トップ :: B 処理操作 運輸 :: B60 車両一般




【発明の名称】 車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル
【発明者】 【氏名】岩波 重樹

【氏名】宇野 慶一

【氏名】松野 孝充
【要約】 【課題】エンジンから動力を得る圧縮機を有する空調装置を備える車両において、ドライバビリティを十分に向上させる。

【解決手段】電磁クラッチをＯＦＦとする第１しきい値Θを車速に応じて定常スロットル開度曲線Ｌｏと略相似形状を有する動力カット曲線Ｌ１に沿って変化さる。これにより、ドライバビリティを十分に向上させることができる。なお、定常スロットル開度曲線Ｌｏとは、無風状態で、かつ、平坦な道路を走行する際の車速とスロットル開度（エンジン負荷）との関係を示すものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、前記駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、前記負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、前記圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、前記第１しきい値（Θ）は、車両速度に対する前記第１しきい値（Θ）の増加率が車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル。
【請求項２】 車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、前記駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、前記負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、前記圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、前記第１しきい値（Θ）は、車両速度によって決定される前記駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷に所定数を乗じた値に略等しくなるように、前記車速検出手段（５０６）により検出された車両速度に基づいて選定されることを特徴とする車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル。
【請求項３】 車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、前記駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、前記負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、前記圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、前記第１しきい値（Θ）は、前記第１しきい値（Θ）と車両速度との関係が二次関数にて近似されるように、前記車速検出手段（５０６）により検出された車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル。
【請求項４】 前記負荷検出手段（５０５）の検出値が、前記第１しきい値（Θ）より小さい所定の第２しきい値（θ）以下となったときに、前記消費動力低減手段（１１０）を停止させる動力復帰手段（Ｓ１６０）を有しており、さらに、前記第２しきい値（θ）は、前記第１しきい値（Θ）と前記第２しきい値（θ）との差（Δθ）が前記車速検出手段（５０６）により検出された車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両走行用の駆動源（エンジン）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、冷凍サイクルと略す。）を用いた車両用空調装置では、一般的に、電磁クラッチ等の動力を断続可能に伝達する動力伝達手段を介して走行用のエンジンが発揮する動力の一部を圧縮機に供給している。
【０００３】このため、比較的排気量の小さなエンジンでは、加速時や登坂時等のエンジン負荷が大きくなるときには、走行用駆動力が不足するので、十分な加速感を得ることができず、ドライバビリティ（アクセルペダルの操作量に対する車両速度の変化）が悪化してしまう。
【０００４】そこで、例えば特公平３−５８９２７号公報に記載の発明では、スロットル開度から加速時や登坂時等の加速状態を判定し、スロットル開度が所定のしきい値を超えたときに、電磁クラッチをＯＦＦとしてエンジンから圧縮機への動力の伝達を遮断している。
【０００５】このとき、上記公報に記載の発明では、通常走行速度（時速１５ｋｍ以上）においては、上記のしきい値を車両速度に対して線形変化させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等は、ドライバビリティを向上させるべく、上記公報に記載の発明も含めて種々の冷凍サイクルについて検討したが、ドライバビリティを十分に向上させることが困難であった。
【０００７】なお、ドライバビリティを十分に向上させる手段として、発明者等は、車両速度によらず、現在のスロットル開度（以下、このスロットル開度を原開度と呼ぶ。）から原開度の数パーセント以上大きくなったときに、車両が加速状態に移行したものと見なして電磁クラッチをＯＦＦするものを試作検討したが、車両のスロットル開度は、車両が一定速度で走行しているときであっても変化するので、上記試作検討品では、電磁クラッチが頻繁にＯＮ−ＯＦＦを繰り返すため、却って、ドライバビリティが悪化してしまった。
【０００８】本発明は、上記点に鑑み、ドライバビリティを十分に向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、第１しきい値（Θ）は、車両速度に対する第１しきい値（Θ）の増加率が車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする。
