KR20030004019A

KR20030004019A - 용량가변형 압축기의 용량제어장치

Info

Publication number: KR20030004019A
Application number: KR1020020020582A
Authority: KR
Inventors: 소노베마사노리; 오오다찌야스하루
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-01-14
Also published as: JP2003013863A; US20030018415A1; BR0202497A; KR100431778B1; CN1395042A; EP1270944A3; EP1270944A2

Abstract

(과제) 예컨대 차량용 공조장치에 사용한 경우에는 차종마다 압축기의 부하토크 추정용 맵을 준비할 필요가 없고, 엔진 ECU 가 압축기의 부하토크를 엔진제어데이터로 간단하게 사용할 수 있는 용량가변형 압축기의 용량제어장치를 제공하는 것.

(해결수단) 압축기는 크랭크실의 내압을 제어함으로써 토출용량을 변경할 수 있는 타입이다. 제어밸브는 밸브개도조절에 의해 크랭크실의 내압을 조정할 수 있다. 압축기 ECU (73) 는 에어콘 ECU (72) 로부터 지령받은 토크설정신호 (Trs) 에 대응한 토크로 압축기를 운전하도록 제어밸브를 제어한다.

Description

용량가변형 압축기의 용량제어장치{DISPLACEMENT CONTROLL APPARATUS OF DISPLACEMENT VARIABLE COMPRESSOR}

본 발명은 예컨대 차량용 공조장치에 사용되는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 용량제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클) 는 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하고 있다.

차량용 압축기로서 널리 채용되고 있는 용량가변형 사판식 압축기에는 증발기의 출구압력 (또는 그것과 상관하는 압축기의 흡입압) 을 소정의 목표값 (설정압이라고 함) 으로 유지하도록 동작하는 용량제어기구가 장착되어 있다. 이 용량제어기구는 냉방부하의 크기에 알맞은 냉매토출량이 되도록 증발기의 출구압력 (또는 그것과 상관하는 흡입압) 을 제어지표로 하여 압축기의 토출용량 즉 사판각도를 피드백 제어한다. 압축기는 일반적으로 오토앰프라 불리는 에어콘 EUC 에 의해 제어된다.

상기 용량제어기구의 전형예는 내부제어밸브로 불리는 용량제어밸브이다. 내부제어밸브에서는 벨로우즈나 다이어프램 등의 감암부재로 증발기의 출구압력 또는 흡입압을 감지하고, 감압부재의 변위동작을 밸브체의 위치결정에 이용하여 밸브개도조절을 실행함으로써, 사판수용실인 크랭크실의 압력을 조절하여 사판각도를 결정한다.

또 단일 설정압밖에 가질 수 없는 단순한 내부제어밸브로는 동력절약을 목적으로 한 복잡한 용량제어를 할 수 없기 때문에, 외부로부터의 전기신호에 의해 밸브개도를 제어가능한 제어밸브 (외부제어밸브) 를 용량제어밸브로 사용하는 경우가 있다 (예컨대 일본 공개특허공보 평10-278567 호).

차량탑재용 압축기는 일반적으로 차량엔진으로부터 동력공급을 받아 구동된다. 압축기는 엔진의 동력을 가장 많이 소비하는 보조기의 하나이다. 따라서 차량용 공조장치는 차량의 가속시나 등판주행시 등 엔진의 동력을 차량의 전진구동으로 최대한 돌리고싶은 비상시에는, 일시적으로 압축기의 토출용량을 최소화함으로써 엔진 부하를 저감하는 제어를 실행하도록 프로그램되어 있다. 전술한 외부제어밸브가 부착된 용량가변형 압축기를 사용한 공조장치에서는 제어밸브의 개도를 변경함으로써 압축기의 토출용량을 최소화하는 방향으로 유도하여 실질적인 커트 제어를 실현하고 있다.

그러나 현실적으로는 압축기가 소비하는 동력 (즉 압축기의 부하 토크) 은 동일 용량 (특히 100% 용량시) 이더라도 흡입압력 및 토출압력조건에 따라 소비동력이 배이상으로 변동한다. 따라서 압축기의 사용조건에 따라 실제의 소요 토크가 커지더라도 엔진 스톨을 발생시키지 않도록 하기 위해, 항상 소정값 이상의 높은 출력 (회전수) 으로 압축기를 구동할 필요가 있어 소비에너지가 증대되는 문제가 있었다. 동력소비의 저감을 도모하기 위해, 엔진을 제어하는 엔진 ECU 에 있어서, 압축기의 운전상태로부터 압축기의 부하토크를 추정하고, 압축기로 필요한토크를 차량주행에 필요한 토크로 상승시킨 출력토크로 되도록 엔진을 제어하는 방법도 있다.

상기 압축기의 부하토크의 추정은 미리 실험에 의해 구한 맵을 사용하여 실행된다. 그러나 압축기의 부하토크는 이 압축기가 접속되는 외부냉매회로의 구성에 따라 다르고, 에어콘의 시스템마다 토크추정맵을 적합시킬 필요가 있어, 맵 작성이 번거로웠다. 동력소비를 효율적으로 하기 위해서는 항상 압축기의 부하토크를 피드백할 필요가 있어, 제어도 번거롭다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 예컨대 차량용 공조장치에 사용한 경우에는 엔진 ECU 가 압축기의 부하토크를 추정하지 않고 엔진 제어데이터로서 간단하게 사용할 수 있고, 차종마다 압축기의 부하토크 추정용 맵을 준비할 필요가 없는 용량가변형 압축기의 용량제어장치를 제공하는 것에 있다.

도 1 은 용량가변형 사판식 압축기의 단면도이다.

도 2 는 제어밸브의 단면도이다.

도 3 은 제어체계를 나타낸 블록도이다.

도 4 는 압축기 ECU 를 탑재한 커넥터를 나타낸 도면이다.

도 5 는 공조제어 프로그램의 메인루틴을 나타낸 플로차트이다.

도 6 은 제 2 실시형태의 요부를 나타낸 블록도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

13 : 구동축

14 : 토출용량 가변기구를 구성하는 래그플레이트

15 : 토출용량 가변기구를 구성하는 사판

16 : 토출용량 가변기구를 구성하는 힌지기구

67 : 압축기용 컴퓨터로서의 압축기 ECU 의 컴퓨터부

72 : 외부지령부로서의 에어콘 ECU

Eg : 외부구동원으로서의 엔진

CV : 제어밸브

Trs : 토크설정신호

상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1 에 기재된 발명에서는 구동원으로부터 동력공급을 받은 구동축과, 토출용량가변기구를 구비하고, 구동축의 회전에 따라 가스의 흡입, 압축 및 토출을 실행하는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 용량제어장치로, 상기 용량가변형 압축기의 토출용량을 변화시키기 위한 밸브개도를 지령신호에 의거하여 제어가능한 제어밸브와, 상기 용량가변형 압축기로부터 떨어져 배치되고, 외부지령부로부터의 토크설정신호에 의거하여, 이 설정토크가 되도록 제어밸브로 지령신호를 출력하는 압축기용 컴퓨터를 구비한 것을 특징으로 하는 용량제어장치이다.

이 구성에 있어서는 압축기용 컴퓨터가 외부지령부로부터의 토크설정신호에 의거하여, 이 설정토크가 되도록 제어밸브로 지령신호를 출력한다. 압축기용 컴퓨터의 지령신호에 의해, 제어밸브의 밸브개도가 조절되어, 압축기의 토출용량이 원하는 설정토크에 대응한 값으로 변경된다. 따라서 본 발명의 용량제어장치를 차량용 공조장치에 사용한 경우, 차량의 엔진 ECU 가 압축기의 부하토크를 추정하지 않고, 압축기의 부하토크의 값을 엔진 제어 데이터로서 간단하게 사용할 수 있다.

또 압축기용 컴퓨터는 압축기로부터 떨어져 배치되어 있다. 따라서 이 컴퓨터는 압축기의 발열영향을 쉽게 받지 않아, 특별한 내열소자 또는 단열구성을 구비하지 않아도 연산처리동작의 신뢰성이 향상된다.

청구항 2 의 발명은 청구항 1 에 있어서, 상기 압축기용 컴퓨터는 외부지령부로부터의 신호선을 이 컴퓨터에 대하여 착탈가능하게 하는 커넥터에 탑재되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 압축기용 컴퓨터가 커넥터에 탑재되어 있고, 예컨대 이 컴퓨터를 커넥터와는 다른 케이스에 탑재 (수용) 하는 경우와 비교하여, 스페이스를 절약할 수 있게 된다.

