JP3329275B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより回
転駆動する外部可変容量型冷媒圧縮機を搭載した車両に
おいて、冷凍サイクルの高圧圧力と電磁式容量制御弁へ
の制御電流値とからコンプレッサトルクを演算してエン
ジンの回転速度を制御する空調装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、特開平１−２７１６４５号公
報においては、内部可変容量型冷媒圧縮機を有する冷凍
サイクルにおいて、その冷凍サイクルの高圧圧力に基づ
いてアイドル時に冷媒圧縮機の駆動に必要なコンプレッ
サトルクを演算し、エンジンのアイドル回転速度を安定
するようにエンジンを制御するようにした技術（第１従
来技術）が提案されている。また、特開平１−１７５５
１７号公報においては、外部可変容量型冷媒圧縮機を有
する冷凍サイクルにおいて、冷房熱負荷と冷媒圧縮機の
吸入圧力に基づいてアイドル時のコンプレッサトルクを
演算し、エンジンのアイドル回転速度を安定するように
エンジンを制御するようにした技術（第２従来技術）が
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第１従来技
術を、外部可変容量型冷媒圧縮機を有する冷凍サイクル
に適用した場合に、春期や秋期等のような冷房熱負荷が
中熱負荷の時の推定コンプレッサトルクと実際のコンプ
レッサトルクとのばらつきが大きく、エンジンのアイド
ル回転速度が安定せず、エンジンストールの発生を招く
という問題が生じている。また、第２従来技術において
は、冷房熱負荷と冷媒圧縮機の吸入圧力に基づいてコン
プレッサトルクを推定しているが、このような算出方法
では実際のコンプレッサトルクに対してあまりに間接的
すぎて精度が悪く、エンジンのアイドル回転速度が安定
せず、エンジンストールの発生を招くという問題が生じ
ている。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、アイドル時および車両走行時
のコンプレッサトルクを精度良く推定することのできる
車両用空調装置を提供することを目的とする。また、そ
の精度良く推定したコンプレッサトルクをエンジンの回
転速度の安定制御に利用することのできるエンジン制御
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、高圧検出手段にて検出した高圧圧力および低圧
検出手段にて検出した低圧圧力に基づいて外部可変容量
型の冷媒圧縮機の駆動に必要な圧縮機トルクを演算する
ようにしている。この演算された圧縮機トルクは、実際
の圧縮機トルクに近似しているので、各種制御に利用す
ることができる。
【０００６】ここで、図１７は高圧圧力と圧縮機トルク
（コンプレッサトルク）および吐出圧力との関係を示し
た図である。冷媒圧縮機の推定コンプレッサトルク
（Ｔ）は、下記の数１の式に表したように、冷媒圧縮機
の吐出圧力（＝高圧圧力：Ｐｄ）、冷媒圧縮機の吸入圧
力（＝低圧圧力：Ｐｓ）、冷媒圧縮機の吐出容量（Ｖ
ｃ）から決まる。
【数１】
【０００７】ここで、低圧圧力（Ｐｓ）を一定値（例え
ばＰｓ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ）にコントロールした場
合、高圧圧力（Ｐｄ）と吐出容量（Ｖｃ）とから決まる
が、図１７の特性図に示したように、実使用上（例えば
エコノミー制御で目標エバ後温度ＴＥＯを制御している
時）、吐出容量（Ｖｃ）が小さい時には高い高圧圧力
（Ｐｄ）は出現せず（Ａ）、吐出容量（Ｖｃ）が大きい
時には低い高圧圧力（Ｐｄ）は出現しない（Ｂ）ため、
推定コンプレッサトルクを高圧圧力（Ｐｄ）で整理する
ことが可能である。
【０００８】故に、低圧圧力（Ｐｓ）の変化に対して、
推定コンプレッサ（Ｔ）は高圧圧力（Ｐｄ）と低圧圧力
（Ｐｓ）によって近似させることができる。ここで、冷
媒圧縮機の場合、低圧圧力（Ｐｓ）を制御電流値によっ
てコントロールするため、上記特性は制御電流によって
補正すれば良いと考えられる。
【０００９】請求項２に記載の発明によれば、高圧セン
サにて冷媒圧縮機から減圧手段までの冷凍サイクル中の
冷媒の圧力を検出することにより、冷凍サイクルの高圧
圧力を検出することができる。また、請求項３に記載の
発明によれば、制御電流検出手段にて吐出容量可変手段
に供給する制御電流値を検出することにより、冷凍サイ
クルの低圧圧力と同一の圧力である冷媒圧縮機の吸入圧
力を検出することができる。
【００１０】請求項４に記載の発明によれば、冷却度合
検出手段にて検出した冷媒蒸発器の冷却度合が目標冷却
度合決定手段にて決定した目標冷却度合と一致するよう
に吐出容量可変手段への制御電流値を変更して冷媒圧縮
機の吐出容量を可変することにより、冷媒圧縮機の運転
を完全に停止することなく、車両の車室内の冷房状態を
所望の状態にすることができる。
【００１１】請求項５に記載の発明によれば、演算され
た圧縮機トルクに基づいてエンジンのアイドル回転速度
を安定制御するようにしている。それによって、演算さ
れた圧縮機トルクが実際の圧縮機トルクに近似すること
になるので、エンジンのアイドル回転速度が安定し、エ
ンジン回転速度の吹き上がりを抑えることができると共
に、エンジンストールの発生を抑えることができる。
【００１２】請求項６に記載の発明によれば、演算され
た圧縮機トルクに基づいてエンジンの制御または動力伝
達系の制御を行うようにしている。それによって、演算
された圧縮機トルクが実際の圧縮機トルクに近似するこ
とになるので、冷媒圧縮機を作動した時に車両を加減速
した場合の車両の走行フィーリングの悪化を防ぐことが
できる。
【００１３】請求項７に記載の発明によれば、圧縮機回
