空調システム制御装置
【課題】液だまり処理の有無を切り換えて、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供する。
【解決手段】空調システムのコンプレッサーにおける推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）にのみ、コンプレッサー内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う（ステップＳ１３）。これにより、空調システム作動時、液だまりが発生している可能性がある場合には液だまり処理を行い、コンプレッサーが既に通常の処理を行っており、液だまり処理の必要がない場合には、初期作動処理を行う（ステップＳ１４）ので、液だまり発生時のエンジンの吹けあがりを防止することができる。
【解決手段】空調システムのコンプレッサーにおける推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）にのみ、コンプレッサー内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う（ステップＳ１３）。これにより、空調システム作動時、液だまりが発生している可能性がある場合には液だまり処理を行い、コンプレッサーが既に通常の処理を行っており、液だまり処理の必要がない場合には、初期作動処理を行う（ステップＳ１４）ので、液だまり発生時のエンジンの吹けあがり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、空調システムが有する加圧器内の冷媒が液化している場合に行う液だまり処理の切り換え制御を行う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。
これに対して、「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。
【０００７】
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】
【０００８】
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」の発生を監視し、「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。
【０００９】
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。
【００１０】
また、「液だまり」に対する処理（以下、液だまり処理という）として、エアコン始動時に、エンジンからコンプレッサーへの回転動力の伝達を遮断するものや、冷媒を電熱ヒーターで気化させるもの等がある。この回転動力の伝達を遮断するものは、コンプレッサーの惰性回転で液冷媒を排出し、エンジンはコンプレッサーから切り離されたエンジンのみの制御量で制御され、所定のトルクを保つことができる。冷媒を電熱ヒーターで気化させるものは、エアコン始動時の所定時間電熱ヒーターを稼働させ、液冷媒を気化させるものである。
【００１１】
しかしながら、上記何れの場合も「液だまり」の有無にかかわらず液だまり処理を行ってしまうため、「液だまり」が発生していない場合に、空調システムの起動に時間がかかってしまう等の不都合が発生してしまうという問題があった。
【００１２】
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、車両使用中に「液だまり」の発生を推測し、「液だまり」発生の推測に基づいて液だまり処理の有無を切り換えて、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供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、前記空調システムの作動時に、前記動力機関の出力を利用して作動する加圧器に、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定する負荷履歴判定手段と、前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定された場合には、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、前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定された場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う液だまり処理手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１４】
この構成により、空調システムの加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がない場合にのみ、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、空調システム作動時、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、通常の冷媒の圧縮処理済みである場合には、加圧器が初期作動処理を行うことができ、動力機関の吹けあがりを防止することができる。
【００１５】
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）前記加圧器にかかる負荷を推定し、前記推定した加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であるか否かを判定する推定負荷判定手段と、前記推定負荷判定手段により前記加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、前記推定された負荷を前記負荷履歴判定手段が判定に用いる履歴として記憶する負荷履歴記憶手段と、前記動力機関の始動要求発生時に、前記負荷履歴記憶手段に記憶された前記履歴を初期化する負荷履歴初期化手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１６】
この構成により、動力機関の始動要求発生時に、加圧器にかかる負荷の推定値が記憶された履歴を初期化し、加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定されたら、推定された負荷を履歴として記憶するので、液だまり処理を行う期間を、動力機関の始動から加圧器に最初に負荷がかかるまでの期間とし、液だまり処理を行う期間を適切に限定することができ、動力機関の吹けあがりを適切に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、動力機関の吹けあがり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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、コンプレッサー３４の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。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、エキスパンションバルブ３２よりも上流の圧力を検出し、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算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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
さらに、ＥＣＵ１００は、空調システム３０が作動時には、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動時に、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、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴判定手段を構成している。
