JPH03501043A - 内燃機関により駆動される負荷を制御する方法および回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関により駆動される負荷 本発明は請求項１の上位概念に示されている、内燃機関により駆動される負荷を 制御する方法に関する。

本発明はさらに請求項９の上位概念に示された、前述の形式の方法を実施するた めの回路装置に関する：さらに自動車の空調装置のコンプレッサの高圧領域に設 けられた圧力センサを、請求項１５に示したようにコンプレッサの制御のために 用いる使用法および、最後に、この内燃機関の機能を制御するための制御装置を 、請求項１７に示したように内燃機関により駆動される負荷を制御装置するため に用いるようにした使用法に関する。

空調装置のコンプレッサを制御装置する方法は公知であり、この場合、所定の遅 延時間でコンプレッサが作動される前に、例えば回転数を高めるように調節する ことよりまたは内燃機関へ導びかれる空気量を増加することにより内燃機関の送 出出力が高められる。この方法の場合は送出出力が所定の固定値だけ高められる 。コンプレッサの投入接続前に遅延させることが必要とされる、その理由は内燃 機関の送出出力が必ずしも常に急激に上昇できるとは限らないからである。この 種の方法の場合に、内燃機関の機能を制御するための制御装置を用いることも、 公知である。即ち空調装置のコンプレッサは例えば車輌の内室中に取り付けられ たサーモスタットによりもはや直接制御されるのではなく、サーモスタットの信 号は制御装置に導びかれ、この制御装置がこの信号にもとづいてまず最初に内燃 機関の送出出力を上昇させ次に遅延してコンプレッサを投入接続する。内燃機関 の送出出力を高めることは、内燃機関の回転数をコンプレッサの投入接続の際も できるだけ一定に保つｔ；めに、用いられる。

この方法の欠点は、コンプレッサの投入接続の際に内燃機関の負荷状態が一定で ないことである。例えば内燃機関はコンプレッサの投入接続により、外部温度が 高い場合の方が低い場合よりも、負荷が大きくなる。内燃機関の負荷状態はコン プレッサの投入接続の際は、コンプレッサの高圧領域において高い圧力が存在し ている時は、一層高い。このことは、高い外部温度にもとづいてコンプレッサが Ｕんばんに投入接続される時に当てはまる。

そのため公知の方法においては、コンプレッサが投入接続される時に、所定の前 提のもとでもなお内燃機関の著しい出力変動が生ずる。

発明の利点 公知技術に比較して、請求項１の特徴部分に示された構成要件を存する本発明の 方法は、コンプレッサの制御の場合に内燃機関の送出出力が常に最適に設定調整 される利点を有する。その結果、空調装置の投入接続が実質的に衝撃なく行なわ れる。

内燃機関の期待されるべき負荷状態の測定のためにコンプレッサの高圧領域にお いて圧力を測定する方法要とされる力は、高圧領域における圧力が高いほど、そ れだけ高い。圧力測定にもとづいて、コンプレッサの作動開始の際に生ずる内燃 機関の負荷状態が、著しく正確に前もって測定されて、それに応じて内燃機関の 送出出力が相応に適合調整される。

さらに、負荷を所定の遅延時間の経過後に作動させる方法はを利である。これに より、内燃機関の送出出力を、負荷の付加接続により期待される負荷状態に応じ て、高くなるように調整するｔ；めの十分な時間が得られる。

別の有利な方法の場合、内燃機関の温度がめられさらにこの温度に依存して遅延 時間が設定調整される。これにより例えば次のことが可能となる。即ち低いエン ジン温度の場合は負荷の投入設定を、内燃機関のいっそう高い送出出力が設定調 整されるまで、さらに遅延させることが可能となる。

別の有利な方法の場合は、内燃機関の温度がめられこの温度に依存して内燃機関 の送出出力が高められる。これにより、内燃機関の全部の作動状態において空調 装置の衝撃のない投入接続を可能にする！こめに、全部のエンジン温度にわたり 送出出力を最適に設定調整することができる。

温度の検出により、著しく高いエンジン温度の場合は、エンジンのこれの以との 負荷状態を遮断するｔ；めに、空調装置のコンプレッサの付加接続を阻止するこ ともできる。

内燃機関の瞬時の負荷状態が検出されさらに所定の上側負荷値を上回わると、コ ンプレッサの作動開始が行なわれないようにされている方法は有利である。例え ば加速過程のために内燃機関の全出力が使用される時は、コンプレッサの付加接 続による出力低下が回避される。

