JPH0490921A - 可変容量型圧縮機を用いた車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変容量型圧縮機を用いた車両用空気調和装
置に係り、特に前菖己圧縮機を駆動する車両用エンジン
のアイドル状態における前記圧縮機が必要とする駆動ト
ルクを予測する手段に関する。

〔従来の技術〕

従来技術においては、車両用エンジンのアイドル回転数
制御方式の一つとして、走行前のアイドル時におけるエ
ンジン吸込空気量を学習値として記憶し、次にアイドル
状態となった時に、先に記憶している学習値に基づく吸
込空気量を供給して、アイドル回転数を一定に制御する
ことが行われている。この場合、空調装置が作動された
時にアイドル回転数が低下するのを防ぐため、圧縮機が
駆動されると、エンジンに供給される空気量が一定量だ
け増量されるようになっているのが普通である。

〔発明が解決しようとする課題〕

車両用空調装置に可変容量型の圧縮機を用いたシステム
では、走行の前後で熱負荷が大きく変化した場合、圧縮
機の冷媒吐出容量が大きく変化するために、その駆動ト
ルクも同様に大きく変化し、従来のアイドル回転数制御
方式のように、駆動トルクの変化に対応した制御ができ
ないシステムでは、回転数の落ち込みや、吹き上がり等
のアイドル回転数の変動（ばらつき）が発生し、時には
エンストや暴走を起こす恐れもあった。

そこで、本発明は、可変容量型圧縮機を用いた車両用空
調装置（Ｊ：）、下、可変容量システムと略称する。）
におけるアイドル時の圧縮機駆動トルクを予測し、その
情報をエンジンを制御する電子制御装置（ＥＣ［Ｊ）に
送って、エンジンと圧縮機の回転数を適正値に制御する
圧縮機駆動トルク予測手段を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の可変容量型圧縮機を用いた車両用空調装置は、
運転状態における現在の熱負荷を知るために外気温度を
検出して外気温度信号を発信する外気温度検出手段と、
前記外気温度検出信号にもとずき前記圧縮機を駆動する
エンジンのアイドル時における前記圧縮機の駆動トルク
を予想算出すると共に駆動トルク信号をエンジンの制御
装置に向って発信する駆動トルク算出手段とを備えてい
ることを特徴とする。

〔作　用〕

可変容量型圧縮機のアイドル時における駆動トルクは、
最大容量域から可変容量域までのすべての領域において
外気温度にほぼ比例する特性を有していることが我々の
実験により明らかになった。

本発明は、この特性を利用するために、前記手段の項に
記載したような構成を有するものであって、可変容量型
圧縮機のアイドル時における駆動トルクを適切に予想算
出することができ、その情報をエンジンのＥＣＵに送る
ことによって、可変容量システムにおけるエンジンのア
イドル回転数を実質的に一定に制御することが可能とな
る。

〔実施例〕

第１図は、可変容量システムに本発明を適用した１つの
例を示すもので、可変容量型圧縮機１は、蒸発器２と凝
縮器５との間に接続されている。この可変容量型圧縮機
１は、図示しない車両用のエンジンにより回転駆動され
て作動するものであり、熱負荷に応じた量だけ、蒸発器
２から冷媒を吸入し、この吸入冷媒を圧縮して圧縮冷媒
として凝縮器５に吐出する。

第７図は本発明の車両用空調装置に使用される可変容量
型圧縮機１の一例を示したものである（ｖｆ願平２−１
０７５１３号）。同図ニオイテ、１１ハフロントシリン
ダ、１２はリヤシリンダ、１３はフロントハウジング、
１４はリヤハウジングで、これらはスルーボルト１５に
より一体化されている。前後のシリンダ１１．１２の対
応する位置（たとえば５個所）にはシリンダボア１６，
１７が穿孔されており、各対のシリンダボア１６．１７
をまたぐようにして共通の双頭ピストン１８が挿入され
、すべてのピストン１８は、その中間部を共通の斜板１
９の周縁部に摺動係合している。

斜板１９は、入力回転軸２０の軸方向の長孔２１に挿通
されて案内されるスライダーピン２２がその中心を通っ
ているので、該ピン２２のまわりに傾斜する二止ができ
る。また、斜板１９と一体の腕２３に取付けられたアー
ムピン２４が回転軸２０に傾斜して設けられたカム溝２
５に係合しているので、スライダーピン２２が軸方向に
移動するとアームピン２４がカム溝２５内で移動して、
斜板１９の傾斜角が変化し、ピストン１８がシリンダボ
ア１６，１？内で動くストロークが増減し、それにより
シリンダボア内の第１作動室２６及び第２作動室２７の
吐出容量が変化する。

