JP5195378B2 - 車両用空調制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調制御装置に関し、特に、内燃機関を搭載した車両に設置される車両用空調制御装置に関する。

従来、車室内に供給される空調用空気を冷却する車両用空調制御装置は、内燃機関から出力される駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機と、空調用空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器とを備え、圧縮機により圧縮された液相の冷媒が熱交換器において気化することにより、熱交換器を通過する空調用空気が冷却されるようになっている。

このような車両用空調制御装置においては、熱交換器を通過した直後の空調用空気の温度を検出する温度検出手段を有しており、温度検出手段により検出される空調用空気の温度が予め設定された目標温度に近づくよう圧縮機を制御するようになっている。

この種の車両用空調制御装置として、車両の減速時においては目標温度を通常時よりも低く設定し、車両が停車した場合には、熱交換器を通過する空調用空気の温度が所定の温度に上昇するまで圧縮機の駆動を停止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された従来の車両用空調制御装置は、内燃機関の機関回転数、車両の車速、およびアクセル開度を表す信号をそれぞれ取得し、取得した結果、機関回転数および車速が所定値以上であり、アクセル開度が閉状態であるならば、車両が減速時であり内燃機関により駆動力が効率よく生成される状態であると判断し、内燃機関の駆動力により圧縮機を駆動し冷媒を圧縮するようになっていた。また、車両が停止状態に移行した場合には、空調用空気が所定の温度に上昇するまで圧縮機の駆動を停止することにより、アイドリング中の内燃機関にかかる負荷の上昇を防止し、車両の燃費を向上するようになっていた。
特開２００５−１０４３０６号公報

しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の車両用空調制御装置にあっては、車両の減速状態あるいは停止状態など特定の車両の状態に応じた内燃機関の機関効率に基づいて圧縮機の駆動あるいは停止を判断しているものの、車両の走行状態と冷却装置における冷却効率との関係を考慮したものではなかった。

そのため、車両が減速状態であり内燃機関の機関効率が高い状態であると判断した場合には、冷却装置の冷却効率が低い状態においても圧縮機による冷媒の圧縮が行われることがあり、内燃機関から冷却装置に供給される駆動力が効率よく冷媒の圧縮に利用されない場合が生じていた。また、車両が減速状態にある時間は、空調用空気を目標温度に維持するために必要な圧縮機の駆動時間に対して必ずしも十分あるわけではないため、減速状態のみならず通常の走行時においても圧縮機の駆動を行う必要が生じていた。結果として、車両の燃費が十分に向上しないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、車両の燃費を改善できる車両用空調制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用空調制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、車両の外部から吸入された空調用空気を車室内に供給する供給経路に設置され、前記膨張弁により減圧された冷媒の気化により前記空調用空気を冷却する熱交換器と、によって構成される冷却装置と、前記熱交換器を通過した空調用空気の温度を検出するための空気温度検出手段と、前記空気温度検出手段により検出される温度が目標温度と一致するよう前記圧縮機を制御する制御手段と、を備えた車両用空調制御装置であって、前記内燃機関の機関効率を算出する機関効率算出手段と、前記圧縮機の負荷に応じた圧縮効率を算出する圧縮効率算出手段と、前記内燃機関を収容する機関室内に供給される車風の風量に応じた前記冷却装置の冷却効率を算出する車風冷却効率算出手段と、前記機関室内の温度に応じた前記冷却装置の冷却効率を算出する温度冷却効率算出手段と、前記内燃機関の機関効率、前記圧縮機の圧縮効率、前記車風の風量に応じた冷却効率および前記機関室内の温度に応じた冷却効率に基づいて総合効率を算出する総合効率算出手段と、を備え、前記制御手段は、前記総合効率算出手段により算出された総合効率が高いほど前記目標温度を低く設定し、該総合効率が低いほど該目標温度を高く設定することを特徴とする。

この構成により、圧縮機による冷媒の圧縮を、内燃機関の機関効率、圧縮機の負荷に応じた圧縮効率、車風および機関室内の温度に応じた冷却装置の冷却効率に基づいて実行することが可能となる。したがって、これらの効率が高い領域において目標温度を低く設定するとともに、これらの効率が低い状態においては、目標温度を高く設定することによって、内燃機関により生成された駆動力が効率よく圧縮機の駆動に使用され、結果として車両の燃費を向上することができる。

