JPH0454051B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の走行原動機として用いられる
内燃機関のアイドル回転速度を制御するアイドル
回転速度制御装置に関する。本発明のアイドル回
転速度制御装置は、特に内燃機関の負荷装置であ
る車室空調装置の冷媒圧縮機の運転状態に応じて
アイドル回転速度を自動調節するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、典型的な車室空調装置は、電磁クラツチ
を介して連結、遮断される冷媒圧縮機を有してお
り、それによつて空気冷却をオンオフ的に制御し
ていた。

しかしながら、このオンオフ型の空気冷却の欠
点は、吹出空気温度の変動が著しいこと、及び内
燃機関に係わる負荷の変動が激しいことである。

このような欠点を改良すべく、吐出容量の可変
とする圧縮機を用いることも提案されていた。そ
して、このような可変容量型の圧縮機を用いる場
合には、圧縮機の容量制御と機関の回転速度制御
とを関連させることが提案されている（特開昭57
−56638号公報）。

しかしながら、この従来の考え方では専ら冷房
能力の制御のために内燃機関の回転速度を変動さ
せるようになつており、空調装置の負荷の変動が
生じた時でも内燃機関の回転速度の変動を抑える
という考えには至つていないものであつた。換言
すれば、従来のものでは圧縮機の容量の変動等に
伴い内燃機関に加わる負荷が変動したとき、その
負荷の変動は内燃機関側で何ら抑えられるように
はなつていなかつた。さらに、この従来のもので
は冷房負荷に対応するために回転数と容量とを共
に制御するようにしているため、その制御の時間
遅れに起因するハンチングが生じる恐れがあつ
た。

〔発明の解決する課題〕

本発明は、上記従来例の問題点に鑑みて案出さ
れたもので、可変容量型の圧縮機の制御システム
と結合されて使用される際、圧縮機の容量変化に
起因する内燃機関回転速度の変動を抑制すること
を目的とする。

〔構成〕

上記目的を達成するため、本願発明は、 走行原動機として内燃機関を搭載し、その内燃
機関より車室空調装置の冷媒圧縮機の駆動力を得
るようにした自動車のアイドル回転速度制御装置
において、 内燃機関のアイドル回転速度を調整する第１の
調整手段と、 圧縮機の冷媒吐出容量を調整する第２の調整手
段と、 内燃機関から圧縮機への動力伝達を断続する第
３の調整手段と、 空調装置の冷房負荷状態を検知する検知手段
と、 この検知手段からの検知信号に基づき第２の調
整手段および第３の調整手段に圧縮機制御信号を
送信すると同時に、この圧縮機制御信号に基づき
第１の調整手段に回転速度制御信号を送信する制
御手段を備えるという構成を採用する。

〔作用〕

上記構成の採用により、本発明の回転速度制御
装置では、以下のように内燃機関の回転速度をス
ムーズに保持することとなる。

即ち、自動車の空調装置は日射の有無や外気温
の変化等によりその負荷が変動し易いものである
が、この冷房負荷の変動を本発明では検知手段に
より検出する。そして、この検知手段からの信号
に基づき、専ら圧縮機の冷媒吐出容量の制御及び
圧縮機の動力伝達の断続で冷房能力を可変制御す
る。

即ち、本発明では冷房負荷の変動に対して、圧
縮機の回転数を制御するのではなく、圧縮機の容
量を制御することで対処する。ここで、冷房負荷
の変動を圧縮機の回転数制御で対処しようとした
場合には圧縮機は走行用原動機としての内燃機関
により駆動されるため、負荷変動に応じて内燃機
関の回転数を変動させなければならず、そのこと
は走行状態の変動を来すことになる。しかしなが
ら、本発明では上記の如く圧縮機の回転速度変化
では対処しないため、このように自動車の走行状
態に変動を来すことはない。

本発明は、さらに圧縮機の容量変動および動力
伝達の断続に伴う内燃機関への負荷変動を、内燃
機関のアイドル回転速度を制御することで達成す
る。

これは、内燃機関の回転速度制御信号が一定の
状態で圧縮機の容量のみ変動したのでは、容量変
動すなわち内燃機関に加わる負荷の変動に応じて
内燃機関のアイドル回転速度が変動してしまうこ
とになるので、このアイドル回転速度の変動を抑
制するためである。