請求項９の特徴部分に示されている、前述の方法を実施するｔ；めの本発明によ る制御回路は次の利点を有する。即ちセンサを用いて、コンプレッサの高圧領域 に存在する圧力が検出され、これによりコンプレフサの投入接続の際に生ずる内 燃機関の負荷状態が著しく正確に前もって検出できる利点が得られる。そのため 適切な制御装置を用いて、内燃機関の送出出力が測定されｔ；圧力に依存して、 コンプレッサの付加接続が実質的に反作用なく行なえるように、高められる。

有利な制御回路の場合は遅延回路が設けられ、この遅延回路により負荷が即ちコ ンプレッサが、所定の遅延時間の後にはじめて作動可能にされる。例えば内燃機 関のスタート後に、コンプレッサが作動されない１０〜２０秒の遅延時間が選定 される。これにより内燃機関は、エンジン制御の全部の過程が始動開始される時 間中は、付加的に負荷が加えられないようにされる別の有利な制御回路の場合は 監視装置が設けられ、この監視装置を用いて、個々の切り換えエレメントのまた は切り換えエレメント群の機能が検査される。エラーが生ずるとコンプレッサの 作動開始が阻止され、その結果、内燃機関の過負荷が回避される。

従属形式の請求項に示された構成によりこの制御装置の各種の構成が可能となる 。

図　面 本発明の実施例が、本発明による制御回路の簡単なブロック図として表わされて いる図面に示されている図面に、内燃機関により駆動される負荷を制御する方法 を実施する制御回路が示されている。この場合、負荷としては例えば自動車の空 調装置の圧縮器すなわちコンプレッサが選定されている。

この制御回路は、内燃機関の機能の制御に用いられる制御装置を有する。この種 の制御装置は公知であるため、その機能についてはここでは詳細に説明する必要 がない。

図面は自動車の内燃機関ｌにより駆動される、コンプレッサ２を有する空調装置 の機能を説明するブロック図を示す。内燃機関１とコンプレッサ２との間に、制 御可能な連結装置３として構成された切り換え機構が設けられている。例えば電 磁式連結装置が選定される。

空調装置のコンプレッサは一方では自動車の内室における高すぎる温度の場合に 、および自動車の内室における高すぎる湿度の場合に、投入接続することができ る。温度に依存する投入接続は例えば自動車の内室におけるサーモスタットを介 して行なわれる。簡単な空調装置の場合はコンプレッサがこの空調装置のサーモ スタットにより直接投入接続される。この目的でサーモスタットとコンプレッサ との間の接続が必要とされる。この接続は図において破線で示されている。

図示されている様にこの場合はサーモスタット４とコンプレッサ２との間に直接 的な接続が形成されない。それに代えて、サーモスタットの出力信号が制御装置 ５へ導びかれる。

別の複数個の情報を制御装置５は各種のセンサから供給される。例えばコンプレ ッサの高圧側に圧力センサ６が設けられており、この圧力センサがここに存在す る圧力を検出して相応の信号を制御装置５へ転送する。圧力センサは例えば、こ れが空調装置の冷却剤の圧力に比例する電圧を送出する様に、設計されている。

この場合、例えば圧力センサ６における出力電圧は、コンプレッサの高圧領域に おける圧力が０〜３０バール上昇すると、０〜５Ｖ変化することができる。

温度センサ７を介して内燃機関１の温度が検出される。例えば冷却剤の温度がま たは内燃機関のガソリンの温度が測定される。温度センサ７は線路を介して制御 装置５と接続されている。

別のいわゆる負荷センサ８を介して内燃機関の負荷状態を検出することができる 。この場合たとえば絞り弁の位置がまたはアクセルペダルと結合されている変位 発信器の位置をめることができる。このセンサの出力信号も制御装置５へ導びか れる。

置５と結合装置３との間に接続されている。

制御装置はさらに制御回路ｌＯを有し、この制御回路は線路１１を介して内燃機 関と接続されている。

さらに監視回路１２も設けられており、これは個々の回路エレメントまたは回路 エレメント群の機能を監視する。この目的でこの監視回路は例えばサーモスタッ ト４．コンプレッサ２．圧力センサ６．遅延回路９、負荷センサ８．温度センサ ７、制御回路１０と接続されており、さらに制御装置５の個々の切り換えユニッ トとも接続されている。この目的で必要とされる線路は、図面を見やすくするた めに、ここには記入されていない。