転速度検出手段にて検出した冷媒圧縮機の回転速度、高
圧検出手段にて検出した高圧圧力および低圧検出手段に
て検出した低圧圧力に基づいて冷媒圧縮機の駆動に必要
な圧縮機トルクを演算するようにしている。この演算さ
れた圧縮機トルクは、実際の圧縮機トルクに近似してい
るので、各種制御に利用することができる。なお、冷媒
圧縮機の回転速度は、冷媒圧縮機の回転速度を直接検出
しても良いし、エンジンの回転速度から演算により求め
ても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】〔第１実施形態の構成〕図１ない
し図１５は本発明の第１実施形態を示したもので、図１
は自動車用空調装置の全体構成を示した図である。
【００１５】本実施形態の自動車用空調装置は、自動車
の車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）
１における各空調手段（アクチュエータ）を、空調制御
装置（以下エアコンＥＣＵと呼ぶ）２によって制御する
ように構成されている。また、自動車のエンジンルーム
内に搭載されるエンジン（内燃機関、原動機）Ｅにおけ
るアイドルスピードコントロールバルブ（以下ＩＳＣバ
ルブと呼ぶ）３等のアクチュエータを、エンジン制御装
置（以下エンジンＥＣＵと呼ぶ）４によって制御するよ
うに構成されている。
【００１６】空調ユニット１は、自動車の車室内に車室
内空気（以下内気と呼ぶ）または車室外空気（以下外気
と呼ぶ）を導くための空調ダクト１０を備えている。こ
の空調ダクト１０の空気上流側には、空調ダクト１０を
経て車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機が
設けられている。この遠心式送風機は、エアコンＥＣＵ
２により制御されるブロワモータ１１と、このブロワモ
ータ１１に回転駆動される遠心式ファン１２とから構成
されている。
【００１７】次に、空調ダクト１０の空気下流側には、
フロントガラスの内面に主に温風を吹き出すデフロスタ
（ＤＥＦ）吹出口、乗員の頭胸部（上半身）に主に冷風
を吹き出すフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口、および乗員の
足元部に主に温風を吹き出すフット（ＦＯＯＴ）吹出口
（いずれも図示せず）が形成されている。
【００１８】次に、空調ダクト１０の中間部には、自身
を通過する空気を冷却する冷却用熱交換器であると共
に、車両に搭載された冷凍サイクル５の一構成部品を成
すエバポレータ（本発明の冷媒蒸発器に相当する）６
が、空調ダクト１０内の空気通路の全面を塞ぐようにし
て配されている。
【００１９】上記の冷凍サイクル５は、冷媒を吸入、圧
縮、吐出するコンプレッサ（本発明の外部可変容量型の
冷媒圧縮機に相当する）７と、このコンプレッサ７から
の冷媒を外気との熱交換によって凝縮液化させるコンデ
ンサ（冷媒凝縮器）１３と、このコンデンサ１３からの
冷媒を気液分離すると共に、冷凍サイクル５内の余剰冷
媒を一時的に蓄えるレシーバ（気液分離器）１４と、こ
のレシーバ１４からの液冷媒を減圧膨張させる膨張弁
（本発明の減圧手段に相当する）１５と、この膨張弁１
５からの低圧冷媒を空調ダクト１０内の空気との熱交換
によって蒸発気化させる上記のエバポレータ６とが冷媒
配管によって結合されている。なお、１６は駆動モータ
１７により回転駆動される冷却ファンで、コンデンサ１
３に強制的に外気を吹き付ける。
【００２０】次に、本実施形態のコンプレッサ７を図１
ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は
電磁クラッチと一体化された吐出容量可変式のコンプレ
ッサ７を示した図である。
【００２１】このコンプレッサ７には、エンジンＥの動
力をコンプレッサ７に伝達したり遮断する電磁クラッチ
８が接続されている。この電磁クラッチ８は、円環状の
取付フランジ３１を介してコンプレッサ７のハウジング
４４に固定されたステータハウジング３２と、エンジン
ＥにベルトＶを介して連結されるプーリ３３が外周に接
合されたロータ３４と、このロータ３４との間に狭い間
隙を隔てて対向配置され、ロータ３４の摩擦面と摩擦係
合する摩擦面が形成されたアーマチャ３５と、通電され
ると磁束を発生することによりアーマチャ３５をゴムハ
ブ（弾性体）３６の弾性力に抗してロータ３４に吸着さ
せる電磁コイル３７と、アウターハブ３８およびゴムハ
ブ３６を介してアーマチャ３５とコンプレッサ７のシャ
フト４０とを連結するインナーハブ３９とから構成され
ている。
【００２２】コンプレッサ７は、自身の吐出容量を変更
可能な例えばワッフルタイプの周知のもので、電磁クラ
ッチ８のインナーハブ３９と一体的に回転するシャフト
４０と、このシャフト４０に斜めに固定された斜板４１
と、この斜板４１にセットされたピストン４２と、この
ピストン４２が摺動するシリンダ（リヤハウジング）４
３を連結するハウジング（フロントハウジング）４４
と、このハウジング４４の後端側に連結され、コンプレ
ッサ７の吐出容量を可変するための電磁式容量制御弁
（本発明の吐出容量可変手段に相当する）９とから構成
されている。
【００２３】ここで、シリンダ４３は、ピストン４２と
の間にシリンダ室４５を形成している。このシリンダ室
４５を形成するバルブプレート４６の中央寄りには、弾
性金属板で形成されたサクションバルブ（図示せず）に
より開閉される吸入口（図示せず）が形成されている。
この吸入口は、電磁式容量制御弁９のバルブボディ４７
に形成された吸入ポート４８に連通している。また、バ
ルブプレート４６の外側寄りには、弾性金属板で形成さ
れたディスチャージバルブ４９により開閉される吐出口
５０が形成されている。この吐出口５０は、バルブボデ
