空調システム制御装置
【課題】空調システム始動時に発生するエンジンの吹けあがりを防止しつつ、無用なエンジン回転数の低下を防止する空調システム制御装置を提供する。
【解決手段】空調システム３０が作動した場合に、コンプレッサー３４に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、コンプレッサー３４に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う。これにより、実際の空調システム３０が作動するときにおけるコンプレッサー３４に対する負荷によってエンジン２０の回転数の低下判定を行うことができ、空調システム３０の始動時に液だまり処理によって発生する無用なエンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【解決手段】空調システム３０が作動した場合に、コンプレッサー３４に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、コンプレッサー３４に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う。これにより、実際の空調システム３０が作動するときにおけるコンプレッサー３４に対する負荷によってエンジン２０の回転数の低下判定を行うことができ、空調システム３０の始動時に液だまり処理によって発生する無用なエンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、市販されている一般的な車両には、空調システム（以下、エアコンともいう）が搭載されている。この空調システムは、暖房機能、冷房機能、除湿機能等を有しており、車室内の空気の温度や湿度等の調節を行っている。
【０００３】
空調システムは、環状の冷媒循環路上に、貯蔵器（以下、レシーバータンクともいう）と、蒸発器（以下、エバポレーターともいう）と、加圧器（以下、コンプレッサーともいう）と、凝縮器（以下、コンデンサーともいう）と、を備え、冷媒の気化熱を利用して、車室内の冷房を行う。
【０００４】
冷媒は、レシーバータンクに蓄えられ、このレシーバータンクに蓄えられた冷媒は、エバポレーターを構成する冷媒が通るパイプに導入されるようになっている。そして、エバポレーターのパイプの外部を通過する空気は、冷媒との間で熱交換が行われる。エバポレーターにより熱交換された空気は、冷やされ、冷風となって車室内へ取り込まれる。一方、熱交換によりエバポレーターを通過する空気から熱を奪った冷媒は、気化される。エバポレーターで気化された冷媒は、コンプレッサーにおいて液化されやすいように圧縮される。コンプレッサーで圧縮された冷媒は、コンデンサーにおいて外気によって冷却され、液体に戻されて、レシーバータンクに蓄えられる。空調システムは、上記のような循環を繰り返すことにより、車室内の冷房を行う。
また、上記冷媒の圧縮を行うコンプレッサーは、動力機関（例えば、エンジン）の出力を利用して作動される。
【０００５】
ところが、このような空調システムを備えた車両においては、動力機関を停止させた状態で車両を長期間常温（例えば、２５［℃］）の屋外に放置（以下、ソークという）した場合、コンプレッサー内において気体であるはずの冷媒が冷却され、液化して貯留されてしまう、所謂、「液だまり」を起こす場合がある。
【０００６】
このような「液だまり」が発生すると、空調システムのコンプレッサーに負荷がかからなくなる。そして、このコンプレッサーは動力機関の出力を利用して作動されるため、コンプレッサーを作動させるはずであったトルクが、動力機関への出力として使用され、動力機関、例えば、エンジンの吹けあがりを起こしてしまう。
【０００７】
そこで、このような「液だまり」を事前に解消するようにした車両用エアコン制御装置（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００８】
上記特許文献１に記載された車両用エアコン制御装置は、車両の未使用時にコンプレッサー内で冷媒が液化していることを推定すると、コンプレッサーを作動させて、冷媒の液化を解消するようにしている。また、車両の未使用時における冷媒の液化推定には、ソーク時間、外気温、車室温、エンジン冷却水温等を用いている。
【特許文献１】特開２００５−２３８９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものにおいては、車両の未使用時に「液だまり」の発生をソーク時間や外気温等により常時監視し、「液だまり」が推定される度に、コンプレッサーを作動させるため、無用なコンプレッサーの作動を行うとともに、大きなバッテリ容量が必要となる等の虞がある。すなわち、エンジンを停止した駐車中の車両において、タイマや温度センサ等を作動させ、「液だまり」の発生の監視し、「液だまり」が推定された場合には、コンプレッサーを作動させて、「液だまり」を解消させる。そして、その後も「液だまり」の発生の監視を継続し、「液だまり」が推定される度にコンプレッサーを作動させることとなる。これにより、エンジン停止時に何度もコンプレッサーを作動させることとなり、大きなバッテリ容量が必要となる。また、駐車中の車両において、コンプレッサーを自動的に作動させることも、望ましくない。
【００１０】
一方、このような「液だまり」推定を行わないと、ＥＣＵは「液だまり」がないものとして空調システムのコンプレッサー用のトルクを与えてしまうが、「液だまり」が発生している場合、コンプレッサーに負荷がかからなくなり、コンプレッサーを作動させるはずであったトルクが、エンジンへの出力として使用され、エンジンの吹けあがりを起こしてしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本願出願人は、エンジンが作動後、空調システムが既に作動したことがある場合、すなわち、空調システムのコンプレッサーに所定の値以上のトルクがかかった履歴がある場合には、「液だまり」が解消しており、エンジンの作動後、空調システムが最初に作動する場合に「液だまり」が発生している可能性のあることに着目し、コンプレッサーに予め設定された値以上のトルクがかかった履歴がない場合にのみ、液だまり処理を行ってエンジンの吹けあがりを防止する空調システム制御装置を提案した。
【００１２】
ところで、上記のように、コンプレッサーに予め設定された値以上のトルクがかかった履歴がない場合であっても、必ずしも「液だまり」が発生しているとは限らない。例えば、エンジン停止で履歴をクリアした後、短時間でエンジンが再始動された場合、履歴は無く「液だまり」は発生していない。このような場合において、特に、コンプレッサーに実トルクが急に発生する場合には、エンジンの作動に必要なトルクがコンプレッサーにかかり、エンジンの回転数の急激な落ち込みが発生してしまう。
【００１３】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、動力機関の吹けあがりを防止しつつ、無用な動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る空調システム制御装置は、上記課題を解決するため、（１）動力機関を搭載した車両の空調システムを制御する空調システム制御装置において、前記動力機関の作動開始を検出する動力作動開始検出手段と、前記空調システムの作動開始を検出する空調作動開始検出手段と、前記動力機関の作動開始および前記空調システムの作動開始の検出に基づいて、前記動力機関の作動後の最初の前記空調システムの作動であるか否かを判定する初期作動判定手段と、前記動力機関の出力を利用して作動する前記空調システムが有する加圧器にかかる負荷を検出する加圧器負荷検出手段と、前記空調システムが前記動力機関の作動後の最初の作動である場合に、前記加圧器に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定する高負荷判定手段と、前記加圧器に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、前記設定された値以上の負荷上昇があった場合には、前記空調システムの初期作動処理を行う空調システム初期作動手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１５】
この構成により、空調システムが作動した場合に加圧器に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、加圧器に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行うので、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に液だまり処理によって発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る空調システム制御装置は、上記（１）に記載の空調システム制御装置において、（２）前記加圧器に圧縮された冷媒の圧力を検出する圧縮圧力検出手段と、前記空調システムが有する蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する冷却後温度検出手段と、前記圧縮された冷媒の圧力と、前記冷却された空気の温度と、によって前記加圧器にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するマップ記憶手段と、を備え、前記高負荷判定手段は、前記高負荷判定マップに基づいて、前記負荷上昇の判定を行うことを特徴とした構成を有している。
【００１７】
この構成により、加圧器に圧縮された冷媒の圧力と、蒸発器によって冷却された空気の温度と、によって動力機関の回転数の落ち込みを判定するので、既存のセンサを用いてコストをかけずに制御の切り分けを行うことができ、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