斜板１９の傾斜角を制御するために、回転軸２０の右端
の中心開口２８にはスプール２９の軸部分３０の左端が
係合している。スプール２９はリヤハウジング１４に形
成された制御シリンダ３１内で軸方向に摺動することが
でき、制御圧室３２を形成する。３３は圧力制御弁で、
詳細な構造は示していないが、空調装置の電子制御装Ｍ
　（ＥＣＵ）　によって操作されて、圧縮機１の冷媒の
吸入圧又は吐出圧の冷媒を選択的に制御圧室３２に接続
することにより、制御圧室３２内の制御圧を吐出圧から
吸入圧までの範囲内で変更し、それによってスプール２
９を軸方向に移動させて斜板１９の傾斜角、したがって
圧縮機１の吐出容量を制御する。

第１作動室２６及び第２作動室２７はそれぞれ吸入弁を
介して第１吸入室３４及び第２吸入室３５に連通ずるこ
とができ、また、それぞれ吐出弁を介して第１吐出室３
６及び第２吐出室３７と連通し得る。各吸入室３４及び
３５は共に中央の斜板室３８に連通し、吸入口Ｓ（第１
図、第４図）を介して車両用空調装置の蒸発器２に接続
される。各吐出室３６及び３７は図示しない経路を経て
、吐出口りから凝縮器５へ接続される。

回転軸２０が車両のエンジンによって回転駆動されると
、斜板Ｉ９も同じ回転運動に加えて揺動運動をも行なう
。揺動運動の成分はピストン１８に軸方向の往復運動を
発生させ、そのストロークに応じた大きさの冷媒の圧縮
仕事が２つの作動室２６及び２７において行なわれる。

空調装置のＥＣＵにより圧力制御弁３３が供給する制御
圧室３２の冷媒圧力が第２吸入室３５の冷媒の吸入圧と
の差圧により発生する斜板１９を傾けようとするモーメ
ントと、圧縮仕事によって発生する斜板１９を立てよう
とするモーメントとが釣り合う位置までスプール２９が
軸方向に動き、それによってスライダーピン２２が斜板
１９と共に軸方向に移動することにより、カム溝２５と
アームピン２４の係合により斜板１９の傾斜角が変更さ
れ、ピストン１８のストロークが変化するが、第７図の
可変容量型圧縮機１においては、特に、斜板１９の傾斜
角が小さくなる低吐出容量時に、斜板１９の中心が図中
で右の方へ偏よるため、第１作動室２６においては有効
な圧縮仕事が行なわれなくなり、第２作動室２７のみに
おいて小吐出容量の圧縮仕事が継続される。それによっ
て高低間の幅広い吐出容量の制御が可能となっている。

本発明の特徴に対応して、第１図の実施例における温度
センサ６は、凝縮器５の前面に装着されて熱負荷信号と
しての外気温度を検出し、その検出信号を駆動トルク算
出アンプ７に送る。このアンプ７には、あらかじめ実験
により定められた第２図に示すような外気温度とアイド
ル時における圧縮機駆動トルクの関係図（「実際のトル
ク」として示した上下の直線は、それぞれ最大負荷時と
最小負荷時の外気温度に対する圧縮機駆動トルクを示す
もので、実際のトルクはこの２本の直線の間に分布する
ことになる。）をもとにして作成された駆動トルク算出
式が与えられており、第３図に示すようなフローチャー
トに従って、アイドル時における圧縮機１の駆動トルク
を予想算出する。

さらにアンプ７には、このようにして算出したトルク信
号をエンジンのＥＣＵ　Ｉｌｌへ送る機能も付加されて
いる。

したがって、空調装置（Ａ／Ｃ）のスイッチがＯＮとさ
れることにより、駆動トルク算出アンプ７において、第
３図のフローチャートに示すようなプログラムがステッ
プ１０１から実行され、ステップ１０２において温度セ
ンサ６が検知する外気温度ｔが読み込まれる。ステップ
１０３では、外気温度ｔに対し設定された定数（第２図
に示す予想トルクの勾配）αを乗じ、これに定数βを加
える演算を行なって予想トルクＴを算出し、ステップ１
０４において、それをトルク信号としてエンジンのＥＣ
Ｕ３へ送信する。第３図に示すプログラムは、空調装置
のスイッチがＯＮとなっている間は、所定の時間間隔で
繰返し実行されることができ、外気温度ｔが変化すると
予想トルクＴも更新される。

第１図に示す実施例は以上のような構成と作用を有する
ことにより、常にアイドル時における圧縮機の駆動トル
クを予想算出することができ、その情報をエンジンのＥ
ＣＵ　８に送ることによって、可変容量システムにおけ
る車両エンジンのアイドル回転数をほぼ一定に制御する
ことが可能となる。

次にアイドル回転数の制御能力をさらに高めた第２の実
施例について説明する。アイドル回転数のばらつきの幅
を縮少するには、予想トルクと実際のトルクのずれを縮
少すればよいが、そのために、第２の熱負荷信号として
第４図に示すように、蒸発器２に風を送るプロワファン
３の風量を用いるため、該風量を示すものとしてプロワ
ファン３を駆動するモータに加えられる電圧（ブロワ電
圧という）を信号として取出し、アンプ７に入力するよ
うにする。さらにアンプ７には、第５図に示すようなブ
ロワ電圧をパラメータとした外気温度と予想トルクの関
係図をもとに作成された予想トルク算出式を与えておき
、第６図に示すようなフローチャートに従ってアイドル
時の駆動トルクを精度よく予想算出することができるよ
うにしておく。

