(57)【要約】【課題】補機によるエンジンの動力負荷を考慮してエンジンの最適制御を行うことにより、燃費の向上を達成することができる車両用制御装置を提供する。【解決手段】エンジン制御アンプ２は、エンジン１の水温または油温の少なくとも一方に基づいてエンジン１の燃料消費量を制御する温度依存エンジン制御部１６と、冷却用モータファン１５の電力などの車両で使用する電力に基づいてエンジン１の燃料消費量を制御する電力依存エンジン制御部１７と、空調用コンプレッサ１１の冷媒吐出量に基づいてエンジン１の燃料消費量を制御する空調依存エンジン制御部１８とを備え、エンジン１の燃料消費量を最低にする補機の制御の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御する。【選択図】　　　図１
2004027991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するエンジンと、
前記エンジンの補機として、エンジンにより主として駆動されるオルタネータと、
前記エンジンにより主として駆動され、一回転あたりの冷媒吐出量を調整可能な冷媒吐出量制御手段を有する空調用コンプレッサと、
前記オルタネータにより発電された電力により駆動し、モータの回転数を調整可能なモータ回転数制御手段を有するモータを備え、空調用熱交換器とエンジンの冷却用熱交換器とに主として外気を導入する冷却用モータファンと、
前記エンジンの水温または油温の少なくとも一方を調整するエンジン冷却手段と、
前記エンジンおよび補機を制御する制御手段と、
を備えた車両において、
前記制御手段は、エンジンの水温または油温の少なくとも一方に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する温度依存エンジン制御部と、
前記冷却用モータファンの電力などの車両で使用する電力に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する電力依存エンジン制御部と、
前記空調用コンプレッサの冷媒吐出量に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する空調依存エンジン制御部と、からなるエンジン制御部を備え、
エンジンの燃料消費量を最低にする補機の制御の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御する、
または、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、
または、動力の大きな補機から優先的に制御する、
以上のいずれかの制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
車両を駆動するエンジンと、
前記エンジンで発生した動力を回転数変更により車両駆動系に伝達する変速手段と、
前記エンジンの補機として、エンジンにより主として駆動されるオルタネータと、
前記エンジンにより主として駆動され、一回転あたりの冷媒吐出量を調整可能な冷媒吐出量制御手段を有する空調用コンプレッサと、
前記オルタネータにより発電された電力により駆動し、モータの回転数を調整可能なモータ回転数制御手段を有するモータを備え、空調用熱交換器とエンジンの冷却用熱交換器とに主として外気を導入する冷却用モータファンと、
前記エンジンの水温または油温の少なくとも一方を調整するエンジン冷却手段と、
前記変速手段の油温を調整する変速手段油温調整手段と、
前記エンジンおよび補機を制御する制御手段と、
を備えた車両において、
前記制御手段は、エンジンの水温または油温、変速手段の油温の少なくとも１つに基づいてエンジンの燃料消費量を制御する温度依存エンジン制御部と、
前記冷却用モータファンの電力などの車両で使用する電力に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する電力依存エンジン制御部と、
前記空調用コンプレッサの冷媒吐出量に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する空調依存エンジン制御部と、からなるエンジン制御部を備え、
エンジンの燃料消費量を最低にする補機の制御の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御する、
または、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、
または、動力の大きな補機から優先的に制御する、
以上のいずれかの制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、最適化手段として、補機の制御量とエンジンの燃料消費量との関係式を設定し、これら複数の関係式に基づいて燃料消費量が最小となる最適値の組み合わせを極値探査法や線形計画法などの数学的手段により算出することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、エンジンの燃料消費量を最適にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御するとき、制御対象として冷却用モータファンを設定することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、または、動力の大きな補機から優先的に制御する、
以上のどちらか一方の制御を行うとき、
前記エンジンの水温または油温、変速手段の油温のいずれかが設定温度以上である場合には、制御の優先順位と関係なく、前記水温または油温が設定温度よりも小さくなるように、エンジン冷却手段または変速手段油温調整手段の少なくとも一方を優先して制御することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記エンジン冷却手段として、冷却水を外気と熱交換するラジエータと、
