと判定するとＳ２０に進み、圧縮機始動条件が非成立と判定すると今回の圧縮機制御処理を終了する。
【００４８】
Ｓ２０でＥＣＵ１００は、エンジン回転数が所定値よりも小さいか否かを判定する。所定値は、例えば、内燃機関２０のアイドル回転数よりも大きい１０００ｒｐｍが設定される。
【００４９】
Ｓ２０で肯定判定がなされるとＳ３０に進み、Ｓ３０〜Ｓ７０において、圧縮機１１の始動時期を筒内圧ピーク時期に一致させる制御が行われる。
【００５０】
一方で、Ｓ２０で否定判定がなされるとＳ８０に進む。Ｓ８０においてＥＣＵ１００は、後述のＳ７０と異なり、圧縮機１１の始動時期を筒内圧ピーク時期との関係で制御せずに、電磁クラッチ駆動信号を出力する。例えば、ＥＣＵ１００は、所定クランク角で電磁クラッチ駆動信号を出力する。所定クランク角は、何れの値でもよいが、例えば−６０°ＣＡとしてもよい。Ｓ８０でこのように電磁クラッチ駆動信号を出力する理由は、後述する。
【００５１】
Ｓ３０でＥＣＵ１００は、内燃機関２０の要求出力トルクを取得する。なお本実施形態のＥＣＵ１００は、エンジン制御ＥＣＵとしても機能する。そのためＥＣＵ１００は、エンジン制御処理において内燃機関２０の要求出力トルクを算出して、圧縮機制御処理においてこの要求出力トルクを取得する。しかし、圧縮機制御処理を実行するＥＣＵ１００は、エンジン制御ＥＣＵとは別のＥＣＵであって、エンジン制御ＥＣＵから内燃機関２０の要求出力トルクを取得する構成であってもよい。
【００５２】
Ｓ４０でＥＣＵ１００は、Ｓ３０で取得した要求出力トルクに基づいて、各気筒の点火時期を設定する。ここでも、ＥＣＵ１００は、エンジン制御ＥＣＵとしても機能する構成であってよいし、エンジン制御ＥＣＵとは別のＥＣＵであってエンジン制御ＥＣＵから点火時期を取得する構成であってもよい。
【００５３】
Ｓ５０でＥＣＵ１００は、Ｓ４０で設定した点火時期に各気筒を点火した場合の筒内圧ピーク時期を推定する。筒内圧ピーク時期の推定は、図４に示すような各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値を用いて行われる。
【００５４】
Ｓ６０でＥＣＵ１００は、Ｓ５０で推定した筒内圧ピーク時期に基づいて、圧縮機１１の始動時期を筒内圧ピーク時期に一致させる電磁クラッチ３０の接続時期を算出する。具体的にはＥＣＵ１００は、電磁クラッチ３０の接続時期として、推定した筒内圧ピーク時期から圧縮機応答時間だけ進角した（早い）時期を算出する。
【００５５】
Ｓ７０でＥＣＵ１００は、Ｓ６０で算出した電磁クラッチ３０の接続時期に電磁クラッチ３０を接続状態にさせる電磁クラッチ駆動信号を出力する。詳しくはＥＣＵ１００は、電磁クラッチ応答時間をメモリ１０２から読み出して、Ｓ６０で算出した電磁クラッチ３０の接続時期から電磁クラッチ応答時間だけ進角した（早い）時期を、電磁クラッチ駆動信号の出力時期と決定する。ＥＣＵ１００は、決定した電磁クラッチ駆動信号の出力時期に、電磁クラッチ駆動信号を出力する。Ｓ７０を完了するとＥＣＵ１００は、今回の圧縮機制御処理を終了する。
【００５６】
次に、ＥＣＵ１００により実行される圧縮機制御処理による作動例を、図６を参照して説明する。
【００５７】
図６は、ＥＣＵ１００によりＳ１０で圧縮機始動条件が成立したと判定されて且つＳ２０でエンジン回転数が所定値よりも小さいと判定された場合における圧縮機１１の始動を、内燃機関２０の筒内圧の推移と共に示している。
【００５８】
図６の例では、―１２０°ＣＡのクランク角の時期で、Ｓ３０〜Ｓ７０が実行されて、点火時期が設定されると共に、筒内圧ピーク時期が推定されて、電磁クラッチ３０の接続時期が算出されて、さらに電磁クラッチ駆動信号の出力時期が設定される。
【００５９】
詳しくは図６の例では、点火時期として―３０°ＣＡが設定される。この点火時期に基づいて、筒内圧ピーク時期として２０°ＣＡが推定される。そして、２０°ＣＡの筒内圧ピーク時期の推定値から圧縮機応答時間だけ進角した時期である―４０°ＣＡが、電磁クラッチ３０の接続時期として決定される。この例では、圧縮機応答時間は、クランク軸２１が６０°ＣＡ回転するのに要する時間である。さらに、この電磁クラッチ３０の接続時期から電磁クラッチ応答時間だけ進角した時期である―６０°ＣＡが、電磁クラッチ駆動信号の出力時期として設定される。この例では、電磁クラッチ応答時間は、クランク軸２１が２０°ＣＡ回転するのに要する時間である。
【００６０】
図６の例では、ＥＣＵ１００は、―６０°ＣＡのクランク角の時期に、電磁クラッチ駆動信号を出力している（Ｓ７０）。そうすると、電磁クラッチ応答時間の経過時であるクランク角―４０°ＣＡの時期に、開離状態の電磁クラッチ３０が接続状態とされる。電磁クラッチ３０が接続状態になると、クランク軸２１から圧縮機１１への動力伝達が開始されて、その結果、圧縮機１１の負荷トルクは徐々に上昇する。そして、圧縮機応答時間の経過時であるクランク角２０°ＣＡの時期に、圧縮機１１の負荷トルクが定常トルクに達して圧縮機１１が始動する。この圧縮機１１の始動時期は、図６に示すように、推定された筒内圧ピーク時期に一致する時期である。