ィ４７に形成された吐出ポート５１に連通している。な
お、ハウジング４４の内部には、斜板４１を変位自在に
動かせるためのクランク室５２と吸入ポート４８とを効
果的に連通する固定絞り５３（図３ないし図５参照）が
設けられている。
【００２４】以上により、電磁クラッチ８の電磁コイル
３７が通電状態（ＯＮ）のときには、電磁クラッチ８の
アーマチャ３５がロータ３４に吸着してロータ３４とア
ーマチャ３５とが摩擦係合することにより、エンジンＥ
の動力がベルトＶおよび電磁クラッチ８を介してコンプ
レッサ７のシャフト４０に伝達される。これにより、冷
凍サイクル５が起動することによってエバポレータ６に
よる空気冷却作用が行われる。
【００２５】また、電磁クラッチ８の電磁コイル３７へ
の通電が停止（ＯＦＦ）のときには、電磁クラッチ８の
アーマチャ３５がロータ３４と離れてロータ３４とアー
マチャ３５との摩擦係合が遮断される。これにより、エ
ンジンＥの動力がコンプレッサ７のシャフト４０に伝達
されず、エバポレータ６による空気冷却作用が停止され
る。
【００２６】次に、電磁式容量制御弁９を図１ないし図
５に基づいて説明する。ここで、図３（ａ）はコンプレ
ッサ７に内蔵された電磁式容量制御弁９を示した図で、
図３（ｂ）はコンプレッサ７の制御電流値と吸入圧力の
設定値との関係を示したグラフである。
【００２７】電磁式容量制御弁９には、コンプレッサ７
の吸入圧力（Ｐｓ）が与えられる圧力通路５４と、コン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が与えられる圧力通路５
５と、コンプレッサ７のクランク室５２にクランク室内
圧力（Ｐｃ）を与える圧力通路５６と、圧力通路５５、
５６を連通する連通口５７とが形成されたバルブボディ
４７が設けられている。
【００２８】そして、連通口５７の開度は、弁体５８の
停止位置により決められている。その弁体５８の停止位
置は、プランジャ５９およびベローズ６０の変位位置に
より決定されるように構成されている。プランジャ５９
およびベローズ６０は、ロッド６１、６２を介して弁体
５８と連結している。そして、プランジャ５９の設定位
置は、電磁コイル６３への制御電流値の大きさにより変
更されるように構成されている。なお、６４はプランジ
ャ５９を初期位置に戻すためのリターンスプリングであ
る。
【００２９】したがって、電磁式容量制御弁９は、図３
（ｂ）に示したように、エアコンＥＣＵ２からの制御電
流値によってコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）の設定
値を変えることにより、コンプレッサ７の吐出容量を可
変する吐出容量可変手段である。すなわち、電磁式容量
制御弁９は、図３（ａ）に示したように、バルブボディ
４７内の電磁コイル６３に制御電流を加えることでプラ
ンジャ５９およびベローズ６０への外力を可変させる構
造であり、吸入圧力（Ｐｓ）に対する弁体５８の開度の
関係を可変させることで、目標エバ後吹出温度（ＴＥ
Ｏ）となるように制御する。
【００３０】次に、電磁式容量制御弁９によるコンプレ
ッサ７の吐出容量の可変方法について図４および図５を
用いて説明する。ここで、図４（ａ）は吐出容量の大き
い時の電磁式容量制御弁の状態を示した図で、図４
（ｂ）は吐出容量の大きい時のコンプレッサの状態を示
した図である。また、図５（ａ）は吐出容量の小さい時
の電磁式容量制御弁の状態を示した図で、図５（ｂ）は
吐出容量の小さい時のコンプレッサの状態を示した図で
ある。
【００３１】先ず、実際のエバ後吹出温度（ＴＥ）が目
標エバ後吹出温度（ＴＥＯ）よりもかなり高温の場合に
は、電磁式容量制御弁９の電磁コイル６３を流れる制御
電流値（Ｉ）を大きくして、コンプレッサ７の吸入圧力
（Ｐｓ）の設定値を小さくする。この場合には、図４
（ａ）に示したように、電磁式容量制御弁９のプランジ
ャ５９が収縮することによって電磁式容量制御弁９の弁
体５８が小さく変位して連通口５７の開度が小さくな
る。これにより、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が
圧力通路５６に入り難くなりクランク室内圧力（Ｐｃ）
が小さくなる。そして、クランク室内圧力（Ｐｃ）が小
さくなることにより、図４（ｂ）に示したように、コン
プレッサ７の斜板４１の傾きが大きくなることによって
ピストン４２のストロークが長くなる。この結果、コン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が高くなるので、コンプ
レッサ７の吐出容量が大きくなる。
【００３２】また、実際のエバ後吹出温度（ＴＥ）が目
標エバ後吹出温度（ＴＥＯ）に略等しい場合には、電磁
式容量制御弁９の電磁コイル６３を流れる制御電流値
（Ｉ）を小さくして、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐ
ｓ）の設定値を大きくする。この場合には、図５（ａ）
に示したように、プランジャ５９が伸長することによっ
て弁体５８が大きく変位して連通口５７の開度が大きく
なる。これにより、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）
が圧力通路５６に入りクランク室内圧力（Ｐｃ）が大き
くなる。そして、クランク室内圧力（Ｐｃ）が大きくな
ることにより、図５（ｂ）に示したように、コンプレッ
サ７の斜板４１の傾きが小さくなることによってピスト
ン４２のストロークが短くなる。この結果、コンプレッ
サ７の吐出圧力（Ｐｄ）が低くなるので、コンプレッサ
７の吐出容量が小さくなる。
【００３３】次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ２の構