特に本発明では、検知手段からの検知信号に基
づき圧縮機の容量制御および動力伝達の断続を制
御すると同時に圧縮機制御信号に基づき内燃機関
のアイドル回転速度を制御するようにしている。
そのため、圧縮機の容量が実際に変化されるのに
先んじてアイドル回転速度制御信号を受けること
となる。つまり、内燃機関のアイドル回転速度は
圧縮機の容量変化と同調して制御されることとな
る。

〔効果〕

以上説明したように、本発明のアイドル回転速
度制御装置では、空調装置作動時にその冷房負荷
に起因する内燃機関の駆動負荷の変動を考慮し、
冷房装置作動時常に内燃機関の機関運転に不調を
来すことがないようアイドル回転数を制御するこ
ととなる。そのため、本発明では圧縮機の容量変
化に起因する内燃機関の回転速度の変動が抑制さ
れるという優れた効果を奏する。

〔実施例の説明〕

以下、本発明を図に示す一実施例を参照して説
明する。第１図は本発明を適用した、アイドル回
転速度制御装置、ならびに空調制御装置を示して
いる。図中、符号１０は走行原動機としての内燃
機関を示し、その吸気管１１には、アクセルペダ
ル１２によつて機械的に操作されるスロツトル弁
１３が配置され、機関の出力を乗員のペダル操作
によつて調節可能としてある。

１４はスロツトル弁１３の上流と下流とをバイ
パスするバイパス通路で、この通路中には公知の
電気制御型の流量調整弁１５（第１の調節手段）
が配置されている。この流量調整弁１５は、例え
ばリニアソレノイドやステツピングモータからな
る電磁アクチユエータ１６により駆動されて流路
開度が変更されるもので、スロツトル弁１３の閉
成状態においても、その流路開度に対応した吸気
量を内燃機関に供給することによつて、内燃機関
のアイドル回転速度を提供する。

１７は可変容量型の圧縮機で、電磁クラツチお
よびＶベルトを含む連結機構１８（第３の調整手
段）を介して、内燃機関１０より駆動力を断接的
に受ける。この圧縮機１７は、容量調節部材１９
（第２の調節手段）を含んでいる。公知例により、
圧縮機１７はベーン型で、容量調節部材１９はシ
リンダ内のベーンの圧縮行程の所定部位に設けら
れたバイパス用の長穴とこの長穴の有効長さを調
節する可動部材とからなる。この可動部材の移動
量は電磁アクチユエータ２０によつて連続的に変
更され、それに対応して圧縮機における有効圧縮
行程の長さが変化され、仮に内燃機関の回転速度
が一定であつたとしても、圧縮機の単位時間当り
の冷媒吐出容量を変化させることができる。

圧縮機１７は、公知の冷媒循環サイクル２１の
原動機として作用し、蒸発器２２を通る冷媒圧縮
膨張系に冷媒を循環させ、蒸発器２２において吸
熱作用を発生させる。この蒸発器２２における吸
熱作用の大きさ（冷却度）は圧縮機１７の冷媒吐
出量に依存して変化し、一般的に冷媒吐出量が大
きいほど吸熱作用は大きい。

蒸発器２２は、図示の典型的空調装置の配置に
示すように、空調ダクト２３内で、電動送風機２
４の下流側に位置されている。空調ダクト２３に
おいて、蒸発器２２の下流には、温度調節ダンパ
ー（エアミツクスダンパ）２５と、ヒータコア２
６と、空気流の分配器２７とが順に配置されてい
る。この空調装置は、電動送風機２４により圧送
される空気を蒸発器２２で冷却し、冷却後の空気
流のヒータコア２６を通る割合をエアミツクスダ
ンパ２５で調節することで、温度調節する仕組み
になつている。温度調節された空気は、分配器２
７により、ヒータ吹出口、ベント吹出口、および
デフロスタ吹出口に分配される。

