JP4256199B2

JP4256199B2 - 車両用空調装置の制御装置

Info

Publication number: JP4256199B2
Application number: JP2003124994A
Authority: JP
Inventors: 稔上田; 勉藤記
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004330802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空調装置の制御装置に関し、特に、全気筒を動作させる全筒運転と一部の気筒を休止させる休筒運転とを切り換える多気筒エンジンを備える車両に適した空調装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の気筒を備えるエンジン（多気筒エンジン）であって、複数の気筒のすべてを動作させてエンジン運転を行う全筒運転と、一部の気筒を休止させ残りの気筒を動作させてエンジン運転を行う休筒運転とが適宜に切り換えて行われるエンジンを備えた車両が知られている（特許文献１）。特許文献１は、車両に搭載された６つの気筒を有するエンジンのための油圧アクチュエータの駆動装置を開示している。上記のごとき車両の多気筒エンジンで、全筒運転は負荷が高い時に行われ、休筒運転は負荷が低い時に行われる。負荷状態を検出・判定することにより、全筒運転または休筒運転を選択するエンジン制御が行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８２３０８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
負荷の高低に応じて全筒運転と休筒運転が選択的に行われるエンジンでは、高負荷時と低負荷時で運転気筒数が異なることになる。そのため、エンジン冷却用の冷却水の温度に関して休筒運転時の温度と全筒運転時の温度を比較すると、動作する気筒の数が少なくなるので、冷却水温度は前者の方がより低くなる。車両の空調装置では、エンジンを冷却するために設けられたエンジン冷却水回路から分岐してヒータコアに至るヒータ回路が設けられている。従って、休筒運転時においてエンジンの冷却水の温度が低くなると、冷却水回路から分岐されたヒータ回路での水温も低くなり、空調装置において全筒運転時に比較して休筒運転時に暖房性能が低下するという問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、全筒運転と休筒運転が行われる多気筒エンジンを備えた車両で休筒運転している時でも暖房性能が低下しないようにした車両用空調装置の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る車両用空調装置の制御装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００７】
第１の本発明に係る車両用空調装置の制御装置（請求項１に対応）：この制御装置は、複数の気筒で全筒運転と休筒運転が切り換えられるように制御される多気筒エンジンを搭載した車両に適用される空調装置に用いられる。当該空調装置は、水冷エンジンを備える車両用のものであり、温水式暖房装置を含む空調装置である。「全筒運転」は複数の気筒を備える多気筒エンジンで複数の気筒のすべてを動作させて運転する状態をいい、「休筒運転」は同様なエンジンで複数の気筒の一部を休止して運転する状態をいう。エンジンの全筒運転と休筒運転はエンジン制御装置によって行われる。車両用の空調装置は、車室内に温度調整された空気を供給する空調ダクトと、この空調ダクト内の適宜な位置に通路の例えば半分を占有する状態で配置されたヒータコアと、空調ダクト内を通過する空気をヒータコアを通過させる部分（ホット側空気）とヒータコアをバイパスさせる部分（非ホット側空気）に振り分けるエアミックスドアとを備えている。エアミックスドアは、アクチュエータによってドア形式で自動的に開閉され、ホット側空気の量と非ホット側空気の量を適宜に決定する。エアミックスドアの開度は、好ましくは、空調ダクト内のヒータコアを通過させる通路を完全に閉じる角度から空調ダクト内のヒータコアをバイパスさせる通路を完全に閉じる角度の範囲である。本発明に係る制御装置は、空調装置のエアミックスドアの開度を状況に応じて好ましい開度に制御する装置であり、エンジンの運転状態を判定する判定部と、当該判定部が休筒運転であると判定したとき、エアミックスドアの開度を、全筒運転を行っている時の開度に比較して、ホット側空気が増すように所定開度分増大させるエアミックスドア開度調整部と、目標吹出し温度を算出する目標吹出し温度算出部と、この目標吹出し温度算出部から出力される目標吹出し温度の値に基づき上記所定開度を変化させる可変部と、を備えるように構成されている。
