JP2503569B2 - ワブル型コンプレッサの駆動制御装置 - Google Patents

ワブル型コンプレッサの駆動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は車両用空調装置に使用されるワブル型コン
プレッサに係り、特にその圧縮容量を変更する駆動制御
装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、車両用空調装置のワブル型コンプレッサにおい
ては、加速等に伴いエンジンに対し所定値以上の負荷が
加わったとき、電磁弁の最大作動によりクランク室と吐
出室との間が全開され、吐出圧によりクランク室の圧力
が高められて、ピストンの背面に高圧が付与され、ピス
トンと連結された揺動斜板にピストンロッドを介して引
張力が作用して揺動斜板の傾斜角が小さくされて圧縮容
量が最小化されるようになっている。
（発明が解決しようとする課題） ところが、この従来構成においては、エンジンの負荷
が所定値以上である間中、電磁弁が全開側へ切替え保持
されて圧縮容量が最小状態に保持されるようになってい
るため、クランク室内は長時間にわたり高い圧力に維持
され、駆動軸上の回転駆動板に対して揺動斜板を止着す
るサークリップ部、揺動斜板に対するピストンロッドの
かしめ部、あるいはピストンに対するピストンロッドの
かしめ部等の諸機構部に過大な物理的負荷が加わり、耐
久性が乏しくなるという問題点があった。
このために、この出願の出願人はエンジン負荷が所定
値以上になったとき、まず電磁弁を一時的に全開側に最
大作動量にて切替えて圧縮容量を最小にし、圧縮容量が
最小になった後は電磁弁をその最小状態が保持される程
度の作動量となるように閉鎖側へ戻すようにしたものを
すでに提案している。しかしながら、この提案において
は、電磁弁による全開時間が一定であって、冷房負荷が
小さいこと等によりクランク室内圧力が前記全開前にす
でに高くなっているときには、クランク室内圧力の高圧
状態が長く維持されて前記と同様に過大な物理的負荷の
問題がある。逆に、クランク室内圧力が低すぎる場合に
は圧縮容量が最小になる以前に前記全開状態が終了して
しまい、結果的に最小圧縮容量に到達しなかったり、到
達するまでに時間がかかったりして、エンジン負荷が大
きくても冷房能力があまり低下されないことになり、燃
費が悪くなったりする問題があった。
この発明は、このような従来技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、エンジン負荷が所定値以上であるときに圧縮容量を
最小化する場合、クランク室の高圧状態維持時間を短縮
し、揺動斜板やピストンロッド等の連結緒機構部に加わ
る過負荷を軽減し、耐久性を向上させることができると
共に、加速時等に圧縮容量を確実に最小容量にすること
が可能なワブル型コンプレッサの駆動制御装置を提供す
ることにある。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明においては吐
出圧力を検出する第１検出手段と、エンジン負荷を検出
する第２検出手段と、その第２検出手段により所定値以
上のエンジン負荷が検出された時には前記クランク室と
吐出室との間を全開状態にして圧縮容量が最小容量とな
るように前記電磁弁を制御する第１制御手段と、前記第
１検出手段による検出結果に応じて前記電磁弁による前
記全開時間を設定する設定手段と、その設定手段による
設定時間の終了後から前記第２検出手段による所定値以
上のエンジン負荷検出終了までの間はクランク室と吐出
室との間が最小圧縮容量を保持できる程度の開放度とな
るように電磁弁の作動を制御する第２制御手段とを設け
たものである。
又、この発明においては前記第１検出手段として、吐
出圧力を検出するものに代えて、クランク室圧力を検出
するものを使用する。
（作用） 上記のように構成された第１発明のワブル型コンプレ
ッサの駆動制御装置においては、加速時、坂道登はん時
のようにエンジン負荷が所定値以上である時には第２検
出手段がそれを検出し、それに基づいて第１制御手段の
作用により電磁弁が全開側へ切替え作動されて圧縮容量
が最小容量まで急速に低化される。一方、第１検出手段
により吐出圧力が検出され、それに基づいて電磁弁の作
動による前記全開時間が設定され、その設定時間が経過
すると、電磁弁が最小圧縮容量を保持できる程度の作動
量となるように閉鎖方向へ変位される。
又、第２発明の駆動制御装置においては、クランク室
内の圧力により前記全開時間が設定される。
（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に基づい
て説明する。はじめにワブル型コンプレッサの概略を説
明する。