成を図１に基づいて説明する。空調ユニット１における
各空調手段を制御するエアコンＥＣＵ２には、車室内前
面に設けられたエアコン操作パネル（図示せず）上の各
スイッチからの各スイッチ信号が入力される。なお、エ
アコン操作パネル上には、車室内の温度を所望の温度に
設定する温度設定スイッチ（温度設定手段）２１等が設
置されている。
【００３４】また、エアコンＥＣＵ２の内部には、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュ
ータが設けられ、各センサからの各センサ信号が図示し
ない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロ
コンピュータへ入力されるように構成されている。な
お、エアコンＥＣＵ２は、自動車のエンジンＥの作動お
よび運転停止を司るイグニッションスイッチが投入（Ｏ
Ｎ）されたときに、自動車に搭載されたバッテリ（車載
電源）から直流電源が供給されて作動するように構成さ
れている。
【００３５】また、マイクロコンピュータには、例えば
目標吹出温度（ＴＡＯ）や外気温度（ＴＡＭ）等に基づ
いて第１、第２目標エバ後吹出温度を決定する目標エバ
後吹出温度決定手段（本発明の目標冷却度合決定手段に
相当する）１０１と、実際のエバ後吹出温度（ＴＥ）と
目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ）とが一致するように制御
電流値（Ｉ）を演算する制御電流演算手段（本発明の低
圧検出手段に相当する）１０２とが設けられている。さ
らに、マイクロコンピュータには、コンプレッサ７の駆
動に必要なコンプレッサトルクを演算するコンプレッサ
トルク演算手段１０３と、演算された制御電流値（Ｉ）
を電磁式容量制御弁９の電磁コイル６３に供給してコン
プレッサ７の容量制御を行うコンプレッサ制御手段（本
発明の圧縮機制御手段に相当する）１０４とが設けられ
ている。
【００３６】なお、上記の各スイッチや各センサは、車
室内を空調するのに必要な空調環境因子を検出するもの
である。エアコンＥＣＵ２には、車室外の空気温度（以
下外気温度と言う）を検出する外気温度検出手段として
の外気温度センサ２２、車室内の空気温度（以下内気温
度と言う）を検出する内気温度検出手段としての内気温
度センサ２３、車室内に入射する日射量を検出する日射
量検出手段としての日射センサ２４が接続されている。
【００３７】また、エバポレータ６による実際の空気冷
却度合を検出する冷却度合検出手段としてのエバ後吹出
温度センサ２５、および冷凍サイクル５の高圧圧力を検
出する高圧検出手段としての高圧センサ２６も接続され
ている。このうち、エバ後吹出温度センサ２５は、図１
に示したように、空調ダクト１０のうちエバポレータ６
を通過した直後の空気温度（以下エバ後吹出温度ＴＥと
呼ぶ）を検出するサーミスタである。高圧センサ２６
は、コンプレッサ７の吐出口から膨張弁１５の入口まで
の間の適所に取り付けられて冷凍サイクル５の高圧冷媒
流路中の冷媒圧力（＝コンプレッサ７の吐出圧力Ｐｄ）
を検出する。
【００３８】次に、本実施形態のエンジンＥＣＵ４の構
成を図１に基づいて説明する。エンジンＥＣＵ４の内部
にも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイク
ロコンピュータが設けられ、各センサからの各センサ信
号が図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後
に、マイクロコンピュータへ入力されるように構成され
ている。なお、エンジンＥＣＵ４は、エアコンＥＣＵ２
と同様に、イグニッションスイッチが投入（ＯＮ）され
たときにバッテリから直流電源が供給されて作動するよ
うに構成されている。
【００３９】また、マイクロコンピュータには、エアコ
ンＥＣＵ２のコンプレッサトルク演算手段１０３にて演
算されたコンプレッサトルクに基づいて、エンジンＥの
アイドル回転速度を安定制御するアイドル回転速度安定
制御手段（本発明の回転速度安定制御手段に相当する）
１０５が設けられている。エアコンＥＣＵ２には、自動
車の車速を検出する車速検出手段としての車速センサ２
７と、自動車のエンジンＥの回転速度を検出する回転速
度検出手段としての回転速度センサ２８とが接続されて
いる。
【００４０】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
のエアコンＥＣＵ２の作動を図１ないし図１２に基づい
て簡単に説明する。ここで、図６はエアコンＥＣＵ２に
よるコンプレッサ容量可変制御を示したフローチャート
である。
【００４１】先ず、イグニッションスイッチがＯＮされ
てエアコンＥＣＵ２に直流電源が供給されると、図６の
ルーチンが起動される。そして、エアコン操作パネル上
の各スイッチから各スイッチ信号を読み込む（温度設定
手段：ステップＳ１）。具体的には、温度設定スイッチ
２１にて設定された設定温度（Ｔｓｅｔ）等を読み込
む。
【００４２】次に、各センサから各センサ信号を読み込
む（高圧検出手段、冷却度合検出手段：ステップＳ
２）。具体的には、外気温度センサ２２にて検出した外
気温度（ＴＡＭ）、日射センサ２４にて検出した日射量
（ＴＳ）、内気温度センサ２３にて検出した内気温度
（ＴＲ）、エバ後吹出温度センサ２５にて検出した実際
のエバ後吹出温度（ＴＥ）、高圧センサ２６にて検出し
た冷凍サイクル５の高圧圧力（Ｐｈ）を読み込む。
【００４３】次に、予めＲＯＭに記憶された図７に示す
パターン（特性図、マップ）に基づき、外気温度センサ
２２にて検出した外気温度（ＴＡＭ）から第１目標エバ
後吹出温度（ＴＥＯ１）を算出（決定）する（目標エバ