청구항 3 의 발명은 청구항 2 에 있어서, 압축기용 컴퓨터의 커텍터에 대한 적합한 탑재 양태을 한정하는 것이다. 즉 상기 압축기용 컴퓨터의 회로가 구성된 기판은 커넥터의 끼어맞춤부로부터 연장되도록 하여 설치된 기대상에 배치되어 있다.

청구항 4 의 발명은 청구항 2 또는 3 에 있어서, 상기 제어밸브는 전자 액추에이터를 구비하는 전자구동식으로, 이 전자 액추에이터와 전원 사이에는 압축기용 컴퓨터로부터의 지령신호에 의거하여 전원으로부터 전자 액추에이터로의 급전량을 조절하는 구동회로가 설치되어 있고, 이 구동회로는 압축기용 컴퓨터와 함께 커넥터에 탑재되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 구동회로가 압축기용 컴퓨터와 함께 커넥터에 탑재되어 있고, 예컨대 이 구동회로를 커넥터와는 다른 케이스에 탑재 (수용) 하는 경우와 비교하여, 스페이스를 절약할 수 있게 된다.

청구항 5 의 발명은 청구항 4 에 있어서, 상기 커넥터는 전원으로부터 구동회로로의 전력선 및/또는 구동회로로부터 전자 액추에이터로의 전력선을, 외부지령부로부터의 신호선과 동시에 착탈가능한 구성인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 구동회로 및 압축기용 컴퓨터에 대한 배선작업을 간단하게 실행할 수 있다.

청구항 6 의 발명은 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는 차량용 공조장치에 사용되고, 외부지령부를 구성하는 컴퓨터와 압축기용 컴퓨터는 차량상에 구축된 로컬 에어리어 네트워크를 통하여 통신가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 외부지령부를 구성하는 컴퓨터와 압축기용 컴퓨터의 사이 및 그 외의 컴퓨터와의 사이에서의 정보의 공유가 용이해진다.

청구항 7 의 발명은 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어밸브 이외의 공조제어요소를 제어하는 컴퓨터가 외부지령부를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 외부지령부의 설치 스페이스를 특별히 형성할 필요가 없다.

청구항 8 의 발명은 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기용 컴퓨터는 용량가변형 압축기의 토출압, 구동축의 회전속도 및 토출가스유량을 변수로 하여 구동축에 작용하는 토크를 연산하는 연산식에 의거하여, 상기 설정토크로 하기 위한 토출가스유량에 상당하는 제어밸브의 개도를 연산하고, 그 개도로 되도록 제어밸브에 지령신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 압축기용 컴퓨터가 상기 설정 토크로 하기 위한 토출가스 유량에 상당하는 상기 제어밸브의 개도를 연산하고, 그 개도로 되도록 제어밸브에 지령신호를 출력한다. 상기 개도의 연산은 압축기의 토출압, 구동축의 회전속도 및 토출가스유량을 변수로 하여 상기 구동축에 작용하는 토크를 연산하는 연산식에 의거하여 실행된다. 따라서 압축기는 외부지령부로부터 지령받은 토크가 되도록 자동적으로 토출용량이 변경된다.

청구항 9 의 발명은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는 공조장치에 사용되고, 상기 제어밸브는 냉매순환회로의 토출압력영역에 각각 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 내장하고, 이 차압검출수단이 검출한 차압에 의거하여 자율적으로 밸브개도조절이 가능하고, 나아가서는 이 자율적인 밸브개도조절동작의 기준이 되는 설정차압을 압축기용 컴퓨터로부터의 지령신호에 의거하여 변경가능한 설정차압변경수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서는 압축기용 컴퓨터가 설정차압의 변경을 제어밸브에 지령한다. 제어밸브는 설정차압변경수단의 작용에 의해 상기 차압이 지령된 설정차압대로의 차압을 실현하도록, 내부 자율적으로 압축기의 토출용량을 조절한다. 제어밸브는 압축기용 컴퓨터로부터 설정차압의 변경지령이 없는 한, 설정차압에 대응하는 냉매유량을 실현ㆍ유지하기 위한 정류량밸브로서 기능한다.

발명의 실시형태

이하 본 발명을 차량용 공조장치에 사용되는 용량가변형 사판식 압축기의 용량제어장치에 있어서 구체화한 제 1 및 제 2 실시형태를 설명한다. 또한 제 2 실시형태에서는 제 1 실시형태와의 상이점에 대해서만 설명하고, 동일 또는 상당 부재에는 동일한 번호를 달아 설명을 생략한다.

제 1 실시형태

(용량가변형 사판식 압축기)

도 1 에 나타낸 바와 같이 용량가변형 사판식 압축기 (이하 간단히 압축기라 함) (CP) 의 하우징 (11) 내에는 제어실로서의 크랭크실 (12) 이 구획되어 있다. 이 크랭크실 (12) 내에는 구동축 (13) 이 회전가능하게 설치되어 있다. 이 구동축 (13) 은 구동원으로서의 차량의 주행구동원인 엔진 (내연기관) (Eg) 에 동력전달기구 (PT) 를 통하여 작동연결되고, 이 엔진 (Eg) 로부터의 동력공급에 의해 회전구동된다.

상기 동력전달기구 (PT) 는 외부로부터의 전기제어에 의해 동력의 전달/차단을 선택가능한 클러치기구 (예컨대 전자클러치) 이어도 되고, 또는 이와 같은 클러치기구를 갖지 않은 항시전달형의 클러치리스기구 (예컨대 벨트/풀리의 조합) 이어도 된다. 또한 본 건에서는 클러치리스타입의 동력전달기구 (PT) 가 채용되고 있다.

상기 클러치실 (12) 에서 구동축 (13) 상에는 래그플레이트 (14) 가 일체회전가능하도록 고정되어 있다. 이 크랭크실 (12) 내에는 캠플레이트로서의 사판 (15) 이 수용되어 있다. 이 사판 (15) 은 구동축 (13) 에 슬라이드 이동가능하면서 경사 이동가능하게 지지되어 있다. 힌지기구 (16) 는 래그플레이트 (14) 와 사판 (15) 사이에 개재되어 있다. 따라서 사판 (15) 은 힌지기구 (16) 를 통함으로써 래그플레이트 (14) 및 구동축 (13) 과 동기회전가능함과 동시에, 구동축 (13) 에 대하여 경사 이동가능하게 되어 있다. 이들 래그플레이트 (14), 사판 (15) 및 힌지기구 (16) 등이 토출용량가변기구를 이루고 있다.

상기 하우징 (11) 내에는 복수 (도면에는 하나만 나타냄) 의 실린더보어 (11a) 가 형성되어 있고, 각 실린더보어 (11a) 내에는 편두형의 피스톤 (17) 이 왕복 이동가능하게 수용되어 있다. 각 피스톤 (17) 은 슈 (18) 를 통하여 사판 (15) 의 외주부에 계류되어 있다. 따라서 구동축 (13) 의 회전에 따른 사판 (15) 의 회전운동이, 슈 (18) 를 통하여 피스톤 (17) 의 왕복운동으로 변환된다.

상기 실린더보어 (11a) 내의 후방 (도면 오른쪽) 측에는 피스톤 (17) 과, 하우징 (11) 에 내장된 밸브ㆍ포트형성체 (19) 로 둘러싸여 압축실 (20) 이 구획되어있다. 하우징 (11) 의 후방측의 내부에는 흡입압력영역으로서의 흡입실 (21) 및 토출압력영역으로서의 토출실 (22) 이 각각 구획형성되어 있다.

그리고 상기 흡입실 (21) 의 냉매가스는 각 피스톤 (17) 의 상사점위치로부터 하사점측으로의 이동에 의해, 밸브 포트형성체 (19) 에 형성된 흡입포트 (23) 및 흡입밸브 (24) 를 통하여 압축실 (20) 에 흡입된다. 압축실 (20) 에 흡입된 냉매가스는 피스톤 (17) 의 하사점위치로부터 상사점측으로의 이동에 의해 소정 압력으로까지 압축되어, 밸브 포트형성체 (19) 에 형성된 토출포트 (25) 및 토출밸브 (26) 를 통하여 토출실 (22) 로 토출된다.