【００６１】
このようにして、ＥＣＵ１００により実行される圧縮機制御処理により、圧縮機１１の始動時期が筒内圧ピーク時期に一致する態様で、圧縮機１１が始動する。即ち、本実施形態の圧縮機制御処理によれば、圧縮機１１の始動毎に、図６の例のように、圧縮機１１の始動時期が筒内圧ピーク時期に一致することとなる。図３の例と比べて、圧縮機始動毎に異なるクランク軸２１のトルク変動が発生することが抑制される。
【００６２】
ここで、図５に示す圧縮機制御処理のＳ２０でエンジン回転数が所定値以上であると判定された場合に、Ｓ８０で圧縮機１１の始動時期を筒内圧ピーク時期との関係で制御せずに圧縮機１１を始動させる理由を説明する。
【００６３】
その理由は、エンジン回転数が大きい場合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて、圧縮機始動に起因する騒音及び振動が問題となり難いと共に圧縮機始動に起因するエンジンストールが発生し難いためである。詳しくは、エンジン回転数が大きい場合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて概して、内燃機関２０の出力トルクが大きい。したがって、圧縮機始動のために内燃機関２０の出力トルクが一部消費されても、クランク軸２１のトルクの減少割合及びエンジン回転数の低下割合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて小さい。そのため、エンジン回転数が大きい場合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて、圧縮機始動に起因する騒音及び振動が問題となり難いと共にエンジンストールが発生し難い。
【００６４】
また、エンジン回転数が大きい場合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて、内燃機関２０の複数の気筒の筒内圧発生期間が重複する場合が多くなる。即ち、エンジン回転数が大きいときは、エンジン回転数が小さいときと比べて、筒内圧変動による内燃機関２０の出力トルクの変動幅が小さい。筒内圧変動による内燃機関２０の出力の変動幅が小さい場合において、任意の時期で圧縮機始動のために内燃機関２０の出力トルクが一部消費されても、クランク軸２１のトルクの減少割合及びエンジン回転数の低下割合は、低エンジン回転数の場合と比べて小さい。この点からも、エンジン回転数が大きい場合は、エンジン回転数が小さい場合と比べて、圧縮機始動に起因する騒音及び振動が問題となり難いと共にエンジンストールが発生し難い。
【００６５】
なお、Ｓ２０で用いられるエンジン回転数の所定値は、上記した圧縮機始動に起因する騒音及び振動が問題となり難いと共に圧縮機始動に起因するエンジンストールが発生し難い点を考慮して、予め実験等により定められて、メモリ１０２に記憶される。
【００６６】
以上の実施形態では、推定部１２０は、内燃機関２０の状態に基づいて内燃機関２０の気筒の筒内圧ピーク時期を推定する。始動制御部１３０は、圧縮機１１の停止中において圧縮機始動条件が成立した場合に、推定部１２０によって推定された筒内圧ピーク時期に基づいて、筒内圧ピーク時期と圧縮機１１の始動時期とを一致させる動力伝達開始時期を決定する。始動制御部１３０は、決定した動力伝達開始時期に電磁クラッチ３０を動力伝達許容状態にさせる圧縮機始動制御を行う。
【００６７】
この構成によれば、圧縮機１１の始動毎に圧縮機１１の始動時期を気筒の筒内圧ピーク時期に一致させることができるので、圧縮機始動毎に異なるクランク軸２１のトルク変動が発生することを抑制できる。これにより、圧縮機始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生することを抑制できる。さらに、圧縮機１１の始動時期を気筒の筒内圧ピーク時期に一致させる制御を行わない場合と比べて、エンジンのアイドリング回転数を高く設定せずに済むので、燃費改善を図ることを可能にする。
【００６８】
なお、上記構成における筒内圧ピーク時期と圧縮機１１の始動時期との一致とは、厳密な一致を意味しない。筒内圧ピーク時期を中心に所定クランク角範囲内で圧縮機１１の始動する場合も、内圧ピーク時期と圧縮機１１の始動時期とが一致するものとみなすことができる。所定クランク角範囲は、ＥＣＵ１００のマイコンの時間分解能を考慮しつつ、圧縮機始動毎に異なるクランク軸２１のトルク変動を抑制可能なクランク角範囲として予め定められる。例えば、所定クランク角範囲は６０°ＣＡと設定してもよい。
【００６９】