後吹出温度決定手段：ステップＳ３）。具体的には、図
７に示すパターンから外気温度（ＴＡＭ）が高くなれば
なる程、第１エバ後吹出温度（ＴＥＯ１）が高くなるよ
うに算出（設定）する。
【００４４】次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数２
の式に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度
（ＴＡＯ）を算出（決定）する（目標吹出温度決定手
段：ステップＳ４）。
【数２】ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ
【００４５】ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチ２１
にて設定された設定温度で、ＴＲは内気温度センサ２３
にて検出した内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ２２
にて検出した外気温度で、ＴＳは日射センサ２４にて検
出した日射量である。また、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭ、
ＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。
【００４６】次に、予めＲＯＭに記憶された図８に示す
パターン（特性図、マップ）に基づき、ステップＳ４で
決定した目標吹出温度（ＴＡＯ）から第２目標エバ後吹
出温度（ＴＥＯ２）を算出（決定）する（目標エバ後吹
出温度決定手段：ステップＳ５）。具体的には、図８に
示すパターンから目標吹出温度（ＴＡＯ）が高くなれば
なる程、第２エバ後吹出温度（ＴＥＯ２）が高くなるよ
うに算出（設定）する。
【００４７】次に、ステップＳ３にて決定された第１目
標エバ後吹出温度（ＴＥＯ１）がステップＳ５にて決定
された第２目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ２）よりも低い
値か否かを判定する（ステップＳ６）。この判定結果が
ＹＥＳで、第１目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ１）が第２
目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ２）よりも低い値と判定さ
れた場合には、第１目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ１）を
目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ）として読み込む（ステッ
プＳ７）。
【００４８】一方、ステップＳ６の判定結果がＮＯで、
第２目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ２）が第１目標エバ後
吹出温度（ＴＥＯ１）以下の低い値と判定された場合に
は、第２目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ２）を目標エバ後
吹出温度（ＴＥＯ）として読み込む（ステップＳ８）。
【００４９】上記のように、目標エバ後吹出温度（ＴＥ
Ｏ）を決定した後に、例えばフィードバック制御（ＰＩ
制御）により、電磁式容量制御弁９の電磁コイル６３に
供給する制御電流の目標値となる、コンプレッサ７の制
御電流値（Ｉｎ）を算出（決定）する（ステップＳ
９）。具体的には、下記の数３の式および数４の式に基
づいて、制御電流値（Ｉｎ）を算出する。
【００５０】
【数３】Ｅｎ＝ＴＥ−ＴＥＯ
【数４】Ｉｎ＝Ｉｎ-1−Ｋｐ｛（Ｅｎ−Ｅｎ-1）＋（θ
／Ｔｉ）×Ｅｎ｝
【００５１】ここで、ＴＥＯはステップＳ７またはステ
ップＳ８で読み込まれた目標エバ後吹出温度で、Ｋｐは
比例定数で、θはサンプリング時間（例えば１秒間）
で、ＴＥは実際のエバ後吹出温度で、Ｔｉは積分時間
で、Ｅｎは今回の温度偏差で、Ｅｎ-1は前回の温度偏差
で、Ｉｎは今回の制御電流値（Ｉ）で、Ｉｎ-1は前回の
制御電流値である。
【００５２】次に、エバ後吹出温度センサ２５にて検出
した実際のエバ後吹出温度（ＴＥ）と目標エバ後吹出温
度（ＴＥＯ）とが等しくなるようにコンプレッサ７の容
量制御を行う。具体的には、ステップＳ９で求めた、制
御電流値（Ｉｎ）を電磁式容量制御弁９の電磁コイル６
３に供給する（圧縮機制御手段、コンプレッサ制御手
段：ステップＳ１０）。
【００５３】次に、ステップＳ１０にて求めた制御電流
値（Ｉ）と高圧センサ２６にて検出した冷凍サイクル５
の高圧圧力値（Ｐｈ）とに基づいて、推定コンプレッサ
トルクを算出（決定）する。具体的には、予めＲＯＭに
記憶された図９〜図１２に示すパターン（特性図、マッ
プ）に基づいて、推定コンプレッサトルクを算出する
（コンプレッサトルク演算手段：ステップＳ１１）。次
に、ステップＳ１１で求めた推定コンプレッサトルクを
エンジンＥＣＵ４に送信する（ステップＳ１２）。その
後に、リターンする。
【００５４】次に、本実施形態のエンジンＥＣＵ４の作
動を図１、図６および図１３に基づいて簡単に説明す
る。ここで、図１３はエンジンＥＣＵ４によるアイドル
回転速度安定制御を示したフローチャートである。
【００５５】先ず、図１３のルーチンが起動すると、各
センサから各センサ信号を読み込む（ステップＳ２
１）。具体的には、車速センサ２７にて検出した自動車
の車速（Ｖ）、回転速度センサ２８にて検出したエンジ
ンＥの回転速度（ＮＥ）を読み込む。
【００５６】次に、エアコンＥＣＵ２で求めた推定コン
プレッサトルクを受信する（ステップＳ２２）。次に、
受信した推定コンプレッサトルクに基づいて、アイドル
回転速度安定手段としてのＩＳＣバルブ３を動かしてエ