(압축기의 용량제어구조)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징 (11) 내에는 추기통로 (27) 및 급기통로 (28) 가 설치되어 있다. 추기통로 (27) 는 크랭크실 (12) 과 흡입실 (21) 을 접속한다. 급기통로 (28) 는 토출실 (22) 과 크랭크실 (12) 을 접속한다. 하우징 (11) 에서 급기통로 (28) 도중에는 제어밸브 (CV) 가 설치되어 있다.

그리고 상기 제어밸브 (CV) 의 개도를 조절함으로써, 급기통로 (28) 를 통한 크랭크실 (12) 로의 고압 토출가스의 도입량과 추기통로 (27) 를 통한 크랭크실 (12) 로부터의 가스도출량의 밸런스가 제어되고, 이 크랭크실 (12) 의 내압이 결정된다. 크랭크실 (12) 의 내압변경에 따라, 피스톤 (17) 을 통한 크랭크실 (12) 의 내압과 압축실 (20) 의 내압의 차이가 변경되고, 사판 (15) 의 경사각도가 변경되는 결과, 피스톤 (17) 의 스트로크 즉 압축기 (CP) 의 토출용량이 조절된다.

예컨대 크랭크실 (12) 의 내압이 저하되면 사판 (15) 의 경사각도가 증대되어 압축기 (CP) 의 토출용량이 증대된다. 반대로 크랭크실 (12) 의 내압이 상승되면 사판 (15) 의 경사각도가 감소되어 압축기 (CP) 의 토출용량이 감소된다.

(냉매순환회로)

도 1 에 나타낸 바와 같이 차량용 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클) 는 전술한 압축기 (CP) 와 외부냉매회로 (30) 로 구성되어 있다. 외부냉매회로 (30) 는 응축기 (31), 팽창밸브 (32) 및 증발기 (33) 를 구비한다.

제 1 압력감시점 (P1) 은 토출실 (22) 내에 설정되어 있다. 제 2 압력감시점 (P2) 는 제 1 압력감시점 (P1) 으로부터 응축기 (31) 측 (하류측) 으로 소정거리만큼 떨어진 냉매통로 도중에 설정되어 있다. 이 냉매통로에서 제 1 압력감시점 (P1) 과 제 2 압력감시점 (P2) 의 사이에는 고정스로틀 (34) 이 설치되어 있다. 제 1 압력감시점 (P1) 과 제어밸브 (CV) 는 제 1 검압통로 (35) 를 통하여 접속되어 있다. 제 2 압력감시점 (P2) 와 제어밸브 (CV) 는 제 2 검압통로 (36 ; 도 2 참조) 를 통하여 접속되어 있다.

(제어밸브)

도 2 에 나타낸 바와 같이 상기 제어밸브 (CV) 의 밸브하우징 (41) 내에는 밸브실 (42), 연통로 (43) 및 감압실 (44) 이 구획되어 있다. 밸브실 (42) 및 연통로 (43) 내에는 작동로드 (45) 가 축방향 (도면에서는 수직방향) 으로 이동가능하게 설치되어 있다. 연통로 (43) 와 감압실 (44) 은 이 연통로 (43) 에 슬라이딩 가능하게 삽입된 작동로드 (45) 의 상단부에 의해 차단되어 있다. 밸브실 (42) 은 급기통로 (28) 의 상류부를 통하여 토출실 (22) 과 연통되어 있다.연통로 (43) 는 급기통로 (28) 의 하류부를 통하여 크랭크실 (12) 과 연통되어 있다. 밸브실 (42) 및 연통로 (43) 는 급기통로 (28) 의 일부를 구성한다.

상기 밸브실 (42) 내에는 작동로드 (45) 의 중간부에 형성된 밸브체부 (46) 가 배치되어 있다. 밸브실 (42) 과 연통로 (43) 의 경계에 위치하는 단차는 밸브시트 (47) 를 이루고 있고, 연통로 (43) 는 일종의 밸브구멍을 이루고 있다. 그리고 작동로드 (45) 가 도 2 의 위치 (최하측이동위치) 로부터 밸브체부 (46) 가 밸브시트 (47) 에 착좌하는 최상측이동위치로 상측이동하면, 연통로 (43) 가 차단된다. 즉 작동로드 (45) 의 밸브체부 (46) 는 급기통로 (28) 의 개도를 조절가능한 밸브체로서 기능한다.

상기 감압실 (44) 내에는 벨로우즈로 이루어지는 감압부재 (48) 가 수용배치되어 있다. 이 감압부재 (48) 의 상단부는 밸브 하우징 (41) 에 고정되어 있다. 감압부재 (48) 의 하단 (가동단) 부에는 작동로드 (45) 의 상단부가 끼워져 있다. 감압실 (44) 내는 바닥이 있는 원통형상을 이루는 감압부재 (48) 에 의해, 이 감압부재 (48) 의 내부공간인 제 1 압력실 (49) 과, 이 감압부재 (48) 의 외부공간인 제 2 압력실 (50) 로 구획되어 있다. 제 1 압력실 (49) 내에는 제 1 검압통로 (35) 를 통하여 제 1 압력감시점 (P1) 의 압력 (PdH) 가 도입되어 있다. 제 2 압력실 (50) 내에는 제 2 검압통로 (36) 를 통하여 제 2 압력감시점 (P2) 의 압력 (PdL) 이 도입되어 있다. 상기 감압부재 (48) 및 감압실 (44) 등이 차압검출수단을 이루고 있다.

상기 밸브하우징 (41) 의 하방측에는 설정차압변경수단으로서의 전자 액추에이터 (51) 가 구비되어 있다. 이 전자 액추에이터 (51) 는 밸브 하우징 (41) 내의 중심부에 바닥이 있는 원통형상의 수용통 (52) 을 구비하고 있다. 이 수용통 (52) 에서 상방측의 개구에는 센터포스트 (고정철심 ; 53) 가 끼워 고정되어 있다. 이 센터포스트 (53) 가 끼워짐으로써, 수용통 (52) 내의 최하부에는 플런저실 (54) 이 구획되어 있다.

상기 플런저실 (54) 내에는 플런저 (가동철심 ; 56) 가 축방향으로 이동가능하게 수용되어 있다. 센터포스트 (53) 의 중심에는 축방향으로 연장되는 가이드구멍 (57) 이 관통형성되고, 이 가이드구멍 (57) 내에는 작동로드 (45) 의 하단측이 축방향으로 이동가능하게 배치되어 있다. 작동로드 (45) 의 하단은 플런저실 (54) 내에 배치되어 있다.

상기 플런저실 (54) 내에는 플런저 탄성지지 스프링 (60) 이 수용되고, 이 스프링 (60) 은 플런저 (56) 를 센터포스트 (53) 쪽으로 탄성지지한다. 따라서 작동로드 (45) 와 플런저 (56) 는 플런저 탄성지지 스프링 (60) 의 상향 탄성력과 감압부재 (48) 자체가 갖는 탄성 (이하 벨로우즈 스프링 (48) 이라고 함) 에 의거하는 하향탄성력에 의해 맞닿아 걸어맞춰져 있다. 따라서 플런저 (56) 와 작동로드 (45) 는 항상 일체가 되어 상하이동한다.

상기 수용통 (52) 의 외주측에는 센터포스트 (53) 및 플런저 (56) 를 걸치는 범위에 코일 (61) 이 감겨 배치되어 있다. 이 코일 (61) 에는 후술하는 압축기 ECU (73) (도 3 참조) 에 있어서, 컴퓨터부 (67) 의 지령에 의거하여 드라이버부 (66) 를 통하여 배터리 (전원 ; 65) 로부터 구동전류가 공급되고, 코일 (61) 은 그전력공급량에 따른 크기의 전자력을 센터포스트 (53) 와 플런저 (56) 사이에 발생시킨다. 그리고 그 전자력에 의해 플런저 (56) 가 센터포스트 (53) 를 향하여 흡인되어 작동로드 (45) 가 상측이동한다.

상기 압축기 ECU (73) 의 컴퓨터부 (67) 는 후술하는 외부지령부로부터의 토크설정신호에 의거하여, 이 설정토크 (Trs) 로 되도록 제어밸브 (CV) 에 지령신호를, 즉 드라이버부 (66) 를 통하여 코일 (61) 에 구동전류를 출력한다. 또한 이 코일 (61) 로의 통전제어는 인가전압을 조정함으로써 이루어지고, 이 인가전압의 조정에는 (PWM) (펄스폭 변조) 제어가 채용되고 있다.

(제어밸브의 동작특성)

상기 제어밸브 (CV) 에 있어서는 다음과 같이 하여 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 의 배치위치 즉 밸브개도가 결정된다.