【０００８】
上記の車両用空調装置の制御装置では、多気筒エンジンで全筒運転と休筒運転が負荷の高低に応じて適宜に行われるとき、冷却水温度を利用する温水式暖房装置を有した空調装置において、特に休筒運転の時の暖房性能は、エアミックスドアの開度を全筒運転の時の開度と同じにすると、全筒運転の時に比べて、動作する気筒数が少なくなっているので、低下する。そこで、休筒運転の時に暖房を行うときには、エアミックスドアの開度をホット側空気が増加するようにホット側に増大させることにより、その暖房性能の低下を防止する。
【０００９】
上記の制御装置では、多気筒エンジンで休筒運転が行われる時には、エアミックスドアの開度を、全筒運転の時の開度に比較して、ヒータコアを通過する空気の割合が全筒運転の時の割合よりも増えるようにホット側に所定角度分増すようにし、もって暖房性能の低下を抑制する。
【００１０】
さらに上記制御装置の構成では、休筒運転時にエアミックスドアの開度をホット側に増大させる所定開度を目標吹出し温度に応じて可変にしたため、より適切な所定開度にすることができる。
【００１１】
第２の本発明に係る制御装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、目標吹出し温度に基づいてエアミックスドアの目標開度を算出する目標開度算出部を備え、エアミックスドア開度調整部は当該目標開度を補正する補正部であることで特徴づけられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る車両用空調装置の制御装置が適用された空調装置を備える自動車の前半部の側面構成を簡略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６は例えば６つの気筒を有する多気筒エンジンである。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。空調装置１７は暖房装置と冷房装置を備えて成るが、この実施形態では暖房装置の構成を主に説明し、冷房装置の構成の詳細については説明を省略する。
【００１４】
上記のエンジン１６では、図示しないエンジン制御装置による制御に基づいて、６つの気筒のすべてを動作させて運転する全筒運転と、例えば３つの気筒を休止して残りの３つの気筒のみで運転する休筒運転とが適宜に行われる。全筒運転は高負荷時に行われ、休筒運転は低負荷時に行われる。エンジン制御装置は、負荷の状態をモニタし、高負荷・低負荷を識別し、全筒運転と休筒運転を適宜に切り換えてエンジンの運転・動作を制御する。
【００１５】
次に、空調装置１７の暖房装置に関係する構成を説明する。
【００１６】
最初にエンジン冷却装置を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはラジエータ１８およびラジエータ用ファン１９が配置される。エンジン１６の内部には冷却水通路２０，２１が形成され、さらにエンジン１６とラジエータ１８の間には冷却水配管２２，２３が設けられている。エンジン内部の冷却水通路２０、冷却水配管２２、ラジエータ１８、冷却水配管２３、冷却水通路２１の順で冷却水の循環流路（エンジン冷却水回路）が形成される。ラジエータ１８の流出側に位置する冷却水配管２３は冷却水通路２１に接続され、ラジエータ１８で冷却された低温の冷却水が流れる。ラジエータ１８の流入側に位置する冷却水配管２２は冷却水通路２０に接続され、エンジン１６で加熱された高温の冷却水（温水）が流れる。エンジン１６の内部で冷却水通路２０，２１はつながっている。上記のごとき冷却水の循環は、例えば冷却水配管２３に設けた冷却水ポンプ２４によって行われる。
【００１７】
上記のエンジン冷却装置によれば、冷却水が上記エンジン冷却水回路を循環し、エンジン１６で発生した熱を吸収した冷却水（温水）はラジエータ１８で冷却されて低温化され、再びエンジン１６に供給される。こうしてエンジン冷却水回路を冷却水が循環してエンジン１６の冷却が継続される。
【００１８】
空調装置１７の暖房装置は、上記の冷却水通路２０に接続される暖房用配管３１と、冷却水ポンプ２４を介して上記の冷却水通路２１に接続される暖房用配管３２を備える。配管３１と配管３２はヒータコア３３を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。ヒータコア３３は暖房用熱交換器である。上記の循環流路において暖房用配管３１にはウォータバルブ３４が設けられている。ヒータコア３３は、空調ダクト３５内において、空間的に内部断面面積のほぼ半分を占める大きさを有して配置されている。
【００１９】