ンジンＥのアイドル回転速度を安定させる（ステップＳ
２３）。その後に、リターンする。
【００５７】〔第１実施形態の特徴〕コンプレッサトル
クの演算の目的を図１４に基づいて説明する。本実施形
態のように外部可変容量型のコンプレッサ７を利用する
冷凍サイクル５においては、冷房熱負荷に応じてコンプ
レッサトルクが大きく変化する。このため、例えばエン
ジンＥを起動した直後に走行し、暫くした後に止まった
場合、最初は内気温度（ＴＲ：エバポレータに吸い込ま
れる空気の吸込温度）が高く、冷房熱負荷が高いが、次
第に車室内が冷えてきて、冷房熱負荷が低くなる。
【００５８】そのため、自動車を走行する前のコンプレ
ッサトルクより小さいコンプレッサトルクとなり、エン
ジンＥの回転速度の吹き上がりを招く。そこで、自動車
の走行中に直後にアイドル回転速度となった場合のコン
プレッサトルクを演算しておいて、エンジンＥＣＵ４に
見込み制御させることで、エンジンＥのアイドル回転速
度を安定させている。
【００５９】次に、図１５が外部可変容量型のコンプレ
ッサ７における全熱負荷条件でのコンプレッサトルクの
分布を示している。図１５中の斜線部分は内部可変容量
型のコンプレッサにおける全熱負荷条件でのコンプレッ
サトルクの分布を示している。内部可変容量型のコンプ
レッサを備えた冷凍サイクルの場合には、コンプレッサ
トルクの分布の幅が狭い（±０．３ｋｇｍ以内）のた
め、冷凍サイクルの高圧圧力値のみでコンプレッサトル
クの推定が可能である。ここで、内部可変容量型のコン
プレッサとは、可変容量型のコンプレッサにおいて吸入
圧力の設定値が変えられないコンプレッサのことであ
る。
【００６０】一方、本実施形態のように、外部可変容量
型のコンプレッサ７を備えた冷凍サイクル５の場合に
は、コンプレッサトルクの分布の幅が広いため、冷凍サ
イクル５の高圧圧力値（Ｐｈ）のみでコンプレッサトル
クを推定することは不可能で、コンプレッサ７を直接制
御する制御電流値、すなわち、電磁式容量制御弁９の電
磁コイル６３に供給する制御電流値（Ｉ）を加えるよう
にしている。その結果を図９ないし図１２の特性図に示
した。これらの特性図からコンプレッサトルクの分布幅
を±０．３ｋｇｍ以内に見積もることが可能となる。
【００６１】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態では、外部可変容量型のコンプレッサ７を有す
る冷凍サイクル５において、コンプレッサ７を直接制御
する制御電流値、すなわち、電磁式容量制御弁９の電磁
コイル６３に供給する制御電流値（Ｉ）と冷凍サイクル
５の高圧圧力値（Ｐｈ）とから推定コンプレッサトルク
を演算して、その推定コンプレッサトルクに基づいて、
エンジンＥのアイドル回転速度を安定制御（減速制御ま
たは増速制御）するようにしている。
【００６２】それによって、仮に冷房熱負荷が中熱負荷
であっても、演算された推定コンプレッサトルクと実際
のコンプレッサトルクとがばらつかず近似することにな
る。すなわち、精度良くコンプレッサトルクを推定する
ことができるので、エンジン回転速度の吹き上がりを抑
えることができると共に、エンジンストールの発生を抑
えることができる。
【００６３】〔第２実施形態〕図１６は本発明の第２実
施形態を示したもので、図１６（ａ）は１００％容量時
の（Ｎｃ／Ｎｃａ）とＫとの関係を示した図で、図１６
（ｂ）は可変容量時の（Ｎｃ／Ｎｃａ）とＫとの関係を
示した図である。
【００６４】本実施形態では、コンプレッサ回転速度
（Ｎｃ）を検出する回転速度センサ（図示せず）を有
し、コンプレッサ回転速度（Ｎｃ）またはエンジン回転
速度（Ｎｅ）を検出して、定速走行時のコンプレッサト
ルク（Ｔ）を推定するようにしている。この推定方法を
実施可能な理由は、定速走行時のコンプレッサトルク
（Ｔ）を下記の数５の式に基づいて演算できることによ
る。
【数５】Ｔ＝アイドル時のコンプレッサトルク×Ｋ
【００６５】なお、０＜Ｋ＜１である。但し、上記の数
４の式でＫはコンプレッサ回転速度の関数で、コンプレ
ッサ回転速度（Ｎｃ）から直接求めても良いし、回転速
度センサ２８にて検出するエンジン回転速度（Ｎｅ）か
ら推定しても良い。また、Ｋは、図１６（ａ）、（ｂ）
の特性図に示した補正式のように、外部可変容量型のコ
ンプレッサ７の可変状態に応じて変化する。そして、図
１６において、Ｎｃはコンプレッサ回転速度であり、Ｎ
ｃａはアイドル時のコンプレッサ回転速度である。
【００６６】上記の定速走行時のコンプレッサトルク
（Ｔ）の検出により、定速走行中も、燃料噴射装置また
は気化器の制御、点火時期制御、アイドル回転速度制
御、ノック制御等の各種エンジン制御、並びにトランス
ミッション等の動力伝達系の制御を含めたパワートレイ
ン制御をより精密に行うことができる。また、定速走行
中またはアイドルから加速走行への移行時、空調ユニッ
ト（エアコンユニット）１のＯＮ時で加減速した場合の
走行フィーリングの悪化を防止することができる。
【００６７】〔他の実施形態〕本実施形態では、低圧検
出手段としてコンプレッサ７を直接制御する制御電流値
を演算する制御電流演算手段１０２を使用したが、低圧
検出手段として冷凍サイクル５の低圧圧力、蒸発圧力ま
たはコンプレッサ７の吸入圧力を検出する冷媒圧力セン
サを使用しても良い。
【００６８】本実施形態では、第１目標エバ後吹出温度
（ＴＥＯ１）を算出するパラメータとして外気温度セン
サ２２にて検出した外気温度（ＴＡＭ）を用いたが、第
１目標エバ後吹出温度（ＴＥＯ１）を算出するパラメー
タとして吸込口モードが外気導入モードの時は外気温度
センサ２２にて検出した外気温度（ＴＡＭ）を用い、吸
込口モードが内気循環モードの時は内気温度センサ２３
にて検出した内気温度（ＴＲ）を用いても良い。