まず、構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置および空調システムを搭載した車両の概略ブロック構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る空調システムの主要な構成部品を示した車両の前部付近の斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、車両１０は、原動機であるエンジン（動力機関）２０と、エンジン２０により作動される空調システム３０と、車両１０全体を制御するための車両用電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００と、を備えている。
【００２２】
エンジン２０は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置により構成されている。また、エンジン２０は、後述する空調システム３０のコンプレッサーに動力を伝達するためのクランクプーリ２０ａを有している。
【００２３】
また、エンジン２０には、エンジン２０の運転状態を検出する回転角センサ２３、水温センサ２４および図示しない各種のセンサが設けられている。エンジン２０に設けられた上記各センサが検出した検出信号は、ＥＣＵ１００に入力されるようになっている。エンジン２０は、これらの信号により、ＥＣＵ１００によって燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御等の運転制御が行われるようになっている。
【００２４】
空調システム３０は、環状の冷媒循環路４０上に、冷媒を貯留するレシーバータンク３１と、冷媒を霧状に噴出させるエキスパンションバルブ３２と、冷媒を気化させるエバポレーター（蒸発器）３３と、気化された冷媒を圧縮するコンプレッサー（加圧器）３４と、高温高圧の冷媒を冷却し液化させるコンデンサー３５と、を備えている。また、空調システム３０は、エバポレーター３３に対向して設けられたブロアファン３７と、コンデンサー３５に対向して設けられた冷却電動ファン３８と、を備えている。
【００２５】
さらに、空調システム３０は、圧縮された冷媒の圧力を検出する圧力センサ４１と、冷媒の流量を検出する流量センサ４２と、温度を測定する温度センサ４３と、を備えている。なお、空調システム３０は、冷媒として、例えば、オゾン層破壊係数ゼロのフロンＨＦＣ４０７Ｃを用いる。
【００２６】
レシーバータンク３１は、コンデンサー３５で液化された冷媒を一時的に溜めておく容器である。後述するように、コンプレッサー３４はエンジン２０で作動させるため、回転速度が変動するし、車室温度は外気温度の影響を大きく受け、変動する。したがって、冷媒循環路４０内を循環する冷媒量が大きく変動するので、この冷媒量をレシーバータンク３１によって調節するようになっている。
【００２７】
また、レシーバータンク３１は、完全に液化しなかった冷媒と、液化した冷媒と、を分離したり、乾燥剤を通すことによって冷媒中の水分を除去したり、フィルターによって異物の除去等も行うようになっている。さらに、レシーバータンク３１は、サイトグラスと呼ばれる透明なのぞき窓を有し、外部から冷媒の残量を目視できるようになっている（エンジン２０を作動させ、空調システム３０を作動させた場合に、目視可能）。
【００２８】
エキスパンションバルブ３２は、高圧状態の液化した冷媒を小さな孔から噴出させるようになっている。これにより、高圧の冷媒を急激に断熱膨張させ、低温低圧の霧状の冷媒にし、気化（蒸発）しやすいようにしている。また、エキスパンションバルブ３２は、噴出量を調節することにより、冷房能力を調節するようになっている。
【００２９】
エバポレーター３３は、ラジエーターのような構造を有しており、低温低圧の霧状冷媒が内部を通過するパイプが巡らされている。エバポレーター３３は、上記パイプの表面に接する高温の空気と、パイプ内を通過する低温低圧の霧状冷媒と、によって熱交換を行わせるようになっている。この熱交換により、エバポレーター３３のパイプ内の冷媒は、外部の空気の熱を奪って気化する。一方、エバポレーター３３のパイプの外部を通過する空気は、冷媒に熱を奪われて冷やされるようになっている。
【００３０】
コンプレッサー３４は、気化された冷媒を圧縮するようになっている。気化された冷媒は、このコンプレッサー３４により、高温高圧の気体へと圧縮され、液化されやすくなる。
【００３１】
また、コンプレッサー３４は、エンジン２０から動力を入力するためのマグネットクラッチ３４ａを有している。マグネットクラッチ３４ａは、駆動ベルト２２を介してエンジン２０のクランクプーリ２０ａと接続されており、エンジン２０から出力された動力が伝達されるようになっている。また、マグネットクラッチ３４ａは、ＥＣＵ１００に制御され、エンジン２０から出力された動力を、コンプレッサー３４に伝達するか否かを切り換えるようになっている。
【００３２】
ここで、本実施の形態のコンプレッサー３４は、斜板式コンプレッサーとする。斜板式コンプレッサーとは、簡略に説明すると、円筒状のハウジング内に複数のシリンダーが回転軸の周囲に配列され、各シリンダー内にピストンがそれぞれ収容されるとともに、上記回転軸に支持され回転する仕切り板が、回転軸に対して所定の角度で取り付けられたもの（以下、この仕切り板を斜板という）である。そして、斜板が回転させられることにより、各ピストンが回転軸方向に往復移動させられ、各シリンダー内の気体に対して、圧縮・吸入がなされるように構成されているものである。
【００３３】
したがって、コンプレッサー３４は、マグネットクラッチ３４ａを介して伝達されるエンジン２０の回転数に加え、斜板の傾きによっても、仕事量が変化するようになっている。このコンプレッサー３４の斜板の傾きは、容量切り換えバルブ３４ｂによって制御されるようになっている。容量切り換えバルブ３４ｂは、ＥＣＵ１００によって制御され、ＥＣＵ１００から入力する斜板制御電流値によって斜板と回転軸との角度を変更するようになっている。
【００３４】
コンデンサー３５は、ラジエーターのような構造を有しており、外部との表面積が大きく取られた冷却通路が内部に設けられ、冷媒が通過するようになっている。コンデンサー３５では、入力された高温高圧の気体状の冷媒を、冷却通路を通過中に外気によって冷却させ、液化させるようになっている。
【００３５】
ブロアファン３７は、エバポレーター３３に対向して配置され、車室内等の高温の空気をエバポレーター３３に送り、エバポレーター３３における冷媒の気化を促進させ、エバポレーター３３によって熱を奪われ冷たくなった空気を車室内に送り出すようになっている。また、ブロアファン３７は、ＥＣＵ１００によって制御され、作動の有無や送風量を切り換えるようになっている。
【００３６】
冷却電動ファン３８は、コンデンサー３５に対向して配置され、車外の空気を導き、コンデンサー３５に送り出すようになっている。この冷却電動ファン３８によって、車外から導入される空気が積極的に取り入れられ、コンデンサー３５内を通過する冷媒を冷却させるようになっている。また、冷却電動ファン３８は、ＥＣＵ１００によって制御され、作動の有無や送風量を切り換えるようになっている。
【００３７】
圧力センサ４１は、レシーバータンク３１とエキスパンションバルブ３２との間で、エキスパンションバルブ３２の直前に設けられ、冷媒循環路４０内のコンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力を検出するようになっている。また、圧力センサ４１は、ＥＣＵ１００に接続され、検出した冷媒の圧力検出信号を出力するようになっている。
【００３８】
流量センサ４２は、コンプレッサー３４に一体となって設けられ、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の流量を検出するようになっている。また、流量センサ４２は、ＥＣＵ１００に接続され、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の流量検出信号を出力するようになっている。
【００３９】
温度センサ４３は、エバポレーター３３をはさんでブロアファン３７の反対側に設けられている。したがって、温度センサ４３は、車室内に設けられる。温度センサ４３は、エバポレーター３３に冷却された空気の温度（以下、エバ後温度という）を検出するようになっている。また、温度センサ４３は、ＥＣＵ１００に接続され、検出されたエバ後温検出信号を出力するようになっている。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｃおよび図示しない入出力インターフェースを有している。
【００４１】
また、ＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションスイッチ、空調スイッチ等と接続されている。イグニッションスイッチは、エンジン２０の作動開始を指示するエンジン始動信号およびエンジン２０の作動停止を指示するエンジン停止信号の出力を切り換えるようになっている。以下では、エンジン始動信号およびエンジン停止信号の双方を含めて、イグニッション（ＩＧ）信号とする。
【００４２】
空調スイッチは、空調システム３０の作動開始を指示する空調開始信号および空調システム３０の作動停止を指示する空調停止信号の出力を切り換えるようになっている。また、空調スイッチには、送風の強度を選択する送風強度信号の出力も切り換えるようになっている。以下では、空調開始信号、空調停止信号および送風強度信号を含めて、空調作動信号とする。
【００４３】
ＥＣＵ１００は、上記スイッチから、イグニッション（ＩＧ）信号および空調作動信号がそれぞれ入力されるようになっている。
