JP4329487B2 - 車両のエンジン補機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジン補機制御装置に関し、詳しくは、加速性能を向上させるべく、加速時にエンジンの補機負荷を強制的に低下させる制御に関する。

従来、加速時にエンジンの補機負荷を強制的に低下させる制御としては、特許文献１に開示されるようなものがあった。
このものは、車速に応じた判定値をアクセル開度が上回ると、車両空調装置の容量可変型コンプレッサにおける吐出容量を減じ、これにより、加速性能と冷房維持とを両立させるようにしている。
特開２０００−１５８９３９号公報

しかし、容量可変型コンプレッサの吐出容量を減じる指令を出しても、実際に吐出容量が低下してエンジンの補機負荷が低下するまでには遅れ時間（例えば0.5〜２秒）がある。
このため、従来のように、運転者がアクセルを踏み込んでから容量可変型コンプレッサの吐出容量を減じる制御を行う構成では、加速初期に十分に補機負荷を低下させることができず、特に発進加速時には加速性能の向上を十分に果たすことができないという問題があった。

また、従来では、吐出容量の低下量を条件に応じて調整することを行っていないため、条件によっては、空調性能が低下して車室内温度が上昇したり、逆に、車室環境を快適に保つことはできても加速性能の向上に寄与することができなくなる場合があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、補機負荷の低下に応答遅れがあっても、発進加速時に加速性能の向上を十分に果たすことができる車両のエンジン補機制御装置を提供することを目的とする。

また、条件が変化しても、空調性能を大きく低下させることなく、最大限に加速性能の向上を図れる車両のエンジン補機制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明では、エンジンの出力を、オートマチックトランスミッションを介して駆動輪に伝える車両においては、ブレーキが解除されてから所定の処理時間において、車両空調装置の容量可変型コンプレッサの吐出容量を強制的に低下させるとともに、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を行った後に再度コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を許可するまでの時間であって、空調性能が低下することのある禁止時間を経過するまでは、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる制御を禁止し、禁止時間をエバポレータの温度、車室内の温度又は湿度のいずれかの条件に応じて可変に設定する構成とした。また、エンジンの出力を、マニュアルトランスミッションを介して駆動輪に伝える車両においては、クラッチを繋げる操作が行われてから所定の処理時間において、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させるとともに、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を行った後に再度コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を許可するまでの時間であって、空調性能が低下することのある禁止時間を経過するまでは、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる制御を禁止し、禁止時間をエバポレータの温度、車室内の温度又は湿度のいずれかの条件に応じて可変に設定する構成とした。

また、容量可変型コンプレッサの吐出容量を低下させる時間，前記吐出容量を低下させる量，前記吐出容量を低下させる処理後に再度吐出容量の低下処理を許可するまでの時間のうちの少なくとも１つを、車室内の温度及び／又は湿度の条件に応じて、又は、エバポレータの温度に応じて可変に設定する構成とした。
更に、補機負荷の低下量を、アクセルの開き速度及び／又はアクセル開度に応じて可変に設定する構成とした。

かかる構成によると、オートマチックトランスミッションを備える車両では、ブレーキが解除された場合に、次にアクセルペダルを踏み込んで加速する可能性が高く、また、マニュアルトランスミッションを備える車両では、クラッチを繋げる操作が行われた場合に、次にアクセルペダルを踏み込んで加速する可能性が高いから、これらの操作に同期して予め補機負荷を低下させる指令を出せば、補機負荷が実際に低下している状態で、アクセルペダルが踏み込まれるようにすることができる。

従って、補機負荷低下の指令に対して実際の補機負荷の低下が遅れることがあっても、補機負荷の低下によって加速性能の向上を十分に果たすことができる。
また、車室内の温度・湿度が高いとき、エバポレータの温度が高いときには、容量可変型コンプレッサの吐出容量を低下させる時間，量，頻度を大きくすると、車室温度の上昇を招くことになることから、車室内の温度及び／又は湿度の条件や、エバポレータの温度から、容量可変型コンプレッサの吐出容量を低下させる時間，量，再度吐出容量の低下処理を許可するまでの時間を設定すれば、不快な温度上昇を招くことのない最大限の時間，量，頻度で、吐出容量を低下させることができる。

更に、アクセルの開き速度及び／又はアクセル開度から、加速度の要求度合いを判断でき、要求加速度が低い場合には、要求加速度が高い場合に比べて、補機負荷をそれほど大きく低下させる必要性がないので、これに応じて補機負荷の低下量を設定することで、十分な加速性能を発揮させつつ、過剰に補機駆動が制限されることがない。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンを示す図である。
図１において、エンジン本体１には、吸気通路２を介して空気が吸引され、燃焼ガスは排気通路３を介して排出される。
前記吸気通路２には、エアクリーナ４，エアフローメータ５，スロットル弁６が、上流側からこの順で配設される。