このラジエータとエンジンとの間で冷却水を循環させる冷却水通路と、
前記ラジエータへの配水量を調整する配水量調整手段と、
前記冷却水の循環水量を調整する冷却水ポンプ手段と、
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
空調用冷凍サイクルを含む空調手段と、
乗員が設定する空調装置設定手段と、
この空調装置設定手段に基づいて空調手段を制御する空調制御手段と、を備え、
前記空調依存エンジン制御部は、空調制御手段を介して、空調用コンプレッサの冷媒吐出量制御と冷却用モータファンの回転数制御とを行うとともに、空調用コンプレッサと冷却用モータファンの動力和を最小とする制御を行いつつ、このときに選ばれた冷却用モータファンの設定状態に応じてエンジン冷却手段を制御することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記制御手段は、冷却用モータファンの設定状態と目標エンジン水温とに基づいて、エンジンの水温を目標エンジン水温に一致させるように配水量調整手段と冷却水ポンプ手段とを制御することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記制御手段は、エンジンに対するオルタネータと空調用コンプレッサの負荷動力和が最小となるように空調用コンプレッサを含む補機の制御指示値を可変させ、前記負荷動力和の変化を調査し、制御指示値として負荷動力和を最小とする方向を自動的に探索することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用制御装置において、
前記制御手段は、補機の制御指示値として、負荷動力和を最低にする方向を探索した結果を、補機またはエンジンの少なくとも一方の使用条件に応じて記憶するとともに、記憶内容に基づいて補機を制御することを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補機によるエンジンの動力負荷を考慮してエンジンの最適制御を行う車両用制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の制御装置としては、例えば、特開平６−１３７１４８号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、空調装置の動作状態に応じて冷却ファンの運転を制御することを目的とし、エンジン冷却水循環回路中に低温設定サーモスタットと高温設定サーモスタットとを並列に設け、空調用コンプレッサの稼働率に応じてサーモスタットを切り換え、冷却ファンを制御する技術が記載されている。
【０００４】
すなわち、この従来技術では、空調用コンプレッサの稼働率が設定値以上の場合には、エンジン冷却水を低温設定サーモスタット側へ流し、エンジン冷却水温を低めに制御することによってラジエータによる昇温を小さくしてエンジンルーム内の温度上昇を抑える。一方、空調用コンプレッサの稼働率が設定値よりも低い場合には、エンジン冷却水を高温設定サーモスタット側へ流し、エンジン冷却水温を高めに制御することによってエンジン効率を向上させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、次の問題を有している。
すなわち、夏季のような車両側の空調熱負荷が高い条件では、エンジンの冷却水温度が低くなるように制御し、一方、冬季のような暖房が必要な条件では、エンジンの冷却水温度が高くなるように制御した場合、エンジンの負荷とは無関係に水温を制御することとなる。
【０００６】
従って、例えば加速時や登坂時のようにエンジンの負荷が高いでも、冬季はコンプレッサの稼働率が低いため、エンジン冷却水温を高めに制御し、冬季にも拘わらず冷却ファンを高速で運転してファン駆動のために電力を多く消費する。よって、オルタネータの負荷上昇に起因してエンジン負荷が高くなり、水温がさらに上昇してしまう。
【０００７】
また、夏季の条件では、エンジンの冷却水温度を低く制御すると、エンジン内部の潤滑油の粘性が十分低下しないため、エンジンの冷却水を適当に高くした場合に比較すると、エンジン内部の摩擦抵抗が高くなり、エンジンで消費する燃料量が増加して燃費の悪化を招く。
【０００８】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、補機によるエンジン負荷の総和によりあらわされるトータルエンジン負荷を低く抑え、トータルエンジン負荷に依存する燃費の向上を達成することができる車両用制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明請求項１に記載の車両用制御装置では、車両を駆動するエンジンと、前記エンジンの補機として、エンジンにより主として駆動されるオルタネータと、前記エンジンにより主として駆動され、一回転あたりの冷媒吐出量を調整可能な冷媒吐出量制御手段を有する空調用コンプレッサと、前記オルタネータにより発電された電力により駆動し、モータの回転数を調整可能なモータ回転数制御手段を有するモータを備え、空調用熱交換器とエンジンの冷却用熱交換器とに主として外気を導入する冷却用モータファンと、前記エンジンの水温または油温の少なくとも一方を調整するエンジン冷却手段と、前記エンジンおよび補機を制御する制御手段と、を備えた車両において、前記制御手段は、エンジンの水温または油温の少なくとも一方に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する温度依存エンジン制御部と、前記冷却用モータファンの電力などの車両で使用する電力に