また、ＥＣＵ１００は、前述したように、空調システムの圧力センサ４１および流量センサ４２と接続され、コンプレッサー３４による冷媒圧縮後の冷媒圧力検出信号および冷媒流量検出信号が入力されるようになっている。
【００４４】
また、ＥＣＵ１００は、空調システムのコンプレッサー３４と接続され、電流値によってコンプレッサー３４の斜板の傾きを制御する斜板制御電流を出力するようになっている。
さらに、ＥＣＵ１００は、温度センサ４３と接続され、エバポレーター３３に冷却された空気の温度を示すエバ後温検出信号が入力されるようになっている。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、上記入力された信号により、車両１０のエンジン２０の作動開始、空調システム３０の作動開始、空調システム３０のエバポレーター３３によって冷却された空気の温度、空調システム３０のコンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力等を検出するようになっている。
【００４６】
また、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、によって空調システム３０のコンプレッサー３４にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップが記憶されている。また、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、車両１０の諸元値、車速およびスロットル開度に基づいて変速線図を表すマップ、変速制御を実行するためのプログラム、空調システム制御処理のプログラム等が記憶されている。
【００４７】
さらに、ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動時には、コンプレッサー３４にかかるトルクを推定し、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに、所定時間ごとに履歴（トルクログ）を記憶させるようになっている。
【００４８】
また、前述のように、エンジン２０のクランクプーリ２０ａは、駆動ベルト２２を介して、コンプレッサー３４のマグネットクラッチ３４ａと接続されている。よって、ＥＣＵ１００は、エンジン２０が必要とするトルクに、コンプレッサー３４で使用されるトルクも含めて、エンジン２０の運転制御を行うようになっている。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置を搭載した車両１０の特徴的な構成について説明する。
【００５０】
ＥＣＵ１００は、エンジン２０の作動開始を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における動力作動開始検出手段を構成している。
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動開始を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における空調作動開始検出手段を構成している。
【００５１】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の作動開始および空調システム３０の作動開始の検出に基づいて、エンジン２０の作動後の最初の空調システム３０の作動であるか否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における初期作動判定手段を構成している。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の出力を利用して作動するコンプレッサー３４にかかる負荷を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における加圧器負荷検出手段を構成している。
【００５３】
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０がエンジン２０の作動後の最初の作動である場合に、空調システム３０が有するコンプレッサー３４に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定するようになっている。また、ＥＣＵ１００は、高負荷判定マップに基づいて、負荷上昇の判定を行うようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における高負荷判定手段を構成している。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、設定された値以上の負荷上昇があった場合には、空調システム３０の初期作動処理を行うようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における空調システム初期作動手段を構成している。
【００５５】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における圧縮圧力検出手段を構成している。
【００５６】
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０が有するエバポレーター３３によって冷却された空気の温度を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における冷却後温度検出手段を構成している。
【００５７】
さらに、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力と、エバポレーター３３に冷却された空気の温度と、によってコンプレッサー３４にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明におけるマップ記憶手段を構成している。
【００５８】
なお、本実施の形態において、エンジン２０は、本発明における動力機関を構成している。また、本実施の形態において、エバポレーター３３は、本発明における蒸発器を構成している。また、本実施の形態において、コンプレッサー３４は、本発明における加圧器を構成している。
【００５９】
次に、動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る空調システム制御処理を示すフローチャートである。
【００６０】
なお、図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行される空調システム制御処理のプログラムであり、この空調システム制御処理のプログラムはＲＯＭ１００ｂに記憶されている。また、この空調システム制御処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、イグニッションスイッチからイグニッション信号の入力を検出し、さらに、空調スイッチから空調作動信号の入力を検出する、すなわち、空調システム３０の作動開始を検出することにより、実行されるようになっている。
なお、この空調システム制御処理は、先頭の処理で空調システム３０の作動開始信号が入力されたか否かの判定を行うようにして、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａにより所定の時間間隔で実行するようにしてもよい。
【００６１】
図３に示すように、まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに記憶されているコンプレッサー３４にかかった推定トルクの履歴（トルクログ）を検索し、２［Ｎｍ］以上の履歴があるか否かを判定する。
【００６２】
ここでは、空調システム３０が作動されていれば、コンプレッサー３４にトルクが２［Ｎｍ］以上かかったであろうから、エンジン２０が始動後に、コンプレッサー３４にかかった推定トルクの履歴を調べることにより、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動であるか否かを判定するようにしている。
コンプレッサー３４にかかったトルクの推定方法は、ＥＣＵ１００に入力される冷媒圧力検出信号、冷媒流量検出信号、エバ後温度検出信号、および、コンプレッサー３４に出力した斜板制御電流値により、推定するようにしている。
【００６３】
推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がある場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動ではないものと判断し、通常のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１４）、空調システム制御処理を終了する。
ここで、通常のＯＮ過渡制御処理とは、空調システム３０における従来と同様の初期作動処理であり、例えば、冷媒が徐々に圧縮されるように、コンプレッサー３４のトルクが上がるように、エンジン２０の制御を行う。
【００６４】
一方、推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動であるものと判断し、コンプレッサー３４による加圧後の圧力が高圧力で、トルクの立ち上がりが急上昇しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
具体的には、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに記憶された高負荷判定マップに基づいて、高圧時でトルク立ち上がりが急であるか否かを判定する。コンプレッサー３４による加圧後の圧力が高圧力で、トルクの立ち上がりが急上昇していれば、液だまり処理を行わなくても、エンジン２０の吹けあがりは発生しないものと判断するようにしている。