この実施例において例示する空調装置は、蒸発
器２２における空気冷却度を除く各空調モードを
乗員の手動操作によつて直接的に設定できるよう
に構成してある。すなわち、電動送風機２４の送
風能力は、送風量調節レバー２８によつて、電流
制限抵抗９の抵抗値を変化させることで、調節さ
れる。また、エアミツクスダンパ２５による温度
調節量は、温度調節レバー３０によつて、それと
機械的に連結されたリンク機構によつて、調節さ
れる。また、分配器２７による吹出空気流の分配
は、吹出モード切替レバー３１によつて、それと
機械的に連結されたリンク機構によつて調節され
る。

次に、上記のアイドル回転速度制御機構、およ
び可変容量型の圧縮機と電気的に接続された制御
手段について説明する。

第１図において、３２は圧縮機制御回路で、圧
縮機１７の容量調節部材１９の調節量、および連
結機構１８の電磁クラツチの断接状態を、入力信
号装置からの電気信号に応じて決定する。３３は
アイドル回転速度制御回路で、流量調整弁１５の
開度を、とくに圧縮機制御回路３２を含む入力信
号装置からの電気信号に応じて決定する。

圧縮機制御回路３２は、基本的には、蒸発器２
２の空気冷却度が、エアミツクスダンパ２５の位
置、つまり乗員によつて希望される温度調節量、
に対応するように、圧縮機１７の容量を決定す
る。また、特別に除湿が必要となる運転モード、
つまり送風能力が最大で、吹出がデフロスタ吹出
である場合（窓ガラスの曇除去または防止がなさ
れる場合）は、より大きい容量を選ぶ。

このため、入力信号装置は、蒸発器２２の現実
の空気冷却度を検出する冷却度センサ３４と、温
度調節レバー３０の操作位置を検出する位置セン
サ３５とを含む。冷却度センサ３４として、この
実施例では、蒸発器２２の直下流に設置された負
特性サーミスタが使用され、冷却された空気の温
度が低いほど大きい抵抗値を示す。一方位置セン
サ３５として、ポテンシヨンメータが使用され、
エアミツクスダンパ２５が冷房側に位置するほ
ど、小さい抵抗値を示す。

また、入力信号装置として、送風量調節レバー
２８の操作位置が最大送風能力に対応するときに
閉成する最大送風スイツチ３６と、吹出モード切
替レバー３１の操作位置がデフロスタ吹出に対応
するときに閉成するデフロスタスイツチ３７が含
まれる。

さらに、この実施例では、電磁アクチユエータ
２０として、簡易型のものを使用するため、この
アクチユエータ２０の実際の作動位置を検出する
ポテンシヨメータ３８が、入力信号装置として付
加的に設けられる。

第２図は圧縮機制御回路３２の詳細を示してお
り、冷却度センサ３４、位置センサ３５、最大送
風スイツチ３６、およびデフロスタスイツチ３７
の個々の役割については、先に述べた通りであ
る。この制御回路において、前記位置センサ３５
は定電圧Vcのもとに固定抵抗３９と直列に接続
され、その接続点に目標冷却度に対応した電圧
Vtを生じる。位置センサ３５および固定抵抗３
９の抵抗値は、エアミツクスダンパ２５が最大冷
房位置にあるときに目標冷却度電圧Vtが最小で、
最大暖房位置にあるときに目標冷却度電圧Vtが
最大となり、かつ最小抵抗値のとき目標冷却度が
０度近傍を指し、最大抵抗値のとき目標冷却度が
15度近傍を指すように設定されている。

前記最大送風スイツチ３６、およびデフロスタ
スイツチ３７は固定抵抗４０と直列に接続され、
さらに位置センサ３５と並列に接続されている。
固定抵抗４０の抵抗値は、両スイツチ３６，３７
がともに閉成状態のときに、上記目標冷却度電圧
Vtをさらに大きい値にし、それによつて目標冷
却度を通常よりも数度低下させる役目を有する。

前記冷却度センサ３４は、定電圧Vcのもとに
固定抵抗４１と直列に接続され、その接続点に現
実の冷却度に対応した電圧Vaを生じる。冷却度
センサ３４および固定抵抗４１の抵抗値は、上記
の位置センサ３５および固定抵抗３９による目標
冷却度に整合するように設定される。