車両の燃費を改善できる車両用空調制御装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用空調制御装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る空調ユニットを示す概略構成図である。なお、以下の説明においては、本発明に係る車両用空調制御装置がオートエアコンにより構成される場合について説明する。

車両用空調制御装置１０は、圧縮機としてのコンプレッサ１２と、凝縮器としてのコンデンサ１４と、減圧手段としての膨張弁１６と、熱交換器としてのエバポレータ１８とを備えている。コンプレッサ１２、コンデンサ１４、膨張弁１６およびエバポレータ１８は、冷媒循環路２０によって連通しており、冷媒が冷媒循環路２０を循環することにより冷凍サイクルが実行されるようになっている。冷媒は、例えば、エンジン冷却水として用いられる不凍液が用いられる。

本実施の形態に係るコンプレッサ１２、コンデンサ１４、膨張弁１６、エバポレータ１８および冷媒循環路２０は、冷却装置２２を構成し、車両のエンジンルームに収納されている。

コンプレッサ１２は、低圧気相状態の冷媒を圧縮し、高温高圧の過熱気相状態にして吐出するようになっている。このコンプレッサ１２は、駆動ベルト２４を介して内燃機関としてのエンジン２６に連結されている。したがって、エンジン２６が回転すると、エンジン２６から出力される駆動力によりコンプレッサ１２が作動するようになっている。

コンプレッサ１２は、可変容量式コンプレッサにより構成されている。可変容量のコンプレッサ１２は、後述するエアコンＥＣＵ２８によるソレノイドへの通電電流の電流値の変更、あるいはデューティ比の変更などにより、ピストンのストロークを変更し冷媒の吸入圧を調節するようになっている。

コンデンサ１４は、冷媒循環路２０におけるコンプレッサ１２の下流に接続されており、例えばラジエータの前面に配置されている。コンデンサ１４は、走行時の車風や図示しない冷却電動ファンの風によってコンプレッサ１２から吐出された過熱気相状態の冷媒を凝縮点まで冷却して液相状態にするようになっている。

膨張弁１６は、コンデンサ１４の下流に配置されており、コンデンサ１４から流出した液相冷媒を減圧し、低圧液相状態にするようになっている。

エバポレータ１８は、膨張弁１６から流出した低圧液相状態の冷媒を蒸発させて低圧気相状態にするようになっており、蒸発器を構成している。このエバポレータ１８は、後述する空調ユニット１１を構成し車室内外を連通する空調ダクト３７内に配置されており、冷媒循環路２０を循環する冷媒と、空調ダクト３７に吸入されエバポレータ１８を通過する空調用空気との間で熱交換を行うことにより、この空調用空気を冷却するようになっている。

また、車両用空調制御装置１０は、エアコンＥＣＵ２８と、エンジンＥＣＵ３０と、を備えている。エアコンＥＣＵ２８は、双方向性バスを介して互いに接続されているＣＰＵ(Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入力ポート、および出力ポート等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エアコンの出力制御などを実行するようになっている。

なお、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、後述するように、本発明に係る車両用空調制御装置、機関効率算出手段、圧縮効率算出手段、車風冷却効率算出手段、温度冷却効率算出手段、総合効率算出手段および制御手段を構成する。

同様に、エンジンＥＣＵ３０は、双方向性バスを介して互いに接続されているＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、および出力ポート等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン２６の出力制御などを実行するようになっている。

エアコンＥＣＵ２８およびエンジンＥＣＵ３０は、車内ＬＡＮ（Local Area Network）回線またはシリアル通信線等を介して電気的に相互に接続されている。

さらに、車両用空調制御装置１０は、圧力センサ３１、流量センサ３２、車速センサ３３、エバ後温度センサ３４、エンジン回転数センサ６１およびアクセル開度センサ６２を備えている。

圧力センサ３１は、冷媒循環路２０におけるコンプレッサ１２の下流側に設置されており、高圧の過熱気相状態の冷媒の圧力を検出し、検出された圧力に応じた電圧をエアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。

流量センサ３２は、冷媒循環路２０におけるコンプレッサ１２の下流側に設置されており、高圧の過熱気相状態の冷媒の流量を検出し、検出された流量に応じた電圧をエアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。