【００６５】
図４に、本発明の実施の形態に係る空調システムにおける、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、による高負荷判定マップを示す。
図４に示すように、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力およびエバポレーター３３によって冷却された空気の温度がともに低い場合（圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］未満、温度３５［℃］未満、および、図４における圧力０．５Ｍ［ＰａＧ］温度３５［℃］と圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］温度１０［℃］とを結ぶ直線上の値未満）には、エンジン２０の回転数の落ち込みは少なく、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件ではないと判定する。
【００６６】
一方、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力が所定の値（１．０Ｍ［ＰａＧ］）以上であるか、エバポレーター３３によって冷却された空気の温度が所定の値（３５［℃］）以上であるか、あるいは、冷媒の圧力と空気の温度とが所定の関係（図４における圧力０．５Ｍ［ＰａＧ］温度３５［℃］と圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］温度１０［℃］とを結ぶ直線上の値以上）である場合には、エンジン２０の回転数の落ち込みが大きく、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件であると判定する。
【００６７】
高圧時のトルク立ち上がりが急な条件である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）には、前述の通常のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１４）、空調システム制御処理を終了する。
【００６８】
一方、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件でない場合（ステップＳ１２でＮＯ）には、液だまり処理を行って（ステップＳ１３）、空調システム制御処理を終了する。ここで、ＥＣＵ１００の液だまり処理としては、例えば、コンプレッサー３４に対して与えるトルクを一定とし、コンプレッサー３４に対して液化している冷媒の出力動作を行わせるもの等がある。
【００６９】
図５に、空調システム始動時の液だまり処理の有無によるエンジン回転数の変動を表すグラフを示す。図５（ａ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行わなかった場合のエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ｂ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行った場合のエンジン回転数の変動を表すグラフである。
なお、図５において、Ｐｓは、検証のためコンプレッサー３４に入力される冷媒の圧力を測定した圧力値を示すものであり、Ｐｄは、コンプレッサー３４から出力される冷媒の圧力値を示すものである。また、Ｐｓの下の冷媒圧は、コンデンサー３５における冷媒の圧力値を示すものである。
【００７０】
図５（ａ）に示すように、空調システム３０の起動（図中０．９秒にエアコンＳＷがＯＮ）の直後に、コンプレッサー３４の出力圧力と、エバ後温度を測定し、「液だまり」の判定を行う（図中１．１秒で液だまり判定）。図５（ａ）に示すように、コンプレッサー３４の出力圧力（約１．５ＭＰａＧ）が高く、エバ後温度（約３０℃）も高い場合には、液だまりロジック非作動範囲となり、液だまり処理を行わないようにしている。これにより、コンプレッサー３４のトルクが上がるように制御（ＩＳＣ用トルク）を行うため、エンジン回転数の落ち込みを発生させないようにすることができる。
【００７１】
一方、図５（ｂ）に示すグラフは、上記と同様の条件において、コンプレッサー３４内の冷媒が気化されているにもかかわらず、「液だまり」しているものとして、液だまり処理を行った場合を示している。このように、コンプレッサー３４内の冷媒が気化されているにもかかわらず、液だまり処理を行ってしまうと、コンプレッサー３４に対するトルクを一定なものとして制御（ＩＳＣ用トルクが約２Ｎｍで一定）してしまうが、実際にはコンプレッサー３４に対するトルクがかかり（実トルクは上昇）、エンジン回転数の落ち込みが発生してしまうこととなる。
【００７２】
以上のように、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、空調システム３０が作動した場合にコンプレッサー３４に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、コンプレッサー３４に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行うので、実際の空調システム３０の作動時にコンプレッサー３４に対してかかる負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム３０の始動時に液だまり処理によって発生する無用なエンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力と、エバポレーター３３によって冷却された空気の温度と、によってエンジン２０の回転数の落ち込みを判定するので、既存のセンサを用いてコストをかけずに制御の切り分けを行うことができ、空調システム３０の作動時のエンジン２０の吹けあがりを防止しつつ、エンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【００７４】
以上説明したように、本発明に係る空調システム制御装置は、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止することができるという効果を有し、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置および空調システムを搭載した車両の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空調システムの主要な構成部品を示した車両の前部付近の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空調システム制御処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る空調システムにおける、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、による高負荷判定マップである。
【図５】空調システム始動時の液だまり処理の有無によるエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ａ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行わなかった場合のエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ｂ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行った場合のエンジン回転数の変動を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 車両
２０ エンジン（動力機関）
２０ａ クランクプーリ
２２ 駆動ベルト
２３ 回転角センサ
２４ 水温センサ
３０ 空調システム
３１ レシーバータンク
３２ エキスパンションバルブ
３３ エバポレーター（蒸発器）
３４ コンプレッサー（加圧器）
３４ａ マグネットクラッチ
３４ｂ 容量切り換えバルブ
３５ コンデンサー
３７ ブロアファン
３８ 冷却電動ファン
４０ 冷媒循環路
４１ 圧力センサ
４２ 流量センサ
４３ 温度センサ
１００ ＥＣＵ（動力作動開始検出手段、空調作動開始検出手段、初期作動判定手段、加圧器負荷検出手段、高負荷判定手段、空調システム初期作動手段、圧縮圧力検出手段、冷却後温度検出手段、マップ記憶手段）
１００ａ ＣＰＵ
１００ｂ ＲＯＭ
１００ｃ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、市販されている一般的な車両には、空調システム（以下、エアコンともいう）が搭載されている。この空調システムは、暖房機能、冷房機能、除湿機能等を有しており、車室内の空気の温度や湿度等の調節を行っている。
【０００３】
空調システムは、環状の冷媒循環路上に、貯蔵器（以下、レシーバータンクともいう）と、蒸発器（以下、エバポレーターともいう）と、加圧器（以下、コンプレッサーともいう）と、凝縮器（以下、コンデンサーともいう）と、を備え、冷媒の気化熱を利用して、車室内の冷房を行う。
【０００４】
冷媒は、レシーバータンクに蓄えられ、このレシーバータンクに蓄えられた冷媒は、エバポレーターを構成する冷媒が通るパイプに導入されるようになっている。そして、エバポレーターのパイプの外部を通過する空気は、冷媒との間で熱交換が行われる。エバポレーターにより熱交換された空気は、冷やされ、冷風となって車室内へ取り込まれる。一方、熱交換によりエバポレーターを通過する空気から熱を奪った冷媒は、気化される。エバポレーターで気化された冷媒は、コンプレッサーにおいて液化されやすいように圧縮される。コンプレッサーで圧縮された冷媒は、コンデンサーにおいて外気によって冷却され、液体に戻されて、レシーバータンクに蓄えられる。空調システムは、上記のような循環を繰り返すことにより、車室内の冷房を行う。
