JP3095086B2 - 可変容量型圧縮機のトルク算出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載の原動機等
の駆動源によりエンジンにより駆動される可変容量型圧
縮機によって熱交換器を通し冷媒を循環させる冷凍サイ
クルを備えたシステムに係り、特に、当該システムの可
変容量型圧縮機のトルクを算出するに適したトルク算出
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば、特開昭６２ー４１９５１号
公報に示されているようにアイドル回転速度制御装置に
おいては、冷凍サイクルの固定容量型圧縮機のトルクが
同圧縮機の低圧側冷媒圧力をほぼ一定にするように制御
されることを前提に、エンジンの負荷として作用する圧
縮機のトルクが同圧縮機の高圧側冷媒圧力にほぼ比例し
て変化することに着目して、エンジンのアイドル回転速
度制御にあたり、当該圧縮機の高圧側冷媒圧力をトルク
に相当するものとして検出して活用するようにしたもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成において、圧縮機として可変容量型圧縮機を採用し
た場合、そのトルクは、同圧縮機の容量の変化によって
も変化する。しかし、上述の構成においては、エンジン
のアイドル回転速度の制御にあたり、圧縮機の高圧側冷
媒圧力を考慮しているものの、同圧縮機の容量までは考
慮していない。従って、圧縮機のトルクがアイドル回転
速度制御に適正に活用されているとはいえず、エンジン
のアイドル回転速度の制御精度が低下してしまう。その
結果、例えば、圧縮機の容量が小さいときにアイドル回
転速度が高いと、燃費の悪化を招き、一方、圧縮機の容
量が大きいときにアイドル回転速度が低いと、エンスト
や不快な振動を生じるという不具合がある。また、可変
容量型圧縮機の容量をも考慮してトルクを決定するよう
にしたとしても、圧縮機の本来のトルクが外乱等の要因
により実際の値とは大きく異なる値となってエンジンの
負荷として作用する場合には、エンジンのアイドリング
状態を良好には維持できないという事態が生ずるおそれ
がある。

【０００４】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処すべく、車両に搭載の原動機等の駆動源により駆動さ
れる可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し冷媒を循
環させる冷凍サイクルを備えたシステムにおいて、可変
容量型圧縮機の高圧側冷媒圧力だけでなく同圧縮機の容
量の変化をも考慮して、駆動源の負荷として作用する当
該圧縮機のトルクを算出するとともに、この圧縮機の算
出トルクを、外乱等による影響とはかかわりなく、実際
に予測される正常な範囲内の値に制限するようにしよう
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成上の特徴は、図１にて例示するごと
く、車両に搭載した原動機等の駆動源により駆動される
可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し冷媒を循環さ
せる冷凍サイクルを備えたシステムにおいて、前記圧縮
機からの冷媒の吐出圧を決定する吐出圧決定手段１と、
前記熱交換器の熱交換能力を決定する熱交換能力決定手
段２と、前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力に応じ
前記圧縮機のトルクを算出するトルク算出手段３と、こ
のトルク算出手段３の算出トルクを、吐出圧決定手段１
の決定吐出圧に応じ、所定のトルク制限領域内の値に制
限するように修正するトルク修正手段４とを設けるよう
にしたことにある。

【０００６】

【作用】このように本発明を構成したことにより、前記
冷凍サイクルが、前記駆動源により駆動される前記圧縮
機の容量に応じ、前記熱交換器を通して冷媒を循環させ
ている状態において、吐出圧決定手段１が前記圧縮機か
らの冷媒の吐出圧を決定するとともに、熱交換能力決定
手段２が前記熱交換器の熱交換能力を決定すると、トル
ク算出手段３が前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力
に応じ前記圧縮機のトルクを算出する。すると、トルク
修正手段４が、前記算出トルクを、吐出圧決定手段１の
決定吐出圧に応じ、前記トルク制限領域内の値に制限す
るように修正する。

【０００７】

【発明の効果】以上のように、前記トルクの算出が、前
記決定吐出圧のみならず、前記圧縮機の容量をも加味し
てなされるので、前記冷凍サイクルに可変容量型圧縮機
を採用した場合の同圧縮機のトルクが精度よく得られ
る。従って、前記算出トルクを活用すれば、前記駆動源
の作動等を精度よく制御できる。また、前記トルク制限
領域を前記圧縮機のトルクの通常予測される正常な範囲
に合わせておけば、前記算出トルクが、外乱や吐出圧決
定手段１、熱交換能力決定手段２或いはトルク算出手段
３の異常等のために、前記トルク制限領域から外れるこ
とがあっても、前記算出トルクが、トルク修正手段４に
より、吐出圧決定手段１の決定吐出圧に応じ、前記トル
ク制限領域内の値に修正される。従って、このような演
算トルクの修正に基づき前記駆動源の作動等の制御をす
ることとなり、その結果、同駆動源の作動等に対しフェ
イルセーフ効果を確保し得る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のー実施例を図面により説明す
ると、図２は、車両用エンジンのアイドル回転速度を、
エアコンディショナの一部を構成する冷凍サイクルＲｃ
の作動との関連にて制御するにあたり、本発明を適用し
た例を示している。エンジンは吸気管１０を有してお
り、この吸気管１０内にはスロットル弁１０ａが配設さ
れている。しかして、このスロットル弁１０ａは、当該
車両のアクセルペダルの踏み込みに伴う開度に応じ、吸
気管１０内への吸入空気量を調整する。このことは、エ
ンジンが、吸気管１０内への吸入空気量及び噴射燃料量
に基づき混合気を形成し燃焼室内に供給して燃焼させる
ことを意味する。アイドル調整弁１０ｂは、吸気管１０
のバイパス管路１０ｃ内に介装されており、このアイド
ル調整弁１０ｂは、その開度に応じ、スロットル弁１０
ａの上流から下流への吸入空気流のバイパスを許容す
る。