【００６９】また、エバポレータ６の上流側の空調ダク
ト１０内に、エバポレータ６に吸い込まれる空気の吸込
温度を検出する吸込温度センサを設けて、第１目標エバ
後吹出温度（ＴＥＯ１）を算出するパラメータとして外
気温度の代わりに、吸込温度センサにて検出した吸込温
度を用いても良い。
【００７０】本実施形態では、コンプレッサ７とエンジ
ンＥとの間にベルト伝動機構および電磁クラッチ８を介
在してエンジンＥの回転動力をコンプレッサ７に伝達す
るようにしたが、コンプレッサ７とエンジンＥとを直接
連結してエンジンＥの回転動力をコンプレッサ７に伝達
するようにしても良い。
【００７１】本実施形態では、電磁式容量制御弁９の電
磁コイル６３に供給する制御電流値（Ｉ）、すなわち、
コンプレッサ７を直接制御する制御電流値（Ｉ）が増加
すればする程、コンプレッサ７の吸入圧力の設定値が低
くなるように設定したが、制御電流値（Ｉ）が減少すれ
ばする程、コンプレッサ７の吸入圧力の設定値が低くな
るように設定しても良い。
【００７２】本実施形態では、推定コンプレッサトルク
に基づいて、ＩＳＣバルブ（アイドル回転速度安定手
段）３を動かしてエンジンＥのアイドル回転速度を安定
制御したが、推定コンプレッサトルクに基づいて、例え
ば車両のオートマチックトランスミッション（自動変速
機）の変速パターンを変更するようにしても良い。
【００７３】具体的には、推定コンプレッサトルクが大
きい場合には、例えば１速から２速、または２速から３
速への増速がし難くなるようにしても良い。あるいはオ
ーバドライブに入らないようにしても良い。また、推定
コンプレッサトルクが小さい場合には、例えば１速から
２速、または２速から３速への増速がし易くなるように
しても良い。あるいはオーバドライブに入り易くしても
良い。
【００７４】したがって、実際のコンプレッサトルクに
近似する推定コンプレッサトルクの値によって自動変速
の変速パターンの変更を細やかに制御することにより、
単にエアコンスイッチのＯＮによって増速し難くする制
御と比較して、エンジンＥの回転速度を低めにとること
ができるので、エンジンＥの燃料消費率が減少すること
により燃料経済性の悪化を防止する（省燃費）ことがで
きる。
【００７５】また、直接噴射式エンジンにおいては、エ
ンジン負荷が小さい時にはリーンバーンでエンジンを運
転し、コンプレッサＯＮ等によりエンジン負荷が大きい
時にはエンジンへの燃料を噴射量を多くして空燃比を下
げて通常の空燃比でエンジンを運転するようにしてい
る。
【００７６】そこで、このような直接噴射式エンジンに
おいて、実際のコンプレッサトルクに近似する推定コン
プレッサトルクの値によって、エンジンへの燃料の噴射
量の変更、つまり空燃比の変更を細やかに制御すること
により、単にエアコンスイッチのＯＮによって燃料を増
やす制御、つまり空燃比を下げる制御と比較して、エン
ジンへの燃料の噴射量を少なくすることができるので、
エンジンＥの燃料消費率が減少することにより燃料経済
性の悪化を防止する（省燃費）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用空調装置の全体構成を示した構成図で
ある（第１実施形態）。
【図２】電磁クラッチと吐出容量可変式のコンプレッサ
を示した断面図である（第１実施形態）。
【図３】（ａ）はコンプレッサに内蔵された電磁式容量
制御弁を示した説明図で、（ｂ）はコンプレッサの制御
電流値と吸入圧力の設定値との関係を示したグラフであ
る（第１実施形態）。
【図４】（ａ）は吐出容量の大きい時の電磁式容量制御
弁の状態を示した説明図で、（ｂ）は吐出容量の大きい
時のコンプレッサの状態を示した説明図である（第１実
施形態）。
【図５】（ａ）は吐出容量の小さい時の電磁式容量制御
弁の状態を示した説明図で、（ｂ）は吐出容量の小さい
時のコンプレッサの状態を示した説明図である（第１実
施形態）。
【図６】エアコンＥＣＵによるコンプレッサ容量可変制
御を示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図７】外気温度と第１目標エバ後吹出温度との相関関
係を示した特性図である（第１実施形態）。
【図８】目標吹出温度と第２目標エバ後吹出温度との相
関関係を示した特性図である（第１実施形態）。
【図９】制御電流値が０．９Ａの時の高圧圧力値とコン
プレッサトルクとの相関関係を示した特性図である（第
１実施形態）。
【図１０】制御電流値が０．７Ａの時の高圧圧力値とコ
ンプレッサトルクとの相関関係を示した特性図である
（第１実施形態）。
【図１１】制御電流値が０．６Ａの時の高圧圧力値とコ
ンプレッサトルクとの相関関係を示した特性図である
（第１実施形態）。
【図１２】制御電流値が０．５Ａの時の高圧圧力値とコ
ンプレッサトルクとの相関関係を示した特性図である
（第１実施形態）。
【図１３】エンジンＥＣＵによるアイドル回転速度安定
制御を示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図１４】車速、内気温度、エバ後吹出温度およびコン
プレッサトルクの変化を示したタイムチャートである
（第１実施形態）。
【図１５】高圧圧力値とコンプレッサトルクとの相関関
係を示した特性図である（第１実施形態）。
【図１６】（ａ）は１００％容量時の（Ｎｃ／Ｎｃａ）
とＫとの関係を示した特性図で、（ｂ）は可変容量時の
（Ｎｃ／Ｎｃａ）とＫとの関係を示した特性図である
（第２実施形態）。
【図１７】高圧圧力とコンプレッサトルクおよび吐出圧
力との関係を示した図である（第３実施形態）。