車速センサ３３は、車両の走行速度または車輪の回転速度を検出して電気信号に変換し、エアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。

エバ後温度センサ３４は、空調ダクト３７において、エバポレータ１８を通過した直後の空調用空気の温度（以下、エバ後温度という）を検出し、エバ後温度を表す信号をエアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。ここで、本実施の形態に係るエバ後温度センサ３４は、本発明に係る空気温度検出手段を構成する。

エンジン回転数センサ６１は、エンジン２６の出力軸回転数を検出し、機関回転数ＮＥを表す電気信号として、エンジンＥＣＵ３０を介してエアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。アクセル開度センサ６２は、例えば、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されており、図示しないアクセルペダルが運転者により操作されると、アクセルペダルの位置が示すアクセル開度を表す電気信号を、エンジンＥＣＵ３０を介してエアコンＥＣＵ２８に出力するようになっている。

空調ユニット１１は、図２に示すように、車室内に空調用空気を供給するための供給経路としての空調ダクト３７を備えている。空調ダクト３７の上流側には、車両の外部から空気を吸入するための外気吸入口３８および車室内の空気を吸入し循環させるための内気吸入口３９が形成されている。

外気吸入口３８および内気吸入口３９の下流側には、内外気切換えダンパ４０が設置されている。本実施の形態におけるオートエアコンにおいては、内外気切換えダンパ４０は、エアコンＥＣＵ２８により制御される内外気切換えダンパ用モータ５７によって可動するようになっている。エアコンＥＣＵ２８は、後述する外気温センサ３６や車室内の温度を検出する車室内温度センサなどから入力された信号に応じて、外気吸入口３８から外気を吸入する外気吸入モードと内気吸入口３９から内気を吸入する内気吸入モードとを切換えるようになっている。なお、エアコンＥＣＵ２８は、マニュアルモードにおいては、コントロールパネル５６に設置されたスイッチが操作者により選択されることにより、内外気切換えダンパ用モータ５７を駆動し内外気切換えダンパ４０の状態を移行するようになっている。

外気吸入口３８の近傍には、外気温センサ３６が設置されている。内外気切換えダンパ４０の下流側には、ブロア４１が設置されている。ブロア４１は、空調ダクト３７と一体に形成されているスクロールケーシング４２と、ブロアモータ４３と、ブロアモータ４３により回転駆動される遠心式ファン４４と、によって構成されている。

遠心式ファン４４は、ブロアモータ４３に供給される制御電圧の電圧値に応じた回転速度で回転する。したがって、遠心式ファン４４により車室内に供給される空調用空気の送風量は、ブロアモータ４３に供給される制御電圧によって制御されるようになっている。

エアコンＥＣＵ２８は、上述した各センサから取得する信号に基づいて、ブロアモータ４３に供給する制御電圧を設定するようになっている。また、マニュアルモードにおいては、コントロールパネル５６に設置されたスイッチが操作者により選択されることにより、ブロアモータ４３に供給する制御電圧を設定するようになっている。

空調ダクト３７におけるブロア４１の下流側には、エバポレータ１８が設置されている。このエバポレータ１８は、空調ダクト３７の空気通路の全面を塞ぐように配置されており、通過する空気を冷却するクーラーとして機能する。

空調ダクト３７におけるエバポレータ１８の下流側には、温水式ヒータとしてのヒータコア３５が設置されている。空調用空気は、ヒータコア３５を通過すると、エンジン２６（図１参照）から供給される冷却水の熱により加熱されるようになっている。

このヒータコア３５の上流側には、ヒータコア３５を通過する空気流量を調節するためのエアミックスダンパ４６が設置されている。エアミックスダンパ４６は、エアコンＥＣＵ２８により制御されるエアミックスダンパ用モータ５８によって可動するようになっている。エアコンＥＣＵ２８は、外気温センサ３６や車室内温度センサなど上述した各センサから入力される信号に応じて、ヒータコア３５を通過する空気流量が最小になるマックスクール（ＭＡＸＣＯＯＬ）状態に対応する位置と、ヒータコア３５を通過する空気流量が最大になるマックスホット（ＭＡＸＨＯＴ）状態に対応する位置との間で連続的にエアミックスダンパ４６の位置を調節するようになっている。なお、エアコンＥＣＵ２８は、マニュアルモードにおいては、コントロールパネル５６に設置された車室内温度設定用のスイッチが操作者により選択されることにより、エアミックスダンパ用モータ５８を駆動しエアミックスダンパ４６の位置を調節するようになっている。