最後にメークスイッチとして設計されているスイッチ１３が設けられており、こ のスイッチは適切な電圧源と接続されている。このスイッチを介してコンプレッ サはサーモスタットに依存せずに即ち自動車の内室における温度に依存せずに、 例えば自動車中の高すぎる湿度の場合に投入接続することができる。図示されて いるスイッチではなく電子スイッチを使用することもできる。

通常の様に内燃機関を制御するための制御装置の中には、ここに述べた信号が例 えば内燃機関エンジン温度および負荷状態が、全部必要とされて設けられている 。圧力センサ信号だけを付加的に導びく必要がある。スイッチ１３および遅延回 路９も制御装置５の中へ組み込むことができる。制御装置はスイッチを介して例 えば電子リレーを介して空調装置のコンプレッサを制御する。

次に、内燃機関により駆動される負荷を制御する方法を即ち図示されている回路 の動作を説明する：自動車の内室中の温度が所定の限界値を上回わると、サーモ スタット４が相応の出力信号を制御装置５へ送出する。コンプレッサ２はこの信 号にもとづいて直接投入接続されるのではない。そうでなくてまず最初にコンプ レッサ２の作動状態が、一般的に言えば付加接続されるべき負荷の作動状態が請 求められる。このことは圧力センサ６を用いて行なわれる。この圧力センサはコ ンプレッサの高圧領域において存在している圧力を検出して相応の出力信号を制 御装置５へ送出する。圧力がしたがって内燃機関の予期さるべき負荷状態が、所 定の離散的な時点においてまたは有利に連続的に測定される。

コンプレッサ２の投入接続の際に内燃機関１の出力が感知できる位に低減される のを阻止するために、まず最初に内燃機関の送出出力の上昇が行なわれる。この ことは線路１１を介して、制御装置１０の相応の信号により達せられる。この場 合、内燃機関の送出される出力をどのように上昇させるかは、問題にされない。

例えば内燃機関に導びかれる空気量を制御装置１０を用いて高めることができる 。送出される出力を高めるために点火角度を相応に移動させることもできる。

例えば内燃機関に導びかれる燃料／空気混合気を濃縮化することもできる。この 最後の解決手段は例えば希薄エンジンに対して適している。

内燃機関の送出される出力が高められてから、コンプレッサ２が投入接続される 。内燃機関の出力上昇を保証するために、コンプレフサは所定の遅延時間の後に はじめて付加接続される。遅延時間は制御装置５により変化することができる。

遅延作用は遅延回路９により保証される。

この遅延時間の経過後に、内燃機関ｌとコンプレッサ２との間に設けられている 結合装置３が作動される。そのため内燃機関からコンプレッサへの力伝達が行な われる。

前述の様に、コンプレッサが付加接続される前に、例えば内燃機関に導びかれる 空気量が増加される。これにより、コンプレッサを実質的に衝撃なく付加接続で きるようになる。圧力センサ６を用いてコンプレッサ２の出力側の圧力がめられ るため、出力増加をコンプレッサの瞬時の作動状態へ適合することができる。コ ンプレッサの出力側に高い圧力が存在すると、即ち内燃機関の負荷状態がコンプ レッサの投入接続の際に大きくなると、コンプレッサの作動開始前に内燃機関の 出力が、コンプレッサの高圧側の圧力が低い時よりも、高められる。

出力増加の程度は種々異なる所与の状態に適合することができる。例えば温度セ ンサ７を用いて内燃機関ｌの温度を検出することができる。この温度がまだ著し く低い時は、コンプレッサ２の投入接続の前に制御装置ｌＯを用いて内燃機関の より太い出力増加が前もって与えられる。内燃機関の温度を限界値と比較して、 上側限界値を上回わった時はコンプレッサの作動開始を完全に阻止することがで きる。これにより内燃機関がコンプレッサの付加接続により、過負荷状態にされ ることが回避される。

適切なセンサ８を用いて内燃機関ｌの瞬時の負荷状態を検出することもできる。

所定の上側負荷値を上回わると、例えば内燃機関の全負荷の場合は、コンプレッ サ２の投入接続が、内燃機関の過負荷状態を遮断するために、阻止される。

各種のセンサの複数個の情報を組み合わせることもできる。例えばコンプレッサ ２の付加接続を、内燃機関の所定の負荷の場合にコンプレッサの高圧領域におけ る所定の圧力限界値を上回わった時に、阻止することもできる。

