Idling speed control device

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のアイドリング回転数制御装置に関し、特に、吐出容量が変化する可変容量型コンプレッサをカーエアコンシステムの一部として搭載した場合のアイドリング回転数を、安価かつ適切に制御できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のアイドリング回転数はエンジンの負荷変動によって変化する。 たとえばカーエアコン用として搭載されている可変容量型コンプレッサが駆動されると、その駆動力分が負荷としてエンジンに加わり、アイドリング回転数が低下する。
【０００３】
特に、可変容量型コンプレッサでは圧縮冷媒ガスの吐出容量が変化するが、吐出容量が大きい状態でコンプレッサが駆動されている場合には、エンジン負荷が大となり、アイドリング回転数が低下し過ぎてエンジン停止という状況に陥ってしまう。
【０００４】
このような不具合を回避するために、可変容量型コンプレッサが駆動されている間は、その吐出容量が最大の場合を想定してアイドルアップを行い、アイドリング回転数を維持しているが、このようなアイドルアップでは、上記の通り吐出容量が最大となる場合を基準としているため、吐出容量が減少してエンジン負荷が小さくなると、必要以上にエンジン回転数が高くなって燃費が悪くなってしまう。
【０００５】
そこで、この種の可変容量型コンプレッサをカーエアコンシステムの一部として用いる場合には、吐出容量の増減に応じたアイドルアップを行うため、吐出容量をたとえば下記（１）または（２）の方法により算出し、この算出結果に基づきエンジンの出力を調整してアイドリング回転数を安定させている。
【０００６】
（１）可変容量型コンプレッサの吐出容量とその吐出容量を制御する制御機構部品の位置との間に一定の相関関係があることに着目し、制御機構部品の位置を検出して吐出容量を算出する。
【０００７】
（２）吐出圧と吐出容量との間に一定の相関関係があることに着目し、その吐出圧を検出して吐出容量を算出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のアイドリング回転数の制御によると、可変容量型コンプレッサの吐出容量の算出と、その算出結果に基づくエンジン出力の調整から、吐出容量の増減に応じたアイドルアップが可能となったが、制御機構部品の位置あるいは吐出圧に基づいて吐出容量を算出していることから、制御機構部品の位置検出センサまたは吐出圧検出センサが必要不可欠であり、それだけ制御費用が高価で、車両自体のコスト高をも招いている。 また、この種のセンサの動作不良が生じると、正確な吐出容量を算出することができず、現在の吐出容量相当のエンジン負荷に応じた適切なアイドルアップを行うことができない等の問題点も有している。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吐出容量が変化する可変容量型コンプレッサをカーエアコンシステムの一部として搭載した場合のアイドリング回転数を、安価かつ適切に制御できるアイドリング回転数制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、 本発明は、可変容量型コンプレッサを回転駆動するエンジンのアイドリング回転数制御装置であって、上記可変容量型コンプレッサは、制御圧力を増減させることにより制御圧力と吸入圧力との差圧を変化させ、この差圧の変化により、吐出容量を増加させるときは差圧を増加させ、吐出容量を減少させるときは差圧を減少させるように吐出容量を変えるようになっており、上記差圧を変化させるために、目標冷媒流量とコンプレッサ回転数から差圧制御用の外部信号を演算し、この演算した外部信号を可変容量型コンプレッサの差圧制御用制御弁に送出するとともに、エンジンの制御手段に送出してアイドリング時におけるエンジン出力を制御するようになっており、上記制御圧力は制御弁の調節により制御され、差圧制御用の外部信号が該制御弁に送出される制御弁電流値のデューティー比からなり、このデューティー比に基づいて、デューティー比が大となるときは、差圧が大きくなって吐出容量が増大するのに合わせて、また、デューティー比が小となるときは、差圧が小さくなって吐出容量が減少するのに合わせて、エンジン出力を制御して、アイドリング回転数を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、可変容量型コンプレッサの差圧制御用の外部信号に基づいて車両のアイドリング時におけるエンジン出力が制御され、そのアイドリング回転数が調節される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアイドリング回転数制御装置の実施形態について図１乃至図７を基に詳細に説明する。
【００１４】
カーエアコンシステムの一部として車両に搭載されるコンプレッサは、吐出容量が変化するものと固定のものとに大別されるが、本実施形態のアイドリング回転数制御装置は、このうち吐出容量が変化する可変容量型コンプレッサの搭載車両を対象としている。
【００１５】
