JP2005247191A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の加速性向上と空調装置の冷房性能の確保との両立を図る。
【解決手段】 車室内への送風空気を冷却する蒸発器６と、走行用のエンジン１１により駆動力されて、蒸発器６で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２の容量を可変する容量可変機構１５とを備える車両用空調装置において、空調装置用電子制御装置１４は、エンジン１１の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、圧縮機２の容量が低下するように容量可変機構１５を制御して加速性向上を図り、エンジン１１の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、圧縮機２の容量が変化しないように容量可変機構１５を制御して冷房性能を確保する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行用のエンジンにより駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機を備える車両用空調装置に関するものである。

従来、加速時のようなエンジンの高負荷時には、エンジンの負荷を軽減して加速性を確保するために、空調装置の圧縮機の容量を低下させたり、あるいは、圧縮機を停止させたりという、いわゆる加速制御を行っていた（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平５−５８１５１号公報 特開平５−５８１５２号公報

近年、排ガス規制により例えばバスの走行用エンジンの小排気量化が進み、加速制御に入る頻度が多くなる傾向にある。しかしながら、夏場の冷房能力が必要な時期に頻繁に加速制御が入った場合、冷房能力不足による冷え不良が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、車両の加速性向上と空調装置の冷房性能の確保との両立を図ることを目的とする。

本発明は、冷房負荷が低い状況下では圧縮機を停止しても不快感の増加は少なく、一方、冷房負荷が高い状況下で圧縮機を停止すると不快感の増加が大きい点に着目してなされたもので、請求項１に記載の発明では、車室内への送風空気を冷却する蒸発器（６）と、走行用のエンジン（１１）により駆動力されて、蒸発器（６）で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、圧縮機（２）の容量を可変する容量可変機構（１５）とを備える車両用空調装置であって、エンジン（１１）の負荷が所定負荷以上であるか否かを判定するエンジン負荷判定手段（Ｓ１０）と、冷房負荷が所定負荷以上であるか否かを判定する冷房負荷判定手段（Ｓ２０）と、エンジン負荷判定手段（Ｓ１０）および冷房負荷判定手段（Ｓ２０）の判定結果に基づいて、容量可変機構（１５）の作動を制御する制御手段（１４）とを備え、制御手段（１４）は、エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、圧縮機（２）の容量が低下するように容量可変機構（１５）を制御し、エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、圧縮機（２）の容量が変化しないように容量可変機構（１５）を制御することを特徴とする。

これによると、エンジンの負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、圧縮機の容量を低下させることにより、車両の加速性向上を図ることができ、一方、エンジンの負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、圧縮機の容量を変化させないようにし、冷房性能を確保して不快感の増加を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、車室内への送風空気を冷却する蒸発器（６）と、走行用のエンジン（１１）により駆動力されて、蒸発器（６）で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、エンジン（１１）から圧縮機（２）への動力伝達を断続するクラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）とを備える車両用空調装置であって、エンジン（１１）の負荷が所定負荷以上であるか否かを判定するエンジン負荷判定手段（Ｓ１０）と、冷房負荷が所定負荷以上であるか否かを判定する冷房負荷判定手段（Ｓ２０）と、エンジン負荷判定手段（Ｓ１０）および冷房負荷判定手段（Ｓ２０）の判定結果に基づいて、クラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）の作動を制御する制御手段（１４）とを備え、制御手段（１４）は、エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、エンジン（１１）から圧縮機（２）への動力伝達を遮断するようにクラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）を制御し、エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、エンジン（１１）から圧縮機（２）への動力伝達を継続するようにクラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）を制御することを特徴とする。

これによると、エンジンの負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、圧縮機への動力伝達を遮断することにより、車両の加速性向上を図ることができ、一方、エンジンの負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、圧縮機への動力伝達を継続することにより、冷房性能を確保して不快感の増加を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、冷房負荷判定手段（Ｓ２０）は、乗員が設定した車室内の設定温度よりも車室内の実際の温度の方が所定値以上高いときに、冷房負荷が所定負荷以上であると判定することを特徴とする。

これによると、車室内温度が設定温度に近いときには、車両の加速性向上を図ることができ、一方、設定温度よりも車室内温度の方が設定値以上高いときには、冷房性能を確保して不快感の増加を防止することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る空調装置の全体構成図で、冷凍サイクル１は、冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機２を備えている。この圧縮機２から吐出された高温、高圧の過熱ガス冷媒は、凝縮器３に流入し、ここで、図示しない冷却ファンより送風される外気との熱交換により冷却されて凝縮する。

この凝縮器３で凝縮した冷媒は次に受液器４に流入し、受液器４の内部で冷媒の気液が分離され、冷凍サイクル１内の余剰冷媒（液冷媒）が受液器４内に蓄えられる。この受液器４からの液冷媒は膨張弁（減圧手段）５により低圧に減圧され、気液２相状態となる。この膨張弁５からの低圧冷媒は蒸発器６に流入する。この蒸発器６は車両用空調装置の空調ダクト（空調ケース）７内に設置され、蒸発器６に流入した低圧冷媒は空調ダクト７内の空気から吸熱して蒸発する。