空調ダクト３５には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、送風ファン３６、エバポレータ（室内熱交換器）３７、開閉自在のエアミックスダンパ３８、上記のヒータコア３３、吹出し口３９，４０が設けられている。吹出し口３９はベンド用吹出し口であり、吹出し口４０はフット用吹出し口である。空調ダクト３５では、上記のエアミックスドア３８とヒータコア３３を設けることによって、空調ダクト３５内を通過する空気をヒータコア３３を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分６１Ａ）とヒータコア３３をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分６１Ｂ）に振り分けられる。こうして、空調ダクト３５の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において４１は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。
【００２０】
上記の空調装置１７の暖房装置によれば、エンジン冷却水回路のエンジン熱で温められた温水をヒータ回路に流して循環させる。この温水循環に基づきヒータコア３３においてここを通過する空気を暖めることができ、暖房用の暖かい空気を車室１２へ供給することができる。ただしエアミックスドア３８の開度を制御装置によって適宜に調整することにより、ヒータコア３３を通過する空気とヒータコア３３をバイパスする空気との混合割合を調整し、暖房用空気の温度を適切に調整する。
【００２１】
図２は、エンジン冷却水回路５１と、ヒータ回路５２と、空調装置１７の暖房装置の要部構成を示す。図２を参照して本発明に係る車両用空調装置の制御装置の特徴的構成を説明する。
【００２２】
エンジン冷却水回路５１はエンジン１６とラジエータ１８の間に設けられ、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符合を付している。ヒータ回路５２はエンジン１６とヒータコア３３の間に設けられ、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符合を付している。
【００２３】
エンジン１６は前述のごとく６つの気筒５３を有している。このうちブロック（バンク：エンジンのシリンダ列）５４内に含まれる３つの気筒５３は常時運転側の気筒を示しており、ブロック（バンク）５５内に含まれる３つの気筒５３は休筒運転時に動作が停止する休筒運転側の３つの気筒を示している。図２で、エンジン１６内の冷却水通路２０，２１は、それぞれブロック５４，５５ごとで異なる流路として示されている。しかし、これに限定されるものではない。
【００２４】
上記エンジン冷却水回路５１では、エンジン１６の冷却水通路２０の近傍箇所に冷却水温度（温水温度：ＴＷ）を検出するための温度センサ５６が設けられている。
【００２５】
空調装置１７の暖房装置に関する空調ダクト３５の部分の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符合が付されている。図２において、空調装置１７では、さらに、エバポレータ３７の後側（図中右側）の下流側温度（ＴＥ）を検出するための温度センサ５７、エアミックスドア３８を開閉自在にする回転機構５８、エアミックスドア３８の開度を変えるアクチュエータ５９、吹出しモード切換ドア６０が設けられている。
【００２６】
空調ダクト３５内において、上流側からエバポレータ３７に入る空気６１は、ドアミックスドア３８の開度に応じて、ヒータコア３３を通過させる部分（ホット側空気）６１Ａとヒータコアをバイパスさせる部分（非ホット側空気）６１Ｂとに振り分けられる。エアミックスドア３８の開度位置に応じてホット側空気６１Ａと非ホット側空気６１Ｂの混合比が変えられる。エアミックスドア３８の開度は、ヒータコア３３を通過させる通路を完全に閉じる角度からヒータコア３３をバイパスさせる通路を完全に閉じる角度の範囲で決まる。
【００２７】
エアミックスドア３８の開度を変えるアクチュエータ５９の動作は、制御装置６２から与えられる制御指令ＳＧ１によって制御される。制御装置６２は、自動車１１に搭載されたコンピュータで実現される。
【００２８】
制御装置６２には、入力信号ＳＧ２，ＳＧ３として、Ｔset（車室内空気設定温度に係る信号）、Ｔｒ（車室内空気温度に係る信号）、Ｔam（車室外空気温度に係る信号）、Ｔsun（車室内へ入射する日射量に係る信号）、ＴＥ（エバポレータの下流側温度に係る信号）、ＴＷ（エンジン冷却水温度に係る信号）、休筒運転信号が入力されている。Ｔsetは運転者１５によって設定される設定温度であり、Ｔｒ、Ｔam、Ｔsun、ＴＥ、ＴＷのそれぞれは、対応する各センサから出力される検出信号であり、休筒運転信号ＳＧ３はエンジン制御装置（図示せず）から与えられるエンジンの運転状態に係る情報である。エンジンの運転状態に係る情報（ＳＧ３）としては、当該休筒運転信号、または全筒運転信号が入力される。
