JP2013174221A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバにとってより快適な環境を提供し得る制御装置を提供する。
【解決手段】始動時のマグネットクラッチをＯＮとするタイミング、つまり冷房をＯＮとしてからマグネットクラッチがＯＮとなるまでの所定時間をアイドル時や他の運転領域よりも短く設定している。これにより回転数の吹き上がりはマグネットクラッチがＯＮとなることによる内燃機関の負荷の増大により速やかに抑えられ、ドライバは回転数の吹き上がりを違和感としてとらえることが無い。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータその他の補機を駆動するシステムの制御に関する。

一般に自動車では、内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受ける発電機であるオルタネータによって発電を行い、その発電した電力をバッテリに充電するとともに、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、照明灯、エアコンディショナのコンプレッサやラジエタを空冷するファンのモータ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステムといった種々の電気負荷（電装系）に供給している。

そして従来、アイドル時においてエアコンディショナを稼働させる際に内燃機関に掛かる負荷が大きくなることを見越した一例として、エアコンディショナのスイッチがＯＮとされてもすぐには内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転する冷媒圧縮用のコンプレッサを稼働させず、燃料噴射量及び吸気量を増量させて所定の回転数にまで上げておき、しかる後にコンプレッサを作動させる技術を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら上記特許文献に記載のものでは、内燃機関の回転数が所定回転数となってから所定時間経過した後にコンプレッサを作動するようにしているため、始動時では回転数が大きく吹き上がってしまうものとなっていた。具体的に説明すると、内燃機関の始動時にはさらに始動用の空気増量補正がされているため、さらにエアコンディショナ作動時の増量補正を加えるとクラッチを接続する前にエンジン回転数が不自然に吹き上がってしまい、ドライバに違和感を覚えさせてしまうものとなっていた。

特開平３−２２５４０１号公報

本発明は、このような不具合に着目したものであり、始動時に違和感無くエアコンディショナを作動させること所期の目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係る制御装置は、車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転する冷媒圧縮用のコンプレッサを備えるエアコンディショナの制御を司るものであって、前記エアコンディショナを稼働させる指示が出されたタイミングで吸気量を増量補正し、前記タイミングから所定時間経過後であり且つ前記増量補正の後に前記コンプレッサと前記クランクシャフトとの間に介在し回転駆動力を前記コンプレッサに伝えるためのクラッチの接続を行なうものとし、始動時は前記所定時間を他の運転領域よりも短く設定していることを特徴とする。

このようなものであれば、吸気量の始動時増量補正とエアコンディショナ作動時の増量補正とが重なった状態となってから速やかにコンプレッサを作動させることで回転数の吹き上がりを有効に抑制することができ、回転数の吹き上がりによるドライバの違和感を解消することに資する。またエアコンディショナをより早いタイミングで作動させることにより、ドライバの快適さの向上にも資する。すなわち本発明によれば、ドライバにとってより快適な環境を提供することができる。

本発明によれば、ドライバにとってより快適な環境を提供し得る制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の全体構成を示す図。 同実施形態に係る制御装置を示す回路図。 同実施形態に係る他の回路図。 同実施形態に係る作用説明図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。

本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

図２に、本実施形態における発電システムの等価回路を示す。オルタネータ１１０は、ベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して内燃機関のクランクシャフトに接続しており、クランクシャフトの回転に従動して回転し発電する。オルタネータ１１０は、ステータに巻回されたステータコイル１１１と、ステータの内側に配置され回転するロータに巻回されたフィールドコイル１１２とを有する。ステータコイル１１１は三相コイルであり、三相交流の誘起電流を発電する。この誘起電流は、レクティファイヤ（整流器）１１３によって直流電流とした上でバッテリ１２０に蓄電する。

オルタネータ１１０が発電し出力する電圧の大きさは、レギュレータ１３０を介して制御される。レギュレータ１３０は、オルタネータ１１０に付帯するＩＣ式の既知のものであり、オルタネータ１１０の出力電圧を少なくとも二段階に切り替えることが可能である。

オルタネータ１１０は上記の通り、内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の供給を受けて回転し発電する。そのため、内燃機関から見ればオルタネータ１１０は機械負荷となる。その機械負荷は、オルタネータ１１０による発電量が大きいほど大きくなる。

内燃機関の運転及び補機の制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、変速機を作動させる作動油の油温を検出する油温センサから出力される作動油温信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ、バッテリ１２０の充電状態（バッテリ電圧、バッテリ電流、バッテリ温度）を検出するセンサから出力されるバッテリ信号ｎ、オルタネータ１１０の出力電圧を検出するセンサから出力される出力電圧信号ｐ、並びに、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等を稼働させることを要望するユーザの手によって操作される操作入力デバイス（操作スイッチ、ボタン、タッチパネル等）から与えられる信号ｏ等が入力される。

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、レギュレータ１３０に対して出力電圧指令信号ｌ、並びに、照明灯、エアコンディショナ、ヒータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等を稼働させるための制御信号等を出力する。制御信号には、内燃機関のクランクシャフトから冷媒圧縮用のコンプレッサへの回転駆動力の伝達を媒介するマグネットクラッチ５を断接切換するためのクラッチ接続信号ｍ１や、ラジエタを冷却するためのファンモータ６を駆動するファン駆動信号ｍ２の他、照明灯、ファンモータ６、ヒータ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等の各々への通電をＯＮ／ＯＦＦするための信号が含まれる。

本実施形態ではエアコンディショナを冷房のために稼働させる際に冷媒圧縮用のコンプレッサを冷却するためのファンを、ラジエタを冷却するためのラジエタファンと共用してなる。すなわちエアコンディショナによって冷房を行なう際、上記制御信号のうちクラッチ接続信号ｍ１とファン駆動信号ｍ２とがＥＣＵ０より出力される。