【０００９】冷凍サイクルＲｃは、可変容量型圧縮機２
０を備えており、この圧縮機２０は、その付設の電磁ク
ラッチ３０の選択的係合に伴い、エンジンからベルト機
構を介し動力伝達を受けて駆動される。しかして、この
圧縮機２０は、その回転速度及び容量の変化に応じ、エ
バポレータ４０から配管Ｐ1 を通して冷媒を吸入圧縮
し、この圧縮冷媒を、高温高圧にて配管Ｐ2 内に吐出す
る。凝縮器５０は、冷却ファン５０ａの空冷作用に伴
い、配管Ｐ2 内の圧縮冷媒を凝縮し凝縮冷媒として配管
Ｐ3内に付与する。気液分離器６０は、配管Ｐ3からの凝
縮冷媒をガス相成分と液相成分とに分離し、この液相成
分を循環冷媒として配管Ｐ4 に付与する。膨張弁７０
は、配管Ｐ1 内の冷媒の温度に対する感温筒７０ａの検
出結果に応じた開度にて、配管Ｐ4からの冷媒を膨張さ
せて配管Ｐ5を通しエバポレータ４０に付与する。エバ
ポレータ４０は、配管Ｐ5 からの膨張冷媒の蒸発作用に
応じ流入空気流を冷却するとともに、同冷媒を配管Ｐ1
を通し圧縮機２０に還流する。なお、凝縮器５０は、エ
ンジンルーム内に位置している。

【００１０】次に、アイドル調整弁１０ｂ及び電磁クラ
ッチ３０のための電気回路構成を図２を参照して説明す
る。操作スイッチＳＷは、エアコンディショナを作動さ
せるとき操作されて操作信号を発生する。回転速度セン
サ８０は、圧縮機２０の回転速度Ｎｃを検出してこの検
出結果に比例する周波数にて回転速度パルスを生ずる。
外気温センサ９０は、凝縮器５０と当該車両のフロント
グリルとの間に位置しており、この外気温センサ９０
は、当該車両の外気の温度を検出し外気温検出信号とし
て発生する。冷媒温センサ１００は、凝縮器５０の表面
に付設されており、この冷媒温センサ１００は、凝縮器
５０の表面温度を検出し、凝縮冷媒の温度を表す冷媒温
検出信号として発生する。

【００１１】波形整形器１１０は回転速度センサ８０か
らの各回転速度パルスを順次波形整形し整形パルスとし
て発生する。Ａ−Ｄ変換器１２０は、外気温センサ９０
からの外気温検出信号及び冷媒温センサ１００からの冷
媒温検出信号をそれぞれディジタル変換し外気温ディジ
タル信号及び冷媒温ディジタル信号として発生する。マ
イクロコンピュータ１３０は、図３及び図４に示すフロ
ーチャートに従い、コンピュータプログラムを、波形整
形器１１０及びＡ−Ｄ変換器１２０との協働により実行
し、この実行中において、アイドル調整弁１０ｂ、電磁
クラッチ３０及び冷却ファン５０ａにそれぞれ接続した
各駆動回路１４０、１５０及び１６０の制御に必要な演
算処理を行う。但し、上述のコンピュータプログラムは
マイクロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されて
いる。なお、マイクロコンピュータ１３０は、当該車両
のイグニッションスイッチＩＧの閉成によりバッテリＢ
から給電されて作動状態となり、操作スイッチＳＷから
の操作信号に応答してコンピュータプログラムの実行を
開始する。

【００１２】ところで、本実施例において、本発明者等
は、圧縮機２０の高圧側冷媒圧及び容量の双方を加味し
た同圧縮機２０のトルクの決定を、以下に述べる事項に
基づき可能とした。一般に、圧縮機２０のトルクをＴで
表すと、このトルクＴは、次の数１により表される。

【００１３】

【数１】

【００１４】但し、この数１において、Ｋ及びｍはそれ
ぞれ定数であって、Ｋ＝２／１００、及びｍ＝０．１２
３とする。Ｐｈは圧縮機２０の圧縮冷媒の吐出圧、即ち
高圧側冷媒圧（ｋｇ／（ｃｍ・ｃｍ）ＡＢＳ）を表す。
Ｐｓは、圧縮機２０の冷媒の吸入圧を表し、Ｐｓ＝３
（ｋｇ／（ｃｍ・ｃｍ）ＡＢＳ）とする。また、Ｖｃは
圧縮機２０の圧縮冷媒の吐出容積を表す。従って、数１
において、高圧側冷媒圧Ｐｈ及び吐出容積Ｖｃを除く右
辺の諸量は既知の値をとるから、Ｐｈ及びＶｃが決定さ
れれば、トルクＴの決定が可能である。