【００１０】これにより、ドライバビリティを十分に向上させることが可能となる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、第１しきい値（Θ）は、車両速度によって決定される駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷に所定数を乗じた値に略等しくなるように、車速検出手段（５０６）により検出された車両速度に基づいて選定されることを特徴とする。
【００１２】これにより、ドライバビリティを十分に向上させることが可能となる。
【００１３】請求項３に記載の発明では、車両走行用の駆動源（Ｅ／Ｇ）から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）を有する車両用蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、駆動源（Ｅ／Ｇ）の負荷を検出する負荷検出手段（５０５）と、車両速度を検出する車速検出手段（５０６）と、負荷検出手段（５０５）の検出値が所定の第１しきい値（Θ）以上となったときに、圧縮機（１００）の消費動力を低減させる消費動力低減手段（１１０）とを備え、第１しきい値（Θ）は、第１しきい値（Θ）と車両速度との関係が二次関数にて近似されるように、車速検出手段（５０６）により検出された車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする。
【００１４】これにより、ドライバビリティを十分に向上させることが可能となる。
【００１５】請求項４に記載の発明では、負荷検出手段（５０５）の検出値が、第１しきい値（Θ）より小さい所定の第２しきい値（θ）以下となったときに、消費動力低減手段（１１０）を停止させる動力復帰手段（Ｓ１６０）を有しており、第２しきい値（θ）は、第１しきい値（Θ）と第２しきい値（θ）との差（Δθ）が車速検出手段（５０６）により検出された車両速度が大きくなるほど大きくなるように選定されることを特徴とする。
【００１６】これにより、ドライバビリティを損なうことなく、圧縮機（１００）の消費津力を復帰することができる。
【００１７】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る冷凍サイクルを車両用空調装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る冷凍サイクルＲｃの模式図である。
【００１９】図１中、１００は走行用のエンジン（駆動源）２００から動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、１１０はエンジンＥ／Ｇが発揮する動力の一部を圧縮機１００に断続可能に伝達する電磁クラッチ（動力伝達手段）である。なお、１２０は、エンジンＥ／Ｇから圧縮機１００に動力を伝達するＶベルトである。
【００２０】２００は圧縮機１００から吐出した冷媒と外気とで熱交換して冷媒を凝縮（冷却）する凝縮器（放熱器）であり、３００は凝縮器２００から流出した冷媒を減圧する減圧器であり、４００は減圧器３００にて減圧された冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換して冷媒を蒸発させることにより室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器である。
【００２１】なお、本実施形態では、減圧器３００として圧縮機１００に吸入される冷媒の加熱度が所定値となるように開度が調節される温度式膨張弁を採用している。
【００２２】また、５０１は室内空気の温度を検出する室温センサ（内気温度検出手段）であり、５０２は室外空気の温度を検出する外気温センサ（外気温度検出手段）であり、５０３は蒸発器３００を通過した直後の空気温度（蒸発器３００温度）を検出する蒸発温度センサ（蒸発温度検出手段）であり、５０４は乗員が希望する室内温度を手動操作により設定する温度設定パネル（温度設定手段）である。
【００２３】５０５は、エンジンＥ／Ｇに吸入空気を供給する吸気管に配設された吸気絞り用のスロットルバルブの開度を検出することによりエンジンＥ／Ｇの負荷を検出するポテンショメータ（負荷検出手段）であり、５０６は車両速度を検出する車速センサ（車速検出手段）である。
【００２４】そして、各センサ５０１〜５０３の検出温度、温度設定パネル５０４の設定値、ポテンショメータ５０５が検出したスロットル開度、及び車速センサ５０６が検出した車速は、電子制御装置（ＥＣＵ）５００に入力されており、ＥＣＵ５００はこれら入力値に基づいて予め設定されたプログラムに従って電磁クラッチ１１０、エアミックスドア（図示せず。）、空調用送風機及び吹出モードドア（図示せず。）等の空調制御手段を制御する。
【００２５】次に、本実施形態に係る特徴的作動を述べる。
【００２６】図２は本実施形態に係る特徴的作動を示すフローチャートであり、空調装置の始動と同時に、各センサ５０１〜５０３の検出温度、温度設定パネル５０４の設定値、ポテンショメータ５０５が検出したスロットル開度、及び車速センサ５０６が検出した車速がＥＣＵ５００に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００２７】そして、図３の実線Ｌ１に示すマップから検出した車速に対応するスロットル開度（以下、このスロットル開度を第１しきい値Θと呼ぶ。）を演算するとともに、検出したスロットル開度が第１しきい値Θ以上であるか否かを判定し（Ｓ１１０）、検出したスロットル開度が第１しきい値Θ未満のときには、通常空調制御モードを実行する（Ｓ１２０）。
【００２８】ここで、通常空調制御モードとは、センサ５０１〜５０３の検出温度及び温度設定パネル５０４の設定値に基づいてエアミックスドア、空調用送風機及び吹出モードドア等の空調制御手段を制御することを言う。
【００２９】一方、Ｓ１１０にて検出したスロットル開度が第１しきい値Θ以上であると判定されたときには、電磁クラッチ１１０をＯＦＦとしてエンジンＥ／Ｇから圧縮機１００への動力を供給を停止して圧縮機１００で消費する動力を低減（０と）する（Ｓ１３０）。