膨張弁５は蒸発器６の出口冷媒の温度を感知する感温筒５ａを有する温度式膨張弁であり、蒸発器６の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度（冷媒流量）を調整する。上記した冷凍サイクル構成部品１〜６の間はそれぞれ冷媒配管８によって結合され、閉回路を構成している。また、圧縮機２は電磁クラッチ９、ベルト１０等を介して車両走行用のエンジン１１により駆動される。なお、電磁クラッチ９は本発明のクラッチに相当する。

空調ダクト７の上流側には送風機１２が備えられており、周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）は送風機１２により空調ダクト７内を送風される。この送風空気は蒸発器６を通過して冷却された後に、図示しない温水式ヒータコア部で加熱量が調節されて温度調節される。この温度調節された空気が、空調ダクト７の空気下流端に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口のうち、いずれか１つまたは複数の吹出口から車室内へ吹き出される。

上記した圧縮機２の電磁クラッチ９は、リレー１３によって通電が断続されるようになっており、このリレー１３は、空調装置用電子制御装置（以下、エアコンＥＣＵという）１４に接続されている。そして、エアコンＥＣＵ１４からの制御信号に基づいて電磁クラッチ９に通電されると、電磁クラッチ９が接続状態になって、圧縮機２にエンジン１１の動力が伝達されて、圧縮機２が運転状態となる。これに反し、電磁クラッチ９の通電が遮断されると、電磁クラッチ９が遮断状態になって、圧縮機２が停止する。

また、圧縮機２には外部からの制御信号により電気的に制御される容量可変機構１５が備えられている。この容量可変機構１５は、圧縮機２の吐出容量を変更するものであって、電気式の容量制御弁を含んでいる。そして、容量制御弁に流れるコイル電流を、エアコンＥＣＵ１４がデューティ信号にて制御することにより、圧縮機２の吐出容量を連続的に変更するようになっている。なお、エアコンＥＣＵ１４は、本発明の制御手段に相当する。

次に、本実施形態の制御系を前述の図１に基づいて説明すると、エアコンＥＣＵ１４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものであって、エアコンＥＣＵ１４の入力端子には、空調制御に必要な情報を検出する各種のセンサ１６が接続される。

このセンサ１６は、具体的には、車室内温度（内気温度）の検出手段である内気センサ、車室外温度（外気温度）の検出手段である外気センサ、車室内に入射する日射量の検出手段である日射センサ、温水式ヒータコアの温水温度の検出手段である水温センサ等である。

さらに、エンジン１１の高負荷状態（車両の加速状態）の検出手段として、アクセルスイッチ１７を備えている。このアクセルスイッチ１７は、アクセルペダルの下側に設置され、アクセルペダルの踏み込み量が所定の踏み込み量以上になると２つの接点間が閉じられるもので、エアコンＥＣＵ１４の入力端子に接続される。

また、エアコンＥＣＵ１４の入力端子には、車室内の計器盤周辺に設置され、乗員により操作される空調操作パネル１８の各種操作部材が接続される。この空調操作パネル１８の操作部材としては、空調の自動制御を設定するオートスイッチ、車室内の設定温度を設定するための温度設定部材、風量切替部材、内外気切替部材、吹出モード切替部材、圧縮機２の作動オンオフ用のエアコンスイッチ等が設けられる。

次に、本実施形態の作動を図２に基づいて説明する。図２は、エアコンＥＣＵ１４のマイクロコンピュータにより実行される制御処理を示すフローチャートであって、まず、エンジン１１のイグニッションスイッチがオンされ、かつ空調操作パネル１８のオートスイッチがオンされると、図２の制御ルーチンが起動される。

そして、アクセルペダルの踏み込み量が所定の踏み込み量以上になって、アクセルスイッチ１７の２つの接点間が閉じられた状態のときには、加速状態であると判定する（Ｓ１０がＹＥＳ）。Ｓ１０で加速状態であると判定され、且つ、その時の車室内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓの差ΔＴ（但し、ΔＴ＝Ｔｒ−Ｔｓ）が所定値（例えば、２℃）未満のときには（Ｓ２０がＹＥＳ）、容量可変機構１５の容量制御弁に流れるコイル電流を制御して、圧縮機２の吐出容量を下げる制御、すなわち、加速制御を実行する（Ｓ３０）。因みに、この加速制御時には、圧縮機２の吐出容量は例えば１０％に設定する。

このように、温度差ΔＴが所定値未満のとき、換言すると、冷房負荷が低いときには、加速制御を実行することにより、圧縮機２の駆動動力を低下させてエンジン１１の負荷を軽減し、加速性を向上させる。

一方、アクセルペダルの踏み込み量が所定の踏み込み量未満で、加速状態でないと判定された場合（Ｓ１０がＮＯ）、あるいは、加速状態であると判定されても（Ｓ１０がＹＥＳ）そのときの温度差ΔＴが所定値以上のときには（Ｓ２０がＮＯ）、冷房負荷に応じて圧縮機２の吐出容量を制御する通常の制御を実行する（Ｓ４０）。