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する電力依存エンジン制御部と、前記空調用コンプレッサの冷媒吐出量に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する空調依存エンジン制御部と、からなるエンジン制御部を備え、エンジンの燃料消費量を最低にする補機の制御の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御する、または、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、または、動力の大きな補機から優先的に制御する、以上のいずれかの制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、車両を駆動するエンジンと、前記エンジンで発生した動力を回転数変更により車両駆動系に伝達する変速手段と、前記エンジンの補機として、エンジンにより主として駆動されるオルタネータと、前記エンジンにより主として駆動され、一回転あたりの冷媒吐出量を調整可能な冷媒吐出量制御手段を有する空調用コンプレッサと、前記オルタネータにより発電された電力により駆動し、モータの回転数を調整可能なモータ回転数制御手段を有するモータを備え、空調用熱交換器とエンジンの冷却用熱交換器とに主として外気を導入する冷却用モータファンと、前記エンジンの水温または油温の少なくとも一方を調整するエンジン冷却手段と、前記変速手段の油温を調整する変速手段油温調整手段と、前記エンジンおよび補機を制御する制御手段と、を備えた車両において、前記制御手段は、エンジンの水温または油温、変速手段の油温の少なくとも１つに基づいてエンジンの燃料消費量を制御する温度依存エンジン制御部と、前記冷却用モータファンの電力などの車両で使用する電力に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する電力依存エンジン制御部と、前記空調用コンプレッサの冷媒吐出量に基づいてエンジンの燃料消費量を制御する空調依存エンジン制御部と、からなるエンジン制御部を備え、エンジンの燃料消費量を最低にする補機の制御の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御する、または、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、または、動力の大きな補機から優先的に制御する、以上のいずれかの制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、最適化手段として、補機の制御量とエンジンの燃料消費量との関係式を設定し、これら複数の関係式に基づいて燃料消費量が最小となる最適値の組み合わせを極値探査法や線形計画法などの数学的手段により算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、エンジンの燃料消費量を最適にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御するとき、制御対象として冷却用モータファンを設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、エンジンの燃料消費量を最低にするため、エンジン制御部の中から少なくとも２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する、または、動力の大きな補機から優先的に制御する、以上のどちらか一方の制御を行うとき、前記エンジンの水温または油温、変速手段の油温のいずれかが設定温度以上である場合には、制御の優先順位と関係なく、前記水温または油温が設定温度よりも小さくなるように、エンジン冷却手段または変速手段油温調整手段の少なくとも一方を優先して制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、前記エンジン冷却手段として、冷却水を外気と熱交換するラジエータと、このラジエータとエンジンとの間で冷却水を循環させる冷却水通路と、前記ラジエータへの配水量を調整する配水量調整手段と、前記冷却水の循環水量を調整する冷却水ポンプ手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、空調用冷凍サイクルを含む空調手段と、乗員が設定する空調装置設定手段と、この空調装置設定手段に基づいて空調手段を制御する空調制御手段と、を備え、前記空調依存エンジン制御部は、空調制御手段を介して、空調用コンプレッサの冷媒吐出量制御と冷却用モータファンの回転数制御とを行うとともに、空調用コンプレッサと冷却用モータファンの動力和を最小とする制御を行いつつ、このときに選ばれた冷却用モータファンの設定状態に応じてエンジン冷却手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、冷却用モータファンの設定状態と目標エンジン水温とに基づいて、エンジンの水温を目標エンジン水温に一致させるように配水量調整手段と冷却水ポンプ手段とを制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、エンジンに対するオルタネータと空調用コンプレッサの負荷動力和が最小となるように空調用コンプレッサを含む補機の制御指示値を可変させ、前記負荷動力和の変化を調査し、制御指示値として負荷動力和を最小とする方向を自動的に探索することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の車両用制御装置において、前記制御手段は、補機の制御指示値として、負荷動力和を最低にする方向を探索した結果を、補機またはエンジンの少なくとも一方の使用条件に応じて記憶するとともに、記憶内容に基づいて補機を制御することを特徴とする。