遅延回路９は次の様に設計することができる。即ち内燃機関ｌのスタートの後に 基本的に所定の時間の間はたとえば１０〜２０秒間の間はコンプレッサ２の作動 を結合装置３を介して遮断しておくように、設計することができる。これにより 制御装置５に、内燃機関の全部の機能をその最適値へ調整するためにの十分な時 間が与えられる。エンジン制御過程が始動されると、はじめてコンプレッサが付 加接続できる。

図示されている制御回路の監視回路１２は機能保護のために用いられる。この監 視回路は、この回路の個々のエレメントが例えば制御装置５のセンサまたは下位 装置が故障する時に、検出する。故障が検出されると制御装置５が、必ずしも必 要とはされない負荷は例えば空調装置のコンプレッサが作動されないことを保証 する。これにより内燃機関ｌの不必要な負荷状態が、障害時には回避される。監 視回路は制御装置５の中に一体化することもできる。

自動車の内室中の湿度が高すぎると、空調装置をサーモスタット４には依存しな いスイッチ１３により投入接続することができる。このスイッチは一方では電圧 源に接続され、他方では制御装置５と接続されている。このスイッチにより空調 装置のコンプレッサ２を投入接続するためにの命令が送出される。この投入接続 信号は、サーモスタット４が自動車の内室中の高すぎる温度の場合に送出する信 号と比較される。制御回路の機能は、空調装置が高すぎる温度の場合に投入接続 されるかまたは高すぎる湿度の場合に投入接続されるかに関係なく、同じである 。即ちコンプレッサ２の作動開始前に内燃機関ｌの送出出力が、コンプレッサの 作動により期待される負荷状態に依存して、高められる。この場合もコンプレッ サは遅延回路９により、内燃機関１の高められた送出出力が保証された時に、は じめて投入接続される。制御回路の上述の機能はその他の点では同じであり、そ のｔ；めここではその正確な同じ説明は省略する。

すべての場合に保証されていることは、負荷の即ちコンプレッサ２の投入接続の 前は、内燃機関ｌの出力が負荷により期待されるべき負荷状態に依存して高めら れることである。このようにして負荷の反作用のない投入接続が内燃機関の実質 的に全部の回転数領域において形成される。内燃機関の無負荷回転の場合、回転 数の低下が実質的に除去される。さらに本発明の制御回路によりまたはここに示 されｔ；方法により過負荷状態の以前に内燃機関ｌの保護が達せられる。何故な らば作動状態だ七えば内燃機関の温度または負荷が制御過程の中へ算入されるか らである。

制御回路の基本構成からおよび、内燃機関により駆動される負荷を制御する方法 の説明から明らかなように、自動車の空調装置のコンプレッサの高圧領域におけ る使用により、コンプレッサの最適な制御が可能となる。何故ならば自動車の内 燃機関の送出出力が、コンプレッサの作動開始の前に、形成される内燃機関の負 荷状態に依存して高められるからである。

この種のセンサの出力信号は内燃機関の機能を制御する、上述の特性を有する制 御装置へ導びかれる。圧力センサの出力信号を評価する制御装置５は次のように 設計することができる。即ち上側圧力限界値を上回わる場合も所定の下側圧力限 界値を下回わる場合も空調装置のコンプレッサの投入接続を行なわないように設 計することができる。そのため、このように構成しない時には空調装置の機能保 護のために必要とされる圧力スイッチおよび／または圧力センサが省略できる図 面を用いて説明された方法を実施するために、内燃機関の機能を制御する制御装 置が、内燃機関により駆動される負荷の制御のために例えば自動車の空調装置の コンプレッサの制御のために用いられる。この場合この制御装置は、コンプレッ サによる内燃機関の負荷状態をそのコンプレッサ作動開始前に検出するセンサな らびに内燃機関の送出出力を、このコンプレッサにより生ずる内燃機関の負荷状 態に依存して高める制御ユニットを有する。この種の制御装置の機能はこの種の 適用の場合に著しく改善される。例えば空調装置の負荷すなわちコンプレッサの 反作用のない投入接続が達せられる。さらに図面を用いて説明した様に、付加的 な複数個の安全機能が設けられ、これらが内燃機関の作動を負荷の制御に関連づ けて改善する。障害の発生が確実に検出され、さらに例えば空調装置のコンプレ ッサのような負荷による内燃機関の付加的な負荷状態が障害時には遮−断される 。