【００１５】然るに、吐出容積Ｖｃは、冷凍サイクルＲ
ｃの冷媒流量Ｇｒとの関係において次の数２を満足す
る。

【００１６】

【数２】Ｖｃ＝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｆ） 但し、数２において、Ｇｒは冷凍サイクルＲｃの冷媒流
量（ｋｇ／ｈｏｕｒ）を表す。また、Ｆ＝９．２／１０
０００である。従って、圧縮機２０の回転速度Ｎｃと冷
媒流量Ｇｒが決定されれば、吐出容積Ｖｃの決定が可能
となる。よって、冷媒流量Ｇｒの決定の可否が主要な問
題となる。

【００１７】そこで、凝縮器５０の表面における温度、
即ち、Ａ−Ｄ変換器１２０からの外気温ディジタル信号
の値（以下、外気温Ｔａｃという）と、凝縮器５０内の
凝縮冷媒温、即ちＡ−Ｄ変換器１２０からの冷媒温ディ
ジタル信号の値（以下、凝縮冷媒温Ｔｒｃという）との
間の温度差が大きい（例えば、ＴｒｃがＴａｃよりもか
なり高い）ときには凝縮器５０の放熱能力が大きいため
に冷媒流量Ｇｒも多く、一方、凝縮冷媒温Ｔｒｃと外気
温Ｔａｃとの差が小さいときには冷媒流量Ｇｒが少ない
という物理現象に着目して、ＴａｃとＴｒｃとの温度差
に基づいて冷媒流量Ｇｒを決定することを試みた。

【００１８】一般に、凝縮器５０は、圧縮機２０からの
高温高圧の圧縮冷媒を冷却凝縮し気相及び液相の二相の
凝縮冷媒として流出する。然るに、凝縮器５０内の冷媒
との関連において凝縮器５０の放熱量Ｑｒｃを考察して
みると、この放熱量Ｑｒｃは、凝縮器５０の冷媒流入口
と冷媒流出口との間の冷媒エンタルピー差△ｉ（ｋｃａ
ｌ／ｋｇ）及び冷媒流量Ｇｒとの関係において次の数３
を満足することが知られている。

【００１９】

【数３】Ｑｒｃ＝△ｉ・Ｇｒ かかる場合、△ｉは、主に凝縮冷媒の潜熱分に相当し、
例えば、冷媒をＲ１２としたとき、図５（Ａ）に示すご
とく、凝縮冷媒温Ｔｒｃとの関係にいて曲線Ｌａでもっ
て特定される。そこで、この曲線Ｌａを直線Ｌaaでもっ
て近似すれば、次の数４が得られる。

【００２０】

【数４】△ｉ＝Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃ その結果、数３は、次の数５に変換される。

【００２１】

【数５】Ｑｒｃ＝（Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃ）・Ｇｒ 一方、凝縮器５０の表面での外気温Ｔａｃとの関連にお
いて凝縮器５０の放熱量Ｑａｃを考察してみると、この
放熱量Ｑａｃは次の数６により特定される。

【００２２】

【数６】 Ｑａｃ＝Ｇａｃ・Φ・０．２４・（Ｔｒｃ−Ｔａｃ） 但し、Ｇａｃは凝縮器５０への流入外気流量（ｋｇ／ｈ
ｏｕｒ）を表し、また、Φは温度効率を表す。ここで、
外気流の流速が車両の走行速度と対応し、車両の走行速
度がエンジンの回転速度にほぼ対応し、さらにエンジン
の回転速度が圧縮機２０の回転速度Ｎｃ（ｒ．ｐ．
ｍ．）と対応することに鑑みると、Ｇａｃ・Φは、凝縮
器５０の表面（即ち前面）での外気流の流速Ｖｋ（ｍ／
ｓ）、即ち圧縮機２０の回転速度Ｎｃとの関係において
図５（Ｂ）に示すごとく曲線Ｌｂでもって特定される。
そこで、この曲線Ｌｂを直線Ｌbbでもって近似すれば、
次の数７が得られる。

【００２３】

【数７】Ｇａｃ・Φ＝Ｂ＋Ｃ・Ｎｃ 但し、Ｂ＝９５０及びＣ＝０．３５とする。その結果、
数６は、次の数８に変換される。

【００２４】

【数８】 Ｑａｃ＝（Ｂ＋Ｃ・Ｎｃ）・０．２４・（Ｔｒｃ−Ｔａｃ） なお、エンジンのアイドリング時には、冷却ファン５０
ａからの空気流量のみ故、数７において、Ｇａｃ・Φ
は、一定とみなしてよい。

【００２５】以上の前提のもとに、凝縮器５０内の凝縮
冷媒からの放熱量Ｑｒｃは空気側へ放熱されることに基
づき、Ｑｒｃ＝Ｑａｃが成立する。従って、両数５及び
８より、次の数９が得られる。

【００２６】

【数９】 Ｇｒ＝Ａ（Ｂ＋Ｃ・Ｎｃ）（Ｔｒｃ−Ｔａｃ）／（Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃ） 但し、Ａ＝０．２４、Ｂ＝９５０、Ｃ＝０．３５、Ｄ＝
３８、及びＥ＝０．１８である。以上述べたことによ
り、トルクＴの決定が可能であることが確認できた。

【００２７】以上のように構成した本実施例において、
イグニッションスイッチＩＧの閉成によりエンジンを始
動させるとともにマイクロコンピュータ１３０を作動状
態におく。かかる状態において、操作スイッチＳＷから
操作信号を発生させると、マイクロコンピュータ１３０
が、図３及び図４のフローチャートに従いステップ２０
０にてコンピュータプログラムの実行を開始し、ステッ
プ２１０にて初期化の処理をし、変数ｎを「１」とセッ
トし、かつ電磁クラッチ３０の係合に必要なクラッチ出
力信号及び空冷ファン５０ａの駆動に必要なファン出力
信号を発生する。すると、電磁クラッチ３０が、マイク
ロコンピュータ１３０からのクラッチ出力信号に応答し
て駆動回路１５０により駆動されて係合し、圧縮機２０
がエンジンからベルト機構及び電磁クラッチ３０を介し
動力を受けて駆動される。また、空冷ファン５０ａが、
マイクロコンピュータ１３０からのファン出力信号に応
答して駆動回路１６０により駆動される。