【００１９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明では、制御手段は、
▲１▼補機の制御の組み合わせに最適化手段を用いる
▲２▼複数のエンジン制御部に関わる制御対象を優先して制御する
▲３▼動力の大きな補機から優先して制御する
以上のいずれかの方法により補機を制御する。
【００２０】
同時に、制御手段は、エンジンの水温または油温の少なくとも一方、車両で使用する電力、空調用コンプレッサの冷媒吐出量に基づいて、燃料消費量が最低となるようにエンジンを制御する。
【００２１】
よって、本発明では、通常のエンジン制御に加え、エンジンの水温または油温、空調、発電の各状態を制御しつつ、エンジンの燃料消費量を最適制御することができるので、補機によるエンジン負荷の総和によりあらわされるトータルエンジン負荷が低く抑えられ、トータルエンジン負荷に依存する燃費の向上を達成することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明では、エンジンだけではなく、変速機についても連関を持たせることで、変速機の作動効率の向上を図ることが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明のように、最適化手段として補機の制御量とエンジンの燃料消費量の関係を数学的な関係式を設定し、これを極値探索法や線形計画法などの数学的な最適地解法手段によって算出してもよい。なお極値探索法や線形計画法については、「数学モデル−現象の数式化」（１９７６年刊行、丸善書店発行、近藤次郎著）を参照されたい。
【００２４】
さらに、請求項４に記載の発明のように、複数のエンジン制御部に関係する補機を冷却用モータファンとし、この冷却用モータファンを優先して制御してもよい。冷却用モータファンは、温度依存エンジン制御部と電力依存エンジン制御部とに関係する補機である。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、エンジンの水温や油温が異常な高温となってエンジンが破損するの防止することができ、エンジンの破損の危険性がない状態で、燃料消費量を最低にする補機制御を実現することができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明では、ラジエータへの配水量を調整する配水量調整手段（いわゆるサーモスタット）、または冷却水を搬送する冷却水ポンプ手段を制御することにより、適切なエンジン冷却水の水温を設定することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明では、外部信号により容量制御可能な空調用コンプレッサと回転数制御可能な冷却用モータファンとの組み合わせで、一定の冷房能力を得つつ、空調用コンプレッサと冷却用モータファンの動力負荷が最適（最低）となるような制御を行うことができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、エンジンの冷却水温度を適正に調整するために、空調制御により決まるモータファン制御に基づいて、エンジン冷却手段を使うことで、さらなる燃費改善を図ることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、最適な制御を探すため、あらかじめプログラムされた制御に基づき、その修正により、より最適な方向、つまり、より燃料消費量の少ない制御方向を探索することができ、さらなる燃費改善を図ることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、より燃料消費量が少ない制御方向における探索の結果を条件毎に記憶し、再利用を図ることにより、より良い修正方向を探すことができ、もって燃費改善を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。
【００３２】
図において、エンジン１は、エンジン制御アンプ２を備えている。このエンジン制御アンプ２はエンジンを制御するものであり、このエンジン制御アンプ２には、エンジン用センサ３が設けられている。このエンジン用センサ３は、例えば、エンジン１の水温を測定するエンジン水温測定センサや、エンジン１のオイルの温度を測定するエンジンオイル測定センサなどである。
【００３３】
電動冷却水ポンプ４は、は電動モータで駆動される。冷却水は電子制御サーモスタット５を経由し、電動冷却水ポンプ４で吸い込まれ、エンジン１に吐出される。エンジン１を出た冷却水は、エアコンユニット６内のヒータコア７に流れ、また電子制御サーモスタット５に戻ってくる。ここで電子制御サーモスタット５により、ラジエータ８への配水量が調整される。エンジン１の回転力は補機駆動ベルト９を介して、オルタネータ１０と空調用コンプレッサ１１を駆動する。
【００３４】
前記オルタネータ１０は空調用コンプレッサ１１の駆動力により発電し、種々の電気系統を作動させる電気エネルギを生成し、さらに余剰分をバッテリ１２に蓄電する。
【００３５】
前記空調用コンプレッサ１１は図が煩雑になるため省略したが、冷媒を圧縮し、その冷媒をコンデンサ１３で大気と熱交換して冷却し、図示しない冷媒膨張手段により断熱膨張させ、エアコンユニット６内のエバポレータ１４に導入し、空調風を冷却する。このコンデンサ１３には前記ラジエータ８が近傍に置かれ、冷却用モータファン１５により、コンデンサ１３内の冷媒とラジエータ内の冷却水が大気と熱交換することによって冷却される。電動冷却水ポンプ４により流される冷却水はエンジン１を冷却し、その後、ヒータコア７で空調風を加熱し、図外のオイルウォーマでエンジン１のオイルと熱交換し、電子制御サーモスタット５を経由して、また電動冷却水ポンプ４に戻る。この電子制御サーモスタット５は冷却水をラジエータ８にどの程度の配分で流すかという流量調整を行う。