空調ダクト３７におけるヒータコア３５の下流側には、車両のフロント窓ガラスの内面に空調用空気を吹出すためのフロントデフロスタ吹出口４８と、車両の運転者および助手席搭乗者の足元に空調用空気を吹出すための足元吹出口５０と、車両の運転者および助手席搭乗者の頭部や胸部に向けて空調用空気を吹出すためのフェイス吹出口５１とが形成されている。フェイス吹出口５１は、フロントインストルメントパネルに配置されたセンタレジスタおよびサイドレジスタによって構成されている。

フロントデフロスタ吹出口４８、足元吹出口５０およびフェイス吹出口５１の上流側には、それぞれの吹出口の開閉状態を切換えるための切換えダンパ５２、５３、５４が設置されている。切換えダンパ５２、５３、５４は、エアコンＥＣＵ２８により制御される吹出口切換えダンパ用モータ５９により駆動されるようになっており、エアコンＥＣＵ２８は、後述する各センサから入力された信号に応じて、吹出口切換えダンパ用モータ５９を駆動して切換えダンパ５２、５３、５４を可動するようになっている。

以下、本発明の実施の形態に係る車両用空調制御装置を構成するエアコンＥＣＵ２８の特徴的な構成について、図１ないし図７を参照して説明する。

エアコンＥＣＵ２８は、エンジン２６の機関回転数ＮＥおよび機関負荷ＫＬに基づいて、エンジン２６の機関効率を算出するようになっている。

具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、エンジン回転数センサ６１およびアクセル開度センサ６２から入力される信号に基づいて機関回転数ＮＥおよびアクセル開度を検出すると、エンジン２６の機関負荷ＫＬを算出するようになっている。機関回転数ＮＥおよびアクセル開度と機関負荷ＫＬとの対応関係は、予め実験的に求められており、マップとしてＲＯＭに記憶されている。

また、エアコンＥＣＵ２８は、機関負荷ＫＬを算出すると、ＲＯＭに記憶されている機関効率マップ（図３参照）を参照して、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇを算出し、ＲＡＭに記憶するようになっている。

図３は、本発明の実施の形態に係るエンジン２６の機関効率マップを示す図である。

機関効率マップは、エンジン２６の機関回転数ＮＥおよび機関負荷ＫＬと、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇとを対応付けたものであり、予め実験的な測定により求められている。

なお、図３において機関効率マップに示される各曲線は、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇの値が等しい箇所を示している。この機関効率マップにおいては、エンジン２６の機関負荷ＫＬが高く、かつ、機関回転数ＮＥが低い位置にある曲線ほど、高いエンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇの値を示している。

したがって、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る内燃機関による機関効率を算出する機関効率算出手段を構成する。

また、エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ負荷およびコンプレッサ回転数に基づいて、コンプレッサ１２の圧縮効率Ｋｃｏｍｐを算出するようになっている。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ１２から吐出される冷媒の圧力を圧力センサ３１から取得するとともに、コンプレッサ１２から吐出される冷媒の流量を流量センサ３２から取得するようになっている。また、エアコンＥＣＵ２８は、冷媒の圧力および流量と、コンプレッサ１２の負荷とを対応付けたコンプレッサ負荷マップを予めＲＯＭに記憶している。このコンプレッサ負荷マップは、予め実験的な測定により求められている。

また、エアコンＥＣＵ２８は、上記のように冷媒の圧力および流量を取得すると、ＲＯＭに記憶されているコンプレッサ負荷マップを参照し、コンプレッサ負荷を算出するようになっている。

さらに、エアコンＥＣＵ２８は、エンジン回転数センサ６１からエンジン２６の出力軸回転数を取得すると、駆動ベルト２４が巻きつけられるエンジン側プーリ６４とコンプレッサ側プーリ６５とのプーリ比によりコンプレッサ回転数を算出する。なお、コンプレッサ回転数とは、コンプレッサ１２を構成するシャフトの回転数を意味し、コンプレッサ側プーリ６５はこのシャフトに接続されている。

エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ負荷およびコンプレッサ回転数を算出すると、ＲＯＭに予め記憶されている圧縮効率マップ（図４参照）を参照して、圧縮効率Ｋｃｏｍｐを算出し、算出した値をＲＡＭに記憶するようになっている。したがって、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る圧縮効率算出手段を構成する。

図４は、本発明の実施の形態に係るコンプレッサ１２の圧縮効率マップを示す図である。

圧縮効率マップは、コンプレッサ１２の負荷および回転数と、圧縮効率Ｋｃｏｍｐとを対応付けたものであり、予め実験的な測定により求められている。

圧縮効率マップに示される各曲線は、圧縮効率Ｋｃｏｍｐの値が等しい位置を示している。この圧縮効率マップにおいては、コンプレッサ１２の負荷が高く、かつ、回転数が低い位置にある曲線ほど、高い圧縮効率Ｋｃｏｍｐの値を示している。

また、エアコンＥＣＵ２８は、車速センサ３３から車両の速度を表す信号を入力し、ＲＯＭに記憶されている車風冷却効率マップ（図５参照）を参照して、車両の走行によってエンジンルームに吸入される車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｓｐｄを算出し、ＲＡＭに記憶するようになっている。

図５は、本発明の実施の形態に係る車風に応じた冷却効率を表す車風冷却効率マップを示す図である。

車風冷却効率マップは、車速と冷却効率とを対応付けたマップであり、予め実験的な計測により求められている。冷却効率Ｋｓｐｄは、一般に車速が上がるほどエンジンルームに吸入される車風の風量が増加し、コンデンサ１４における冷媒の凝縮効率が上昇する。また、コンプレッサ１２が冷却されやすくなり、コンプレッサ１２における圧縮効率が高くなる。したがって、車風の風量が増加するほど、冷却装置２２における冷却効率が上昇することになる。つまり、車両の車速と車風の風量とは対応しているので、本実施の形態においては、車風の風量を直接検出する代わりに、車速センサ３３から入力した車速に基づいて冷却効率Ｋｓｐｄを算出するようになっている。車風冷却効率マップにおいては、図５に示すように、車速が高いほど冷却効率Ｋｓｐｄが高くなるよう設定されている。
したがって、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る車風冷却効率算出手段を構成する。

また、エアコンＥＣＵ２８は、車速センサ３３から入力される車両の速度を表す信号に基づいてエンジンルーム内温度を推定し、このエンジンルーム内温度に応じた冷却装置２２の冷却効率ＫｔｅｍｐをＲＯＭに記憶されている温度冷却効率マップ（図６参照）に基づいて算出し、ＲＡＭに記憶するようになっている。

エンジンルーム内温度は、一般に車速が上がるほど低下する。したがって、エアコンＥＣＵ２８は、車速とエンジンルーム内温度との対応関係を予めＲＯＭに記憶しておき、車速センサ３３から入力された車速に基づいてエンジンルーム内温度を推定するようにする。なお、車速とエンジンルーム内温度との対応関係を、外気温により補正するようにしてもよい。この場合、エアコンＥＣＵ２８は、外気温センサ３６から外気温を表す信号を取得し、取得した外気温を表す信号に基づいて、車速とエンジンルーム内温度との対応関係を補正する。補正の方法としては、例えば、基準となる外気温に対して実際に検出された外気温が高いほど、推定されるエンジンルーム内温度が高くなるよう補正し、逆に実際に検出された外気温が低いほど、推定されるエンジンルーム内温度が低くなるよう補正するようにする。

図６は、本発明の実施の形態に係るエンジンルーム内温度に応じた冷却効率を表す温度冷却効率マップを示す図である。

温度冷却効率マップは、エンジンルーム内温度と冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐとを対応付けたマップであり、予め実験的な計測により求められている。冷却効率Ｋｔｅｍｐは、一般にエンジンルーム内温度が低いほどコンデンサ１４における冷媒の凝縮効率が上昇する。また、コンプレッサ１２本体が冷却されやすくなり、結果としてコンプレッサ１２における圧縮効率が高くなる。結果として、エンジンルーム内温度が低いほど冷却装置２２における冷却効率Ｋｔｅｍｐが上昇する。したがって、温度冷却効率マップにおいては、図６に示すように、エンジンルーム内温度が低いほど、すなわち本実施の形態においては車速が上がるほど冷却効率Ｋｔｅｍｐが高く設定されている。