４２は差動増幅回路で、目標冷却度電圧Vtと
現実冷却度電圧Vaとを受けて、その差、つまり
必要な冷却効果に対応した制御電圧Cc（圧縮機制
御信号）を生じる。この制御電圧Ccは後続のサ
ーボ増幅回路４３とスイツチング増幅回路４４に
入力される。

サーボ増幅回路４３は、上記制御電圧Ccと前
記位置センサ３８からの位置信号電圧Pcとを入
力し、両電圧の差に応じた制御出力Acを生じる。
この制御出力Acは電磁アクチユエータ２０に与
えられ、それによつて必要な冷却効果を得るべく
容量調節部材１９の位置を帰還制御に基づいて調
節する。

スイツチング増幅回路４４は、上記制御電圧
Ccと予め設定された一定の電圧Coとを比較し、
Cc＜Coのとき、つまり制御電圧Ccが冷却効果を
必要としない点に定められた一定基準値より小の
とき、消勢され、そうでないとき付勢される連結
出力信号Sw（圧縮機制御信号）を生じる。連結出
力信号Smは前記連結機構１８に含まれる電磁ク
ラツチに与えられ、必要とされる冷却効果が一定
値以上のとき連結機構１８を連結状態にする。

このように圧縮機制御回路３２は、乗員によつ
て希望される温度調節量に対応するように、また
特別に除湿が必要となる運転モードでは、より大
きい容量を選ぶように、制御電圧Ccを発生し、
さらに制御電圧Ccが一定基準値に満たないとき
は、連結機構１８を遮断する連結出力信号Smを
発生する。

アイドル回転速度制御回路３３は、内燃機関１
０の運転状態および負荷の状態に応じて、目標と
するアイドル回転速度を決定し、これと現実の機
関回転数とを比較し、その差に応じて、流量調整
弁１５の開度を制御する制御電圧を発生し、電磁
アクチユエータ１６に与える。このため、入力信
号装置として、機関の現実の回転速度を検出する
回転センサ４５が設けられ、また内燃機関の暖機
状態を検出する温度センサ４６が設けられてい
る。また、機関に対する圧縮機１７の負荷状態を
検知するため、圧縮機制御回路３２から制御電圧
Ccと連結出力信号Smとを受ける。さらに、必要
に応じて、他の負荷センサＸを付加することもで
きる。

回転センサ４５は機関の回転に同期してパルス
信号を生じるもの、また温度センサ４６は内燃機
関１０からヒータコア２６に通じる冷却水配管に
設置された負特性サーミスタが使用される。

第３図は、アイドル回転速度制御回路３３の詳
細を示しており、温度センサ４６は固定抵抗４７
と直列に接続され、その接続点に内燃機関１０の
温度に応じた電圧Twを生じる。温度電圧Twは
内燃機関１０が低温であるほど大きい値となる。

４８はリレースイツチで、圧縮機制御回路３２
からの連結出力信号Smが付勢レベルのとき、閉
成する。４９，５０，５１は固定抵抗で、それぞ
れ入力端に印加される電圧に対する重み付けの役
割を有し、他端は１つに結接され、加算増幅回路
５２に印加される。加算増幅回路５２において
は、入力信号Sm，Cc，Tw、およびＸに応じて
目標とするアイドル回転速度を示す制御電圧Iso
を生じる。この際、入力信号に対する重み付け
は、上記固定抵抗によつて適当に調整することが
できる。ここで、圧縮機制御回路３２からの連結
出力信号Smが消勢レベルのときは、圧縮機の容
量を示す制御電圧Ccは、加算に供されない。な
お、加算増幅回路５２は、OPアンプと抵抗群と
からなる公知の構成になるもので、参照電圧Vo
により、出力制御電圧Isoのレベルを調節するこ
とができる。

加算増幅回路５２より出力される目標アイドル
回転速度を示す制御電圧Isoは、サーボ増幅回路
５３に入力される。一方、回転センサ４５からの
機関の回転に同期したパルス信号は、周波数−電
圧変換回路５４によつて、内燃機関の現実の回転
速度に対応した値の信号電圧Isに変換され、サー
ボ増幅回路５３に与えられる。サーボ増幅回路５
３は、上記制御電圧Isoと信号電圧Isとを入力し、
両電圧の差に応じた制御出力Vs（回転速度制御信
号）を生じる。この制御出力Vsは前記電磁アク
チユエータ１６に与えられ、それによつて現実の
アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に維持
するべく流量調整弁１５の流路開度を帰還制御に
基づいて調節する。