【００５０】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定した場合には、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。また、初期作動処理については、詳述しないが、従来の空調システムにおいて行われる初期動作の作動を行うものである。
【００５１】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定した場合にのみ、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ようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における液だまり処理手段を構成している。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４にかかる負荷を推定し、推定したコンプレッサー３４にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷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、本発明における推定負荷判定手段を構成している。
【００５３】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、推定された負荷を判定に用いる履歴として記憶するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴記憶手段を構成している。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の始動要求発生時に、記憶された履歴を初期化するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴初期化手段を構成している。なお、上記履歴の初期化タイミングは、エンジン２０の始動要求発生時の他に、運転者による指示時等、他の任意のタイミングで初期化するようにしてもよい。
【００５５】
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、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここでは、空調システム３０が作動され、コンプレッサー３４にトルクが２［Ｎｍ］以上かかっていれば、前回までの空調システム３０の作動でコンプレッサー３４における「液だまり」が解消されているものとみなす。そして、エンジン２０の始動後に、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、コンプレッサー３４における「液だまり」が発生している可能性の有無を判定するようにしている。
【００６０】
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。例えば、上記信号により求められる冷媒圧力値、冷媒流量値、エバ後温度、圧縮率によりトルクを推定するマップを用意しておき、このマップによりトルクを推定するようにする。
【００６１】
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、コンプレッサー３４における「液だまり」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。
【００６２】
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、コンプレッサー３４において「液だまり」が発生しているものと判断し、液だまり時のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１３）、空調システム制御処理を終了する。ここで、ＥＣＵ１００は、液だまり時のＯＮ過渡制御処理として、例えば、コンプレッサー３４が使用するトルクが一定となるように制御し、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。
【００６３】
ところで、「液だまり」が発生しているにもかかわらず、「液だまり」がないものとした場合、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４が冷媒を圧縮するためのトルクを、エンジン２０が必要とするトルクに含めてエンジン２０の運転制御を行う。しかしながら、「液だまり」が発生していると、コンプレッサー３４にトルクがかからなくなり、コンプレッサー３４で使用されるはずだったトルクが、エンジン２０のトルクとして使用され、エンジン２０が吹けあがってしまう。
【００６４】
一方、本空調システム制御処理では、「液だまり」発生の可能性を確実に判断している。そして、「液だまり」発生時には、液だまり処理を行う。液だまり処理では、「液だまり」が発生していることを認識しているため、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に与えるトルクを正確に制御することができ、エンジン２０に無用なトルク変動を与えてしまうことがない。したがって、「液だまり」発生時には、確実に液だまり処理を行うことができ、エンジントルクの増加による吹けあがりを防止することができる。
【００６５】
次に、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）の書き込みおよび初期化を行う空調制御準備処理について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る空調制御準備処理を示すフローチャートである。
【００６６】
なお、図４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制御準備処理のプログラムであり、この空調制御準備処理のプログラムはＲＯＭ１００ｂに記憶されている。また、この空調制御準備処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、所定の時間間隔で実行されるようになっている。
なお、この空調制御準備処理は、イグニッション信号の入力前、ＡＣＣ（アクセサリー電源）が入力された段階から、所定の時間間隔で実行されるようになっている。
【００６７】
図４に示すように、まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"となったか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、イグニッションスイッチからエンジン始動信号が入力されたタイミングであるか否か、すなわち、エンジンの始動要求発生時であるか否かを判定する。
【００６８】
ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"ではない場合（ステップＳ２１でＮＯ）には、コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上であるか否か判定し（ステップＳ２２）、コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上でない場合には、本空調制御準備処理を終了する。
ここで、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。
【００６９】
コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）には、２［Ｎｍ］以上であるコンプレッサー３４の推定トルクを、履歴に記憶して（ステップＳ２３）、本空調制御準備処理を終了する。具体的には、推定したコンプレッサー３４のトルクを、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに推定トルクの履歴（トルクログ）として記憶する。
【００７０】
一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"であった場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）には、推定トルクの履歴（トルクログ）を初期化して（ステップＳ２４）、本空調制御準備処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに記憶しているコンプレッサー３４の推定トルクの履歴（トルクログ）を、全て削除する。
【００７１】