【００３６】
前記エンジン制御アンプ２は、温度依存エンジン制御部１６と電力依存エンジン制御部１７と空調依存エンジン制御部１８とが組み入れられている。
【００３７】
前記温度依存エンジン制御部１６は、エンジン１の水温を調節するため、電動冷却水ポンプ４と冷却用モータファン１５と電子制御サーモスタット５とオイル流量制御弁を制御する。
【００３８】
前記空調依存エンジン制御部１８は、空調制御アンプ１９を介して、空調用コンプレッサ１１を制御する。図示したように空調制御アンプ１９はエアコンユニット６の空調用ファン２０や、エアミックスドア２１等のドアを制御する。
【００３９】
前記電力依存エンジン制御部１７は温度依存エンジン制御部１６や空調依存エンジン制御部１８からの制御情報を受け取って、オルタネータ１０を制御する。
【００４０】
そして、前記エンジン制御アンプ２は、温度依存エンジン制御部１６と電力依存エンジン制御部１７と空調依存エンジン制御部１８からの情報に基づいて、それぞれの制御手段による燃料消費量を算出し、エンジン１としての最終的な燃料消費量を算出し、制御する。
【００４１】
なおこの例では、配水量調整手段として、電子制御サーモスタット５を採用した。これは従来の方式で、ワックスが、温度で膨張容積の変わることによる力を利用したに弁の開／閉を行うサーモスタットに対し、このワックスを小型ヒータなどの電気的制御手段で加熱制御することで任意の開度に制御することができるものである。なおワックスの代わりに電気的なモータなどのアクチュエータを利用しても良い。また通常のワックス式のサーモスタットでも良い。
【００４２】
次に、作用を説明する。
図２〜図４は、第１実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートであり、２つのエンジン制御部に関わる制御対象を優先的に制御する場合に相当する。
【００４３】
ステップ１０１では、空調関係のデータ、冷却関係のデータ、エンジン関係のデータを入力する。
【００４４】
ステップ１０２では、外気温や室温、日射量などから空調風の目標吹出温度を算出する。
【００４５】
ステップ１０３では、目標吹出温度などから目標エバポレータ出口温度（空気温）を算出する。
【００４６】
ステップ１０４では、目標吹出温度などから目標エアミックス開度を算出する。
【００４７】
図５に、必要な目標エバポレータ出口温を一定にさせた場合の冷却用モータファン１５の電圧変化に対する空調用コンプレッサ１１のＥＣＶ制御線を示す。ここで、ＥＣＶとは、空調用コンプレッサ１１の１回転あたりの冷媒流量を制御する外部制御可能なバルブのことである。図に示すように、同じ冷房能力を得る場合でも、冷却用モータファン電圧と空調用コンプレッサＥＣＶ設定によるコンプレッサ動力には、複数の組み合わせがあり、このモータファン電圧を設定した場合のオルタネータ負荷動力とコンプレッサ駆動のための負荷動力をあわせた合計の負荷動力には、最低になる組み合わせがある。この組み合わせに基づく目標エバポレータ出口温度に対するコンプレッサＥＣＶ設定値と冷却用モータファン電圧の例は、図６に示すようになる。なお、この２つの図はそれぞれ車両走行条件、空調設定条件、外気熱負荷条件などによって異なるため、数式化あるいはマップ化して使用する。
【００４８】
この図に基づき、ステップ１０５では、冷却用モータファン１５と空調用コンプレッサ１１の動力合計最小の組み合わせとなる冷却用モータファン電圧と空調用コンプレッサＥＣＶ設定値を算出する。
【００４９】
ステップ１０６では、冷凍サイクル系の高圧圧力やエンジン回転数、そしてＥＣＶ設定値などから空調用コンプレッサ１１の動力を算出する。
【００５０】
ステップ１０７では、車速、冷却用モータファン電圧により、冷却用モータファン１５の動力を算出する。
【００５１】
ステップ１０８では、燃料噴射量やエンジン回転数などを決定する通常のエンジン制御を行う。
【００５２】
ステップ１０９では、燃料噴射量、アクセル開度、吸入空気量などに基づいて目標水温を算出する。
【００５３】
ステップ１１０では、目標水温、水温、燃料噴射量などに基づいて、電動冷却水ポンプ４の回転数を算出する。具体的には、図７に示すように、水温と目標水温の偏差と吸入空気量に応じて、電動冷却水ポンプ４の回転数を設定する。すなわち偏差が大きいほど、ポンプ回転数を最高回転数側に設定する。これにより、偏差が大きいときには、ポンプ流量を増すことで、早期に冷却し、設定した目標水温に近付けることができる。また吸入空気量が多いほど、ポンプ回転数を最高回転数側に設定することで、エンジン１の負荷が高いときには、冷却能力を増加することができる。
【００５４】
なお、図示するように、ポンプ最低回転数は停止状態であるか、あるいはある所定の回転数、例えば、２５０ｒｐｍなどの低い回転数である。最低回転数として、停止状態ではなく低い回転数を設定する理由としては、冷却水の水温センサに常に冷却系の水を供給し、温度測定の精度を高めるためやエンジン１の局部的な沸騰現象を回避することなどが考えられる。また、ポンプ最低回転数を十分低回転数に設定できない場合、電動冷却水ポンプ４の稼働と停止状態を繰り返し、電動冷却水ポンプ４の稼働時に水温を測定するようにしても良い。なお、電動冷却水ポンプ４の稼動停止の繰り返し頻度やＯＮ／ＯＦＦ周期などをエンジン水温や吸入空気量などによって適宜設定しても良い。例えば、水温や吸入空気量が所定値以上大きい場合、水温が急速に上昇する可能性があるので、ＯＮ／ＯＦＦ比率のＯＮ時間比率を増加させたり、停止させないで稼動だけをさせても良い。
【００５５】