第１図において、エンジンの回転により駆動軸１が回
転されると、クランク室２内の回転支持板３及び回転駆
動板４が回転されて、バー５により回転を阻止されると
共に、サークリップ６により回転駆動板４に抜止されて
いる揺動斜板７が揺動され、それに基づいて揺動斜板７
とロッド８を飼いいて介して連結されたピストン９が往
復動される。このピストン９の往復動により吸入室10及
び吸入弁11を介してシリンダボア12内に冷媒ガスが吸入
されると共に、圧縮された冷媒ガスが吐出弁13及び吐出
室14を介して外部空調回路に送出される。
ここで、クランク室２内の圧力が吸入室10内の圧力よ
りも大きくなると、ピストン９の背面に作用する圧力が
上昇し、揺動斜板７は傾斜角が小さくなって立った状態
となる。このため、ピストンストロークが小さくなっ
て、圧縮容量が減少する。逆に、クランク室２内の圧力
が小さくなると、揺動斜板７の傾斜角が大きくなってピ
ストンストロークが大きくなり、圧縮容量が増加する。
この圧縮容量の増減制御を行うのが第１図の右側に示
された電磁弁20である。その電磁弁20において、コイル
21に通電が行われて励磁されると、プランジャ22がバネ
23のバネ力に抗して上昇され、通路24,25、弁孔26を介
してスプール27に前記吐出室14内の吐出圧が作用してそ
のスプール27がバネ28のバネ力に抗して下降され、吐出
冷媒ガスがスプール孔29及び通路30を介して前記クラン
ク室２内に供給されると共に、スプール27により通路3
1,32が閉鎖され、クランク室２内の圧力が高くなる。
又、前記コイル21が消磁されると、プランジャ22が下降
して吐出室14とクランク室２との間の通路24等が遮断さ
れると共に、スプール27がバネ28によって上昇され、吸
入室10とクランク室２との間の通路31,32が開放されて
クランク室２内のガス圧が抽気され、そのクランク室２
内の圧力が低下する。
次に、前記のように構成されたワブル型コンプレッサ
における駆動制御装置の回路構成を第２図に従って説明
する。
第1,第２の制御手段を構成する中央処理装置（CPU）4
1は設定手段としてのタイマ回路42を備え、このCPU41に
は装置全体の動作を制御するための後述の第３図に示す
プログラム等を格納した読出し専用のメモリ（ROM）43
と、演算結果を一時的に記憶する読出し及び書込み可能
なメモリ（RAM）44とが接続されている。
前記CPU41には第１検出手段を構成する吐出圧センサ4
5、第２検出手段を構成するエンジン負荷センサ46、車
速センサ47、クランク室圧センサ48及びその他のセンサ
群49が接続されている。前記吐出圧センサ45は吐出圧力
を検出するために吐出室14内に配置され、その検出値が
CPU41に入力される。エンジン負荷センサ46はポテンシ
ョメータであって、アクルペダルに接続されて踏込み量
を検出し、車速センサ47はロータリエンコーダであっ
て、駆動輪の軸に対応配置されて軸の回転数を検出し、
CPU41にはエンジン負荷センサ46からの検出値と車速セ
ンサ47からの検出値とが入力される。クランク室圧セン
サ48はクランク室２内に配置されている。他のセンサ群
49は車室内温度センサ、外気温度センサ、熱交換量セン
サ等の各種センサからなり、それらのセンサ及び前記吐
出圧センサ45、クランク室圧センサ48からの検出データ
に基づいてCPU41は冷房負荷を検出する。又、前記CPU41
には駆動回路50を介して前記電磁弁20が接続され、この
電磁弁20に対しCPU41から適当なデューティ比の駆動信
号が出力されて、電磁弁20がそのデューティ比に応じた
作動量で励磁される。この場合、電磁弁20がデューティ
比１で励磁されるとクランク室２と吐出室14との間の通
路が全開となる。
さて、前記のように構成されたこの実施例の装置にお
いて、空調装置のスタートスイッチがオンされると、第
３図のフローチャートに示す動作がCPU41の演算制御の
もとで開始され、まずステップ（以下ステップを単にＳ
で表わす）１においてRAM44に記憶されたデータの初期
化が行われる。次のS2で吐出圧センサ45により吐出圧が
検出されると共に、その吐出圧センサ45、車速センサ4
7、クランク室圧センサ48及び他のセンサ群49からの信
号により冷房負荷が検出される。次のS3ではエンジン負
荷センサ46によりエンジン負荷が検出されると共に、S4
でその検出されたエンジン負荷が所定値以上であるか否
かが判別され、車両が加速走行中であったり坂道の登は
ん中であったりして、エンジンに所定値以上の負荷がか
かっている場合には、S5に進んで吐出圧力に応じて、圧
縮容量を最小にするまでに必要なデューティ比１の電磁
弁励磁継続時間Ｔ（第４図参照）、すなわちクランク室
２と吐出室との間の通路全開時間がタイマ回路42によっ