前記エンジン本体１には、エンジン駆動される補機として、容量可変型コンプレッサ７，オルタネータ８が設けられている。
前記容量可変型コンプレッサ７は、コンデンサ９，エバポレータ１０と共に冷媒回路を構成し、該冷媒回路を含んで車両空調装置が構成される。
前記容量可変型コンプレッサ７は、例えば斜板式容量可変型コンプレッサであり、内蔵された斜板の傾きを変化させることにより、吐出容量が変化する構成であり、コントロールバルブ７ａによって前記斜板の傾きが制御される。

また、前記オルタネータ８には、電圧制御コントローラ１１が設けられている。
エンジンコントロールユニット１２は、マイクロコンピュータを含んで構成され、図示省略した燃料噴射装置，点火装置を制御する機能を有すると共に、前記コントロールバルブ７ａ，電圧制御コントローラ１１を制御することで、補機負荷を制御する機能を有している。

前記補機負荷を制御する機能を実現するために、エンジンコントロールユニット１２には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、エバポレータ１０の温度を検出するエバポレータ温度センサ１３、アクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ１４、トランスミッション１５の出力軸回転から車速を検出する車速センサ１６、トランスミッション１５がニュートラルであるときにＯＮとなるニュートラルスイッチ１７、ブレーキペダルの踏み込み時にＯＮとなるブレーキスイッチ１８、スロットル弁６のアイドル位置（全閉位置）でＯＮとなるアイドルスイッチ１９が設けられている。

尚、前記トランスミッション１５がマニュアルトランスミッションである場合には、上記加えて、クラッチペダルの踏み込み時にＯＮとなるクラッチスイッチ２０を設けるものとする。
次に、前記エンジンコントロールユニット１２による補機負荷制御を、図２のフローチャートに従って説明する。

図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、車速，ニュートラルスイッチ，ブレーキスイッチ，クラッチスイッチ，アクセルペダル開度，エバポレータ温度，アイドルスイッチの信号を読み込むと共に、エバポレータの目標温度を読み込む。
ステップＳ２では、車速が所定速度（例えば４〜６km/h）以下であるか否かを判別する。

車速が所定速度以下である停車時或いは極低車速時であるときには、ステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、ニュートラルスイッチ１７がＯＦＦであって、トランスミッション１５が走行レンジにシフトされているか否かを判別する。
ステップＳ３でニュートラルスイッチ１７がＯＦＦであると判別されると、ステップＳ４へ進み、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）の場合には、ブレーキスイッチ１８がＯＮからＯＦＦに切り替わったか否か、即ち、ブレーキペダルを踏み込んでいる状態からブレーキペダルから足を離して、ブレーキを解除したか否かを判別する。

また、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）の場合には、前記ステップＳ４において、クラッチスイッチ２０がＯＮからＯＦＦに切り替わったか否か、即ち、クラッチペダルを踏み込んでいる状態からクラッチペダルから足を離して、クラッチを繋げる操作を行ったか否かを判別する。
オートマチックトランスミッションの場合、車速が所定速度以下でかつ走行レンジにシフトされている状態で、ブレーキが解除されたときには、続いてアクセルが踏み込まれて発進加速される可能性が高い。

また、マニュアルトランスミッションの場合は、車速が所定速度以下でかつ走行レンジにシフトされている状態で、クラッチを繋げる操作が行われたときには、続いてアクセルが踏み込まれて発進加速される可能性が高い。
そして、発進加速時に、エンジンの補機負荷を強制的に低下させれば、加速性能を向上できることになる。

そこで、オートマチックトランスミッションの場合には、ステップＳ４においてブレーキスイッチ１８がＯＮからＯＦＦに切り替わったと判別されたとき、また、マニュアルトランスミッションの場合には、前記ステップＳ４において、クラッチスイッチ２０がＯＮからＯＦＦに切り替わったと判別されたときには、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量（補機負荷）を強制的に低下させる処理を行わせるべくステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、エバポレータ温度センサ１３で検出されたエバポレータ１０の温度と、目標温度との偏差（偏差＝検出温度−目標温度）を演算する。
ステップＳ６では、前記偏差に基づいて、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量を強制的に低下させる時間ｔ１（処理時間），吐出容量低下処理時における吐出容量の初期値（補機負荷低下量），前回の吐出容量低下処理から次回の吐出容量低下処理を許可するまでの時間ｔ２（禁止時間）を設定する。