먼저 도 2 에 나타낸 바와 같이, 코일 (61) 로의 통전이 없는 경우 (듀티비 = 0%) 는 작동로드 (45) 의 배치에는 벨로우즈 스프링 (48) 에 의거하는 하향탄성력의 작용이 지배적으로 된다. 따라서 작동로드 (45) 는 최하측이동위치에 배치되고, 밸브체부 (46) 는 연통로 (43) 를 전부 열게 한다. 따라서 크랭크실 (12) 의 내압은 그 때 놓여진 상황하에서 취할 수 있는 최대값이 되어, 이 크랭크실 (12) 의 내압과 압축실 (20) 내압의 피스톤 (17) 을 통한 차이는 크고, 사판 (15) 은 경사각도를 최소로 하여 압축기 (CP) 의 토출용량은 최소로 된다.

다음에 상기 제어밸브 (CV) 에 있어서, 코일 (61) 에 대하여 듀티비 가변범위의 최소듀티비 (〉0%) 이상의 통전이 이루어지면, 플런저 탄성지지 스프링 (60)에 가세된 상향 (밸브열림방향) 의 전자력이, 벨로우즈 스프링 (48) 에 의한 하향탄성력을 능가하여 작동로드 (45) 가 상측이동을 개시한다. 이 상태에서는 플런저 탄성지지 스프링 (60) 에 가세된 상향전자력이, 벨로우즈 스프링 (48) 에 의해 가세된 두점간 차압 ΔPd (=PdH-PdL) 에 의거하는 하향 누름력에 대항한다. 그리고 이들 상하 탄성력이 균형잡힌 위치에서, 작동로드 (45) 의 밸브체부 (46) 가 밸브시트 (47) 에 대하여 위치결정된다.

예컨대 엔진 (Eg) 의 회전속도가 감소하여 냉매순환회로의 냉매유량이 감소되면, 하향의 두점간 차압 ΔPd 에 의거하는 힘이 감소되어 그 시점에서의 전자력으로는 작동로드 (45) 에 작용하는 상하 탄성력의 균형을 도모할 수 없게 된다. 따라서 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 가 상측이동하여 연통로 (43) 의 개도가 감소되어, 크랭크실 (12) 의 내압이 저하되는 경향이 있다. 따라서 사판 (15) 이 경사각도 증대방향으로 경사 이동하여 압축기 (CP) 의 토출용량은 증대된다. 압축기 (CP) 의 토출용량이 증대되면 냉매순환회로에서의 냉매유량도 증대되고, 두점간 차압 ΔPd 는 증가된다.

반대로 엔진 (Eg) 의 회전속도가 증대되어 냉매순환회로의 냉매유량이 증대되면, 하향의 두점간 차압 ΔPd 에 의거하는 힘이 증대되어, 그 시점에서의 전자력으로는 작동로드 (45) 에 작용하는 상하 탄성력의 균형을 도모할 수 없게 된다. 따라서 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 가 하측이동하여 연통로 (43) 의 개도가 증가되어, 크랭크실 (12) 의 내압이 증대되는 경향이 있다. 따라서 사판 (15) 이 경사각도 감소방향으로 경사 이동하여 압축기 (CP) 의 토출용량은 감소된다.압축기 (CP) 의 토출용량이 감소되면 냉매순환회로에서의 냉매유량도 감소되고, 두점간 차압 ΔPd 는 감소된다.

또 예컨대 코일 (61) 로의 통전듀티비를 크게 하여 상향 전자력을 크게 하면, 그 시점에서의 두점간 차압 ΔPd 에 의거하는 힘으로는 상하 탄성력의 균형을 도모할 수 없게 된다. 따라서 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 가 상측이동하여 연통로 (43) 의 개도가 감소되고, 압축기 (CP) 의 토출용량이 증대된다. 그 결과, 냉매순환회로에서의 냉매유량이 증대되고, 두점간 차압 ΔPd 도 증대된다.

반대로 코일 (61) 로의 통전 듀티비를 작게 하여 상향 전자력을 작게 하면, 그 시점에서의 두점간 차압 ΔPd 에 의거하는 힘으로는 상하 탄성력의 균형을 도모할 수 없게 된다. 따라서 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 가 하측이동하여 연통로 (43) 의 개도가 증대되고, 압축기 (CP) 의 토출용량이 감소된다. 그 결과, 냉매순환회로에서의 냉매유량이 감소되어 두점간 차압 ΔPd 도 감소된다.

즉 상기 제어밸브 (CV) 는 코일 (61) 로의 통전듀티비에 의해 결정된 두점간 차압 ΔPd 의 제어목표 (설정차압) 를 유지하도록, 이 두점간 차압 ΔPd 의 변동에 따라 내부자율적으로 작동로드 (45 ; 밸브체부 (46) 를 위치결정하는 구성으로 되어 있다. 또 이 설정차압은 코일 (61) 로의 통전듀티비를 조절함으로써 외부로부터 변경이 가능하게 되어 있다.

(제어체계)

도 3 에 나타낸 바와 같이 차량에는 엔진 (Eg) 의 출력 등을 제어하기 위한 엔진 ECU (71), 제어밸브 (CV) 이외의 공조제어요소를 제어하기 위한 에어콘 ECU(72), 및 제어밸브 (CV) 를 제어하기 위한 압축기 ECU (73) 가 각각 탑재되어 있다. 각 ECU (71∼73) 는 (CP)U, ROM, RAM 및 I/O 등을 구비한 컴퓨터 유사의 전자제어유닛이다. 전술한 바와 같이 압축기 ECU (73) 는 압축기용 컴퓨터로서의 컴퓨터부 (67) 와, 구동회로로서의 드라이버부 (66) 를 구비하고 있다.

상기 각 ECU (71∼73) 는 신호선으로서의 선형 버스 (74 ; 주선 (74a) 및 지선 (74b) 에 의해 상호 접속되어 있고, 개개의 ECU (71∼73) 사이에서 통신이 가능해지고 있다. 이와 같은 차량의 로컬 에어리어 네트워크에 사용되는 규격으로서는 CAN 이나 RS-485 등을 들 수 있고, 본 실시형태에서는 CAN 이 채용되고 있다.

상기 엔진 ECU (71) 의 I/O 의 입력단자에는 차량의 주행속도를 검출하기 위한 차속센서 (101), 엔진 (Eg) 의 회전속도 (Ne) 를 검출하기 위한 회전속도센서 (102), 액셀페달 (도시생략) 의 가압량을 검출하기 위한 액셀개도센서 (103), 및 엔진 (Eg) 의 흡입공기압을 검출하기 위한 흡입공기압센서 (104) 가 각각 접속되어 있다. 엔진 ECU (71) 의 I/O 의 출력단자에는 무단변속기 (105), 스로틀밸브장치 (106) 및 연료분사장치 (107) 가 각각 접속되어 있다.

상기 에어콘 ECU (72) 의 I/O 의 입력단자에는 A/C 스위치 (에어콘 스위치 ; 75), 온도설정기 (76), 온도센서 (77), 흡입압센서 (69) 및 토출압센서 (78) 가 각각 접속되어 있다. A/C 스위치 (75) 는 차량의 승무원에 의해 조작되는 공조장치의 ON/OFF 전환스위치로, 온도설정기 (76) 는 차량의 승무원에 의해 조작되는 희망온도의 설정기이다. 온도센서 (77) 는 차실내의 온도를 검출하기 위한 것이다. 흡입압센서 (69) 는 압축기의 흡입압 (Ps) 를 검출하고, 토출압센서 (78)는 압축기의 토출압 (Pd) 를 검출하기 위한 것이다.

상기 에어콘 ECU (72) 는 온도설정기 (76) 로 설정된 온도로 차실내의 온도를 유지하도록, 공조장치의 분출온도, 풍량, 바람의 분출패턴 등을 조절하기 위해, 대응하는 구동부 (79) 에 제어지령을 출력한다. 상술하지 않지만, 이 구동부 (79) 에는 내외기 절환도어를 구동시키는 서보모터, 블로워 모터, 에어믹스도어 구동용 서보모터 등이 있다. 이 구동부 (79) 가 제어밸브 (CV) 이외의 공조제어요소로 되고 있다.