【００２８】しかして、冷凍サイクルＲｃにおいては、
圧縮機２０が、その容量に応じ、配管Ｐ1内の冷媒を吸
入圧縮し高温高圧の圧縮冷媒として配管Ｐ2内に吐出
し、凝縮器５０が、冷却ファン５０ａによる冷却作用に
伴い配管Ｐ2 からの圧縮冷媒を凝縮し凝縮冷媒として配
管Ｐ3内に付与し、気液分離器６０が配管Ｐ3からの凝縮
冷媒中の液相成分を循環冷媒として配管Ｐ4内に付与
し、膨張弁７０が配管Ｐ1内の冷媒の温度に応じ配管Ｐ4
からの冷媒を膨張させて配管Ｐ5を通しエバポレータ４
０に付与し、かつエバポレータ４０がその流入冷媒の蒸
発作用に応じ流入空気流を冷却する。

【００２９】ステップ２１０における演算処理後、マイ
クロコンピュータ１３０が、ステップ２２０にて、Ａ−
Ｄ変換器１２０から外気温Ｔａｃ及び凝縮冷媒温Ｔｒｃ
を入力され、かつ、ステップ２２０ａにて、波形整形器
１１０からの各整形パルスに応じ圧縮機２０の回転速度
Ｎｃを演算する。ついで、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２３０において、上述の数９に基づきステ
ップ２２０における外気温Ｔａｃ及び凝縮冷媒温Ｔｒｃ
並びにステップ２２０ａにおける回転速度Ｎｃに応じ冷
凍サイクルＲｃの冷媒流量Ｇｒ（ｋｇ／ｈｏｕｒ）を演
算し、ステップ２４０にて、上述の数２に基づき同演算
冷媒流量Ｇｒ及びステップ２２０ａにおける回転速度Ｎ
ｃに応じ圧縮機２０の圧縮冷媒の吐出容積Ｖｃ（ｃｃ）
を演算し、かつ、ステップ２５０にて、次の数１０に基
づきステップ２２０における凝縮冷媒温Ｔｒｃに応じ冷
凍サイクルＲｃの高圧側冷媒圧Ｐｈを演算する。

【００３０】

【数１０】Ｐｈ＝ｆ（Ｔｒｃ） 但し、数１０は、数９及び数２とともにマイクロコンピ
ュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００３１】現段階において、演算吐出容積Ｖｃが圧縮
機２０の最大吐出容積Ｖｃｍ以上であれば、マイクロコ
ンピュータ１３０が、ステップ２６０にて「ＮＯ」と判
別し、ステップ２６０ａにて、次の数１１に基づきステ
ップ２５０における高圧冷媒圧Ｐｈに応じ圧縮機２０の
トルクＴａを演算する。

【００３２】

【数１１】

【００３３】一方、演算吐出容積Ｖｃが圧縮機２０の最
大吐出容積Ｖｃｍよりも小さければ、マイクロコンピュ
ータ１３０が、ステップ２６０にて「ＹＥＳ」と判別
し、ステップ２６０ｂにて、次の数１２に基づきステッ
プ２５０における高圧冷媒圧Ｐｈに応じ圧縮機２０のト
ルクＴｂを演算する。

【００３４】

【数１２】

【００３５】但し、数１１は、数１において、Ｔ＝Ｔａ
及びＶｃ＝Ｖｃｍとおけば得られる。一方、数１２は、
数１において、Ｔ＝Ｔｂとおけば得られる。また、数１
１及び数１２並びに最大吐出容積Ｖｃｍは、マイクロコ
ンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００３６】上述のようにステップ２６０ａでの演算処
理が終了すると、マイクロコンピュータ１３０が、ステ
ップ２６０ｃ〜ステップ２６０ｆにて、ステップ２６０
ａにおけるトルクＴａを次の数１３及び数１４との関連
にて所定のトルク制限領域内に制限するに必要な演算処
理を行う。即ち、マイクロコンピュータ１３０が、ステ
ップ２６０ｃにて、次の数１３に基づきステップ２５０
における高圧側冷媒圧Ｐｈに応じ下限トルクＴ1 を演算
するとともに、ステップ２６０ａにおけるトルクＴａを
下限トルクＴ1と比較判別する。

【００３７】

【数１３】Ｔ1＝Ｋａ・Ｐｈ＋Ｋｂ

【００３８】

【数１４】Ｔ2＝Ｋｃ・Ｐｈ＋Ｋｄ 但し、数１３におけるＫａ及びＫｂ並びに数１４におけ
るＫｃ及びＫｄは、共に定数である。

【００３９】現段階にて、トルクＴａが下限トルクＴ1
以下であるとき、マイクロコンピュータ１３０が、ステ
ップ２６０ｃにて「ＮＯ」と判別し、次のステップ２６
０ｄにて、ステップ２６０ｃにおけるトルクＴ1 をトル
クＴａとセットしてコンピュータプログラムをステップ
２６０ｅに進める。一方、トルクＴａが下限トルクＴ1
よりも大きいときには、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２６０ｃにて「ＹＥＳ」と判別しコンピュ
ータプログラムをステップ２６０ｅに進める。