すなわち、第６図に示すフローチャートのステップ２０
１　において、空調装置のスイッチがＯＮとなるとステ
ップ２０２に進み、温度センサ６から外気温度ｔが駆動
トルク算出アンプ７に読み込まれる。ステップ２０３で
はブロワ電圧Ｖも読み込まれ、ステップ２０４では所定
の電圧、例えば６ｖと比較される。ブロワ電圧Ｖが６Ｖ
以上であればステップ２０５に進み、更に所定の電圧、
例えばＩＯＶと比較される。ブロワ電圧ＶがＩＯＶより
も大であればステップ２０６に進み、第５図に示す３本
の予想トルク直線のうち最大のものを選択しく定数β２
を採択し）、 Ｔ＝α・ｔ＋β２ の演算を行なって予想トルクＴを算出し、ステップ２０
７でそれをトルク信号としてエンジンのＥＣＬＩ　８へ
送信する。

ステップ２０４における判定により、ブロワ電圧Ｖが６
Ｖよりも小であれば、ステップ２０９に進み第５図に示
す３本の予想トルク直線のうち最小のものを選択しく定
数β１を採択し）、 Ｔ＝α・ｔ＋β１ の演算を行なう。

また、ステップ２０５における判定によりブロワ電圧Ｖ
がＩＯＶよりも小であれば、５＜Ｖ＜１０であるからス
テップ２１１に進み、第５図に示す３本の予想トルク直
線のうち中間のものを選択しく定数β３を採択し）、 Ｔ−α・ｔ＋β３ の演算を行なう。

第４図に示す実施例はこのような構成とすることにより
、アンプ７のプログラムは多少複雑になるが、実際のト
ルクと予想トルクのずれが第１図〜第３図の実施例より
も更に縮少され、アイドル回転数を精度よく目標回転数
に制御することが可能となる。

なお、以上の実施例では、熱負荷を検出する温度センサ
６は、凝縮器５の前面に装着して外気温度を直接検出す
るようにしているが、それに代えて外気温度と略一定の
関係を有する蒸発器２の入口空気温度を検出しても、ア
ンプに与える予想トルク計算式を変更するのみで同様の
効果を奏することができる。

〔発明の効果〕

可変容量型圧縮機を用いた車両用空調装置は空調能力の
制御性にすぐれ、車両の室内をもっとも快適な状態に維
持することができる反面、圧縮機の駆動トルクが大きく
変動するので、それを駆動するエンジンのアイドル時に
は、回転数を一定に保持することが難かしいが、本発明
によれば、アイドル状態において可変容量型圧縮機が必
要とする駆動トルクを常時予測する手段を備えることに
より、空調装置の熱負荷が変動しても、アイドル時には
略一定の目標値に近い回転数が得られ、アイドル回転が
安定して、エンストや暴走などを起こすおそれがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を概念的に示す系統図、第２
図は第１図の実施例に使用される制御マツプ、第３図は
同じく作動プログラムを示すフローチャート、第４図は
他の実施例を概念的に示す系統図、第５図は第４図の実
施例に使用される制御マツプ、第６図は同じく作動プロ
グラムを示すフローチャート、第７図は可変容量型圧縮
機の具体的構造を例示する縦断面図である。 １・・・可変容量型圧縮機、 ２・・・蒸発器、　　　　　３・・・プロワファン、４
・・・膨張弁、　　　　　５・・・凝縮器、６・・・外
気温度センサ、 ７・・・駆動トルク算出アンプ、 ８・・・エンジンのＥＣＵ。 １８・・・ピストン、　　　　１９・・・斜板、２６．
２７・・・作動室、　　２９・・・スプール、３２・・
・制御圧力室。 第１　図 １・・・可変容量型圧縮機 ５・・・凝縮器 ６・・・外気温度センサ ７・・・駆動トルク算出アンプ ８・・・エンジンのＥＣＵ 第４図 ２・・・蒸発器 ３・・・ブロワファン ５・・・凝縮器 ６・・・外気温度ピンサ （ｋｇｍ） 外気温度（℃）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吐出容量を熱負荷に応じて変化させることができる可
   変容量型圧縮機と、前記熱負荷として外気温度を検出し
   外気温度検出信号として発信する外気温度検出手段と、
   前記外気温度検出信号にもとずき前記圧縮機を駆動する
   エンジンのアイドル時における前記圧縮機の駆動トルク
   を予想算出すると共に圧縮機の駆動トルク信号として発
   信する駆動トルク算出手段とを備えていることを特徴と
   する可変容量型圧縮機を用いた車両用空調装置。