도 4(a) 및 도 4(b) 에 나타낸 바와 같이 상기 선형 버스 (74) 에서 압축기 ECU (73) 를 접속하는 지선 (74b) 의 말단에는 암형 커넥터 (80) 가 장착되어 있다. 이 암형 커넥터 (80) 에는 배터리 (65) 로부터의 전력선 (81) 및 제어밸브 (CV) 의 코일 (61) 로 이어지는 전력선 (82) 도 접속되어 있다. 이 암형 커넥터 (80) 에 착탈가능하게 끼워맞춰지는 수형 커넥터 (83) 는 암형 커넥터 (80) 가 끼워지는 합성수지제의 끼워맞춤부 (84) 와, 이 끼워맞춤부 (84) 내에 선단부가 돌출 배치되고, 이 선단부가 암형 커넥터 (80) 의 암단자 (80a) 에 끼워맞춰지는 수단자 (85) 를 구비하고 있다. 그리고 이 수형 커넥터 (83) 에는 압축기 ECU (73) 즉 컴퓨터부 (67) 및 드라이버부 (66) 가 탑재되어 있다.

즉 상기 수형 커넥터 (83) 의 끼워맞춤부 (84) 로부터는 그것과 일체적으로 평판형상의 기대 (86) 가 연장형성되어 있다. 이 기대 (86) 상에는 압축기 ECU (73) 를 구성하는 각 전기소자 (91∼97), 및 수단자 (85) 를 마운트한 기판 (87) 이 탑재고정되어 있다. 그리고 이 기판 (87) 을 덮어 감추도록 하여 기대 (86)에 커버 (88) 가 장착됨으로써, 수형 커넥터 (83) 전체가 압축기 ECU (73) 를 수용하는 케이스도 겸비하게 된다.

상기 수형 커넥터 (83) 는 기대 (86) 의 측방에 형성된 장착부 (86a) 를 통하여, 차체 (Bd) 에 볼트 고정 등에 의해 고정되어 있다. 이 수형 커넥터 (83 ; 압축기 ECU (73) 는 엔진룸내에서 압축기 (CP) 나 엔진 (Eg) 등의 쉽게 고온으로 되는 기기에서 떨어진 비교적 저온인 영역이나 차실 또는 트렁크룸에 배치되어 있다.

또한 도 4(a) 에 있어서는 커버 (88) 가 파단되어 압축기 ECU (73) 가 드러나 있고, 이 컴퓨터부 (67) 의 회로를 구성하는 ROM 및 RAM 내장의 (CP)U (91), 발진자 (92) 및 정전압 IC (93), 드라이버부 (66) 의 회로를 구성하는 MOS-FET (94) 및 OP 앰프 (95), 그 외에도 CAN 드라이버 (96) 나, 암형 커넥터 (80) 에 대하여 반대로 접속되어 버린 경우에 회로를 보호하기 위한 다이오드 (97) 를 볼 수 있다. 또 도시하지 않지만, 기판 (87) 에는 수지몰드가 이루어져 있고, 이 기판 (87) 상의 각 전기소자 (91∼96) 는 이 수지매립에 의해, 내수성, 내열성, 내진동성 및 전기절연성이 향상된다.

그리고 상기 압축기 ECU (73) 는 엔진 ECU (71) 및 에어콘 ECU (72) 로부터 수신받은 각종 정보 (Ne, Ps, Pd) 를, 미리 기억해 놓은 후 수학식 1 의 연산식에 대입함으로써, 압축기 (CP) 의 구동축 (13) 의 부하토크 (Tr) 를 외부지령부로부터 지령받은 설정토크 (Trs) 로 하기 위한 토출가스유량 (Qd) 에 상당하는 제어밸브 (CV) 의 동작 양태, 즉 설정차압 (지령듀티비 Dt) 을 연산하고, 그 설정차압이 되도록 제어밸브 (CV) 에 지령신호를 출력한다.

즉 상기 구동축 (13) 에 작용하는 압축기 (CP) 의 부하토크 (Tr) 은 그것에 영향을 주는 압축기 (CP) 의 각종 압력 (흡입압 Ps 및 토출압 Pd), 구동축 (13) 의 회전속도 Nc 및 토출가스유량 (Qd) 를 변수로 한 하기의 수학식 1 로 나타낸다.

여기에서 Tr : 부하토크, Tloss : 손실토크, n : 비열비 (R134a 의 경우에는 1.03)

Nc : 구동축의 회전속도 (rpm), Qd : 토출가스상태에서의 가스유량

Ps : 흡입압, Pd : 토출압

또 Qd = (유량계수)×(고정스로틀 (34) 면적)×√(2ΔPd/ρd)

여기에서 상기 구동축 (13) 의 회전속도 Nc 는 엔진 (Eg) 의 회전속도 (Ne) 와 미리 기억되어 있는 동력전달기구 (PT) 의 변속비로 결정된다. 두점간 차압 ΔPd 는 제어밸브 (CV) 의 코일 (61) 로의 입력전류값 즉 듀티비 (Dt) 의 함수로 결정되고, 토출가스의 비중 ρd 는 토출가스압 Pd 로 근사할 수 있다. 또 수학식 1 의 손실토크 Tloss 는 압축기 (CP) 의 구성으로 결정된다.

상기 에어콘 ECU (72) 는 A/C 스위치 (75) 의 ON/OFF 상황, 온도설정기 (76) 에 의한 설정온도, 및 온도센서 (77) 로부터의 검출온도정보 등에 의거하여, 압축기 (CP) 의 필요토출량 (압축기 (CP) 로부터 외부냉매회로 (30) 로의 단위시간당의필요냉매토출량) 즉 필요토출가스유량을 연산함과 동시에, 이에 대응하는 압축기 (CP) 의 부하토크 (Tr) 을 연산한다.

상기 에어콘 ECU (72) 에는 차량이 비정상적인 상태 즉, 비상시 운전모드에 있는지 여부의 정보가 엔진 ECU (71) 로부터 입력된다. 여기에서 말하는 「비상시 운전모드」란 예컨대 등판주행과 같은 엔진 (Eg) 이 고부하상태에 있는 경우나, 추월가속과 같은 차량의 가속시 (적어도 조종자가 급가속을 원하고 있는 경우) 나, 엔진 (Eg) 의 시동시 등을 말한다. 에어콘 ECU (72) 는 엔진 ECU (71) 로부터 비상시 운전모드에 있는 것을 나타내는 신호를 입력했을 때에는 설정토크 (Trs) 로서 최저 토크값을, 그 이외일 때에는 전술한 필요 토출량에 대응하는 설정 토크 (Trs) 를 압축기 ECU (73) (컴퓨터부 (67) 에 지령한다. 본 실시형태에서는 에어콘 ECU (72) 가, 압축기 ECU (73) 에 대하여 토크설정신호를 출력하는 외부지령부를 겸용한다.

다음으로 상기와 같이 구성된 장치의 작용을 설명한다.

도 5 의 플로우차트는 공조제어프로그램의 메인루틴을 나타낸다. 차량의 점화 스위치 (또는 스타트 스위치) 가 ON 되면, 에어콘 ECU (72) 는 연산처리를 개시한다. 에어콘 ECU (72) 는 스텝 S1 에서 각종 초기설정을 실행한다. 그 후, 스텝 S2 이하의 연산처리로 진행된다.

스텝 S2 에서는 A/C 스위치 (75) 가 ON 될 때까지 이 스위치 (75) 의 ON/OFF 상황이 감시된다. A/C 스위치 (75) 가 ON 되면, 처리는 비상시 판정스텝 S3 으로 진행된다. 스텝 S3 에서는 에어콘 ECU (72) 는 차량이 비상시 운전모드에있는지의 여부를 엔진 ECU (71) 로부터의 신호에 의해 판단한다.

차량이 비상시 운전모드에 있으면, 에어콘 ECU (72) 는 스텝 S4 로 진행되어, 비상시 대응제어를 실행한다. 이 비상시 대응제어에서는 에어콘 ECU (72) 는 압축기 ECU (73) 에 설정토크 (Trs) 로서 최저 토크값을 지령한다.

상기 스텝 S3 에서 차량이 비상시 운전모드가 아니면, 에어콘 ECU (72) 는 스텝 S5 로 진행되어 통상제어를 실행한다. 이 통상제어에 있어서 에어콘 ECU (72) 는 온도설정기 (76) 에 의한 온도설정 및 온도센서 (77) 로부터의 검출온도정보 등에 의거하여 압축기 (CP) 의 필요 토출량을 연산함과 동시에, 이에 대응하는 압축기 (CP) 의 토크값을 연산한다. 그리고 에어콘 ECU (72) 는 산출한 토크값을 압축기 ECU (73) 에 대하여 설정토크 (Trs) 로서 지령함과 동시에, 엔진 ECU (71) 에도 출력한다.