以上説明した制御装置のうち、アイドル回転速
度制御回路３３は図示しない自動車キースイツチ
の投入によつて給電され、圧縮機制御回路３２は
図示しない空調スイツチの投入によつて給電され
作動する。作動状態において、圧縮機制御回路３
２は乗員による空調操作機器の操作状態に応じて
圧縮機１７の容量を決定し制御する。一方、アイ
ドル回転速度制御回路３３は内燃機関１０の運転
状態とともに、圧縮機制御回路３２から圧縮機容
量の目標値を示す制御信号Ccに応じて、目標ア
イドル回転速度を決定し制御する。ここで、アイ
ドル回転速度制御回路３３は制御信号Ccを、圧
縮機の容量が実際に変化されるのに先んじて受け
取るため、機関のアイドル回転速度は圧縮機容量
の変化と同調して調整される。このため、内燃機
関１０において、圧縮機の容量変化に起因する回
転速度の乱調を生じることが抑制される。

以上、本発明を１つの実施例について述べた
が、本発明はその範囲に限定されるものではな
く、第１図ないし第３図に示す機械的および電気
的構成の細部についての変形はもちろん、次に例
示する変形実施も可能である。

(1) 圧縮機制御回路は、温度調節状態に応じて圧
縮機容量を制御することができるが、この場
合、前記実施例のように温度調節レバーに連動
するほか、例えば車室内温度測定器からの信号
に基づいて温度調節部材（エアミツクスダン
パ）の位置を自動制御する型の空調装置では、
車室内温度測定器からの信号や必要により外乱
情報としての車室外温度、日射量などの測定信
号に応じて、圧縮機容量を制御することもでき
る。また、圧縮機制御回路において、車室内温
度や窓ガラスの曇り状態の測定器からの信号に
基づいて、圧縮機容量を制御することもでき、
このように圧縮機の制御要因は車室のおかれた
環境条件によつて変化するものである。なお圧
縮機制御回路に、機関回転速度が圧縮機に必要
十分な回転速度を越える場合に、圧縮機容量を
低下させる機能を付加することは本発明の趣旨
に反するものではない。

(2) 圧縮機制御回路は、圧縮機容量を決定した後
にアイドル回転速度がその対応する目標値に到
達するのを待つて、容量調節部材に制御信号を
与えるようにしてもよい。このため、例えば第
２図の構成において、差動増幅回路４２とサー
ボ増幅回路４３との間に、遅延回路例えばRC
積分回路を接続することができる。

(3) 上述の圧縮機制御回路とアイドル回転速度制
御回路との各制御機能の一方または両方をマイ
クロコンピユータを用いて実現することができ
る。

以上述べたように本発明によれば、圧縮機の容
量制御の利点を一層活かすことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図はその圧縮機制御回路の詳細を示す電気結
線図、第３図はアイドル回転速度制御回路の詳細
を示す電気結線図である。 １０……内燃機関、１５……流量調整弁（第１
の調節手段）、１６……電磁アクチユエータ、１
７……冷媒圧縮機、１９……容量調節部材（第２
の調節手段）、２０……電磁アクチユエータ、３
２，３３……制御手段をなす圧縮機制御回路とア
イドル回転速度制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行原動機として内燃機関を搭載し、その内
   燃機関より車室空調装置の冷媒圧縮機の駆動力を
   得るようにした自動車のアイドル回転速度制御装
   置において、 前記内燃機関のアイドル回転速度を調整する第
   １の調整手段と、 前記圧縮機の冷媒吐出容量を調整する第２の調
   整手段と、 前記内燃機関から前記圧縮機への動力伝達を断
   続する第３の調整手段と、 前記空調装置の冷房負荷状態を検知する検知手
   段と、 この検知手段からの検知信号に基づき前記第２
   の調整手段および前記第３の調整手段に圧縮機制
   御信号を送信すると同時に、この圧縮機制御信号
   に基づき前記第１の調整手段に回転速度制御信号
   を送信する制御手段とを備えてなるアイドル回転
   速度制御装置。