このように、加速状態であっても温度差ΔＴが所定値以上のとき、換言すると、冷房負荷が高いときには、通常の制御を実行することにより、冷房性能を確保して不快感の増加を防止する。

なお、アクセルペダルの踏み込み量は本発明のエンジン負荷に相当し、Ｓ１０は本発明のエンジン負荷判定手段に相当する。また、温度差ΔＴは本発明の冷房負荷に相当し、Ｓ２０は本発明の冷房負荷判定手段に相当する。

本実施形態では、冷房負荷が低い状況下では圧縮機２を停止しても不快感の増加は少なく、一方、冷房負荷が高い状況下で圧縮機２を停止すると不快感の増加が大きい点に着目し、冷房負荷に応じて圧縮機２を制御しているため、車両の加速性向上と空調装置の冷房性能の確保との両立を図ることができる。

本実施形態では、可変容量式の圧縮機２を１台備える空調装置を示したが、本発明は、例えばバスの空調装置のように可変容量式の圧縮機２を複数台備える場合にも適用することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では可変容量式の圧縮機２を１台用いたが、本実施形態は固定容量式の圧縮機を２台用いている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３は第２実施形態に係る空調装置の要部の電気回路図で、圧縮機（図示せず）を２台用いたことに伴い、エンジン１１から圧縮機への動力伝達を断続する２つの電磁クラッチ９Ａ、９Ｂと、これらの電磁クラッチ９Ａ、９Ｂへの通電を断続する２つのリレー１３Ａ、１３Ｂを備えている。なお、電磁クラッチ９Ａ、９Ｂは本発明のクラッチに相当する。

本実施形態では、図２の制御ルーチンが実行される。そして、Ｓ３０の加速制御では、２つのリレー１３Ａ、１３Ｂのうち一方のリレーへの通電を停止して、２つの電磁クラッチ９Ａ、９Ｂのうち一方の電磁クラッチへの通電を停止する。これにより、２台の圧縮機のうち一方の圧縮機が停止するため、圧縮機２の駆動動力が低下してエンジン１１の負荷が軽減され、加速性が向上する。

一方、Ｓ４０の通常の制御では、冷房負荷に応じて２台の圧縮機を適宜オンオフ制御することにより、冷房性能を確保して不快感の増加を防止する。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、アクセルスイッチ１７にてエンジン１１の負荷を検出したが、例えばエンジン１１への燃料噴射量等を制御する車両ＥＣＵからエアコンＥＣＵ１４へスロットルバルブ開度の情報を伝達し、エアコンＥＣＵ１４はそのスロットルバルブ開度の情報に基づいてエンジン１１の負荷を検出するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る空調装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る空調装置の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る空調装置の要部の電気回路図である。

符号の説明

２…圧縮機、６…蒸発器、９、９Ａ、９Ｂ…電磁クラッチ（クラッチ）、１１…エンジン、１４…空調装置用電子制御装置（制御手段）。

Claims (3)

1. 車室内への送風空気を冷却する蒸発器（６）と、走行用のエンジン（１１）により駆動力されて、前記蒸発器（６）で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、前記圧縮機（２）の容量を可変する容量可変機構（１５）とを備える車両用空調装置であって、
   前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷以上であるか否かを判定するエンジン負荷判定手段（Ｓ１０）と、
   冷房負荷が所定負荷以上であるか否かを判定する冷房負荷判定手段（Ｓ２０）と、
   前記エンジン負荷判定手段（Ｓ１０）および前記冷房負荷判定手段（Ｓ２０）の判定結果に基づいて、前記容量可変機構（１５）の作動を制御する制御手段（１４）とを備え、
   前記制御手段（１４）は、前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、前記圧縮機（２）の容量が低下するように前記容量可変機構（１５）を制御し、前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、前記圧縮機（２）の容量が変化しないように前記容量可変機構（１５）を制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 車室内への送風空気を冷却する蒸発器（６）と、走行用のエンジン（１１）により駆動力されて、前記蒸発器（６）で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、前記エンジン（１１）から前記圧縮機（２）への動力伝達を断続するクラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）とを備える車両用空調装置であって、
   前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷以上であるか否かを判定するエンジン負荷判定手段（Ｓ１０）と、
   冷房負荷が所定負荷以上であるか否かを判定する冷房負荷判定手段（Ｓ２０）と、
   前記エンジン負荷判定手段（Ｓ１０）および前記冷房負荷判定手段（Ｓ２０）の判定結果に基づいて、前記クラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）の作動を制御する制御手段（１４）とを備え、
   前記制御手段（１４）は、前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷未満であれば、前記エンジン（１１）から前記圧縮機（２）への動力伝達を遮断するように前記クラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）を制御し、前記エンジン（１１）の負荷が所定負荷未満の状態から所定負荷以上に変化した際に、冷房負荷が所定負荷以上であれば、前記エンジン（１１）から前記圧縮機（２）への動力伝達を継続するように前記クラッチ（９、９Ａ、９Ｂ）を制御することを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記冷房負荷判定手段（Ｓ２０）は、乗員が設定した前記車室内の設定温度よりも前記車室内の実際の温度の方が所定値以上高いときに、冷房負荷が所定負荷以上であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。

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