ここで、エバポレータ１０の温度が目標温度よりも高く前記偏差が大きいときほど、前記時間ｔ１を短く（図３参照），前記時間ｔ２を長く、吐出容量の初期値を大きくする。
即ち、エバポレータ１０の温度が目標温度よりも高い場合に、吐出容量を長い時間低下させたり、吐出容量を大きく低下させたり、頻繁に吐出容量を低下させると、冷房能力を維持できずに車室内の温度上昇を招く惧れがあるので、エバポレータ１０の温度が目標温度よりも高い場合には、吐出容量の低下処理を抑制する。

一方、エバポレータ１０の温度が目標温度に近い場合には、吐出容量の低下処理に対する耐性が高く、吐出容量の低下処理を比較的長く，大きく、頻繁に行っても、車室内の温度上昇を招くことはないので、前記偏差が小さいほど、前記時間ｔ１を長く（図３参照），前記時間ｔ２を短く、吐出容量の初期値を小さくする。
尚、前記エバポレータ１０の温度と目標温度との偏差に基づく時間ｔ１，ｔ２及び初期値の設定においては、図３に示すように、前記偏差の変化に比例して時間ｔ１等を連続的に変化させても良いし、前記偏差を複数領域に区分して、時間ｔ１等をステップ的に変化させても良い。

また、前記時間ｔ１，ｔ２を予め記憶された固定時間とし、吐出容量の初期値は、０％固定としても良い。
ここで、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量と、エンジンによる容量可変型コンプレッサ７の駆動負荷との相関は、図４のようになっており、吐出容量が小さいほど、エンジンの駆動負荷は小さくなる。

ところで、前記時間ｔ１，ｔ２及び吐出容量の初期値の設定においては、前記エバポレータ１０の温度の代わりに、車室内の温度・湿度を用いることができる。
即ち、車室内の温度を検出する車室温度センサ２１、車室内の湿度を検出する車室湿度センサ２２を設け、車室内の温度が高いほど、車室内の湿度が高いほど、前記時間ｔ１を短く（図５参照），前記時間ｔ２を長く、吐出容量の初期値を大きくする。

これは、車室内の温度が高いほど、車室内の湿度が高いほど、吐出容量を強制的に低下させたときに、車室内の温度が快適範囲を超えて上昇し易くなるためである。
尚、車室内の温度・湿度に基づいて前記時間ｔ１，ｔ２及び吐出容量の初期値を設定させる場合に、車室内の温度・湿度に加えて、外気導入であるか室内循環であるか、乗員人数、乗員の皮膚温度，外気温度，日射，ファンの風量などの情報に基づいて、前記時間ｔ１，ｔ２及び吐出容量の初期値の設定を行わせることができる。

外気導入時，乗員が多いとき、乗員の皮膚温度が高いとき、外気温度が高いとき、日射量（照度）が高いとき、風量が小さいときほど、吐出容量を抑制する必要がある。
更に、エバポレータ１０の温度と車室内の温度・湿度等とを組み合わせて、前記時間ｔ１，ｔ２及び吐出容量の初期値を設定させることもできる。
ステップＳ７では、前回の吐出容量低下制御から前記時間ｔ２以上経過しているか否かを判別する。

ステップＳ７で、前回の吐出容量低下制御から前記時間ｔ２以上経過していないと判断された場合には、吐出容量が連続して低下され、空調性能が低下することがないように、吐出容量の低下制御を行うことなく、本ルーチンを終了させる。
一方、ステップＳ７で、前回の吐出容量低下制御から前記時間ｔ２以上経過していると判断されたときには、ステップＳ８へ進んで吐出容量を前記初期値にまで低下させる。

次のステップＳ９では、吐出容量を低下させた時点からの経過時間を計測すべく、タイマーによる計時を開始させる。
ステップＳ１０では、吐出容量を低下させてから所定時間ｔ３（＜ｔ１）だけ経過したか否かを判断し、前記所定時間ｔ３（待機時間）が経過するまでは、前記初期値に吐出容量を低下させた状態を保持させる。

そして、ステップＳ１０で前記所定時間ｔ３が経過したことが判別されると、ステップＳ１１へ進み、アクセルが全閉であるか、ブレーキペダルが踏み込まれているかを判別する。
ステップＳ１１で、アクセルが全閉であると判別されるか、及び／又は、ブレーキペダルが踏み込まれていると判断されたときには、ステップＳ１５へ進んで吐出容量の低下を解除する。