【００２９】
上記のような各種の信号を入力した制御装置６２は、後述する制御フローおよび関係式に基づいてエアミックスドア３８の開度を制御する。
【００３０】
次に、上記図２と、さらに図３と図４を参照しながら、制御装置６２の制御に基づくエアミックスドア３８の開度制御を説明する。図３は、エアミックスドア３８の開閉動作を制御するときの開度の決め方であり、全筒運転時と休筒運転時とで同じ温風条件を実現するため開度を異ならせるようにする制御のフローチャートを示している。
【００３１】
最初のステップＳ１１では各種の入力信号が読み込まれる。ここで、読み込まれる入力信号は、前述のＴset、Ｔｒ、Ｔam、Ｔsun、ＴＥ、ＴＷ、休筒運転信号である。
【００３２】
次に、上記の入力信号を用いてかつ次の式（数１）に基づいて目標吹出し温度（ＴＡＯ）を計算する（ステップＳ１２）。
【００３３】
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋset＊Ｔset−Ｋｒ＊Ｔｒ−Ｋam＊Ｔam−Ｋsun＊Ｔsun＋Ｃ
Ｔset：車室内空気設定温度
Ｔｒ：車室内空気温度
Ｔam ：車室外空気温度
Ｔsun：車室内へ入射する日射量
Ｋset、Ｋｒ、Ｋam、Ｋsun、Ｃ：制御定数
＊：掛け算記号
【００３４】
算出された上記目標吹出し温度ＴＡＯの数値を利用してかつ次の式（数２）に基づきエアミックスドア３８の開度（ＳＷ）を計算する（ステップＳ１３）。
【００３５】
【数２】
ＳＷ＝（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）＊１００
ＴＥ：エバポレータの下流側温度
ＴＷ：エンジン冷却水の温度
【００３６】
上記の算出されたエアミックスドア３８の開度ＳＷは、全筒運転であることを前提にして算出された値である。従って、次の判断ステップＳ１４で、エンジンの運転状態に係る信号に基づいてエンジン１６が休筒運転状態であるか否かが判定される。判断ステップＳ１４でＮＯであるときには、エンジン運転状態は全筒運転状態であるので、算出されたＳＷをそのまま用いてエアミックスドア３８の開度がアクチュエータ５９を介して制御される（ステップＳ１５）。判断ステップＳ１４でＹＥＳであるときには、エンジン運転状態は休筒運転状態であるので、ＳＷ補正のステップＳ１６が実行される。
【００３７】
休筒運転しているときのＳＷ補正値の計算は、例えば次の式（数３）によって行われる。
【００３８】
【数３】
ＳＷ補正値＝ＳＷ＋α
【００３９】
上記の補正を行うための数値αは、エンジン１６が休筒運転しているときでも車室１２内へ吹出す空気温度が全筒運転しているときに較べて低下しないようにするのに必要なホット側への補正開度量である。α値は、例えば図４に示すごとく、経験則的にまたは実験的に目標吹出し温度ＴＡＯに応じた可変値として定めることができる。図４に示した特性によれば、目標吹出し温度ＴＡＯが低い側の一定範囲（ａ〜ｂ）に含まれる値のときには、ＴＡＯ値の増大に応じて比例させてα値を決める。上記一定範囲の上限値ｂを超えたときには、α値は一定値に保持される。ステップＳ１６の後において、ＳＷ補正値を用いてエアミックスドア駆動のステップＳ１５が実行される。
【００４０】
上記のごとく、図３に示した制御フローに従えば、ステップＳ１３で算出したＳＷ値（全筒運転時の場合）、あるいはステップＳ１６で算出したＳＷ補正値（休筒運転時の場合）によってエアミックスドア３８を駆動することができる。これによって、休筒運転時の場合であっても全筒運転時とほぼ同じような温度条件で暖房用温風を車室内に吹き出すことができる。
【００４１】
上記制御装置６２で実行される制御フローの要部機能を機能ブロック図で示すと図５のごとくなる。
【００４２】
図５によれば、制御装置６２は、全筒運転と休筒運転が切り換えられる多気筒エンジン１６を搭載した自動車１１の空調装置１７におけるエアミックスドア開度を制御する。制御装置６２は、前述した各種の入力信号ＳＧ２に基づいてエアミックスドアの最適な開度を算出するエアミックスドア開度算出部７１と、エンジン状態信号ＳＧ３に基づいてエンジン１６の運転状態（全筒運転状態または休筒運転状態）を判定する判定部７２と、判定部７２によって休筒運転であると判定されたとき、エアミックスドアの開度を、全筒運転を行っている時の開度に比較して、ホット側空気が増すように所定開度分増大させるエアミックスドア開度調整部７３を備える。エアミックスドア開度算出部７１は上記のステップＳ１２，Ｓ１３に基づく演算処理を行う。エアミックスドア開度調整部７３の動作は、判定部７２が切換部７４をエアミックスドア開度調整部７３側へ切り換えることにより実行される。エアミックスドア開度調整部７３は上記ステップＳ１６を実施する機能を有する。エアミックスドア開度算出部７１またはエアミックスドア開度調整部７３のいずれかの出力信号は制御指令信号ＳＧ１としてアクチュエータ５９に供給される。