【００３０】次に、再び、車速及びスロットル開度を検出し（Ｓ１４０）、図３の一転鎖線Ｌ２に示すマップから検出した車速に対応するスロットル開度（以下、このスロットル開度を第２しきい値θと呼ぶ。）を演算するとともに、検出したスロットル開度が第２しきい値θ以下であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。
【００３１】そして、検出したスロットル開度が第２しきい値θより大きい間は、電磁クラッチ１１０をＯＦＦとして圧縮機１００で消費する動力を低減し（０とし）、検出したスロットル開度が第２しきい値θ以上となったときには、電磁クラッチ１１０をＯＮとして圧縮機１００を稼働（状態を復帰）させる（Ｓ１６０）。
【００３２】次に、図３に示すマップについて説明する。
【００３３】図３の破線は無風状態で、かつ、平坦な道路を走行する際の車速とスロットル開度（エンジン負荷）との関係を示すグラフ（以下、定常スロットル開度曲線Ｌｏと呼ぶ。）を示すものであり、車速が上昇すると、空気抵抗や摩擦抵抗等が増大していくため、車速の増加に対してスロットル開度（エンジン負荷）が二次関数的に増大していく。
【００３４】そこで、第１しきい値Θと車速との関係を示す実線Ｌ１（以下、動力カット曲線Ｌ１と呼ぶ。）の形状を、定常スロットル開度曲線Ｌｏの形状と略相似形状とするとともに、動力カット曲線Ｌ１により決定されるスロットル開度（第１しきい値Θ）が定常スロットル開度曲線Ｌｏにより決定されるスロットル開度より大きくなるように第１しきい値Θを選定している。
【００３５】また、第２しきい値θ（図３の曲線Ｌ２）は、第１しきい値Θと第２しきい値との差Δθが車速が大きくなるほど大きくなるように選定されている。このため、第２しきい値θと車速との関係を示すグラフ（動力復帰曲線Ｌ２）も動力カット曲線Ｌ１と同様に、定常スロットル開度曲線Ｌｏの形状と略相似形状となるように選定されている。
【００３６】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３７】図３の定常スロットル開度曲線Ｌｏに示されるように、エンジンＥ／Ｇが発揮する動力と車速とは、線形的に変化するものではない。したがって、本実施形態のごとく、第１しきい値Θを車速に応じて定常スロットル開度曲線Ｌｏと略相似形状を有する動力カット曲線Ｌ１に沿って変化させれば、ドライバビリティを十分に向上させることができる。
【００３８】なお、車速はスロットル開度に比べて、その変化が緩慢であるので、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたような電磁クラッチ１１０が頻繁にＯＮ−ＯＦＦを繰り返すといったハンチング現象は発生しない。
【００３９】また、第２しきい値θは、第１しきい値Θと第２しきい値θとの差Δθが車速が大きくなるほど大きくなるように選定されているので、ドライバビリティを損なうことなく、圧縮機１００への動力の供給を復帰することができる。
【００４０】（その他の実施形態）上述の実施形態では、動力カット曲線Ｌ１の形状を定常スロットル開度曲線Ｌｏと略相似形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、車速Ｖに対する第１しきい値Θの増加率（ΔΘ／ΔＶ）が、車速が大きくなるほど大きくなるように第１しきい値Θを選定してもよい。
【００４１】また、車速によって決定されるエンジンＥ／Ｇの負荷（定常スロットル開度曲線Ｌｏによって決定されるスロットル開度）に所定数を乗じた値に略等しくなるように第１しきい値Θ（動力カット曲線Ｌ１）を選定してもよい。
【００４２】また、定常スロットル開度曲線Ｌｏは二次関数にて近似することができることから、第１しきい値Θと車速との関係（動力カット曲線Ｌ１）を二次関数的に変化するように第１しきい値Θ（動力カット曲線Ｌ１）を選定してもよい。
【００４３】また、上述の実施形態では、エンジン負荷をスロットル開度にて検出したが、エンジン負荷を検出する負荷検出手段は、これに限定されるものではなく、吸気管の吸入負圧やエンジン回転数の変化等により検出してもよい。
【００４４】また、車両変速機のギヤポジション毎に第１しきい値Θ及び第２しきい値θを決定するマップ（動力カット曲線Ｌ１及び動力復帰曲線Ｌ２）を変更してもよい。
【００４５】また、上述の実施形態では、第１しきい値Θ及び第２しきい値θを決定するマップ（動力カット曲線Ｌ１及び動力復帰曲線Ｌ２）は連続した滑らかな曲線であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示すように、複数本の直線にて近似的に表された曲線であってもよい。
【００４６】また、上述の実施形態では、電磁クラッチ１１０を断続することより、圧縮機１００の消費動力を低減する消費動力低減手段を構成したが、電磁クラッチ１１０に代えて周知の可変容量式の圧縮機を用いて圧縮機１００の消費動力を低減（可変）してもよい。
【００４７】また、本発明はガソリンエンジンにその適用が限定されるものではなく、ディーゼルエンジン等のその他の駆動源に対しても適用することができる。
【００４８】なお、本発明は、車速が０ｋｍ／ｈから全域に渡って適用されるものではなく、少なくとも車速が約５ｋｍ／ｈ以上において適用されるものである（勿論、車速０ｋｍ／ｈから適用してもよい）。このため、例えば、車速０ｋｍ／ｈから５約５ｋｍ／ｈ未満においては、図５に示すように、第１しきい値Θを上述の動力カット曲線Ｌ１により決定されるスロットル開度より大きくしてもよい。
【出願人】 【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成１２年１１月８日（２０００．１１．８）
【代理人】 【識別番号】１００１０００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外２名）
【公開番号】 特開２００２−１４４８５９（Ｐ２００２−１４４８５９Ａ）
【公開日】 平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】 特願２０００−３４０６５４（Ｐ２０００−３４０６５４）