図１は、制御プレートにより吐出容量を制御する形式のコンプレッサの断面図、図２は、図１に示したコンプレッサのＡ−Ａ線断面図、図３は図１に示したコンプレッサの制御プレートによる吐出容量の制御機構の説明図である。
【００１６】
これらの図を用いて可変容量型コンプレッサの概要を説明すると、図１に示したコンプレッサ１にあっては内周楕円状のシリンダ室２を有し、シリンダ室２は制御プレート３表面、サイドブロック４内面、ロータ５外周面、およびベーン６の先端側両側面によって圧縮室７と称する複数の小室に仕切られ、この圧縮室７がロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返す。 そして、圧縮室７の容積増加時に、吸入室８側からフロントヘッド９の吸入口１０と制御プレート３外周の切り欠き部１１を通じて圧縮室７側への低圧冷媒ガスの吸入が行われ、また圧縮室７の容積減少時に、圧縮室７での低圧冷媒ガスの圧縮と、圧縮室７から吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行われる。
【００１７】
このような高圧冷媒ガスの吐出容量を制御するのが制御プレート３であり、制御プレート３はロータ軸１３を中心に一定角度の範囲内で回動可能に設けられている。 このような制御プレート３が図中矢印イで示すように時計回りに最大に回転すると、高圧冷媒ガスの吐出容量が減少する。 これは、圧縮室７の容積が最大から最小に移行し始める圧縮初期から圧縮中期に至るまでの比較的長い間、制御プレート３外周の切り欠き部１１を介して吸入口１０と圧縮室７側とが連通することから、一度圧縮室７に吸い込まれた低圧冷媒ガスの一部が圧縮室７の容積減少により該切り欠き部１１を介して吸入口１０側に吐き戻される、いわゆるバイパス効果が生じ、これにより低圧冷媒ガスの圧縮容量が減るためである。 また、制御プレート３が時計回りに最大に回転している位置から反時計回りに回転し始めると、その回転角度に応じて上記のような切り欠き部１１を介する低圧冷媒ガスの吐き戻し量が減り、それだけ低圧冷媒ガスの圧縮容量が増え、高圧冷媒ガスの吐出容量が増大する。
【００１８】
次に制御プレート３の回動機構について説明する。 フロントヘッド９の内面側にはプレート駆動軸１４がスライド可能に設けられており、このプレート駆動軸１４の先端側に駆動ピン１５を介して制御プレート３が連結されている。 またプレート駆動軸１４の先端側には吸入室８の吸入圧Ｐｓが、該プレート駆動軸１４の後端には制御圧力Ｐｃがそれぞれ作用する。 このような制御圧力Ｐｃが高くなり該制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧ΔＰ（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなると、プレート駆動軸１４がばねの力に抗して図中矢印ロで示す方向に前進し、この前進移動が駆動ピン１５を介して制御プレート３の回転運動に変換され、該制御プレート３が反時計回りに回転する、これにより前述の如く高圧冷媒ガスの吐出容量が増大する。 このような状態から制御圧力Ｐｃが低くなり該制御圧力Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差圧ΔＰが小さくなると、プレート駆動軸１４がばねの力で押し戻されて後退し、その結果、上記とは逆に制御プレート３が時計回りに回転する。 これにより前述の如く高圧冷媒ガスの吐出容量が減少する。
【００１９】
このように、図１に示したコンプレッサ１では、プレート駆動軸１４の後端に作用する制御圧力Ｐｃと吸入室８の吸入圧力Ｐｓとの差圧ΔＰの大小により吐出容量が決定される。 この場合、差圧ΔＰは制御圧力Ｐｃの増減により変化し、また制御圧力Ｐｃは制御弁１６の操作により制御される。 このように差圧ΔＰは制御弁１６の操作により制御されるが、本実施形態では、その制御弁１６に送出される制御弁電流値のデューティー比（図４参照）を外部信号Ｓとし、この外部信号Ｓとしてのデューティー比を変更することにより、該制御弁１６を操作して制御圧力Ｐｃを制御している。
【００２０】
図５は差圧ΔＰと吐出容量（％）との関係、図６は該差圧ΔＰと制御弁１６に送る外部信号Ｓ、すなわち制御弁電流値のデューティー比との関係を示したものである。 これらの図から分かるように、制御弁電流値のデューティー比が大きくなると、制御弁１６の開時間が長くなり、これにより高圧冷媒ガス吐出圧相当のオイル１７が制御弁１６を介してプレート駆動軸１４の後端側に大量供給されることから、該プレート駆動軸１４の後端に作用する制御圧力Ｐｃが高まり、吸入圧Ｐｓとの差圧ΔＰが大きくなる。 このように差圧ΔＰが大きくなると、吐出容量が増大することは上述の通りである。 一方、制御弁電流値のデューティー比が小さくなると、制御弁１６の開時間が短くなり、これにより制御弁１６を介してプレート駆動軸１４の後端側に供給される高圧冷媒ガス吐出圧相当のオイル１７供給量が減少することから、該プレート駆動軸１４の後端に作用する制御圧力Ｐｃが低くなり、吸入圧Ｐｓとの差圧ΔＰが小さくなる。 このように差圧ΔＰが小さくなると、吐出容量が減少することは上述の通りである。
【００２１】
次に、上記のような構成のコンプレッサをエアコンシステムの一部として搭載した車両での温度制御と、アイドリング時のエンジン回転数制御について、図７を基に説明する。
【００２２】