【００４３】
さらにエアミックスドア開度調整部７３が上記所定開度分増大させる演算処理を行うに当って、エアミックスドア開度調整部７３は、好ましくは、目標吹出し温度を算出する目標吹出し温度算出部７５から出力される目標吹出し温度の値に基づき上記所定開度を変化させる可変部７６を備えている。可変部７６は図４に示した変換特性に基づき前述のα値を算出する。
【００４４】
さらに詳しくは、上記のエアミックスドア開度算出部７１は、上記ステップＳ１２を実施して目標吹出し温度に基づいてエアミックスドアの目標開度を算出する目標開度算出部を機能的に含んでいる。またエアミックスドア開度調整部７３は当該目標開度を補正する補正部としての機能を有している。
【００４５】
前述した実施形態の構成は次のように変形することができる。
【００４６】
第１に、前述の実施形態では最初に全筒運転時に対応するＳＷ算出値を求め、その後に休筒運転時に対応するＳＷ補正値を求めたが、これとは逆に、最初に休筒運転時に対応するＳＷ算出値を求め、その後に全筒運転時に対応するＳＷ補正値を求めるように構成することもできる。
【００４７】
第２に、前述の実施形態ではＳＷ補正値の計算はＳＷ算出値についての加算項としたが、これに限定されず、ＳＷ算出値についての加減乗除を適切に選択することもできる。
【００４８】
第３に、前述の実施形態ではα値を目標吹出し温度ＴＡＯに応じた可変値としたが、これに限定されず、固定値にすることにより簡易な制御とすることもできる。
【００４９】
上記の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、代表的な例示にすぎない。従って本発明は、上記に説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、負荷に応じて全筒運転と休筒運転に切り換えられる多気筒エンジンを搭載した車両の空調装置の制御装置であって、空調装置による暖房の際に、休筒運転時のエアミックスドアの開度を、全筒運転時のエアミックスドアの開度に比してホット側に所定開度増加してホット側に移動させ、ホット側空気を増大させたため、全筒運転時の暖房性能に比較して休筒運転時の暖房性能を低下しないようにすることができる。
【００５１】
また、上記所定開度を目標吹出し温度に応じて変化させるようにしたため、目標温度に応じた適切な所定開度でエアミックスドアの開度を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の制御装置が適用された空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を簡略的に示す図である。
【図２】本発明に係る車両用空調装置の制御装置、および空調装置を備えた自動車の要部構成を示す図である。
【図３】本発明に係る車両用空調装置の制御装置によるエアミックスドアの駆動制御のプロセスを示すフローチャートである。
【図４】目標吹出し温度（ＴＡＯ）とα値の関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明に係る車両用空調装置の制御装置の特徴的構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１１自動車
１２車室
１３エンジンルーム
１６エンジン
１７空調装置
３３ヒータコア
３８エアミックスドア
５１エンジン冷却水回路
５２ヒータ回路
５３気筒
６２制御装置

Claims

全筒運転と休筒運転が切り換えられる多気筒エンジンを搭載した車両の空調装置であって、空調ダクトと、この空調ダクト内に配置されたヒータコアと、前記空調ダクト内を通過する空気を前記ヒータコアを通過させるホット側空気と前記ヒータコアをバイパスさせる非ホット側空気に振り分けるエアミックスドアとを備える前記空調装置に適用される制御装置において、
前記エンジンの運転状態を判定する判定手段と、
前記判定手段が前記休筒運転であると判定したとき、前記エアミックスドアの開度を、前記全筒運転を行っている時の開度に比較して、前記ホット側空気が増すように所定開度分増大させるエアミックスドア開度調整手段と、
目標吹出し温度を算出する目標吹出し温度算出手段と、
前記目標吹出し温度算出手段から出力される前記目標吹出し温度の値に基づき前記所定開度を変化させる可変手段と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置の制御装置。
前記目標吹出し温度に基づいて前記エアミックスドアの目標開度を算出する目標開度算出手段を備え、前記エアミックスドア開度調整手段は前記目標開度を補正する補正手段であることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置の制御装置。