これは、アクセルが全閉のままであったり、ブレーキペダルが踏み込まれた場合には、発進加速の意図がないものと推定されるためであり、このときに吐出容量の低下を解除することで、吐出容量を無用に低下させることを回避する。
一方、ステップＳ１１で、アクセルが開状態であって、かつ、ブレーキが踏み込まれていないと判断されると、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、吐出容量を低下させた時点から前記時間ｔ１が経過したか否かを判別する。
そして、前記時間ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ１３へ進み、アクセル開速度を演算し、次のステップＳ１４では、アクセル開度及びアクセル開速度に基づいて、吐出容量の低下制御における目標を設定する。

具体的には、図６に示すように、アクセル開度が大きく、アクセル開速度が速いときほど、即ち、急加速要求時ほど吐出容量の目標を低く設定し、逆に、アクセル開度が低く、アクセル開速度が遅いときほど、即ち、緩加速要求時ほど吐出容量の目標を大きくする。
上記のように、アクセル開度及びアクセル開速度に基づいて吐出容量の低下目標を設定すれば、急加速要求時には、吐出容量を大きく減らして容量可変型コンプレッサ７の駆動負荷を大きく低下させることで、加速性能を向上させることができる一方、緩加速要求時には、吐出容量の低下を抑制して、空調性能が無用に低下することを回避できる。

尚、前記アクセル開度及びアクセル開速度に基づく吐出容量の低下目標の設定においては、前記初期値を下回る目標値が設定されることがないように制限を加えることが好ましく、また、アクセル開度とアクセル開速度とのいずれか一方に基づいて低下目標を設定させても良い。
上記のように、ＡＴの場合は、ブレーキペダルから足を離したタイミングで、また、ＭＴの場合には、クラッチペダルから足を離したタイミングで、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量を低下させる処理を開始させ、吐出容量を初期値まで低下させる。

そして、初期値を時間ｔ３だけ保持させ、その後は、アクセル開度及びアクセル開速度に基づき吐出容量の低下目標を可変に設定させ、吐出容量を低下させた時間が時間ｔ１に達すると、吐出容量の低下制御を解除し、吐出容量を通常値に戻す（図７参照）。
容量可変型コンプレッサ７の吐出容量（補機負荷）を低下させる処理の開始タイミングを、ＡＴの場合はブレーキペダルから足を離したタイミング、また、ＭＴの場合はクラッチペダルから足を離したタイミングとすれば、運転者が発進加速のためにアクセルペダルを踏み込む前に、吐出容量（補機負荷）を低下させる処理が開始されることになる。

従って、吐出容量（補機負荷）の低下に応答遅れがあっても、アクセルペダルが踏み込まれたときには、実際の吐出容量（補機負荷）を低下させておくことができ、加速初期から吐出容量（補機負荷）を小さい状態として、加速性能の向上を十分に図ることができる。
また、エバポレータ温度又は車室内の温度・湿度に応じて、吐出容量（補機負荷）の低下処理における時間ｔ１，ｔ２、初期値を設定することで、空調性能を確保しつつ、最大限に吐出容量（補機負荷）の低下させることができる。

更に、アクセル開度・アクセル開速度に応じて吐出容量（補機負荷）の低下量を可変とすることで、過剰に吐出容量が制限されることを回避しつつ、要求の加速性能を発揮させることができる。
尚、前記時間ｔ１が経過する前であっても、エバポレータ温度（エバポレータ１０の温度と、目標温度との偏差）が所定温度以上になった時点、或いは、車室内の温度及び／又は湿度が所定値以上になった時点で、強制的に吐出容量の低下を解除させる構成とすることができる。

更に、吐出容量の低下目標を、エバポレータ温度（エバポレータ１０の温度と、目標温度との偏差）、或いは、車室内の温度及び／又は湿度の変化に応じて逐次変更する構成とすることもできる。
また、上記実施形態では、補機負荷として、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量を低下させる構成としたが、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量と共に、又は、容量可変型コンプレッサ７の吐出容量に代えて、オルタネータ８の駆動負荷（発電量）を低下させる構成とすることができる。

オルタネータ８の駆動負荷を単独で低下させる場合も、ステップＳ５，６以外の部分は、前記実施形態と同様にして処理させることができ、また、ステップＳ５，６では、前記時間ｔ１、ｔ２を固定値とするか、バッテリ電圧、ヘッドライト，オーディオ機器等の電気機器の使用状況（消費電力）などから前記時間ｔ１、ｔ２を可変に設定させれば良い。
更に、エバポレータ温度，車室内の温度・湿度に基づく時間ｔ１，ｔ２及び吐出容量（補機負荷）の低下目標の設定、アクセル開度及び／又はアクセル開速度に基づく吐出容量（補機負荷）の低下目標の設定は、アクセルの開操作に同期させて吐出容量（補機負荷）を低下させる場合にも適用できる。