【００４０】このようにコンピュータプログラムがステ
ップ２６０ｃ或いはステップ２６０ｄからステップ２６
０ｅに進むと、マイクロコンピュータ１３０が数１４に
基づきステップ２５０における高圧側冷媒圧Ｐｈに応じ
上限トルクＴ2を演算するとともに、ステップ２６０ａ
におけるトルクＴａを上限トルクＴ2 と比較判別する。

【００４１】現段階にて、トルクＴａが上限トルクＴ1
以上であるとき、マイクロコンピュータ１３０が、ステ
ップ２６０ｅにて「ＮＯ」と判別し、次のステップ２６
０ｆにて、ステップ２６０ｅにおける上限トルクＴ2 を
トルクＴａとセットしてコンピュータプログラムをステ
ップ２６０ｇに進める。一方、トルクＴａが上限トルク
Ｔ2 よりも小さいときには、マイクロコンピュータ１３
０が、ステップ２６０ｅにて「ＹＥＳ」と判別しコンピ
ュータプログラムをステップ２６０ｇに進める。このよ
うにしてコンピュータプログラムがステップ２６０ｅ或
いはステップ２６０ｆからステップ２６０ｇに進むと、
マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２６０ｄ或い
はステップ２６０ｆにおけるトルクＴａをＴｎとセット
する。一方、上述のようにステップ２６０ｂにおける演
算が終了したときには、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２６０ｈにてステップ２６０ｂにおけるト
ルクＴｂをＴｎとセットする。

【００４２】ここで、上述のようにステップ２６０ａに
おけるトルクＴａを数１３及び数１４との関連にて所定
のトルク制限領域内に制限するようにした根拠について
説明する。その前提として、上述のように圧縮機２０の
トルクが、同圧縮機２０の高圧側冷媒圧にほぼ比例して
変化し、かつ同圧縮機２０の容量変化に応じて変化する
ことから、圧縮機２０のトルクの高圧側冷媒圧に対する
変動幅を予測できることを本発明者等は確認した。

【００４３】ところで、上に述べた数１１及び数１２に
おいて、トルクＴａ及びＴｂは、高圧側冷媒圧Ｐｈの変
化に応じ、図６の各直線Ｌｃ及びＬｄに沿いそれぞれ変
化する。然るに、トルクＴａの高圧側冷媒圧Ｐｈの変化
に伴う正常な変化領域は、通常、数１３で特定される直
線Ｌｃ1、数１４で特定される直線Ｌｃ2及び直線Ｌｄに
よって囲われる領域に相当すると予測される。そこで、
この領域を上述の所定のトルク制限領域として定め、ス
テップ２６０ａにおけるトルクＴａが、外乱等により、
前記トルク制限領域外の値となるときは、同トルクＴａ
を前記トルク制限領域内の値に制限することとした。こ
れによって、エンジンのアイドリング時には存在し得な
いと考えられる圧縮機２０のトルクが異常な値として決
定されるのを未然に防止して、外乱やマイクロコンピュ
ータ１３０の異常等に対する本発明装置のフェイルセー
フを実現し得るものである。なお、上述の数１３及び数
１４はマイクロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶
されている。

【００４４】上述のようにステップ２６０ｇ或いはステ
ップ２６０ｈにおける演算処理が終了したとき、エンジ
ンの回転速度が６００（ｒ．ｐ．ｍ．）〜７００（ｒ．
ｐ．ｍ．）にあれば、エンジンがアイドリング状態にあ
るとの判断のもとに、マイクロコンピュータ１３０が、
ステップ２７０にて、ステップ２２０ａにおける回転速
度Ｎｃとの関連にいて「ＹＥＳ」と判別する。そして、
マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２７０ａに
て、圧縮機２０の目標回転速度Ｎｃｏからステップ２２
０ａにおける回転速度Ｎｃを減算し、この減算結果（Ｎ
ｃｏ−Ｎｃ）をｎ＝１との関連で偏差Ｅ1 とセットす
る。但し、目標回転速度Ｎｃｏはマイクロコンピュータ
１３０のＲＯＭに予め記憶されている。次に、マイクロ
コンピュータ１３０が、ステップ２８０にてｎ＝１に基
づき「ＹＥＳ」と判別し、ステップ２８０ａにおいて、
ｎ＝１との関連にて、Ｅ0＝Ｅ1＝０とセットし、かつ、
アイドル調整弁１０ｂの目標開度を表す駆動電圧Ｖ0 を
初期駆動電圧Ｖ00とセットする。なお、ステップ２８０
ａの処理は、初回のステップ２８０ｂの演算処理を適切
に行うための初期設定である。

【００４５】ついで、マイクロコンピュータ１３０が、
ステップ２８０ｂにて、次の数１５に基づき、ステップ
２７０ａにおける偏差Ｅ1 及びステップ２８０ａにおけ
る偏差Ｅ0＝０及び駆動電圧Ｖ0に応じ駆動電圧Ｖ1を演
算する。

【００４６】

【数１５】 Ｖｎ＝Ｖｎ-1＋Ｋｐ（Ｅｎ−Ｅｎ-1）＋（θ／Ｔｉ）・Ｅｎ 但し、Ｋｐ、θ及びＴｉは、それぞれ、制御定数を表
す。また、数１５はマイクロコンピュータ１３０のＲＯ
Ｍに予め記憶されている。