したがって、本実施の形態におけるエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る温度冷却効率算出手段を構成する。

また、エアコンＥＣＵ２８は、総合効率Ｋｔｏｔａｌを算出するようになっている。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、上述のように算出されたＫｅｎｇ、Ｋｃｏｍｐ、ＫｓｐｄおよびＫｔｅｍｐの値をＲＡＭから取得し、下記の式（１）を用いて総合効率Ｋｔｏｔａｌを算出するようになっている。

Ｋｔｏｔａｌ ← Ｋｅｎｇ ＊ Ｋｃｏｍｐ
＊ Ｋｓｐｄ ＊ Ｋｔｅｍｐ （１）
したがって、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る総合効率算出手段を構成する。

なお、エアコンＥＣＵ２８は、これらの効率を積算する際に、少なくともいずれか１以上の効率に係数を掛けることにより、総合効率Ｋｔｏｔａｌに対する各効率の比重を調整するようにしてもよい。

また、エアコンＥＣＵ２８は、上記の式（１）を用いて総合効率Ｋｔｏｔａｌを算出すると、エバ後温度センサ３４により検出される空調用空気の目標温度Ｔｅｖａｐを設定するようになっている。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、総合効率Ｋｔｏｔａｌと、エバ後温度センサ３４により検出される空調用空気の目標温度Ｔｅｖａｐとを対応付けた目標温度設定マップを予めＲＯＭに記憶しており、総合効率Ｋｔｏｔａｌが上記の式（１）により算出されたならば、ＲＯＭに予め記憶されている目標温度設定マップ（図７参照）を参照し、目標温度Ｔｅｖａｐを算出するようになっている。

図７は、本発明の実施の形態に係る目標温度設定マップを示す図である。

目標温度設定マップは、総合効率Ｋｔｏｔａｌと目標温度Ｔｅｖａｐとが対応付けられたものであり、予め実験的な測定により定められている。目標温度Ｔｅｖａｐは、総合効率Ｋｔｏｔａｌが高いほど低くなるように設定されており、本実施の形態においては、総合効率Ｋｔｏｔａｌが最大値近傍のＢにおいてＴｅｖａｐ＝１℃となるよう設定されている。一方、総合効率Ｋｔｏｔａｌが最小値近傍のＡにおいてＴｅｖａｐ＝８℃となるよう設定されている。

したがって、エアコンＥＣＵ２８は、エバ後温度センサ３４により検出される空調用空気がこの目標温度設定マップにより設定される目標温度Ｔｅｖａｐに近づくようコンプレッサ１２の容量を調節するようになっており、総合効率Ｋｔｏｔａｌが高い状態において、目標温度Ｔｅｖａｐが低く設定された場合には、コンプレッサ１２に対する負荷を増大させ、エンジン２６からコンプレッサ１２に伝達される動力を増加させることにより、コンプレッサ１２から吐出される圧縮された冷媒の流量が増加するようになっている。これにより、コンデンサ１４における冷媒への畜冷を高効率の状態で増加させることが可能となる。

つまり、本実施の形態に係るエアコンＥＣＵ２８は、本発明に係る空気温度検出手段により検出される温度が目標温度と一致するよう圧縮機を制御する制御手段を構成しており、また、総合効率算出手段により算出された総合効率が高いほど目標温度を低く設定する構成を有している。

逆に、総合効率Ｋｔｏｔａｌが低い状態において、目標温度Ｔｅｖａｐが高く設定された場合には、コンプレッサ１２に対する負荷を減少させ、エンジン２６からコンプレッサ１２に伝達される動力を減少させることにより、コンプレッサ１２から吐出される冷媒の流量が減少するようになっている。これにより、総合効率Ｋｔｏｔａｌが低い状態においては、エンジン２６からコンプレッサ１２に伝達される動力を減少させ、エンジン２６により生成された動力をコンプレッサ１２の駆動のために浪費することを防止するようになっている。

なお、目標温度設定マップにおいて、総合効率Ｋｔｏｔａｌが低くなるほど目標温度Ｔｅｖａｐを高く設定するのみならず、総合効率Ｋｔｏｔａｌが所定値より小さい領域を、コンプレッサ１２の作動を停止させる停止領域として設定してもよい。この場合、コンプレッサ１２が電磁クラッチを有するようにし、エアコンＥＣＵ２８は、目標温度設定マップを参照した結果、上記の式（１）により算出された総合効率Ｋｔｏｔａｌが停止領域であると判断した場合には、電磁クラッチを開放状態にし、エンジン２６の動力がコンプレッサ１２に伝達されないようにする。