また、吐出容量（補機負荷）を初期値にまで低下させるときには、指令値を初期値にまでステップ的に変化させるが、その後のアクセル開度，開速度に応じた低下目標への追従制御、及び、吐出容量低下の解除時には、吐出容量の指示値を徐々に変化させ、急激な補機負荷の変化が発生しないようにすると良い。

実施形態におけるエンジンのシステム構成を示す図。 実施形態における発進加速時の補機負荷低減制御を示すフローチャート。 実施形態におけるエバポレータ温度と吐出容量低下処理時間ｔ１との相関を示す線図。 実施形態における吐出容量と補機駆動負荷との相関を示す線図。 実施形態における車室内の温度・湿度と吐出容量低下処理時間ｔ１との相関を示す線図。 実施形態におけるアクセル開度及び開速度と吐出容量の低下目標との相関を示す線図。 実施形態における発進加速時の補機負荷低減制御を示すタイムチャート。

符号の説明

１…エンジン本体、７…容量可変型コンプレッサ、７ａ…コントロールバルブ、８…オルタネータ、９…コンデンサ９、１０…エバポレータ、１１…電圧制御コントローラ、１２…エンジンコントロールユニット、１３…エバポレータ温度センサ、１４…アクセル開度センサ、１５…トランスミッション、１６…車速センサ、１７…ニュートラルスイッチ、１８…ブレーキスイッチ、１９…アイドルスイッチ、２０…クラッチスイッチ、２１…車室温度センサ、２２…車室湿度センサ

Claims (10)

1. エンジンの出力を、オートマチックトランスミッションを介して駆動輪に伝える車両において、
   ブレーキが解除されてから所定の処理時間において、車両空調装置の容量可変型コンプレッサの吐出容量を強制的に低下させるとともに、
   コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を行った後に再度コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を許可するまでの時間であって、空調性能が低下することのある禁止時間を経過するまでは、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる制御を禁止し、前記禁止時間をエバポレータの温度、車室内の温度又は湿度のいずれかの条件に応じて可変に設定する、
   ことを特徴とする車両のエンジン補機制御装置。
2. エンジンの出力を、マニュアルトランスミッションを介して駆動輪に伝える車両において、
   クラッチを繋げる操作が行われてから所定の処理時間において、車両空調装置の容量可変型コンプレッサの吐出容量を強制的に低下させるとともに、
   コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を行った後に再度コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる処理を許可するまでの時間であって、空調性能が低下することのある禁止時間を経過するまでは、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させる制御を禁止し、前記禁止時間をエバポレータの温度、車室内の温度又は湿度のいずれかの条件に応じて可変に設定する、
   ことを特徴とする車両のエンジン補機制御装置。
3. 前記車両の走行速度が停車時又は極低車速時であることを条件に、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させることを特徴とする請求項１又は２記載の車両のエンジン補機制御装置。
4. トランスミッションが走行レンジであることを条件に、コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させることを特徴とする請求項１又は２記載の車両のエンジン補機制御装置。
5. 前記コンプレッサ吐出容量の低下量を、アクセルの開き速度又はアクセル開度の少なくとも一方に応じて可変に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両のエンジン補機制御装置。
6. 前記コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させてから、発進加速の意図があるかを推定するまでの待機時間が経過した時点でアクセルが全閉であるときに、前記コンプレッサ吐出容量の強制的な低下を中止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両のエンジン補機制御装置。
7. 前記コンプレッサ吐出容量を強制的に低下させてからブレーキが操作されたときに、前記コンプレッサ吐出容量の強制的な低下を中止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両のエンジン補機制御装置。
8. 前記所定の処理時間、コンプレッサ吐出容量の低下量のうちの少なくとも１つを、車室内の温度又は湿度の少なくとも一方の条件に応じて可変に設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の車両のエンジン補機制御装置。
9. 前記所定の処理時間、コンプレッサ吐出容量の低下量のうちの少なくとも１つを、エバポレータの温度に応じて可変に設定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車両のエンジン補機制御装置。
10. 前記コンプレッサ吐出容量を初期値まで低下させてから、発進加速の意図があるかを推定するまでの待機時間が経過した後、前記コンプレッサ吐出容量の低下量をアクセルの開き速度又はアクセル開度の少なくとも一方に応じて可変に設定する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の車両のエンジン補機制御装置。

Images