図５に、空調システム始動時のエンジン回転数の変動を表すグラフを示す。
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。
図５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がオン）の直後に、推定トルクの履歴から、「液だまり」の判定を行う（図中１．１秒で液だまり判定）。
【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のコンプレッサー３４における推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）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（ステップＳ１３）。これにより、空調システム作動時、「液だまり」が発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、コンプレッサー３４が既に通常の処理を行っており、液だまり処理の必要がない場合には、初期作動処理を行う（ステップＳ１４）ので、エンジン２０の吹けあがりを防止することができる。一方、液だまり処理を行わない場合には、空調システムの起動を迅速に行うことができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、イグニッションスイッチが"オフ"から"オン"になったとき（エンジン２０の始動要求発生時；ステップＳ２１でＹＥＳの場合）に、コンプレッサー３４にかかる推定トルクの履歴（トルクログ）を初期化し（ステップＳ２４）、コンプレッサー３４にかかる推定トルクが２［Ｎｍ］以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、推定トルクを履歴として記憶する（ステップＳ２３）ので、液だまり処理を行う期間を、エンジン２０の始動からコンプレッサー３４に最初に所定のトルクがかかるまでの期間とし、液だまり処理を行う期間を適切に限定することができ、エンジン２０の吹けあがりを適切に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、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、動力機関の吹けあがりを防止することができるという効果を有し、空調システムが有する加圧器内の冷媒が液化している場合に行う液だまり処理の切り換え制御を行う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制御準備処理を示すフローチャートである。
【図５】空調システム始動時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（負荷履歴判定手段、空調システム初期作動手段、液だまり処理手段、推定負荷判定手段、負荷履歴記憶手段、負荷履歴初期化手段）
１００ａ ＣＰＵ
１００ｂ ＲＯＭ
１００ｃ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムが有する加圧器内の冷媒が液化している場合に行う液だまり処理の切り換え制御を行う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。
これに対して、「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。
【０００７】
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】
【０００８】
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」の発生を監視し、「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。
【０００９】
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。
【００１０】
また、「液だまり」に対する処理（以下、液だまり処理という）として、エアコン始動時に、エンジンからコンプレッサーへの回転動力の伝達を遮断するものや、冷媒を電熱ヒーターで気化させるもの等がある。この回転動力の伝達を遮断するものは、コンプレッサーの惰性回転で液冷媒を排出し、エンジンはコンプレッサーから切り離されたエンジンのみの制御量で制御され、所定のトルクを保つことができる。冷媒を電熱ヒーターで気化させるものは、エアコン始動時の所定時間電熱ヒーターを稼働させ、液冷媒を気化させるものである。
【００１１】
しかしながら、上記何れの場合も「液だまり」の有無にかかわらず液だまり処理を行ってしまうため、「液だまり」が発生していない場合に、空調システムの起動に時間がかかってしまう等の不都合が発生してしまうという問題があった。
【００１２】
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、車両使用中に「液だまり」の発生を推測し、「液だまり」発生の推測に基づいて液だまり処理の有無を切り換えて、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供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、前記空調システムの作動時に、前記動力機関の出力を利用して作動する加圧器に、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定する負荷履歴判定手段と、前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定された場合には、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、前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定された場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う液だまり処理手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１４】
この構成により、空調システムの加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がない場合にのみ、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、空調システム作動時、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、通常の冷媒の圧縮処理済みである場合には、加圧器が初期作動処理を行うことができ、動力機関の吹けあがりを防止することができる。
【００１５】
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）前記加圧器にかかる負荷を推定し、前記推定した加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であるか否かを判定する推定負荷判定手段と、前記推定負荷判定手段により前記加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、前記推定された負荷を前記負荷履歴判定手段が判定に用いる履歴として記憶する負荷履歴記憶手段と、前記動力機関の始動要求発生時に、前記負荷履歴記憶手段に記憶された前記履歴を初期化する負荷履歴初期化手段と、を備えたことを特徴とした構成を有している。
【００１６】