ステップ１１１では、目標水温や燃料噴射量などに基づいて電子制御サーモスタット５の開度を算出する。具体的には、図８に示すように、水温と目標水温の偏差を算出し、この偏差と吸入空気量とに基づいて電子制御サーモスタット５の開度を決定する。すなわち偏差が大きいときには、開度を前回側に設定し、冷却水をラジエータ８に流し、急速に冷却水の冷却を行う。また吸入空気量が多いほど、開度を全開側に設定する。これは吸入空気量が多いときは、エンジン１の負荷が高く、冷却水温度が早期に高くなりやすいため、全開側に設定することで、エンジン１の冷却水温度を適正に制御することができる。
【００５６】
ステップ１１２では、電動冷却水ポンプ４の動力を、電動冷却水ポンプ４の回転数などから算出する。
【００５７】
ステップ１１３では、電子制御サーモスタット５の動力をサーモスタット開度、冷却用電動ウォータポンプ回転数などから算出する。
【００５８】
ステップ１１４では、以上の冷却用モータファン動力、冷却用電動冷却水ポンプ、電子制御サーモスタット動力などから補機電気負荷動力を算出する。
【００５９】
ステップ１１５では、空調用コンプレッサ動力と補機電気負荷動力をあわせてエンジン１に対する補機負荷動力を算出する。
【００６０】
ステップ１１６では、補機負荷動力を考慮してステップ１０８，１０９で設定したエンジン制御を補正する。
【００６１】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両用制御装置にあっては、下記に示す効果を得ることができる。
【００６２】
冷却用モータファン１５、電動冷却水ポンプ４および電子制御サーモスタット５等、エンジン１に対する補機負荷動力を算出し、この補機負荷動力を考慮してエンジン制御を補正するようにしたため、通常のエンジン制御に加え、冷却用モータファン１５とエンジン１の水温または油温、空調、発電の各状態を制御しつつ、エンジン１の燃料消費量を最適制御することができるので、補機によるエンジン負荷の総和によりあらわされるトータルエンジン負荷が低く抑えられ、トータルエンジン負荷に依存する燃費の向上を達成することができる。
【００６３】
ラジエータ８への配水量を調整する電子制御サーモスタット５および冷却水を搬送する電動冷却水ポンプ４を制御することにより、適切なエンジン冷却水の水温を設定することができる。
【００６４】
外部信号により容量制御可能な空調用コンプレッサ１１と回転数制御可能な冷却用モータファン１５との組み合わせで、一定の冷房能力を得つつ、空調用コンプレッサ１１と冷却用モータファン１５の動力負荷が最適（最低）となるような制御を行うことができる。
【００６５】
エンジン１の冷却水温度を適正に調整するために、空調制御により決まるモータファン制御に基づいて、電子制御サーモスタット５を使うことで、さらなる燃費改善を図ることができる。
【００６６】
（第２実施例）
まず、構成を説明する。
図９は第２実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。なお、第２実施例の構成は、図１で説明した第１実施例の構成とほぼ同一であるため、異なる部分のみ説明する。
【００６７】
変速機２２には、オイルポンプ２３が設けられ、変速機２２の回転力により駆動される。このオイルポンプ２３により流されるエンジンオイルはオイル流量制御弁２４を介して流されることにより、オイルウォーマ２５を経過して流す配分量が調整される。温度依存エンジン制御部１７は、このオイル流量制御弁２４を制御する。なお冷却水経路にオイルウォーマ２５が追加され、エアコンユニット６のヒータコア７を経由した冷却水はオイルウォーマ２５を経由し、電子制御サーモスタット５に流入する。
【００６８】
なお変速機２２には、変速機制御アンプ２６が設けられ、この変速機制御アンプ２６で変速機２２が制御される。また、変速機制御アンプ２６は、エンジン制御アンプ２と通信している。
【００６９】
本実施例では図示を省略したが、変速機オイルの温度を温度センサで検出し、そのデータに基づいて、温度依存エンジン制御部１６により、この変速機オイルの温度を適正にするため、オイル流量制御弁２４を制御する。
【００７０】
次に、作用を説明する。
図１０，１１は、第２実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【００７１】
ステップ２０１では、制御指示値のデータを入力する。すなわち空調関係のデータとして、空調用コンプレッサ１１の容量制御を決めるＥＣＶ設定値Ｉｅｃｖを、次に冷却関係のデータとして、冷却水ポンプ回転数Ｎｐｕｍｐ、冷却用モータファン電圧Ｖｍｆ、電子制御サーモスタット開度Ｄｔｓを入力する。
【００７２】
ステップ２０２では、制御指示値はすでに学習された条件での制御指示値かどうかを判定する。例えば、冷却水ポンプ回転数Ｎｐｕｍｐが２，１００〜２，３００ｒｐｍで、冷却用モータファン電圧Ｖｍｆが８〜８．７Ｖなどという区分的な範囲ごとに条件を分割し、その範囲に入っているかどうかチェックする。すでに学習された条件範囲に入っている場合にはステップ２０３へ進み、条件範囲に入っていない場合にはステップ２０４へ進む。
【００７３】
ステップ２０３では、学習された条件での燃料噴射量データＦ０を比較の基本にする。
【００７４】
ステップ２０４では、エンジンのもともとの基本的な制御から燃料噴射量データＦ０を比較の基本データにする。
【００７５】
ステップ２０５では、制御指示値安定状態でのデータであるかどうかを判定する。安定状態であれば、ステップ２０６へ進み、そうでなければ、本制御を終了する。
【００７６】
ステップ２０６では、制御指示値を微小量だけ変更させる。すなわち図示したように小さな制御修正量、例えば空調用コンプレッサ１１のＥＣＶ設定値Ｉｅｃｖの場合であれば、△Ｉｅｃｖを加算する場合と減算する場合を、それぞれ選択する。そして各修正量の加算と減算のすべての組み合わせを行う。
【００７７】