【００４７】ステップ２８０ｂにおける演算処理が終了
すると、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２９
０にて、ステップ２８０ｂにおける駆動電圧Ｖ1 を開度
出力信号として発生し、これに応答して駆動回路１４０
が、アイドル調整弁１０ｂを、駆動電圧Ｖ1 に相当する
目標開度に開く。このため、スロットル弁１０ａの上流
から下流へのバイパス管路１０ｃを通る空気流のバイパ
ス量がアイドル調整弁１０ｂの目標開度により調整され
てエンジンのアイドリング状態を維持する。なお、マイ
クロコンピュータ１３０は、ステップ２９０ａにて、ｎ
＝ｎ＋１＝２と更新する。そして、マイクロコンピュー
タ１３０が、ステップ２７０の判別が「ＹＥＳ」の間、
以上述べた作動を１サイクル毎にｎを加算更新しながら
繰り返す。

【００４８】エンジンのアイドリング状態の成立に伴い
当該車両をアクセルペダルの踏み込みに応じ走行状態に
おくと、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２２
０ａにおける最新の回転速度Ｎｃに基づきアイドリング
状態にないとの判断のもとに、ステップ２７０にて「Ｎ
Ｏ」と判別し、コンピュータプログラムをステップ２７
０ｂに進める。すると、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２７０ｂにて、最新のトルクＴｎと１サイ
クル前に演算されたトルクＴｎ-1との差（Ｔｎ−Ｔｎ-
1）をトルク差△Ｔとセットする。

【００４９】然る後、マイクロコンピュータ１３０が、
ステップ２７０ｃにて、次の数１６に基づき１サイクル
前に演算された駆動電圧Ｖｎ-1及びステップ２７０ｂで
のトルク差△Ｔに応じ駆動電圧Ｖｎを演算する。

【００５０】

【数１６】Ｖｎ＝Ｖｎ-1＋ａ・△Ｔ 但し、数１６においてａは定数を表す。また、数１６
は、マイクロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶さ
れている。

【００５１】しかして、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２９０において、ステップ２７０ｃでの駆
動電圧Ｖｎを開度出力信号として発生し、これに応答し
て駆動回路１４０がアイドル調整弁１０ｂを駆動電圧Ｖ
ｎに相当する目標開度に開く。このため、スロットル弁
１０ａの上流から下流へのバイパス管路１０ｃを通る空
気流のバイパス量がアイドル調整弁１０ｂの開度により
調整される。このとき、吸気管１０内のスロットル弁１
０ａを介する空気流量は同スロットル弁１０ａの踏み込
み量に応じて調整される。また、ステップ２９０での演
算後、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２９０
ａにて、ｎ＝ｎ＋１と更新してコンピュータプログラム
をステップ２２０に戻す。

【００５２】上述のように当該車両の走行中においてス
テップ２７０にて「ＮＯ」との判別を繰り返す演算処理
状態にあっては、数９に基づく冷媒流量Ｇｒの演算、数
２に基づく容積Ｖｃの演算及び数１０に基づく高圧冷媒
圧Ｐｈの演算が繰り返され、かつ、ステップ２６０にお
ける判別の繰り返しに伴いステップ２６０ａ（又はステ
ップ２６０ｂ）における数１１（又は数１２）に基づく
トルクＴａ（又は、トルクＴｂ）の演算が繰り返され
る。かかる場合、トルクＴａは、ステップ２６０ｃ〜ス
テップ２６０ｆでの演算処理を通じ前記トルク制限領域
内の値、即ち高圧側冷媒圧Ｐｈに応じたトルクＴ1 とト
ルクＴ2 との間の値に制限される。そして、マイクロコ
ンピュータ１３０が、ステップ２７０ｂにて、トルクＴ
ａの制限値（又は、トルクＴｂ）の先行値と最新値との
差をトルク差△Ｔとして繰り返し演算し、ステップ２７
０ｃにて、数１６に基づき駆動電圧Ｖｎ-1及びトルク差
△Ｔに応じ駆動電圧Ｖｎを繰り返し演算し、ステップ２
９０にて同駆動電圧Ｖｎを開度出力信号として発生す
る。なお、Ｖｃ＜Ｖｃｍの成立状態では数１６から容易
に理解されるように、ＴｂがＶｃの変化に比例して変化
するように決定される。換言すれば、駆動電圧Ｖｎが数
１６に基づき常に最新のトルク差△Ｔでもって繰り返し
決定される。

【００５３】このような状態において当該車両を停止さ
せてそのエンジンをアイドリング状態におくと、マイク
ロコンピュータ１３０が、ステップ２７０にて、ステッ
プ２２０ａでの現段階における回転速度Ｎｃに基づき
「ＹＥＳ」と判別する。そして、マイクロコンピュータ
１３０が、ステップ２７０ａにて、圧縮機２０の目標回
転速度Ｎｃｏからステップ２２０ａにおける最新の回転
速度Ｎｃを減算し、この減算結果（Ｎｃｏ−Ｎｃ）を偏
差Ｅｎとセットし、ステップ２８０にて、ｎ≠１に基づ
き「ＮＯ」と判別し、ステップ２８０ｂにて、数１５に
基づき、１サイクル前に演算された駆動電圧Ｖｎ-1（ス
テップ２７０の判別が「ＮＯ」から「ＹＥＳ」になった
直後は１サイクル前のステップ２７０ｃで演算された駆
動電圧に等しい）、１サイクル前に演算された偏差Ｅｎ
-1及びステップ２７０ａにおける最新の偏差Ｅｎに応じ
駆動電圧Ｖｎを演算する。