具体的には図３に示すように、内燃機関のクランクシャフトとエアコンディショナのコンプレッサとの間を断接切換するグネットクラッチ５に対してクラッチ接続信号ｍ１が出力されると、クラッチ接続信号ｍ１は、マグネットクラッチ５に通電する電気回路を短絡／遮断するリレースイッチ５１に入力され、このスイッチを短絡側に駆動する。同じくファン駆動信号ｍ２が出力されると、ファンモータ６に通電する電気回路を短絡／遮断するリレースイッチに入力され、このスイッチを短絡側に駆動する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｎ、ｏ、ｐを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。また、バッテリ１２０の充電状態や、エアコンディショナ、照明灯その他の電気負荷の稼働状況を知得するとともに、オルタネータ１１０において供給するべき発電量を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、オルタネータ１１０の出力電圧といった運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータ及びユーザの操作に対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ１、ｍ２を出力インタフェースを介して印加する。

ここで、本実施形態に係る制御装置は、エアコンディショナを稼働させる指示が出されたタイミングで吸気量を増量補正し、前記タイミングから所定時間経過後であり且つ前記増量補正の後にクラッチの接続を行なうものとしている。

図４は本実施形態における、エアコンディショナ作動時における電子スロットルバルブ３２による吸気量の補正と、マグネットクラッチ５の作動と内燃機関の回転数との関係を従来例とともに示したタイムチャートである。

まず同図に破線で示す従来例について説明する。なお本実施形態では図示しないものの吸気量の始動時増量補正並びに吸気量の増大に応じた燃料噴射量の補正も行なわれているが、当該補正は通常のものであるため詳細な記載を省略している。

ドライバの操作やエアコンディショナに対し予め設定された設定温度を保持すべく、エアコンディショナによる冷房がＯＮとなると、カウンタの数値が漸次上昇するとともに、エアコンディショナによる負荷を見越した負荷補正量ＤＳＥＴに基づいて吸気量が所定量増大し、その後、一時的な負荷を見越した負荷見込み補正量ＤＳＫＰが加味され吸気量がさらに増大する。その後負荷補正量ＤＳＥＴは増加したまま推移する一方見込み補正量ＤＳＥＴは漸次低減していく。一方、回転数はこの負荷見込み補正量ＤＳＫＰによる吸気量増大が行なわれるタイミングで吹き上がりを始める。そしてカウンタの数値が所定値ａに到達するタイミングでマグネットクラッチがＯＮとなる。

しかしながら同図で破線で示す従来例では始動時におけるマグネットクラッチ５がＯＮとなるタイミングを例えばアイドル時と同じタイミングに設定している。そのため、負荷見込み補正量ＤＳＫＰがもとの値に近付いたタイミングとなってようやくマグネットクラッチ５がＯＮとなる。そうなると、破線で示す回転数の吹き上がりは補正量ＤＳＫＰによる吸気量増大からマグネットクラッチ５がＯＮとなるまで続くので吹き上がりが大きなものとなってしまい、これがドライバに違和感を覚えさせる。

他方本実施形態では同図で実線で示すように、始動時はマグネットクラッチ５をＯＮとするタイミング、つまり冷房をＯＮとしてからマグネットクラッチ５がＯＮとなるまでの所定時間をアイドル時や他の運転領域よりも短く設定していることを特徴とする。

ここで通常では始動時の目標回転数及び始動時増量補正量は上記の水温センサから出力される冷却水温信号ｆを勘案して決定される。つまり冷却水温が低い程、始動時の目標回転数及び始動時増量補正量は大きくなる。

それ故に本実施形態ではさらに、冷却水温が低くなるにつれマグネットクラッチ５をＯＮとするタイミングを早めるようにしている。換言すれば冷却水温が低くなるにつれ冷房をＯＮとしてからマグネットクラッチ５がＯＮとなるまでの所定時間を短く設定するようにしている。

すなわち本実施形態ではカウンタが所定値ａとなるタイミングを速く設定している。これにより、負荷見込み補正量ＤＳＫＰによる吸気量増大が行なわれるタイミングで回転数の吹き上がりが始まってもその後速やかにマグネットクラッチがＯＮとなる。これにより回転数の吹き上がりはマグネットクラッチがＯＮとなることによる内燃機関の負荷の増大により速やかに抑えられ、ドライバは回転数の吹き上がりを違和感としてとらえることが無い。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る制御装置たるＥＣＵ０は、回転数の吹き上がりによるドライバの違和感を解消することに資するものとなっている。またエアコンディショナをより早いタイミングで作動させることにより、ドライバの快適さの向上にも資するものとなっている。すなわち本実施形態によれば、ドライバにとってより快適な環境を提供し得るものとなっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態では電子スロットルバルブを用いて吸気量を制御する態様を開示したが、勿論、アイドルスピードコントロールバルブにより吸気量を制御するようにしたものであってもよい。また内燃機関の内部や他の補機の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータその他の補機を駆動するシステムとして利用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
５…クラッチ（マグネットクラッチ）

Claims (1)

1. 車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転する冷媒圧縮用のコンプレッサを備えるエアコンディショナの制御を司るものであって、
   前記エアコンディショナを稼働させる指示が出されたタイミングで吸気量を増量補正し、前記タイミングから所定時間経過後であり且つ前記増量補正の後に前記コンプレッサと前記クランクシャフトとの間に介在し回転駆動力を前記コンプレッサに伝えるためのクラッチの接続を行なうものとし、
   始動時は前記所定時間を他の運転領域よりも短く設定していることを特徴とする制御装置。

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