【符号の説明】 Ｅ エンジン １ 空調ユニット ２ エアコンＥＣＵ ３ ＩＳＣバルブ ４ エンジンＥＣＵ ５ 冷凍サイクル ６ エバポレータ（冷媒蒸発器） ７ コンプレッサ（冷媒圧縮機） ８ 電磁クラッチ ９ 電磁式容量制御弁（吐出容量可変手段） １０ 空調ダクト １５ 膨張弁（減圧手段） ２５ エバ後吹出温度センサ（冷却度合検出手段） ２６ 高圧センサ（高圧検出手段） １０１ 目標エバ後吹出温度決定手段（目標冷却度合決
定手段） １０２ 制御電流演算手段（低圧検出手段） １０３ コンプレッサトルク演算手段 １０４ コンプレッサ制御手段（圧縮機制御手段） １０５ アイドル回転速度安定制御手段（回転速度安定
制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−96938（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−175517（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−38937（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−27723（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−31917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−41951（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−62381（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−30548（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60H 1/32 625 B60H 1/00 F02D 29/04 B60H 1/32 622 B60H 1/32 623 B60H 1/32 624 F02D 45/00 312

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）減圧手段より流入した冷媒を蒸発気
    化させる冷媒蒸発器、 エンジンにより回転駆動されて、前記冷媒蒸発器より吸
    入した冷媒を圧縮し吐出する外部可変容量型の冷媒圧縮
    機、 および供給される制御電流値に応じて前記冷媒圧縮機の
    吸入圧力の設定値を変更することにより、前記冷媒圧縮
    機の吐出容量を可変する吐出容量可変手段を有する冷凍
    サイクルと、 （ｂ）前記冷凍サイクルの高圧圧力を検出する高圧検出
    手段と、 （ｃ）前記冷凍サイクルの低圧圧力を検出する低圧検出
    手段と、 （ｄ）前記高圧検出手段にて検出した高圧圧力および前
    記低圧検出手段にて検出した低圧圧力に基づいて、前記
    冷媒圧縮機の駆動に必要な圧縮機トルクを演算するトル
    ク演算手段とを備えた車両用空調装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用空調装置におい
    て、 前記高圧検出手段は、前記冷媒圧縮機から前記減圧手段
    までの冷凍サイクル中の冷媒の圧力を検出する高圧セン
    サであることを特徴とする車両用空調装置。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用空
    調装置において、 前記低圧検出手段は、前記吐出容量可変手段に供給する
    制御電流値を検出する制御電流検出手段であることを特
    徴とする車両用空調装置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１つに
    記載の車両用空調装置において、 前記冷媒蒸発器の冷却度合を検出する冷却度合検出手段
    と、 少なくとも外気温度に応じて目標冷却度合を決定する目
    標冷却度合決定手段と、 前記冷却度合検出手段にて検出した前記冷媒蒸発器の冷
    却度合が前記目標冷却度合決定手段にて決定した目標冷
    却度合と一致するように前記吐出容量可変手段への制御
    電流値を変更して前記冷媒圧縮機の吐出容量を可変する
    圧縮機制御手段とを備えたことを特徴とする車両用空調
    装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の車両用空調装置の出力に
    基づいて、前記エンジンの回転速度を制御するエンジン
    制御装置において、 前記トルク演算手段にて演算された圧縮機トルクに基づ
    いて、前記エンジンのアイドル回転速度を安定制御する
    回転速度安定制御手段を備えたことを特徴とするエンジ
    ン制御装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の車両用空調装置の出力に
    基づいて、前記エンジンの制御または動力伝達系の制御
    を行うパワートレイン制御装置において、 前記トルク演算手段にて演算された圧縮機トルクに基づ
    いて、前記エンジンの制御または前記動力伝達系の制御
    を行うことを特徴とするパワートレイン制御装置。
  7. 【請求項７】請求項１に記載の車両用空調装置におい
    て、 前記冷媒圧縮機の回転速度を検出する圧縮機回転速度検
    出手段を備え、 前記トルク演算手段は、前記圧縮機回転速度検出手段に
    て検出した前記冷媒圧縮機の回転速度、前記高圧検出手
    段にて検出した高圧圧力および前記低圧検出手段にて検
    出した低圧圧力に基づいて、前記冷媒圧縮機の駆動に必
    要な圧縮機トルクを演算することを特徴とする車両用空
    調装置。
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