【００５４】ついで、マイクロコンピュータ１３０が、
ステップ２９０にて、ステップ２８０ｂにおける駆動電
圧Ｖｎを開度出力信号として発生し、ステップ２９０ａ
にて変数ｎの加算更新処理をする。上述のようにステッ
プ２７０における「ＹＥＳ」との判別に伴いステップ２
９０にて開度出力信号がマイクロコンピュータ１３０か
ら生ずると、駆動回路１４０が前記開度出力信号の値、
即ち、ステップ２９０での駆動電圧Ｖｎに応じてアイド
ル調整弁１０ｂの開度を調整する。このことは、アイド
ル調整弁１０ｂが現段階での調整開度でもってエンジン
のアイドリング状態を維持することを意味する。

【００５５】以上説明したように、エンジンのアイドリ
ング状態から当該車両を走行させると、ステップ２７０
における判別が「ＹＥＳ」から「ＮＯ」に反転し、以
後、このステップ２７０における「ＮＯ」との判別の繰
り返しのもとにコンピュータプログラムの実行が繰り返
される。即ち、このコンピュータプログラムの実行の繰
り返し状態においては、ステップ２３０〜ステップ２５
０にて、数９に基づく冷媒流量Ｇｒの演算、数２に基づ
く容積Ｖｃの演算及び数１０に基づく高圧側冷媒圧Ｐｈ
の演算が繰り返され、かつ、ステップ２６０における判
別の繰り返しに伴いステップ２６０ａ（又はステップ２
６０ｂ）における数１１（又は数１２）に基づくトルク
Ｔａ（又はトルクＴｂ）の演算が繰り返される。また、
ステップ２６０ａにおけるトルクＴａの演算毎にステッ
プ２６０ｃ〜ステップ２６０ｆにて数１３及び数１４に
基づきトルクＴａが前記トルク制限領域内の値に繰り返
しセットされる。

【００５６】従って、ステップ２６０ａにおけるトルク
Ｔａ（又はステップ２６０ｂにおけるトルクＴｂ）が、
高圧側冷媒圧Ｐｈのみならず圧縮機２０の容積Ｖｃの変
化を加味して精度よく演算されるので、精度のよいトル
ク演算が簡単になし得るとともに圧縮機２０の容積やト
ルクの検出に必要な特殊な容量センサやトルクセンサが
不要となる。また、ステップ２６０ａにおけるトルクＴ
ａがトルクＴ1 とトルクＴ2 との間にないときにはこれ
らのトルクの間の値にトルクＴａを制限するので、圧縮
機２０のトルクが、通常予測されないような異常な値に
なることがない。また、駆動電圧Ｖｎがステップ２６０
ｇ又は２６０ｈでのセットトルクに応じ繰り返し演算さ
れるので、エンジンを再びアイドリング状態においたと
きは、ステップ２７０での「ＹＥＳ」との判別の直前に
演算された駆動電圧Ｖｎ-1（即ち、ステップ２７０ｃで
演算された駆動電圧Ｖｎ）に基づいてステップ２８０ｂ
にて駆動電圧Ｖｎを演算し開度出力信号としてステップ
２９０にて発生し、かつこの開度出力信号の値に基づい
てアイドル調整弁１０ｂの開度を調整する。このため、
エンジンの再度のアイドリング状態での回転速度が、常
に適正な範囲のトルクのもとに、精度よくかつ良好に維
持され得る。

【００５７】換言すれば、上述のような当該車両の走行
中において、エアコンディショナの負荷の増大に伴い圧
縮機２０の容量が増大しても、この容量の増大、即ちト
ルクの増大及び駆動電圧Ｖｎの増大を、ステップ２６０
ａ（又は２６０ｂ）及びステップ２７０ｃにおいて繰り
返し演算し、かつその後、エンジンを再びアイドリング
状態においたときには、増大した駆動電圧でもってステ
ップ２８０ｂにて駆動電圧Ｖｎを演算し開度出力信号と
して発生することとなるので、アイドル調整弁１０ｂの
開度が、増大したエアコンディショナの負荷、即ち増大
した圧縮機２０のトルクに見合う駆動電圧Ｖｎに応じて
調整される。

【００５８】このため、上述のようにエンジンを再度ア
イドリング状態においても、その直前の圧縮機２０の増
大トルク、即ちアイドル調整弁１０ｂのバイパス空気流
の増大流量でもってエンジンの出力を確保できるので、
エンジンの再度のアイドル状態を回転速度の落ち込みを
伴うことなく円滑に維持できる。また、上述のようにト
ルクＴａが前記トルク制限領域外の値になることがない
ので、外乱やマイクロコンピュータ１３０の異常状態と
はかかわりなく、本発明装置のフェイルセーフ効果を維
持しつつ、エンジンのアイドリング状態を常に良好に維
持できる。

【００５９】なお、本発明の実施にあたっては、前記実
施例とは異なり、ステップ２２０ａにおける回転速度Ｎ
ｃを、エンジンのアイドリング状態での値、例えば８５
０（ｒ．ｐ．ｍ．）に特定した上でステップ２３０以後
の演算処理を行うようにしてもよい。また、本発明の実
施にあたっては、前記実施例における数１２による放熱
量Ｑａｃの演算に関しては、凝縮冷媒温Ｔｒｃに代え
て、凝縮器５０の冷媒出口の冷媒温を採用して行っても
よい。