また、上記冷媒の圧縮を行うコンプレッサーは、動力機関（例えば、エンジン）の出力を利用して作動される。
【０００５】
ところが、このような空調システムを備えた車両においては、動力機関を停止させた状態で車両を長期間常温（例えば、２５［℃］）の屋外に放置（以下、ソークという）した場合、コンプレッサー内において気体であるはずの冷媒が冷却され、液化して貯留されてしまう、所謂、「液だまり」を起こす場合がある。
【０００６】
このような「液だまり」が発生すると、空調システムのコンプレッサーに負荷がかからなくなる。そして、このコンプレッサーは動力機関の出力を利用して作動されるため、コンプレッサーを作動させるはずであったトルクが、動力機関への出力として使用され、動力機関、例えば、エンジンの吹けあがりを起こしてしまう。
【０００７】
そこで、このような「液だまり」を事前に解消するようにした車両用エアコン制御装置（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００８】
上記特許文献１に記載された車両用エアコン制御装置は、車両の未使用時にコンプレッサー内で冷媒が液化していることを推定すると、コンプレッサーを作動させて、冷媒の液化を解消するようにしている。また、車両の未使用時における冷媒の液化推定には、ソーク時間、外気温、車室温、エンジン冷却水温等を用いている。
【特許文献１】特開２００５−２３８９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものにおいては、車両の未使用時に「液だまり」の発生をソーク時間や外気温等により常時監視し、「液だまり」が推定される度に、コンプレッサーを作動させるため、無用なコンプレッサーの作動を行うとともに、大きなバッテリ容量が必要となる等の虞がある。すなわち、エンジンを停止した駐車中の車両において、タイマや温度センサ等を作動させ、「液だまり」の発生の監視し、「液だまり」が推定された場合には、コンプレッサーを作動させて、「液だまり」を解消させる。そして、その後も「液だまり」の発生の監視を継続し、「液だまり」が推定される度にコンプレッサーを作動させることとなる。これにより、エンジン停止時に何度もコンプレッサーを作動させることとなり、大きなバッテリ容量が必要となる。また、駐車中の車両において、コンプレッサーを自動的に作動させることも、望ましくない。
【００１０】
一方、このような「液だまり」推定を行わないと、ＥＣＵは「液だまり」がないものとして空調システムのコンプレッサー用のトルクを与えてしまうが、「液だまり」が発生している場合、コンプレッサーに負荷がかからなくなり、コンプレッサーを作動させるはずであったトルクが、エンジンへの出力として使用され、エンジンの吹けあがりを起こしてしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本願出願人は、エンジンが作動後、空調システムが既に作動したことがある場合、すなわち、空調システムのコンプレッサーに所定の値以上のトルクがかかった履歴がある場合には、「液だまり」が解消しており、エンジンの作動後、空調システムが最初に作動する場合に「液だまり」が発生している可能性のあることに着目し、コンプレッサーに予め設定された値以上のトルクがかかった履歴がない場合にのみ、液だまり処理を行ってエンジンの吹けあがりを防止する空調システム制御装置を提案した。
【００１２】
ところで、上記のように、コンプレッサーに予め設定された値以上のトルクがかかった履歴がない場合であっても、必ずしも「液だまり」が発生しているとは限らない。例えば、エンジン停止で履歴をクリアした後、短時間でエンジンが再始動された場合、履歴は無く「液だまり」は発生していない。このような場合において、特に、コンプレッサーに実トルクが急に発生する場合には、エンジンの作動に必要なトルクがコンプレッサーにかかり、エンジンの回転数の急激な落ち込みが発生してしまう。
【００１３】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、動力機関の吹けあがりを防止しつつ、無用な動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る空調システム制御装置は、上記課題を解決するため、（１）動力機関を搭載した車両の空調システムを制御する空調システム制御装置において、前記動力機関の作動開始を検出する動力作動開始検出手段と、前記空調システムの作動開始を検出する空調作動開始検出手段と、前記動力機関の作動開始および前記空調システムの作動開始の検出に基づいて、前記動力機関の作動後の最初の前記空調システムの作動であるか否かを判定する初期作動判定手段と、前記動力機関の出力を利用して作動する前記空調システムが有する加圧器にかかる負荷を検出する加圧器負荷検出手段と、前記空調システムが前記動力機関の作動後の最初の作動である場合に、前記加圧器に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定する高負荷判定手段と、前記加圧器に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、前記設定された値以上の負荷上昇があった場合には、前記空調システムの初期作動処理を行う空調システム初期作動手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１５】
この構成により、空調システムが作動した場合に加圧器に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、加圧器に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行うので、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に液だまり処理によって発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る空調システム制御装置は、上記（１）に記載の空調システム制御装置において、（２）前記加圧器に圧縮された冷媒の圧力を検出する圧縮圧力検出手段と、前記空調システムが有する蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する冷却後温度検出手段と、前記圧縮された冷媒の圧力と、前記冷却された空気の温度と、によって前記加圧器にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するマップ記憶手段と、を備え、前記高負荷判定手段は、前記高負荷判定マップに基づいて、前記負荷上昇の判定を行うことを特徴とした構成を有している。
【００１７】
この構成により、加圧器に圧縮された冷媒の圧力と、蒸発器によって冷却された空気の温度と、によって動力機関の回転数の落ち込みを判定するので、既存のセンサを用いてコストをかけずに制御の切り分けを行うことができ、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
まず、構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置および空調システムを搭載した車両の概略ブロック構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る空調システムの主要な構成部品を示した車両の前部付近の斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、車両１０は、原動機であるエンジン（動力機関）２０と、エンジン２０により作動される空調システム３０と、車両１０全体を制御するための車両用電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００と、を備えている。
【００２２】
エンジン２０は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置により構成されている。また、エンジン２０は、後述する空調システム３０のコンプレッサーに動力を伝達するためのクランクプーリ２０ａを有している。
【００２３】
また、エンジン２０には、エンジン２０の運転状態を検出する回転角センサ２３、水温センサ２４および図示しない各種のセンサが設けられている。エンジン２０に設けられた上記各センサが検出した検出信号は、ＥＣＵ１００に入力されるようになっている。エンジン２０は、これらの信号により、ＥＣＵ１００によって燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御等の運転制御が行われるようになっている。
【００２４】
空調システム３０は、環状の冷媒循環路４０上に、冷媒を貯留するレシーバータンク３１と、冷媒を霧状に噴出させるエキスパンションバルブ３２と、冷媒を気化させるエバポレーター（蒸発器）３３と、気化された冷媒を圧縮するコンプレッサー（加圧器）３４と、高温高圧の冷媒を冷却し液化させるコンデンサー３５と、を備えている。また、空調システム３０は、エバポレーター３３に対向して設けられたブロアファン３７と、コンデンサー３５に対向して設けられた冷却電動ファン３８と、を備えている。
【００２５】
さらに、空調システム３０は、圧縮された冷媒の圧力を検出する圧力センサ４１と、冷媒の流量を検出する流量センサ４２と、温度を測定する温度センサ４３と、を備えている。なお、空調システム３０は、冷媒として、例えば、オゾン層破壊係数ゼロのフロンＨＦＣ４０７Ｃを用いる。
【００２６】