상기 압축기 ECU (73) 의 컴퓨터부 (67) 는 에어콘 ECU (72) 로부터 지령받은 설정토크 (Trs) 에 대응한 토출가스유량 (Qd) 에 상당하는 제어밸브 (CV) 의 설정차압을 연산하고, 이 설정차압이 되도록 제어밸브 (CV) 를 조정하기 위해 코일 (61) 로 출력하는 구동전류의 적절한 듀티비 (Dt) 를 연산한다. 그리고 그 듀티비 (Dt) 에서의 구동전류의 출력을 드라이버부 (66) 에 지령한다. 이로 인해 제어밸브 (CV) 의 설정차압이 적정한 값으로 변경되고, 압축기 (CP) 가 설정토크 (Trs) 로 운전된다.

상기 엔진 ECU (71) 는 액셀개도센서 (103) 로부터의 액셀개도의 정보와, 회전속도센서 (102) 로부터의 회전속도 (Ne) 의 정보와, 에어콘 ECU (72) 로부터 입력된 압축기 (CP) 의 설정토크 (Trs) 의 정보 등으로부터 목표엔진 출력토크 (Trk) 를 산출한다. 엔진 ECU (71) 는 산출된 목표엔진 출력토크 (Trk) 가 되도록 엔진 (Eg) 을 제어한다.

즉 상기 엔진 ECU (71) 는 산출된 목표출력토크 (Trk) 에 따라 목표 스로틀 개도를 결정하고, 이 목표 스로틀 개도를 스로틀 밸브 장치 (106) 에 지령한다. 스로틀 밸브장치 (106) 는 지령받은 목표 스로틀 개도를 실현하기 위해 도시하지 않은 스로틀밸브의 개도를 조절하고, 이에 따라 엔진 (Eg) 의 흡입공기량이 조절된다.

또 상기 엔진 ECU (71) 는 상기 출력토크 (Trk) 에 의거하여, 엔진 (Eg) 의 회전속도 Ne 의 목표값을 결정한다. 그리고 이 회전속도 (Ne) 의 목표값과, 차속센서 (101) 로부터의 차속정보에 의거하여 목표변속비를 산출하고, 이 목표변속비를 무단변속기 (105) 에 지령한다. 무단변속기 (105) 는 지령받은 목표변속비를 실현하기 위해, 예컨대 구동 풀리와 피동 풀리의 풀리비 (유효직경비) 를 조절함으로써, 엔진 (Eg) 의 회전속도 (Ne) 를 목표값으로 조절한다. 그 결과, 엔진 (Eg) 는 최적 연비로 되는 엔진출력토크 (Trk) 와 회전속도 (Ne) 의 조합으로 운전된다.

상기 구성의 본 실시형태에서는 다음과 같은 효과를 나타낸다.

(1) 압축기 (CP) 는 에어콘 ECU (72) 로부터의 토크설정신호 (Trs) 에 의거하여, 이 설정토크 (Trs) 로 되도록 압축기 ECU (73) 에 의해 제어된다. 따라서 엔진 ECU (71) 는 압축기 (CP) 의 토크데이터를 감안하여 보다 효율적으로 엔진(Eg) 의 제어를 실행할 때에, 종래장치와 달리 압축기 (CP) 의 부하토크 (Tr) 을 맵 등을 사용하여 추정하지 않고, 에어콘 ECU (72) 로부터의 설정토크 (Trs) 를 토크데이터로 하여 그대로 사용함으로써, 엔진 (Eg) 의 제어를 간단하게 실행할 수 있다. 또 차종마다 (공조장치의 종류마다) 압축기 (CP) 의 부하토크 추정용 맵을 준비할 필요가 없어 차량과의 매칭이 간단해진다.

(2) 압축기 ECU (73) 는 압축기 (CP) 의 토출압 (Pd), 구동축 (13) 의 회전속도 Nc 및 토출가스유량 (Qd) 를 변수로 하여 부하토크 (Tr) 을 연산하는 연산식 (수학식 1) 에 의거하여 제어밸브 (CV) 의 설정차압을 연산하고, 이 설정차압이 되도록 제어밸브 (CV) 를 급전제어한다. 따라서 차량용 공조장치의 외부냉매회로 (30) 의 구성이 변화하여도, 정밀하게 부하토크 (Tr) 을 추정할 수 있어 차량과의 매칭이 보다 간단해진다.

(3) 제어밸브 (CV) 는 고정조리개 (34) 를 사이에 끼운 양측의 차압 ΔPd 를 기계적으로 검출하는 차압검출수단 (감압부재 (48) 등) 을 내장하고 있다. 그리고 이 제어밸브 (CV) 는 차압검출수단이 검출한 차압 ΔPd 에 의거하여 자율적으로 밸브개도조절가능하고, 또한 이 자율적인 밸브개도조잘동작의 기준이 되는 설정차압을 전자 액추에이터 (51 ; 코일 (61) 로의 통전량으로 제어한다. 따라서 압축기 ECU (73) 에 있어서 컴퓨터부 (67) 는 드라이버부 (66) 로의 지령신호로부터 토출가스유량 (Qd) 를 파악하는 것은 용이하고, 이 유량 (Qd) 를 검출하기 위한 센서를 구비하지 않아도, 부하토크 (Tr) 의 추정을 정밀하게 실행할 수 있다.

(4) 에어콘 ECU (72) 가 압축기 ECU (73) 에 대하여 설정토크 (Trs) 를 지령하는 외부지령부를 겸비하고 있다. 따라서 외부지령부의 설치스페이스를 특별히 형성할 필요가 없다.

(5) 압축기 (CP) 를 제어하기 위한 정보전달에 토크신호가 이용되고 있다. 따라서 엔진 ECU (71) 나 압축기 ECU (73) 에서 다른 신호로부터 토크값으로 환산하는 번거로움을 덜어, 엔진 (Eg) 나 압축기 (CP) 의 제어가 용이해진다.

(6) 압축기 ECU (73) 의 컴퓨터부 (67) 는 고온으로 되기 쉬운 압축기 (CP) 로부터 떨어져 배치되어 있다. 따라서 이 컴퓨터부 (67) 는 압축기 (CP) 의 발열영향을 잘 받지 않아, 특별한 내열소자 또는 단열구성을 구비하지 않아도 연산처리동작의 신뢰성이 향상된다.

(7) 압축기 ECU (73) 의 컴퓨터부 (67) 는 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 을 이 컴퓨터부 (67) 에 대하여 착탈가능하게 하는 커넥터부 (83) 에 탑재되어 있다. 따라서 이 컴퓨터부 (67) 를 커넥터 (83) 와는 다른 케이스에 탑재 (수용) 하는 경우와 비교하여, 스페이스를 절약할 수 있게 된다.

(8) 압축기 ECU (73) 의 드라이버부 (66) 는 컴퓨터부 (67) 와 함께 커넥터 (83) 에 탑재되어 있다. 따라서 드라이버부 (66) 만을 커넥터 (83) 와는 다른 케이스에 탑재 (수용) 하는 경우와 비교하여, 스페이스를 절약할 수 있게 된다.

즉 압축기 ECU (73) 는 외부로부터 지령받은 설정토크 (Trs) 를 실현하기 위한 제어밸브 (CV) 의 제어에만 특별화된 전자제어유닛이다. 따라서 이 ECU (73) 는 소형으로 되고, 엔진 ECU (71) 나 에어콘 ECU (72) 가 제어밸브 (CV) 의 제어도 실행하였던 종래에는 생각할 수 없었던, 전자제어유닛의 커넥터 (83) 로의탑재도 용이하게 실현가능한 것이다.

(9) 압축기 ECU (73) 에 있어서, 컴퓨터부 (67) 를 구성하는 전기소자 (91∼93) 와 드라이버부 (66) 를 구성하는 전기소자 (94, 95) 는 공통되는 기판 (87) 에 마운트되어 있다. 따라서 기판 (87) 의 프린트나 이 기판 (87) 에 대한 전기소자 (91∼97) 의 빈딩이 각각 하나의 공정으로 완료되고, 컴퓨터부 (67) 와 드라이버부 (66) 를 접속하는 신호전달용 선재가 필요없게 된다.