【００６０】また、前記実施例においては、凝縮器５０
との関連においてＱａｃ＝Ｑｒｃに基づき冷媒流量Ｇｒ
を演算するようにしたが、これに代えて、エバポレータ
４０との関連において以下のように冷媒流量Ｇｒを求め
るようにしてもよい。即ち、エバポレータ４０の放熱量
Ｑｒｅとその冷媒の潜熱分△ｉｅとの関連を表す数１７
は、数３に対応して次のように表される。

【００６１】

【数１７】Ｑｒｅ＝△ｉｅ・Ｇｒ また、エバポレータ４０の放熱量Ｑａｅは数８に対応し
て次の数１８により特定される。

【００６２】

【数１８】 Ｑａｃ＝Ｇａｅ・Φ・０．２４（Ｔａｅ−Ｔｒｅ）・ｋ 但し，Ｔａｅはエバポレータ４０の吸気温を表す。ま
た、Ｔｒｅはエバポレータ４０内の冷媒温（又は、エバ
ポレータ４０の冷媒出口温）を表す。また、Ｇａｅ・Φ
は、エアコンディショナのブロワの風量で決定される。
ｋは定数で「２」である。

【００６３】以上より、Ｑａｅ＝Ｑｒｅに基づき、数９
に対応して数１９が成立する。

【００６４】

【数１９】 Ｇｒ＝Ｇａｅ・Φ・０．２４（Ｔａｅ−Ｔｒｅ）・ｋ／△ｉｅ なお、前記実施例における外気温センサ９０はエバポレ
ータ４０の吸気温センサとして利用する。また、冷媒温
センサ１００は、エバポレータ４０の冷媒温センサとし
て利用する。かかる場合、当該冷媒温センサに代えて、
エバポレータ４０からの流出空気流の温度を検出するエ
バ後センサを採用してもよい。

【００６５】また、本発明の実施にあたり、前記実施例
における冷媒温センサ１００は、図７に示すごとく、凝
縮器５０の凝縮配管５１の屈曲部に板バネ５１ａにより
圧接支持するようにしてもよい。また、本発明の実施に
あたり、数１０により吐出圧Ｐｈを求めることなく、圧
力センサにより圧縮機２０の吐出圧を直接求めるように
してもよい。

【００６６】さらに、本発明の実施にあたり、前記実施
例ではアイドル状態になる直前のトルクに応じてアイド
ル制御の初期値を与えるようにし、トルクに応じたアイ
ドル回転速度がこの初期値としてのみ与えられるものを
説明したが、これは、アイドル中の容量変化が少なくト
ルク変動も少ないため、偏差Ｅｎによるフィードバック
制御のみでアイドル回転速度を安定に制御できることを
前提にしたものである。従って、アイドル中にも容量が
急激に変化するとともにトルクが変化するものでは、ア
イドル中にもトルクを演算し、かつこのトルクに応じて
アイドル回転速度を制御するようにしてもよい。

【００６７】また、本発明の実施にあたっては、図６に
て示した各直線Ｌｃ1、Ｌｃ2及びＬｄで囲われる領域
は、必要に応じ適宜予測される範囲にて変更して実施し
てもよい。また、前記実施例においては、本発明をエン
ジンのアイドル回転速度制御に適用した例について説明
したが、これに限らず、例えば、電磁クラッチ３０の係
合力を適正に制御するにあたり本発明を適用して実施し
てもよい。また、前記実施例においては、圧縮機２０の
駆動源としてエンジンを採用するようにした例について
説明したが、これに代えて、電気自動車における電動機
等を圧縮機２０の駆動源として採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】特許請求の範囲の記載に対する対応図である。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図３】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートの前段部である。

【図４】同フローチャートの後段部である。

【図５】潜熱△ｉと凝縮冷媒温Ｔｒｃとの関係を示すグ
ラフ及びＧａｃ・Φと外気流の流速Ｖｃ及び回転速度Ｎ
ｃとの関係を示すグラフである。

【図６】トルク制限領域を特定する各トルクＴａ、Ｔ
ｂ、Ｔ1及びＴ2の間の関係を高圧側冷媒圧Ｐｈとの関連
にて示すグラフである。

【図７】冷媒温センサの取付位置の変形例を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｒｃ…冷凍サイクル、２０…圧縮機、４０…エバポレー
タ、５０…凝縮器、８０…回転速度センサ、９０…外気
温センサ、１００…冷媒温センサ、１３０…マイクロコ
ンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 宏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−248673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−60780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−85581（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−115582（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−41951（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−182059（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−20792（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/00 F02D 29/04 F02D 45/00 364

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載した原動機等の駆動源により駆
   動される可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し冷媒
   を循環させる冷凍サイクルを備えたシステムにおいて、 前記圧縮機からの冷媒の吐出圧を決定する吐出圧決定手
   段と、 前記熱交換器の熱交換能力を決定する熱交換能力決定手
   段と、 前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力に応じ前記圧縮
   機のトルクを算出するトルク算出手段と、 前記トルク算出手段の算出トルクを、前記吐出圧決定手
   段の決定吐出圧に応じ、所定のトルク制限領域内の値に
   制限するように修正するトルク修正手段とを設けるよう
   にしたことを特徴とする可変容量型圧縮機のトルク算出
   装置。