レシーバータンク３１は、コンデンサー３５で液化された冷媒を一時的に溜めておく容器である。後述するように、コンプレッサー３４はエンジン２０で作動させるため、回転速度が変動するし、車室温度は外気温度の影響を大きく受け、変動する。したがって、冷媒循環路４０内を循環する冷媒量が大きく変動するので、この冷媒量をレシーバータンク３１によって調節するようになっている。
【００２７】
また、レシーバータンク３１は、完全に液化しなかった冷媒と、液化した冷媒と、を分離したり、乾燥剤を通すことによって冷媒中の水分を除去したり、フィルターによって異物の除去等も行うようになっている。さらに、レシーバータンク３１は、サイトグラスと呼ばれる透明なのぞき窓を有し、外部から冷媒の残量を目視できるようになっている（エンジン２０を作動させ、空調システム３０を作動させた場合に、目視可能）。
【００２８】
エキスパンションバルブ３２は、高圧状態の液化した冷媒を小さな孔から噴出させるようになっている。これにより、高圧の冷媒を急激に断熱膨張させ、低温低圧の霧状の冷媒にし、気化（蒸発）しやすいようにしている。また、エキスパンションバルブ３２は、噴出量を調節することにより、冷房能力を調節するようになっている。
【００２９】
エバポレーター３３は、ラジエーターのような構造を有しており、低温低圧の霧状冷媒が内部を通過するパイプが巡らされている。エバポレーター３３は、上記パイプの表面に接する高温の空気と、パイプ内を通過する低温低圧の霧状冷媒と、によって熱交換を行わせるようになっている。この熱交換により、エバポレーター３３のパイプ内の冷媒は、外部の空気の熱を奪って気化する。一方、エバポレーター３３のパイプの外部を通過する空気は、冷媒に熱を奪われて冷やされるようになっている。
【００３０】
コンプレッサー３４は、気化された冷媒を圧縮するようになっている。気化された冷媒は、このコンプレッサー３４により、高温高圧の気体へと圧縮され、液化されやすくなる。
【００３１】
また、コンプレッサー３４は、エンジン２０から動力を入力するためのマグネットクラッチ３４ａを有している。マグネットクラッチ３４ａは、駆動ベルト２２を介してエンジン２０のクランクプーリ２０ａと接続されており、エンジン２０から出力された動力が伝達されるようになっている。また、マグネットクラッチ３４ａは、ＥＣＵ１００に制御され、エンジン２０から出力された動力を、コンプレッサー３４に伝達するか否かを切り換えるようになっている。
【００３２】
ここで、本実施の形態のコンプレッサー３４は、斜板式コンプレッサーとする。斜板式コンプレッサーとは、簡略に説明すると、円筒状のハウジング内に複数のシリンダーが回転軸の周囲に配列され、各シリンダー内にピストンがそれぞれ収容されるとともに、上記回転軸に支持され回転する仕切り板が、回転軸に対して所定の角度で取り付けられたもの（以下、この仕切り板を斜板という）である。そして、斜板が回転させられることにより、各ピストンが回転軸方向に往復移動させられ、各シリンダー内の気体に対して、圧縮・吸入がなされるように構成されているものである。
【００３３】
したがって、コンプレッサー３４は、マグネットクラッチ３４ａを介して伝達されるエンジン２０の回転数に加え、斜板の傾きによっても、仕事量が変化するようになっている。このコンプレッサー３４の斜板の傾きは、容量切り換えバルブ３４ｂによって制御されるようになっている。容量切り換えバルブ３４ｂは、ＥＣＵ１００によって制御され、ＥＣＵ１００から入力する斜板制御電流値によって斜板と回転軸との角度を変更するようになっている。
【００３４】
コンデンサー３５は、ラジエーターのような構造を有しており、外部との表面積が大きく取られた冷却通路が内部に設けられ、冷媒が通過するようになっている。コンデンサー３５では、入力された高温高圧の気体状の冷媒を、冷却通路を通過中に外気によって冷却させ、液化させるようになっている。
【００３５】
ブロアファン３７は、エバポレーター３３に対向して配置され、車室内等の高温の空気をエバポレーター３３に送り、エバポレーター３３における冷媒の気化を促進させ、エバポレーター３３によって熱を奪われ冷たくなった空気を車室内に送り出すようになっている。また、ブロアファン３７は、ＥＣＵ１００によって制御され、作動の有無や送風量を切り換えるようになっている。
【００３６】
冷却電動ファン３８は、コンデンサー３５に対向して配置され、車外の空気を導き、コンデンサー３５に送り出すようになっている。この冷却電動ファン３８によって、車外から導入される空気が積極的に取り入れられ、コンデンサー３５内を通過する冷媒を冷却させるようになっている。また、冷却電動ファン３８は、ＥＣＵ１００によって制御され、作動の有無や送風量を切り換えるようになっている。
【００３７】
圧力センサ４１は、レシーバータンク３１とエキスパンションバルブ３２との間で、エキスパンションバルブ３２の直前に設けられ、冷媒循環路４０内のコンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力を検出するようになっている。また、圧力センサ４１は、ＥＣＵ１００に接続され、検出した冷媒の圧力検出信号を出力するようになっている。
【００３８】
流量センサ４２は、コンプレッサー３４に一体となって設けられ、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の流量を検出するようになっている。また、流量センサ４２は、ＥＣＵ１００に接続され、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の流量検出信号を出力するようになっている。
【００３９】
温度センサ４３は、エバポレーター３３をはさんでブロアファン３７の反対側に設けられている。したがって、温度センサ４３は、車室内に設けられる。温度センサ４３は、エバポレーター３３に冷却された空気の温度（以下、エバ後温度という）を検出するようになっている。また、温度センサ４３は、ＥＣＵ１００に接続され、検出されたエバ後温検出信号を出力するようになっている。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｃおよび図示しない入出力インターフェースを有している。
【００４１】
また、ＥＣＵ１００は、図示しないイグニッションスイッチ、空調スイッチ等と接続されている。イグニッションスイッチは、エンジン２０の作動開始を指示するエンジン始動信号およびエンジン２０の作動停止を指示するエンジン停止信号の出力を切り換えるようになっている。以下では、エンジン始動信号およびエンジン停止信号の双方を含めて、イグニッション（ＩＧ）信号とする。
【００４２】
空調スイッチは、空調システム３０の作動開始を指示する空調開始信号および空調システム３０の作動停止を指示する空調停止信号の出力を切り換えるようになっている。また、空調スイッチには、送風の強度を選択する送風強度信号の出力も切り換えるようになっている。以下では、空調開始信号、空調停止信号および送風強度信号を含めて、空調作動信号とする。
【００４３】
ＥＣＵ１００は、上記スイッチから、イグニッション（ＩＧ）信号および空調作動信号がそれぞれ入力されるようになっている。
また、ＥＣＵ１００は、前述したように、空調システムの圧力センサ４１および流量センサ４２と接続され、コンプレッサー３４による冷媒圧縮後の冷媒圧力検出信号および冷媒流量検出信号が入力されるようになっている。
【００４４】
また、ＥＣＵ１００は、空調システムのコンプレッサー３４と接続され、電流値によってコンプレッサー３４の斜板の傾きを制御する斜板制御電流を出力するようになっている。
さらに、ＥＣＵ１００は、温度センサ４３と接続され、エバポレーター３３に冷却された空気の温度を示すエバ後温検出信号が入力されるようになっている。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、上記入力された信号により、車両１０のエンジン２０の作動開始、空調システム３０の作動開始、空調システム３０のエバポレーター３３によって冷却された空気の温度、空調システム３０のコンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力等を検出するようになっている。
【００４６】
また、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、によって空調システム３０のコンプレッサー３４にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップが記憶されている。また、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、車両１０の諸元値、車速およびスロットル開度に基づいて変速線図を表すマップ、変速制御を実行するためのプログラム、空調システム制御処理のプログラム等が記憶されている。
【００４７】
さらに、ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動時には、コンプレッサー３４にかかるトルクを推定し、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに、所定時間ごとに履歴（トルクログ）を記憶させるようになっている。
【００４８】
また、前述のように、エンジン２０のクランクプーリ２０ａは、駆動ベルト２２を介して、コンプレッサー３４のマグネットクラッチ３４ａと接続されている。よって、ＥＣＵ１００は、エンジン２０が必要とするトルクに、コンプレッサー３４で使用されるトルクも含めて、エンジン２０の運転制御を行うようになっている。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置を搭載した車両１０の特徴的な構成について説明する。
【００５０】