(10) 커넥터 (80, 83) 는 배터리 (65) 로부터 드라이버부 (66) 로의 전력선 (81) 및 드라이버부 (66) 로부터 제어밸브 (CV) 의 코일 (61) 로의 전력선 (82) 을, 압축기 ECU (73) 의 컴퓨터부 (67) 로의 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 과 동시에 착탈가능한 구성을 갖고 있다. 따라서 차량의 조립시에 있어서, 드라이버부 (66) 및 컴퓨터부 (67) 에 대한 배선작업을 간단하게 실행할 수 있다.

(11) 각 ECU (71∼73) 는 차량에 구축된 로컬 에어리어 네트워크를 통하여 통신가능하게 접속되어 있다. 따라서 각 ECU (71∼73) 사이에서의 정보의 공유가 용이해진다.

제 2 실시형태

도 6 에 있어서는 제 2 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서 암형 커넥터 (80) 는 엔진 ECU (71) 또는 에어콘 ECU (72) 에 장비되어 있다. 이 커넥터 (80 ; 암단자 (80a ; 도 4 참조) 는 ECU (71) 또는 72 내의 회로를 통하여 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 에 접속되어 있다. 압축기 ECU (73) 를 탑재하는 수형 커넥터 (83 ; 수단자 (85) 는 암형 커넥터 (80 ; 암단자 (80a) 에 끼워맞춰짐으로써, 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 을 이 ECU (73) 에 대하여 접속한다.

또한 배터리 (65) 로부터 압축기 ECU (73) 의 드라이버부 (66) 로의 전력선 (81) 및 드라이버부 (66) 로부터 제어밸브 (CV) 의 코일 (61) 로의 전력선 (82) 은 기판 (87) 으로부터 수형 커넥터 (83) 밖으로 직접 인출되어 있다.

본 실시형태에서도 상기 제 1 실시형태의 (1) ∼ (9) 및 (11) 과 동일한 효과를 갖는다. 그 외에도, 압축기 ECU (73) 는 엔진 ECU (71) 또는 에어콘 ECU (72) 내의 회로를 이용하여 선형 버스 (74) 에 접속되어 있다. 따라서 압축기 ECU (73) 전용의 지선 (74b) 을 필요로 하지 않고, 차량에서의 네트워크 (선형 버스 (74) 의 구성을 간단하게 할 수 있다. 또 압축기 ECU (73) 는 엔진 ECU (71) 또는 에어콘 ECU (72) 에 장착 (지지) 되게 되어, 차체 (Bd) 에 전용의 장착장소를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 예컨대 이하의 양태으로도 실시가능하다.

ㆍ상기 각 실시형태에서 각 ECU (71∼73) 사이는 공용의 통신선 (선형 버스 (74) 에 의해 접속되었으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 각 ECU (71∼73) 사이를 각각 전용 통신선에 의해 접속하여도 된다. 이와 같이 하면 공용통신선의 혼잡에 의한 정보의 전달지연을 방지할 수 있고, 엔진 (Eg) 이나 압축기 (CP) 등의 제어를 보다 고정밀도로 실행할 수 있다.

ㆍ에어콘 ECU (72) 가 압축기 ECU (73) 에 지령하는 설정토크 (Trs) 의 값을 그 때마다 최초부터 연산하는 대신에, 전회 지령한 설정토크 (Trs) 를 기억해 놓고, 그 값에 소정값을 증감시킨 값을 설정토크 (Trs) 로서 출력해도 된다. 즉 압축기 (CP) 의 토출용량이 부족한 경우에는 전회의 설정토크 (Trs) 에 소정값을 가산하고, 압축기 (CP) 의 토출용량이 큰 경우에는 전회의 설정토크 (Trs) 로부터 소정값을 감산한 값을 설정토크 (Trs) 로 하여도 된다. 이와 같이 하면 설정토크 (Trs) 의 연산이 간단해진다.

ㆍ에어콘 ECU (72) 를 생략하고, 엔진 ECU (71) 에 에어콘 ECU (72) 의 기능을 갖게하여도 된다. 이 경우, 이 엔진 ECU (71) 가 외부지령부를 구성하고, 압축기 ECU (73) 는 엔진 ECU (71) 로부터 지령받은 설정토크 (Trs) 가 되도록 제어밸브 (CV) 를 제어한다. 이와 같이 하면 공조장치를 제어하기 위한 신호를 전달하는 네트워크의 구성이 간단해진다.

ㆍ공조제조장치로서 압축기 ECU (73) 에 지령하는 설정토크 (Trs) 를, 설정온도나 차실온도 등의 조건으로부터 (CP)U 에서 연산하는 구성 대신에, 간단한 토크조정기능 (다른 설정토크를 지령할 수 있는 구성) 을 구비한 것으로 하여도 된다. 예컨대 매뉴얼 에어콘에서, 냉방조건을 설정하는 손잡이의 조작에 의해, 단계적 또는 연속적으로 압축기 ECU (73) 에 설정토크 (Trs) 를 지령가능한 구성으로 한다. 이 설정토크 (Trs) 의 지령신호는 엔진 ECU (71) 에도 출력되고, 엔진 ECU (71) 는 상기 설정토크 (Trs) 를 목표엔진 출력토크 (Trk) 의 연산시에 사용한다.

단, 비상시 운전모드시에는 엔진 ECU (71) 로부터의 지령에 의해, 압축기 ECU (73) 에는 설정토크 (Trs) 로서 소정의 최소값이 출력된다. 이와 같이 하면, 공조제어장치가 (CP)U 를 장비하지 않은 구성이어도, 엔진 ECU (71) 는 압축기 (CP) 의 운전상황을 감안하여 보다 효율적으로 엔진 (Eg) 의 제어를 실행할 수 있다.

ㆍ엔진 ECU (71) 가 압축기 ECU (73) 에 설정토크 (Trs) 를 지령하는 구성으로 하여도 된다. 엔진 ECU (71) 는 현재의 차량의 상황으로부터 주행에 필요한 토크를 연산함과 동시에, 에어콘 ECU (72) 가 연산한 압축기 (CP) 에 요구되는 토크의 값으로부터 차량의 주행을 우선시켜, 압축기 (CP) 의 설정토크 (Trs) 를 결정한다. 그리고 압축기 ECU (73) 에 그 설정토크 (Trs) 를 지령한다. 엔진 ECU (71) 는 가속시 또는 등판시 등의 비상시 운전모드이어도, 반드시 압축기 (CP) 를 최소용량으로 운전시킬 필요가 없고, 여유가 있으면 그 여유 범위에서 최대 토크를 압축기 (CP) 의 설정토크 (Trs) 로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 차량의 주행을 우선시키고, 또한 공조장치를 효율적으로 운전할 수 있다.

ㆍ엔진 ECU (71) 및 에어콘 ECU (72) 와는 별도로, 엔진 ECU (71) 및 에어콘 ECU (72) 가 각각 압축기 (CP) 에 요구되는 운전토크값의 어느 것을 우선시킬지를 판단하고, 압축기 ECU (73) 에 설정토크 (Trs) 를 지령하는 외부지령부 (컴퓨터) 를 설치하여도 된다.

ㆍ압축기 ECU (73) 가 압축기 (CP) 의 각종 압력 (흡입압 Ps 및 토출압 Pd) 을 검출하기 위한 센서, 및 구동축 (13) 의 회전속도 Nc 를 검출하기 위한 센서를 전용으로 구비하는 것이다.

ㆍ압축기 (CP) 의 부하토크 (Tr) 를 검출하는 토크센서를 구비하고, 이 센서로부터의 검출정보가 설정토크신호 (Trs) 로 되도록, 압축기 ECU (73) 가 압축기 (CP) 의 토출용량을 제어하는 구성으로 하는 것이다. 이와 같이 하면, 부하토크 (Tr) 를 산출하기 위한 연산식을 필요로 하지 않고, 압축기 ECU (73) 의 연산부하를 경감할 수 있고, 예컨대 흡입압 센서 (69) 나 토출압 센서 (78) 를 삭제할 수 있다.

ㆍ상기 각 실시형태에 있어서, 압축기 ECU (73) 측의 커넥터 (83 ; 단자 (85) 를 암형으로, 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 측의 커넥터 (80 ; 단자 (80a) 를 수형으로 각각 변경하는 것이다.