温度制御は次のように行われる。 まず、制御したい部位（車内等）の目標温度Ｔｓｅｔと同部位の現在温度Ｔとに基づき、エアコンシステムの目標冷媒流量Ｇｒを演算する（ステップ１００）。 次に、この演算結果の目標冷媒流量Ｇｒを基にコンプレッサの吐出容量Ｖを演算する。 ここで、Ｔ−Ｔｓｅｔ＞０のときについて説明すると、この場合は、室内等をさらに冷やすために、エアコンシステム現在の冷媒流量を増やさなければならない。 そのためコンプレッサ吐出容量Ｖを相対的に増大させて冷房能力を高くする必要がある。 そこで、コンプレッサ回転数Ｎｃを用いて、エアコンシステム現在の冷媒流量を目標冷媒流量Ｇｒとするために必要なコンプレッサ吐出容量Ｖを演算し（ステップ１０２）、そのコンプレッサ吐出容量Ｖになる差圧ΔＰが図５の実線グラフの関係式から演算で求められる（ステップ１０４）。 さらに、その差圧ΔＰになる制御弁電流値のデューティー比が図６の実線グラフの関係式から演算で求められる。 そして、この演算結果のデューティー比が外部信号Ｓとして制御弁１６に送出される（ステップ１０６）。 これにより、制御弁１６がコントロールされて（ステップ１０８）制御圧力Ｐｓが高まりプレート駆動軸１４が前進すること、およびプレート駆動軸１４の前進移動が駆動ピン１５を介して制御プレート３の回転運動に変換され、該制御プレート３が反時計回りに回転してコンプレッサ吐出容量が増大することは上述した通りである。
【００２３】
次に、アイドリング時のエンジン回転数制御について説明すると、これは次のように行われる。 本実施形態では、アイドリング時に、上記のような外部信号Ｓとしての制御弁電流値のデューティー比がエンジン制御器にも送出される（ステップ１０６）。 ここで、エンジン制御装置はデューティー比に基づいてエンジンの出力を制御する（ステップ１１０）。
【００２４】
具体的には、図５および図６から分かるように、デューティー比が小から大となるときは、現在のコンプレッサの運転状態をみると差圧ΔＰが大きくなり、吐出容量が増大する方向にあることから、エンジンに大きな負荷が加わることが予想される。 したがって、この場合は大きなデューティー比に合わせてエンジン出力を制御しアイドリング回転数を一定にする。
【００２５】
一方、デューティー比が大から小となるときは、現在のコンプレッサ運転状態をみると差圧ΔＰが小さくなり、吐出容量が減少する方向にあることから、エンジンに加わる負荷の減少が予想される。 したがって、この場合は小さなデューティー比に合わせてエンジン出力を制御しアイドリング回転数を一定にする。
【００２６】
なお、アイドリング回転数の制御については、ステップ１０２における演算結果のコンプレッサ吐出容量Ｖをエンジン制御器へ送出し、このコンプレッサ吐出容量Ｖに基づいてエンジン出力を制御してもよい。
【００２７】
以上のように、本実施形態のアイドリング回転数制御装置にあっては、可変容量型コンプレッサ１の差圧制御用の外部信号Ｓであるデューティー比に基づいて車両アイドリング時のエンジン出力を制御するものである。 このため、従来、アイドリング回転数の制御に用いていた吐出容量制御機構部品の位置検出センサや吐出圧検出センサを別途用いることなく、アイドリング回転数を制御することが可能となり、これらのセンサを省略できる分、制御費用が安く済み、車両自体のコスト低減を図れるほか、この種のセンサの動作不良によるアイドルアップの制御性悪化もなく、吐出容量相当のエンジン負荷に応じた適切なアイドルアップを行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るアイドリング回転数制御装置にあっては、上記の如く可変容量型コンプレッサの差圧に着目し、この差圧制御用の外部信号に基づいて車両のアイドリング時におけるエンジン出力を制御するものである。 このため、従来のように吐出容量制御機構部品の位置検出センサや吐出圧検出センサを別途用いることなく、アイドリング回転数を制御可能となり、これらのセンサを省略できる分コスト低減を図れ、また、この種のセンサの動作不良によるアイドルアップの制御性悪化もなく、吐出容量相当のエンジン負荷に応じた適切なアイドルアップを行うことができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御プレートにより吐出容量を制御する形式のコンプレッサの断面図。
【図２】図１に示したコンプレッサのＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１に示したコンプレッサの制御プレートによる吐出容量の制御機構の説明図。
【図４】外部信号として制御弁に送出される制御弁電流値のデューティー比の説明図。
【図５】コンプレッサの差圧と吐出容量との関係の説明図。
【図６】コンプレッサの差圧と制御弁に送る外部信号との関係の説明図。
【図７】図１に示したコンプレッサをエアコンシステムの一部として搭載した車両での温度制御と、本発明に係るアイドリング回転数制御装置の動作説明図。
【符号の説明】
１ コンプレッサ２ シリンダ室３ 制御プレート４ サイドブロック５ ロータ６ ベーン７ 圧縮室８ 吸入室９ フロントヘッド１０ 吸入口１１ 切り欠き部１２ 吐出室１３ ロータ軸１４ プレート駆動軸１５ 駆動ピン１６ 制御弁１７ 高圧冷媒ガス吐出圧相当のオイルＰｓ 吸入圧Ｐｃ 制御圧力ΔＰ 差圧