ＥＣＵ１００は、エンジン２０の作動開始を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における動力作動開始検出手段を構成している。
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動開始を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における空調作動開始検出手段を構成している。
【００５１】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の作動開始および空調システム３０の作動開始の検出に基づいて、エンジン２０の作動後の最初の空調システム３０の作動であるか否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における初期作動判定手段を構成している。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の出力を利用して作動するコンプレッサー３４にかかる負荷を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における加圧器負荷検出手段を構成している。
【００５３】
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０がエンジン２０の作動後の最初の作動である場合に、空調システム３０が有するコンプレッサー３４に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定するようになっている。また、ＥＣＵ１００は、高負荷判定マップに基づいて、負荷上昇の判定を行うようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における高負荷判定手段を構成している。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、設定された値以上の負荷上昇があった場合には、空調システム３０の初期作動処理を行うようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における空調システム初期作動手段を構成している。
【００５５】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における圧縮圧力検出手段を構成している。
【００５６】
また、ＥＣＵ１００は、空調システム３０が有するエバポレーター３３によって冷却された空気の温度を検出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における冷却後温度検出手段を構成している。
【００５７】
さらに、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力と、エバポレーター３３に冷却された空気の温度と、によってコンプレッサー３４にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明におけるマップ記憶手段を構成している。
【００５８】
なお、本実施の形態において、エンジン２０は、本発明における動力機関を構成している。また、本実施の形態において、エバポレーター３３は、本発明における蒸発器を構成している。また、本実施の形態において、コンプレッサー３４は、本発明における加圧器を構成している。
【００５９】
次に、動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る空調システム制御処理を示すフローチャートである。
【００６０】
なお、図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって実行される空調システム制御処理のプログラムであり、この空調システム制御処理のプログラムはＲＯＭ１００ｂに記憶されている。また、この空調システム制御処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、イグニッションスイッチからイグニッション信号の入力を検出し、さらに、空調スイッチから空調作動信号の入力を検出する、すなわち、空調システム３０の作動開始を検出することにより、実行されるようになっている。
なお、この空調システム制御処理は、先頭の処理で空調システム３０の作動開始信号が入力されたか否かの判定を行うようにして、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａにより所定の時間間隔で実行するようにしてもよい。
【００６１】
図３に示すように、まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに記憶されているコンプレッサー３４にかかった推定トルクの履歴（トルクログ）を検索し、２［Ｎｍ］以上の履歴があるか否かを判定する。
【００６２】
ここでは、空調システム３０が作動されていれば、コンプレッサー３４にトルクが２［Ｎｍ］以上かかったであろうから、エンジン２０が始動後に、コンプレッサー３４にかかった推定トルクの履歴を調べることにより、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動であるか否かを判定するようにしている。
コンプレッサー３４にかかったトルクの推定方法は、ＥＣＵ１００に入力される冷媒圧力検出信号、冷媒流量検出信号、エバ後温度検出信号、および、コンプレッサー３４に出力した斜板制御電流値により、推定するようにしている。
【００６３】
推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がある場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）には、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動ではないものと判断し、通常のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１４）、空調システム制御処理を終了する。
ここで、通常のＯＮ過渡制御処理とは、空調システム３０における従来と同様の初期作動処理であり、例えば、冷媒が徐々に圧縮されるように、コンプレッサー３４のトルクが上がるように、エンジン２０の制御を行う。
【００６４】
一方、推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、エンジン２０が始動後の最初の空調システム３０の作動であるものと判断し、コンプレッサー３４による加圧後の圧力が高圧力で、トルクの立ち上がりが急上昇しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
具体的には、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに記憶された高負荷判定マップに基づいて、高圧時でトルク立ち上がりが急であるか否かを判定する。コンプレッサー３４による加圧後の圧力が高圧力で、トルクの立ち上がりが急上昇していれば、液だまり処理を行わなくても、エンジン２０の吹けあがりは発生しないものと判断するようにしている。
【００６５】
図４に、本発明の実施の形態に係る空調システムにおける、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、による高負荷判定マップを示す。
図４に示すように、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力およびエバポレーター３３によって冷却された空気の温度がともに低い場合（圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］未満、温度３５［℃］未満、および、図４における圧力０．５Ｍ［ＰａＧ］温度３５［℃］と圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］温度１０［℃］とを結ぶ直線上の値未満）には、エンジン２０の回転数の落ち込みは少なく、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件ではないと判定する。
【００６６】
一方、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力が所定の値（１．０Ｍ［ＰａＧ］）以上であるか、エバポレーター３３によって冷却された空気の温度が所定の値（３５［℃］）以上であるか、あるいは、冷媒の圧力と空気の温度とが所定の関係（図４における圧力０．５Ｍ［ＰａＧ］温度３５［℃］と圧力１．０Ｍ［ＰａＧ］温度１０［℃］とを結ぶ直線上の値以上）である場合には、エンジン２０の回転数の落ち込みが大きく、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件であると判定する。
【００６７】
高圧時のトルク立ち上がりが急な条件である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）には、前述の通常のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１４）、空調システム制御処理を終了する。
【００６８】
一方、高圧時のトルク立ち上がりが急な条件でない場合（ステップＳ１２でＮＯ）には、液だまり処理を行って（ステップＳ１３）、空調システム制御処理を終了する。ここで、ＥＣＵ１００の液だまり処理としては、例えば、コンプレッサー３４に対して与えるトルクを一定とし、コンプレッサー３４に対して液化している冷媒の出力動作を行わせるもの等がある。
【００６９】