図８は、本発明の実施の形態に係る目標温度設定処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理は、エアコンＥＣＵ２８を構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。

エアコンＥＣＵ２８は、まず、エンジン２６の機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬに基づいて、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇを算出する（ステップＳ１１）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、エンジン回転数センサ６１およびアクセル開度センサ６２から入力される信号に基づいて、機関回転数ＮＥおよびアクセル開度を検出し、エンジン２６の機関負荷ＫＬを算出する。そして、エアコンＥＣＵ２８は、機関負荷ＫＬを算出すると、ＲＯＭに記憶されている機関効率マップを参照して、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇを算出しＲＡＭに記憶する。

次に、エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ１２におけるコンプレッサ負荷およびコンプレッサ回転数に基づいて、圧縮効率Ｋｃｏｍｐを算出する（ステップＳ１２）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ１２から吐出される冷媒の圧力を圧力センサ３１から取得するとともに、コンプレッサ１２から吐出される冷媒の流量を流量センサ３２から取得する。そして、エアコンＥＣＵ２８は、ＲＯＭに記憶されているコンプレッサ負荷マップを参照し、冷媒の圧力および流量に対応するコンプレッサ１２の負荷を算出する。そして、エアコンＥＣＵ２８は、エンジン回転数センサ６１からエンジン２６の出力軸回転数を取得すると、エンジン側プーリ６４とコンプレッサ側プーリ６５とのプーリ比によりコンプレッサ回転数を算出する。

そして、エアコンＥＣＵ２８は、コンプレッサ負荷およびコンプレッサ回転数を算出すると、ＲＯＭに予め記憶されている圧縮効率マップを参照して、圧縮効率Ｋｃｏｍｐを算出しＲＡＭに記憶する。

次に、エアコンＥＣＵ２８は、車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｓｐｄを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、車速センサ３３から車両の速度を表す信号を取得すると、ＲＯＭに記憶されている車風冷却効率マップを参照し、車両の走行によってエンジンルームに吸入される車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｓｐｄを算出しＲＡＭに記憶する。

次に、エアコンＥＣＵ２８は、エンジンルームの温度に基づく冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐを算出する（ステップＳ１４）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、車速センサ３３から車両の速度を表す信号を取得すると、ＲＯＭに記憶されているマップに基づきエンジンルーム内温度を推定する。そして、エアコンＥＣＵ２８は、ＲＯＭに予め記憶された温度冷却効率マップを参照し、このエンジンルーム内温度に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐを算出しＲＡＭに記憶する。

次に、エアコンＥＣＵ２８は、エンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇ、圧縮効率Ｋｃｏｍｐ、車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｓｐｄおよびエンジンルーム内の温度に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐに基づいて、総合効率Ｋｔｏｔａｌを算出する（ステップＳ１５）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、上記のステップＳ１１ないしステップＳ１４においてそれぞれ算出されＲＡＭに記憶されているエンジン２６の機関効率Ｋｅｎｇ、圧縮効率Ｋｃｏｍｐ、車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｓｐｄおよびエンジンルームの温度に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐの積を算出し、総合効率Ｋｔｏｔａｌを算出する。

次に、エアコンＥＣＵ２８は、エバ後温度センサ３４により検出されるべき目標温度Ｔｅｖａｐを設定する（ステップＳ１６）。具体的には、エアコンＥＣＵ２８は、ＲＯＭに記憶されている目標温度設定マップを参照し、ステップＳ１５において算出された総合効率Ｋｔｏｔａｌに対応する目標温度Ｔｅｖａｐを設定する。そして、エアコンＥＣＵ２８は、エバポレータ１８を通過した直後の空調用空気の温度が目標温度Ｔｅｖａｐに一致するよう、コンプレッサ１２の容量を制御してエンジン２６からコンプレッサ１２に伝達される動力を調整する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る車両用空調制御装置においては、コンプレッサ１２による冷媒の圧縮を、エンジン２６の機関効率、コンプレッサ１２の負荷に応じた圧縮効率、車風の風量に応じた冷却装置２２の冷却効率およびエンジンルーム内の温度に応じた冷却装置２２の冷却効率に基づいて実行することが可能となる。したがって、これらの効率が高い領域において目標温度を低く設定するとともに、これらの効率が低い状態においては、目標温度を高く設定することによって、エンジン２６により生成された駆動力が効率よくコンプレッサ１２の駆動に使用され、結果として車両の燃費を向上することができる。