ステップ２０７では、作成した制御指示値に基づいてエンジン１や補機の制御を実施する。このとき、走行状態を制御前と一定に保つために燃料噴射量が変化する。
【００７８】
ステップ２０８では、燃料噴射量データＦｉを入力する。
【００７９】
ステップ２１０では、制御前の燃料噴射量Ｆ０と微小量変更した制御後の燃料噴射量データＦｉとを比較し、制御後の方が小さい場合にはステップ２１１へ進み、制御前の方が小さい場合にはステップ２１３へ進む。
【００８０】
ステップ２１１では、新しい学習値として、その条件での最適修正量を学習する。すなわち、条件毎に修正量を記憶する。
【００８１】
ステップ２１２では、全ての微小変更の組み合わせを尽くすまで比較データを書き換える。
【００８２】
ステップ２１３では、全ての組み合わせの微小変更を行ったかどうかを確認する。全ての微小変更の組み合わせを行っている場合には本制御を終了し、全ての微小変更の組み合わせを行っていない場合にはステップステップ２０５へ戻り、すべての微小変更の組み合わせが行われるまで上記制御を繰り返す。
【００８３】
次に、効果を説明する。
第２実施例の車両用制御装置にあっては、以下に列記する効果を得ることができる。
【００８４】
最適な制御指示値を探すため、あらかじめプログラムされた制御をもとに、その修正により、より最適な方向、つまり、より燃料消費量の少ない制御方向を探索することができ、さらなる燃費改善を図ることができる。
【００８５】
より燃料消費量が少ない制御方向における制御指示値の修正量を条件毎に記憶して再利用を図ることにより、より良い修正方向を探すことができ、もって燃費改善を図ることができる。
【００８６】
（第３実施例）
まず、構成を説明する。
図１２は、第３実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。図に示すように、第３実施例は、エンジン駆動のポンプ（エンジン駆動冷却水ポンプ２７）と電動ポンプ（電動冷却水ポンプ２８）との２種類のポンプを使用している点で第２実施例と異なる。なお、その他の構成は第２実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００８７】
次に、作用を説明する。
電子制御サーモスタット５を流出した冷却水は、エンジン駆動冷却水ポンプ２７を吸入され、電動冷却水ポンプ２８に流入する。ここで電動冷却水ポンプ２８が停止している場合は、逆止弁２９を経由し、電動冷却水ポンプ２８を回避して、エンジン１に流入する。
【００８８】
次に、効果を説明する。
第３実施例の車両用制御装置にあっては、エンジン駆動冷却水ポンプ２７と電動冷却水ポンプ２８との２種類を使用することにより、万一、電動冷却水ポンプ２８が停止した場合であっても、車両は、エンジン駆動冷却水ポンプ２７を用い、所定負荷以下で走行することができる。また、エンジン駆動冷却水ポンプ２７に加えて、電動冷却水ポンプ２８を使うことで、電気的制御により電動冷却水ポンプ２８の動力を調整できる。
【００８９】
よって、電動冷却水ポンプ２８を使わない場合と比較して、冷却水ポンプの動力を低減し、省燃費を図ることができる。
【００９０】
（第４実施例）
【００９１】
第４実施例の構成は第１実施例の構成と同一であるため、説明を省略する。
【００９２】
次に、作用を説明する。
図１３，１４は、第４実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。なお、図２に示したフローチャートと異なる部分のみ説明する。
【００９３】
ステップ３０９では、最適化手段の制約式を構成する。これは、ＥＣＶ設定値などを引き数とする式としてエバポレータ出口温度を表現し、冷却用モータファン電圧などを引き数とする式でエンジン水温を表現する。この時、エバポレータ出口温度とエンジン水温は、その前の制御ルーチンで得られたそれぞれの目標値を入れる。
【００９４】
ステップ３１０では、動力式として、コンプレッサ動力をＥＣＶ設定値など関数として表現し、さらにエンジンフリクションを水温などの関数として表現する。
【００９５】
ステップ３１１では、前記の制約式を「等式＝０（ゼロ）」という形にして、前記コンプレッサ動力の式とエンジンフリクションの式に入れ、目的関数を構成する。この操作を数学的には、ラグランジュの未定乗数法という。
【００９６】
ステップ３１２では、この目的関数をＥＣＶ設定値などで偏微分し、それぞれ０（ゼロ）と置くことで、連立方程式が構成される。そしてこの連立方程式を解くことで、エバポレータ出口温度とエンジン水温を目標値に設定でき、さらに燃料消費量を最低にできる補機の制御値を決定できる。ここでは、ラグランジュの未定乗数法と偏微分操作による最適解の探索方法を選定したが、種々の方式ができることは、数学書にある。またこのような数学的操作をした結果をマップや一覧表、またより簡単な数式にして保存し、利用しても良い。
【００９７】
ステップ３１３では、各補機の負荷動力を算出する。
【００９８】
次に、効果を説明する。
第４実施例の車両用制御装置にあっては、エンジン１の消費量を最低にする補機の組み合わせを最適化手段により算出して補機を制御することとしたため、補機による動力負荷を抑えて省燃費を図ることができる。
【００９９】
（第５実施例）
第５実施例の構成は第１実施例と同じであるため、説明を省略する。
【０１００】
次に、作用を説明する。
図１５〜１７は、第５実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。なお、図２に示したフローチャートと異なる部分のみ説明する。
【０１０１】
ステップ４１３では、空調系の負荷とエンジンフリクション系の負荷をそれぞれ粗い精度で求め、その負荷に応じて、制御する順番を変更する。
【０１０２】
空調系の負荷が大きい場合にはステップ４１４へ進み、目標冷却用モータファン回転数と目標ＥＣＶ設定値を算出する。続いて、ステップ４１６〜ステップ４１９により最適化手段を用いてエンジン負荷を最低にする補機の制御の組み合わせを算出する。