この構成により、動力機関の始動要求発生時に、加圧器にかかる負荷の推定値が記憶された履歴を初期化し、加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定されたら、推定された負荷を履歴として記憶するので、液だまり処理を行う期間を、動力機関の始動から加圧器に最初に負荷がかかるまでの期間とし、液だまり処理を行う期間を適切に限定することができ、動力機関の吹けあがりを適切に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、動力機関の吹けあがり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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、コンプレッサー３４の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。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、エキスパンションバルブ３２よりも上流の圧力を検出し、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算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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
さらに、ＥＣＵ１００は、空調システム３０が作動時には、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ＥＣＵ１００は、空調システム３０の作動時に、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、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴判定手段を構成している。
【００５０】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定した場合には、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。また、初期作動処理については、詳述しないが、従来の空調システムにおいて行われる初期動作の作動を行うものである。
【００５１】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定した場合にのみ、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ようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における液だまり処理手段を構成している。
【００５２】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４にかかる負荷を推定し、推定したコンプレッサー３４にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷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、本発明における推定負荷判定手段を構成している。
【００５３】
また、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、推定された負荷を判定に用いる履歴として記憶するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴記憶手段を構成している。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン２０の始動要求発生時に、記憶された履歴を初期化するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、本発明における負荷履歴初期化手段を構成している。なお、上記履歴の初期化タイミングは、エンジン２０の始動要求発生時の他に、運転者による指示時等、他の任意のタイミングで初期化するようにしてもよい。
【００５５】
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、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここでは、空調システム３０が作動され、コンプレッサー３４にトルクが２［Ｎｍ］以上かかっていれば、前回までの空調システム３０の作動でコンプレッサー３４における「液だまり」が解消されているものとみなす。そして、エンジン２０の始動後に、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、コンプレッサー３４における「液だまり」が発生している可能性の有無を判定するようにしている。
【００６０】
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。例えば、上記信号により求められる冷媒圧力値、冷媒流量値、エバ後温度、圧縮率によりトルクを推定するマップを用意しておき、このマップによりトルクを推定するようにする。
【００６１】
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、コンプレッサー３４における「液だまり」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。
【００６２】
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、コンプレッサー３４において「液だまり」が発生しているものと判断し、液だまり時のＯＮ過渡制御処理を行って（ステップＳ１３）、空調システム制御処理を終了する。ここで、ＥＣＵ１００は、液だまり時のＯＮ過渡制御処理として、例えば、コンプレッサー３４が使用するトルクが一定となるように制御し、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。
【００６３】
ところで、「液だまり」が発生しているにもかかわらず、「液だまり」がないものとした場合、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４が冷媒を圧縮するためのトルクを、エンジン２０が必要とするトルクに含めてエンジン２０の運転制御を行う。しかしながら、「液だまり」が発生していると、コンプレッサー３４にトルクがかからなくなり、コンプレッサー３４で使用されるはずだったトルクが、エンジン２０のトルクとして使用され、エンジン２０が吹けあがってしまう。
【００６４】
一方、本空調システム制御処理では、「液だまり」発生の可能性を確実に判断している。そして、「液だまり」発生時には、液だまり処理を行う。液だまり処理では、「液だまり」が発生していることを認識しているため、ＥＣＵ１００は、コンプレッサー３４に与えるトルクを正確に制御することができ、エンジン２０に無用なトルク変動を与えてしまうことがない。したがって、「液だまり」発生時には、確実に液だまり処理を行うことができ、エンジントルクの増加による吹けあがりを防止することができる。
【００６５】
次に、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）の書き込みおよび初期化を行う空調制御準備処理について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る空調制御準備処理を示すフローチャートである。
【００６６】
なお、図４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制御準備処理のプログラムであり、この空調制御準備処理のプログラムはＲＯＭ１００ｂに記憶されている。また、この空調制御準備処理は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、所定の時間間隔で実行されるようになっている。
なお、この空調制御準備処理は、イグニッション信号の入力前、ＡＣＣ（アクセサリー電源）が入力された段階から、所定の時間間隔で実行されるようになっている。
【００６７】
図４に示すように、まず、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"となったか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、イグニッションスイッチからエンジン始動信号が入力されたタイミングであるか否か、すなわち、エンジンの始動要求発生時であるか否かを判定する。
【００６８】
ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"ではない場合（ステップＳ２１でＮＯ）には、コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上であるか否か判定し（ステップＳ２２）、コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上でない場合には、本空調制御準備処理を終了する。