また以上の実施形態では、ＥＣＵ１００は、火花着火機関である内燃機関２０の動力により作動する圧縮機１１に適用されるものであって、内燃機関２０の要求出力トルクに基づいて点火時期を設定する点火時期設定部１１０を備える。推定部１２０は、内燃機関２０の運転状態としての点火時期に基づいて、筒内圧ピーク時期を推定する。
【００７０】
内燃機関２０が火花着火機関である場合には、エンジン制御における制御量である点火時期に応じて筒内圧ピーク時期が異なるので、上記構成のように点火時期に基づいて筒内圧ピーク時期を推定すると好適である。
【００７１】
具体的な推定方法としては、例えば、推定部１２０は、点火時期設定部１１０により設定された点火時期と、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値と、に基づいて、筒内圧ピーク時期を推定する方法がある。
【００７２】
このように筒内圧ピーク時期の学習値を用いて筒内圧ピーク時期を推定すれば、例えば内燃機関２０の個体差に起因する筒内圧ピーク時期のばらつきによって圧縮機１１の始動時期と筒内圧ピーク時期との一致度合いがばらつくことを抑制可能になる。その結果、圧縮機始動時に内燃機関の回転が不安定になって騒音及び振動が発生することをさらに抑制可能になる。
【００７３】
また上記実施形態では、始動制御部１３０は、動力伝達開始時期よりも電磁クラッチ応答時間だけ早い時期に電磁クラッチ３０への通電を開始させる。電磁クラッチ応答時間とは、電磁クラッチ３０への通電開始から電磁クラッチ３０が動力伝達許容状態になるまでの時間である。
【００７４】
この構成によれば、電磁クラッチ応答時間によって圧縮機１１の始動時期と筒内圧ピーク時期との一致度合いが低減することを抑制可能になる。
【００７５】
また上記実施形態では、電磁クラッチ３０が動力伝達許容状態にされてから圧縮機１１が始動するまでの時間を圧縮機応答時間とすると、始動制御部１３０は、推定された筒内圧ピーク時期よりも圧縮機応答時間だけ早い時期を動力伝達開始時期として決定する。
【００７６】
この構成によれば、圧縮機応答時間によって圧縮機１１の始動時期と筒内圧ピーク時期との一致度合いが低減することを抑制可能になる。
【００７７】
また上記実施形態では、始動制御部１３０は、エンジン回転数が所定値以上の場合に圧縮機始動制御を禁止する。始動制御部１３０は、エンジン回転数が所定値以上の場合に圧縮機始動条件が成立したときは、電磁クラッチ３０を動力伝達許容状態にさせる時期を筒内圧ピーク時期の関係で制御せずに電磁クラッチ３０を動力伝達許容状態にさせる。
【００７８】
この構成によれば、圧縮機始動に起因する騒音及び振動が問題となり難いと共に圧縮機始動に起因するエンジンストールが発生し難い高エンジン回転数において圧縮機始動制御を禁止できるので、圧縮機始動制御のためのＥＣＵ１００の処理負荷を低減できる。
【００７９】
以上、実施形態を例示したが、本開示の技術的思想は、上記実施形態に何ら制限されることなく、様々な実施形態として具現化できる。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、圧縮機１１を駆動する内燃機関２０は点火着火機関であったが、圧縮機１１を駆動する内燃機関２０は、圧縮着火機関であってもよい。
【００８１】
上記実施形態では、動力伝達を許容及び遮断可能な動力伝達機構は電磁クラッチ３０であったが、機械クラッチや油圧クラッチであってもよい。
【００８２】
上記実施形態では、圧縮機制御などのＥＣＵ１００の各種機能が、ＥＣＵ１００がプログラムを実行することで実現される例を示した。しかし、ＥＣＵ１００の機能の少なくとも一部は、専用のＩＣ等によって提供されてもよい。また、ＥＣＵ１００の機能は、互いに通信可能な複数の離間した分散システムの機能として提供されてもよい。
【００８３】
上記実施形態では、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期の学習値を用いて筒内圧ピーク時期を推定したが、他の方法により推定してもよい。例えば、各点火時期に対する筒内圧ピーク時期を示すマップを予めＥＣＵ１００に記憶させて、このマップを参照して筒内圧ピーク時期を推定する構成であってもよい。
【００８４】
上記実施形態では、エンジン回転数が所定値以上の場合に圧縮機始動制御を禁止するものであったが、他の禁止条件を用いてもよい。或いは、エンジン回転数によらず常に圧縮機始動制御を行う構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１１：圧縮機、２０：内燃機関、３０：電磁クラッチ（動力伝達機構）、１００：ＥＣＵ（圧縮機制御装置）、１１０：点火時期設定部、１２０：推定部、１３０：始動制御部
【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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