なお、以上の説明においては、エアコンＥＣＵ２８が、エンジンルーム内の温度に応じた冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐの算出を、車速センサ３３により検出された車速に基づいて算出する場合について説明したが、これに限定されず、エアコンＥＣＵ２８が、エンジンルーム内に設置された温度センサにより検出される温度に基づいて冷却装置２２の冷却効率Ｋｔｅｍｐを算出するようにしてもよい。

また、以上の説明においては、本発明に係る車両用空調制御装置がオートエアコンを搭載した車両に設置される場合について説明したが、これに限定されず、マニュアルエアコンを搭載した車両に設置されるようにしてもよい。
また、以上の説明においては、車両の駆動源としてエンジン２６を搭載した車両に車両用空調制御装置が設置される場合について説明したが、これに限定されず、車両の駆動源としてエンジン２６およびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両に設置されるようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る車両用空調制御装置は、車両の燃費を改善できるという効果を奏するものであり、エンジンの動力により駆動される圧縮機を備えた車両用空調制御装置に有用である。

本発明の実施の形態に係る車両用空調制御装置を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る空調ユニットを示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンの機関効率マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係るコンプレッサの圧縮効率マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係る車風に応じた冷却効率を表す車風冷却効率マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンルーム内温度に応じた冷却効率を表す温度冷却効率マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係る目標温度設定マップを示す図である。 本発明の実施の形態に係る目標温度設定処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両用空調制御装置
１１ 空調ユニット
１２ コンプレッサ（圧縮機）
１４ コンデンサ（凝縮器）
１６ 膨張弁
１８ エバポレータ（熱交換器）
２０ 冷媒循環路
２２ 冷却装置
２６ エンジン（内燃機関）
２８ エアコンＥＣＵ（車両用空調制御装置、機関効率算出手段、圧縮効率算出手段、車風冷却効率算出手段、温度冷却効率算出手段、総合効率算出手段、制御手段）
３０ エンジンＥＣＵ
３１ 圧力センサ
３２ 流量センサ
３３ 車速センサ
３４ エバ後温度センサ（空気温度検出手段）
３５ ヒータコア
３６ 外気温センサ
３７ 空調ダクト
３８ 外気吸入口
３９ 内気吸入口
４３ ブロアモータ
４８ フロントデフロスタ吹出口
５０ 足元吹出口
５１ フェイス吹出口
５９ 吹出口切換えダンパ用モータ
６１ エンジン回転数センサ
６２ アクセル開度センサ

Claims (1)

1. 内燃機関の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、車両の外部から吸入された空調用空気を車室内に供給する供給経路に設置され、前記膨張弁により減圧された冷媒の気化により前記空調用空気を冷却する熱交換器と、によって構成される冷却装置と、
   前記熱交換器を通過した空調用空気の温度を検出するための空気温度検出手段と、
   前記空気温度検出手段により検出される温度が目標温度と一致するよう前記圧縮機を制御する制御手段と、を備えた車両用空調制御装置であって、
   前記内燃機関の機関効率を算出する機関効率算出手段と、
   前記圧縮機の負荷に応じた圧縮効率を算出する圧縮効率算出手段と、
   前記内燃機関を収容する機関室内に供給される車風の風量に応じた前記冷却装置の冷却効率を算出する車風冷却効率算出手段と、
   前記機関室内の温度に応じた前記冷却装置の冷却効率を算出する温度冷却効率算出手段と、
   前記内燃機関の機関効率、前記圧縮機の圧縮効率、前記車風の風量に応じた冷却効率および前記機関室内の温度に応じた冷却効率に基づいて総合効率を算出する総合効率算出手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記総合効率算出手段により算出された総合効率が高いほど前記目標温度を低く設定し、該総合効率が低いほど該目標温度を高く設定することを特徴とする車両用空調制御装置。

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