ここで、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。
【００６９】
コンプレッサー３４の推定トルクが２［Ｎｍ］以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）には、２［Ｎｍ］以上であるコンプレッサー３４の推定トルクを、履歴に記憶して（ステップＳ２３）、本空調制御準備処理を終了する。具体的には、推定したコンプレッサー３４のトルクを、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに推定トルクの履歴（トルクログ）として記憶する。
【００７０】
一方、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、イグニッション信号が前回の処理で"オフ"であり、今回の処理では"オン"であった場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）には、推定トルクの履歴（トルクログ）を初期化して（ステップＳ２４）、本空調制御準備処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ１００のＲＡＭ１００ｃに記憶しているコンプレッサー３４の推定トルクの履歴（トルクログ）を、全て削除する。
【００７１】
図５に、空調システム始動時のエンジン回転数の変動を表すグラフを示す。
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。
図５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がオン）の直後に、推定トルクの履歴から、「液だまり」の判定を行う（図中１．１秒で液だまり判定）。
【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のコンプレッサー３４における推定トルクが２［Ｎｍ］以上の履歴がない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）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（ステップＳ１３）。これにより、空調システム作動時、「液だまり」が発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、コンプレッサー３４が既に通常の処理を行っており、液だまり処理の必要がない場合には、初期作動処理を行う（ステップＳ１４）ので、エンジン２０の吹けあがりを防止することができる。一方、液だまり処理を行わない場合には、空調システムの起動を迅速に行うことができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る空調システム制御装置は、イグニッションスイッチが"オフ"から"オン"になったとき（エンジン２０の始動要求発生時；ステップＳ２１でＹＥＳの場合）に、コンプレッサー３４にかかる推定トルクの履歴（トルクログ）を初期化し（ステップＳ２４）、コンプレッサー３４にかかる推定トルクが２［Ｎｍ］以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、推定トルクを履歴として記憶する（ステップＳ２３）ので、液だまり処理を行う期間を、エンジン２０の始動からコンプレッサー３４に最初に所定のトルクがかかるまでの期間とし、液だまり処理を行う期間を適切に限定することができ、エンジン２０の吹けあがりを適切に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、加圧器が冷媒の圧縮をまだ行っておらず、液だまりが発生している可能性がある場合にのみ液だまり処理を行い、動力機関の吹けあがりを防止することができるという効果を有し、空調システムが有する加圧器内の冷媒が液化している場合に行う液だまり処理の切り換え制御を行う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制御準備処理を示すフローチャートである。
【図５】空調システム始動時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（負荷履歴判定手段、空調システム初期作動手段、液だまり処理手段、推定負荷判定手段、負荷履歴記憶手段、負荷履歴初期化手段）
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、
前記空調システムの作動時に、前記動力機関の出力を利用して作動する加圧器に、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定する負荷履歴判定手段と、
前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定された場合には、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、
前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定された場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う液だまり処理手段と、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】
前記加圧器にかかる負荷を推定し、前記推定した加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であるか否かを判定する推定負荷判定手段と、
前記推定負荷判定手段により前記加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、前記推定された負荷を前記負荷履歴判定手段が判定に用いる履歴として記憶する負荷履歴記憶手段と、
前記動力機関の始動要求発生時に、前記負荷履歴記憶手段に記憶された前記履歴を初期化する負荷履歴初期化手段と、を備えた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、
前記空調システムの作動時に、前記動力機関の出力を利用して作動する加圧器に、予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があるか否かを判定する負荷履歴判定手段と、
前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴があると判定された場合には、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、
前記負荷履歴判定手段により、前記加圧器に予め設定された値以上の負荷がかかった履歴がないと判定された場合にのみ、前記加圧器内の冷媒の液化に対する液だまり処理を行う液だまり処理手段と、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】
前記加圧器にかかる負荷を推定し、前記推定した加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であるか否かを判定する推定負荷判定手段と、
前記推定負荷判定手段により前記加圧器にかかる負荷が予め設定された値以上の負荷であると推定された場合に、前記推定された負荷を前記負荷履歴判定手段が判定に用いる履歴として記憶する負荷履歴記憶手段と、
前記動力機関の始動要求発生時に、前記負荷履歴記憶手段に記憶された前記履歴を初期化する負荷履歴初期化手段と、を備えた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２００９−２９２１７８（Ｐ２００９−２９２１７８Ａ）
【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２００８−１４４８０７（Ｐ２００８−１４４８０７）
【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）】
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