匡際調食報告 一一一一−＾−−−−１輻　ＰＣＴ／ｌｌ）’：　Ｒ９１ＱＯＲ’＋１国際調査 報告 ＤＥε９００５３１ ＳＡ　３：）４１６

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関により駆動される負荷を、例えば自動車の空調装置のコンプレッサ を制御する方法が次のステップを有しており：即ち −コンプレッサの作動開始前に内燃機関の送出出力を固定の値だけ高めるように するステップと、さらに −所定の遅延作用の後にコンプレッサを投入接続するステップとを有する、前記 の制御方法において、負荷の作動により生ずる内燃機関の負荷状態を該負荷の作 動開始の前に求めるようにし、さらに送出される内燃機関の出力を、予期さるべ き負荷状態に依存して、高めてから次に該負荷を作動させるようにしたことを特 徴とする、内燃機関により駆動される負荷を制御する方法。
2. ２．負荷状態を連続的に求めるようにした請求項１記載の方法。
3. ３．内燃機関の予期さるべき負荷状態を測定するために、コンプレッサの高圧領 域における圧力を測定するようにした請求項１または２記載の方法。
4. ４．負荷を所定の遅延時間の経過後に作動させるようにした請求項１から３まで のいずれか１項記載の方法。
5. ５．内燃機関の温度を求め、さらに遅延時間を温度に依存して選定するようにし た請求項４記載の方法。
6. ６．内燃機関の温度を求めるようにし、さらに内燃機関の送出出力を温度にも依 存して高めるようにした請求項１記載の方法。
7. ７．内燃機関の温度を求めるようにし、さらに上側限界値を上回わった場合はコ ンプレッサの作動開始を中止するようにした請求項１記載の方法。
8. ８．内燃機関の瞬時の負荷状態を検出するようにし、さらに所定の上側負荷値を 上回わった場合はコンプレッサの作動開始を中止するようにした請求項１記載の 方法。
9. ９．請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法を実施する制御回路におい て、 −コンプレッサ（２）の高圧領域に存在する圧力を検出する圧力センサ（６）、 −圧力センサ（６）の出力信号に依存して内燃機関（１）の送出出力を高める制 御装置（１０）、および −コンプレッサ（２）を作動させる切り換え機構（３）が設けられている ことを特徴とする制御装置。
10. １０．切り換え機構が、制御可能な結合装置として例えば電磁式結合装置として 構成されている請求項９記載の制御回路。
11. １１．切り換え機構（３）を所定の遅延時間の後にはじめて操作可能にさせる遅 延回路（９）が設けられている請求項９記載の制御回路。
12. １２．遅延回路（９）により前もって与えられる遅延時間が、内燃機関（１）の 温度に依存して変化可能であるようにした請求項１１記載の制御回路。
13. １３．内燃機関（１）の温度を検出するセンサ（７）が設けられている請求項９ 記載の制御回路。
14. １４．内燃機関（１）の負荷値を検出する装置（８）が設けられている請求項９ 記載の制御回路。
15. １５．個々の切り換えエレメントおよび／または切り換えエレメント群の機能を 監視するための監視回路（１２）が段けられており、この場合この監視回路が、 エラー発生時に、コンプレッサ（２）の作動開始を阻止するようにした請求項９ 記載の制御回路。
16. １６．自動車の空調装置のコンプレッサ（２）の高圧領域に設けられる圧力セン サ（６）を、コンプレッサの制御のために用いるようにした、および該コンプレ ッサの作動開始前にコンプレッサの作動により生ずる内燃機関の負荷状態に依存 して自動車の内燃機関（１）の送出出力を適合調節するために用いるようにした 圧力センサの用途。
17. １７．内燃機関（１）の機能を制御するための制御装置（５）を、該内燃機関に より駆動される負荷の制御のために、例えば自動車の空調装置のコンプレッサ（ ２）の制御のために用いるようにし、この場合この制御装置はコンプレッサによ る内燃機関の負荷状態を該コンプレッサの作動開始前に検出するセンサ（６）な らびに、内燃機関の送出出力をコンプレッサにより生ずる内燃機関の負荷状態に 依存して高める制御ユニット（１０）を有するようにした、制御装置（５）の用 途。