【０１０３】
一方、エンジンフリクション系の負荷が大きい場合にはステップ４１５へ進み、電子制御サーモユニット開度を算出する。続いて、ステップ４２０〜ステップ４２３により最適化手段を用いてエンジン負荷を最低にする補機の制御の組み合わせを算出し、ステップステップ４２４により目標ＥＣＶ設定値を算出する。
【０１０４】
次に、効果を説明する。
第５実施例の車両用制御装置にあっては、前述の第４実施例のような数学的手段を用いなくとも、燃料消費量に対して、影響度の大きい方を最適化できるので、結果的に燃料消費量を最低にする最適制御に近い制御設定値を求めることができる。
【０１０５】
（第６実施例）
第６実施例の構成は第１実施例の構成と同一であるため、説明を省略する。
【０１０６】
次に、作用を説明する。
図１８〜２０は、第６実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。なお、図２に示したフローチャートと異なる部分のみ説明する。
【０１０７】
ステップ５０２では、エンジンの水温が所定値１以下かどうかを判定し、所定値１以下である場合には、ステップ５０３へ進んで通常の燃料消費量最低の制御を行う。一方、所定値１よりも大きい場合には、ステップ５０５へ進む。
【０１０８】
ステップ５０５では、前記所定値１よりもさらに高い温度判定値の所定値２と比較する。所定値２以下である場合には、ステップ５０６へ進み、所定値２よりも大きい場合には、ステップ５０７へ進む。
【０１０９】
ステップ５０６では、コンプレッサＥＣＶ設定値は最低にして、コンプレッサ動力を低減し、さらに冷却用モータファン電圧を最大にし、さらに電動冷却水ポンプ４の回転数を最大にし、さらに電子制御サーモスタット５の開度を最大（ラジエータ側に流す）にする制御によって、空調によるエンジン負荷を低減させ、さらにエンジン水温を急速に低下させるよう補機を制御する。
【０１１０】
ステップ５０７では、水温が所定値２以下でなければ、水温は異常な高温であることになるので、前記の冷却系補機の制御に加え、空調用コンプレッサ１１のクラッチをＯＦＦすることで、空調用コンプレッサ１１を停止し、エンジン負荷の低減とエンジン水温の低下を実現する。なおここでは、水温を所定値と比較したが、例示するように水温の時間変化（時間微分値）を所定値と判定しても良い。
【０１１１】
ステップ５０８では、補機の動力を算出する。
【０１１２】
次に、効果を説明する。
第６実施例の車両用制御装置にあっては、エンジン１の水温や油温が異常な高温となってエンジン１が破損するの防止することができ、エンジン１の破損の危険性がない状態で、燃料消費量を最低にする補機制御を実現することができる。
【０１１３】
以上、本発明の車両用制御装置を、第１〜第６実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成については、第１〜第６実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】冷却用モータファン電圧と空調用コンプレッサの動力との関係を示す図である。
【図６】目標エバポレータ出口温度と冷却用モータファン電圧との関係を示す図である。
【図７】水温偏差とポンプ回転数との関係を示す図である。
【図８】水温偏差と電子制御サーモスタット開度との関係を示す図である。
【図９】第２実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。
【図１０】第２実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第３実施例の車両用制御装置を示す全体システム図である。
【図１３】第４実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第４実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第５実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１６】第５実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１７】第５実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第６実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図１９】第６実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図２０】第６実施例のエンジン制御アンプ２におけるエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン
２　エンジン制御アンプ
３　エンジン用センサ
４　電動冷却水ポンプ
５　電子制御サーモスタット
６　エアコンユニット
７　ヒータコア
８　ラジエータ
９　補機駆動ベルト
１０　オルタネータ
１１　空調用コンプレッサ
１２　バッテリ
１３　コンデンサ
１４　エバポレータ
１５　冷却用モータファン
１６　温度依存エンジン制御部
１７　電力依存エンジン制御部
１８　空調依存エンジン制御部
１９　空調制御アンプ
２０　空調用ファン
２１　エアミックスドア
２２　変速機
２３　オイルポンプ
２４　オイル流量制御弁
２５　オイルウォーマ
２６　変速機制御アンプ
２７　エンジン駆動冷却水ポンプ
２８　電動冷却ポンプ
２９　逆止弁
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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