図５に、空調システム始動時の液だまり処理の有無によるエンジン回転数の変動を表すグラフを示す。図５（ａ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行わなかった場合のエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ｂ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行った場合のエンジン回転数の変動を表すグラフである。
なお、図５において、Ｐｓは、検証のためコンプレッサー３４に入力される冷媒の圧力を測定した圧力値を示すものであり、Ｐｄは、コンプレッサー３４から出力される冷媒の圧力値を示すものである。また、Ｐｓの下の冷媒圧は、コンデンサー３５における冷媒の圧力値を示すものである。
【００７０】
図５（ａ）に示すように、空調システム３０の起動（図中０．９秒にエアコンＳＷがＯＮ）の直後に、コンプレッサー３４の出力圧力と、エバ後温度を測定し、「液だまり」の判定を行う（図中１．１秒で液だまり判定）。図５（ａ）に示すように、コンプレッサー３４の出力圧力（約１．５ＭＰａＧ）が高く、エバ後温度（約３０℃）も高い場合には、液だまりロジック非作動範囲となり、液だまり処理を行わないようにしている。これにより、コンプレッサー３４のトルクが上がるように制御（ＩＳＣ用トルク）を行うため、エンジン回転数の落ち込みを発生させないようにすることができる。
【００７１】
一方、図５（ｂ）に示すグラフは、上記と同様の条件において、コンプレッサー３４内の冷媒が気化されているにもかかわらず、「液だまり」しているものとして、液だまり処理を行った場合を示している。このように、コンプレッサー３４内の冷媒が気化されているにもかかわらず、液だまり処理を行ってしまうと、コンプレッサー３４に対するトルクを一定なものとして制御（ＩＳＣ用トルクが約２Ｎｍで一定）してしまうが、実際にはコンプレッサー３４に対するトルクがかかり（実トルクは上昇）、エンジン回転数の落ち込みが発生してしまうこととなる。
【００７２】
以上のように、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、空調システム３０が作動した場合にコンプレッサー３４に対して急な負荷上昇があるか否かを判定し、コンプレッサー３４に急な負荷上昇がなかった場合にのみ、コンプレッサー３４内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行うので、実際の空調システム３０の作動時にコンプレッサー３４に対してかかる負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム３０の始動時に液だまり処理によって発生する無用なエンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、コンプレッサー３４に圧縮された冷媒の圧力と、エバポレーター３３によって冷却された空気の温度と、によってエンジン２０の回転数の落ち込みを判定するので、既存のセンサを用いてコストをかけずに制御の切り分けを行うことができ、空調システム３０の作動時のエンジン２０の吹けあがりを防止しつつ、エンジン２０の回転数の低下を防止することができる。
【００７４】
以上説明したように、本発明に係る空調システム制御装置は、実際の空調システムの作動時に加圧器に対する負荷によって液だまり処理の切り換え判定を行うことができ、無用な液だまり処理を抑え、空調システム始動時に発生する無用な動力機関の回転数の低下を防止することができるという効果を有し、空調システム作動時の動力機関の吹けあがりを防止しつつ、動力機関の回転数の低下を防止する空調システム制御装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システム制御装置および空調システムを搭載した車両の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空調システムの主要な構成部品を示した車両の前部付近の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空調システム制御処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る空調システムにおける、圧縮された冷媒の圧力と、エバ後温度と、による高負荷判定マップである。
【図５】空調システム始動時の液だまり処理の有無によるエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ａ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行わなかった場合のエンジン回転数の変動を表すグラフであり、図５（ｂ）は、空調システム始動時に液だまり処理を行った場合のエンジン回転数の変動を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 車両
２０ エンジン（動力機関）
２０ａ クランクプーリ
２２ 駆動ベルト
２３ 回転角センサ
２４ 水温センサ
３０ 空調システム
３１ レシーバータンク
３２ エキスパンションバルブ
３３ エバポレーター（蒸発器）
３４ コンプレッサー（加圧器）
３４ａ マグネットクラッチ
３４ｂ 容量切り換えバルブ
３５ コンデンサー
３７ ブロアファン
３８ 冷却電動ファン
４０ 冷媒循環路
４１ 圧力センサ
４２ 流量センサ
４３ 温度センサ
１００ ＥＣＵ（動力作動開始検出手段、空調作動開始検出手段、初期作動判定手段、加圧器負荷検出手段、高負荷判定手段、空調システム初期作動手段、圧縮圧力検出手段、冷却後温度検出手段、マップ記憶手段）
１００ａ ＣＰＵ
１００ｂ ＲＯＭ
１００ｃ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力機関を搭載した車両の空調システムを制御する空調システム制御装置において、
前記動力機関の作動開始を検出する動力作動開始検出手段と、
前記空調システムの作動開始を検出する空調作動開始検出手段と、
前記動力機関の作動開始および前記空調システムの作動開始の検出に基づいて、前記動力機関の作動後の最初の前記空調システムの作動であるか否かを判定する初期作動判定手段と、
前記動力機関の出力を利用して作動する前記空調システムが有する加圧器にかかる負荷を検出する加圧器負荷検出手段と、
前記空調システムが前記動力機関の作動後の最初の作動である場合に、前記加圧器に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定する高負荷判定手段と、
前記加圧器に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、前記設定された値以上の負荷上昇があった場合には、前記空調システムの初期作動処理を行う空調システム初期作動手段と、
を備えたことを特徴とする空調システム制御装置。
【請求項２】
前記加圧器に圧縮された冷媒の圧力を検出する圧縮圧力検出手段と、
前記空調システムが有する蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する冷却後温度検出手段と、
前記圧縮された冷媒の圧力と、前記冷却された空気の温度と、によって前記加圧器にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するマップ記憶手段と、を備え、
前記高負荷判定手段は、前記高負荷判定マップに基づいて、前記負荷上昇の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項１】
動力機関を搭載した車両の空調システムを制御する空調システム制御装置において、
前記動力機関の作動開始を検出する動力作動開始検出手段と、
前記空調システムの作動開始を検出する空調作動開始検出手段と、
前記動力機関の作動開始および前記空調システムの作動開始の検出に基づいて、前記動力機関の作動後の最初の前記空調システムの作動であるか否かを判定する初期作動判定手段と、
前記動力機関の出力を利用して作動する前記空調システムが有する加圧器にかかる負荷を検出する加圧器負荷検出手段と、
前記空調システムが前記動力機関の作動後の最初の作動である場合に、前記加圧器に対して、初期作動における一定時間に予め設定された値以上の負荷上昇があるか否かを判定する高負荷判定手段と、
前記加圧器に設定された値以上の負荷上昇がなかった場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行い、前記設定された値以上の負荷上昇があった場合には、前記空調システムの初期作動処理を行う空調システム初期作動手段と、
を備えたことを特徴とする空調システム制御装置。
【請求項２】
前記加圧器に圧縮された冷媒の圧力を検出する圧縮圧力検出手段と、
前記空調システムが有する蒸発器によって冷却された空気の温度を検出する冷却後温度検出手段と、
前記圧縮された冷媒の圧力と、前記冷却された空気の温度と、によって前記加圧器にかかる負荷上昇を判定する高負荷判定マップを記憶するマップ記憶手段と、を備え、
前記高負荷判定手段は、前記高負荷判定マップに基づいて、前記負荷上昇の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の空調システム制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２９２１７７（Ｐ２００９−２９２１７７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４８０６（Ｐ２００８−１４４８０６）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]