ㆍ압축기 ECU (73) 를 탑재하는 커넥터 (83) 에 있어서, 배터리 (65) 로부터 드라이버부 (66) 로의 전력선 (81) 또는 드라이버부 (66) 로부터 제어밸브 (CV) 의 코일 (61) 로의 전력선 (82) 의 한쪽만을, 선형 버스 (74) 의 지선 (74b) 과 동시에 착탈가능한 구성으로 하는 것이다. 그리고 다른 쪽의 전력선 (81, 82) 은 기판 (87) 으로부터 직접 인출할 것이다.

ㆍ상기 제 1 실시형태에 있어서 커넥터 (80, 83) 를 삭제하고, 각 선재 (74b, 81, 82) 를 기판 (87) 으로부터 직접 인출하는 것이다.

ㆍ압축기 ECU (73) 를 커넥터 (83) 에 탑재하지 않는 것이다. 즉 예컨대 압축기 ECU (73) 의 회로기판 (87, 91∼97) 을, 그 전용 케이스, 또는 엔진 ECU (71) 의 회로기판을 수용하는 케이스, 또는 에어콘 ECU (72) 의 회로기판을 수용하는 케이스에 수용하는 것이다. 또한 일반적으로 엔진 ECU (71) 나 에어콘 ECU (72) 는 차실내 등의 비교적 저온인 영역에 배치되어 있다.

ㆍ압축기 ECU (73) 에서 컴퓨터부 (67) 만을 커넥터 (83) 에 탑재하고, 드라이버부 (66) 를 이 커넥터 (83) 와는 별도로 배치하는 것이다. 이 경우, 드라이버부 (66) (의 회로기판) 를 전용 케이스에 수용하고 차체 (Bd) 에 고정하여도 되고, 엔진 ECU (71) 의 회로기판을 수용하는 케이스, 또는 에어콘 ECU (72) 의 회로기판을 수용하는 케이스에 수용하여도 된다. 또 드라이버부 (66) 를, 압축기 (CP) 의 하우징 (11) 이나 제어밸브 (CV) 의 밸브하우징 (41) 에 탑재하여도 된다.

ㆍ급기통로 (28) 의 상류부를 통하여 연통로 (43) 와 토출실 (22) 을 연통시키고, 급기통로 (28) 의 하류부를 통하여 밸브실 (42) 과 크랭크실 (12) 을 연통시키는 것이다. 즉 급기통로 (28) 에서의 밸브실 (42) 과 연통로 (43) 의 상하류관계를 상기 실시형태와는 반대로 하는 것이다. 이와 같이 하면, 연통로 (43 ; 토출실 (Pd) 의 분위기) 와 이 연통로 (43) 에 인접하는 제 2 압력실 (50 ; 동일하게 토출압 (Pd) 의 분위기) 사이의 압력차를 작게 할 수 있고, 양자 (43, 50) 사이에서의 압력누설을 억제할 수 있어, 고정밀도의 토출용량제어를 실행할 수 있다.

ㆍ제어밸브 (CV) 를 급기통로 (28) 가 아니라 추기통로 (27) 의 개도조절에 의해 크랭크실 (12) 의 내압을 조절하는 소위 추출측 제어밸브로 하여도 된다.

ㆍ제어밸브 (CV) 로서 내부자율기능을 갖지 않은 단순한 전자밸브를 사용하는 것이다.

상기 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대하여 기재한다.

(1) 상기 용량가변형 압축기는 차량용 공조장치에 사용되고, 외부구동원은 차량의 주행구동원으로, 이 주행구동원의 출력을 제어하는 주행구동원용 컴퓨터 (상기 실시형태에 있어서는 엔진 ECU (71) 에 구체화되어 있음) 가 외부지령부를 겸하고 있는 청구항 1 내지 6 항 중 어느 한 항에 기재된 용량제어장치.

(2) 상기 용량가변형 압축기는 제어실의 압력을 제어함으로써 토출용량을 변경할 수 있고, 상기 제어밸브는 그 개도조절에 의해 제어실의 압력을 조정할 수 있는 청구항 1 내지 9 항 중 어느 한 항에 기재된 용량제어장치.

(3) 상기 기대에는 회로기판을 덮는 커버가 장착되어 있는 청구항 3 에 기재된 용량제어장치.

(4) 압축기용 컴퓨터를 구성하는 전기소자와 구동회로를 구성하는 전기소자는 공통 기판에 마운트되어 있는 청구항 4 에 기재된 용량제어장치.

(5) 청구항 1 내지 9 항 중 어느 한 항 또는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 용량제어장치를 구비한 차량용 공조장치.

(6) 지령신호에 의거하여 밸브개도를 조절함으로써 용량가변형압축기의 토출용량을 조절할 수 있는 제어밸브에 대하여, 외부지령부로부터의 토크설정신호에 의거하여 이 설정토크가 되도록 지령신호를 출력하는 압축기용 컴퓨터를 탑재함과 동시에, 외부지령부로부터의 신호선을 이 컴퓨터에 대하여 착탈가능하게 하는 커넥터.

(7) 상기 제어밸브는 전자 액추에이터를 구비하는 전자구동식으로, 이 전자 액추에이터와 전원 사이에는 압축기용 컴퓨터로부터의 지령신호에 의거하여 전원으로부터 전자 액추에이터로의 급전량을 조절하는 구동회로가 설치되어 있고, 이 구동회로도 탑재하는 상기 (6) 에 기재된 커넥터.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 예컨대 차량용 공조장치에 사용한 경우에는 차종마다 압축기의 부하토크 추정용 맵을 준비할 필요가 없고, 엔진 ECU 가 압축기의 부하토크를 엔진제어데이터로서 간단하게 사용할 수 있으며, 엔진의 출력토크를 적합하게 제어할 수 있어 연비절약성능이 향상된다.

또 압축기용 컴퓨터가 압축기로부터 떨어져 배치되어 있고, 이 컴퓨터는 압축기의 발열영향을 잘 받지 않아, 특별한 내열소자 또는 단열구성을 구비하지 않아도 연산처리동작의 신뢰성이 향상된다.

Claims

구동원으로부터 동력공급을 받는 구동축과 토출용량가변기구를 구비하고, 구동축의 회전에 따라 가스의 흡입, 압축 및 토출을 실행하는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 용량제어장치로,

상기 용량가변형 압축기의 토출용량을 변화시키기 위한 밸브개도를 지령신호에 의거하여 제어가능한 제어밸브와,

상기 용량가변형 압축기로부터 떨어져 배치되고, 외부지령부로부터의 토크설정신호에 의거하여, 이 설정토크로 되도록 제어밸브로 지령신호를 출력하는 압축기용 컴퓨터를 구비한 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 압축기용 컴퓨터는 외부지령부로부터의 신호선을 이 컴퓨터에 대하여 착탈가능하게 하는 커넥터에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 압축기용 컴퓨터의 회로가 구성된 기판은 커넥터의 끼어맞춤부로부터 연장되도록 하여 설치된 기대상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제어밸브는 전자 액추에이터를 구비하는 전자구동식으로, 이 전자 액추에이터와 전원 사이에는 압축기용 컴퓨터로부터의 지령신호에 의거하여 전원으로부터 전자 액추에이터로의 급전량을 조절하는 구동회로가 설치되어 있고, 이 구동회로는 압축기용 컴퓨터와 함께 커넥터에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 4 항에 있어서, 상기 커넥터는 전원으로부터 구동회로로의 전력선 및/또는 구동회로로부터 전자 액추에이터로의 전력선을, 외부지령부로부터의 신호선과 동시에 착탈가능한 구성인 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는 차량용 공조장치에 사용되고, 외부지령부를 구성하는 컴퓨터와 압축기용 컴퓨터는 차량상에 구축된 로컬 에어리어 네트워크를 통하여 통신가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어밸브 이외의 공조제어요소를 제어하는 컴퓨터가 외부지령부를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기용 컴퓨터는 용량가변형 압축기의 토출압, 구동축의 회전속도 및 토출가스유량을 변수로 하여 구동축에 작용하는 토크를 연산하는 연산식에 의거하여, 상기 설정토크로 하기 위한 토출가스유량에 상당하는 제어밸브의 개도를 연산하고, 그 개도로 되도록 제어밸브에 지령신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는 공조장치에 사용되고, 상기 제어밸브는 냉매순환회로의 토출압력영역에 각각 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 내장하고, 이 차압검출수단이 검출한 차압에 의거하여 자율적으로 밸브개도조절가능하고, 나아가서는 이 자율적인 밸브개도조절동작의 기준이 되는 설정차압을 압축기용 컴퓨터로부터의 지령신호에 의거하여 변경가능한 설정차압변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량제어장치.