て設定される。つまり、吐出圧力が低い場合は、クラン
ク室内圧力を高くして最小容量にするまでの時間が長く
かかるので、長い全開時間Ｔが設定され、吐出圧力が高
い場合には最小容量にするまでの時間が短いので、短い
全開時間Ｔが設定される。次のS6ではタイマ回路42によ
り全開設定時間Ｔのタイムカウントが行われる。
そして、S7において設定時間Ｔが経過したか否かが判
別され、設定時間Ｔが経過するまでは、S8において電磁
弁20の駆動デューティ比が１に設定され、次のS9におい
てそのデューティ比１が電磁弁20が励磁作動されてクラ
ンク室２の圧力が上げられ、圧縮容量が急激に最小化さ
れる。前記全開設定時間Ｔが経過すると、S7からS10に
進んで電磁弁20の駆動デューティ比が圧縮容量を最小状
態に保持できる程度の小さいデューティ比Drc（実施例
では0.4程度）に設定変更され、S9においてそのデュー
ティ比Drcで電磁弁20が作動されて圧縮容量が最小状態
に保持される。
そして、エンジン負荷が所定値以下になって、それが
検出されると、S4を経てS11においてタイマ回路42のカ
ウントがクリアされ、次のS12で前記S2における検出結
果に基づいて冷房負荷に応じた電磁弁20の駆動デューテ
ィ比が設定され、S9でそのデューティ比に基づき電磁弁
20が作動されて圧縮容量が最小状態から大の側へと変更
される。
従って、第４図から明らかなように、コンプレッサの
駆動中にエンジン負荷が所定値以上であることが検出さ
れると、まず吐出圧力に応じた設定時間Ｔだけは電磁弁
20がデューティ比１で駆動制御され、クランク室２内の
圧力が高められて圧縮容量が急激に最小化され、最小化
されるとその後は電磁弁20が所定の小さなデューティ比
Drcで駆動制御され、クランク室２の圧力が下げられた
状態にて圧縮容量が最小状態に保持される。そのため
に、第４図に鎖線で示すように、電磁弁20がデューティ
比１で連続的に駆動制御されて、クランク室の圧力が長
時間にわたり高い状態に維持されていた従来の技術とは
異なり、圧縮容量が最小状態に保持される期間中はクラ
ンク室２の圧力が低減されることになり、揺動斜板７や
ピストンロッド８等の連結諸機構部に加わる物理的負荷
が軽減されて耐久性が向上する。又、第５図から明らか
なように、最小容量を維持するために電磁弁20のデュー
ティ比が１でなく、それよりも小さい所定値Drcに設定
されるので、エンジン負荷が所定値以下になって、圧縮
容量を最小から最大側に変更するために電磁弁20のデュ
ーティ比を変える場合、その応答性が良好になる。
更に、圧縮容量を最小にするための電磁弁20のデュー
ティ比１の励磁時間が吐出圧力に応じて調節設定される
ので、クランク室２への吐出ガスの供給量が充分である
にもかかわらず、電磁弁20のデューティ比１の励磁状態
を維持し続けるというようなことを防止でき、クランク
室内の高騰を防止して前記と同様に耐久性の問題が生じ
るのを防止できる。又、逆に吐出ガスの供給量が不充分
でクランク室２内の圧力が高くなる以前、すなわち圧縮
容量が最小になる以前に電磁弁20のデューティ比１の励
磁時間が終了して、エンジン負荷が大きいのにもかわら
ず、圧縮機が大容量で作動して燃費が悪くなったりする
おそれを確実に防止でき、エンジン負荷に応じて圧縮機
の容量切換えを安全かつ効率良く行うことができる。
なお、この実施例においては第１検出手段として吐出
圧センサ45を用い、冷房負荷に応じて変化する吐出圧に
応じてデューティ比１の励磁時間を設定するようになっ
ているため、言換えればクランク室２に対する供給圧力
の高低に応じて供給全開時間が直接的に設定されるよう
になっているため、クランク室の圧力上昇すなわち圧縮
容量最少化を可及的短時間で行うことができる。
（別の実施例） 又、この発明は前記実施例に限定されるものではな
い。例えば、電磁弁20のデューティ比１励磁時間Ｔ設定
のための検出データをクランク室圧センサ48により得る
ように構成してもよい。つまり、この場合にはクランク
室内センサ48が第１検出手段を構成する。従って、この
ように構成した場合には圧力制御を受けるクランク室２
内の圧力そのものに応じて前記のデューティ比１の時間
が設定される。
さらに、この発明は例えば、電磁弁20のデューティ比
１の励磁時間Ｔを設定するためのデータとしてクランク
室２と吸入室10との差圧、熱交換量等の他データを加え
たり、吐出圧センサ45とクランク室圧センサ38からの両
データを使用したりしてもよく、又、前記実施例とは逆
に電磁弁20が消磁された時にクランク室２内に吐出圧力
が供給されるように構成してもよい。
（発明の効果） この発明は、以上説明したように構成されているの
で、エンジン負荷が所定以上であるときに圧縮容量を最
少化する場合、クランク室が高圧状態になる時間を短縮
し、揺動斜板やピストンロッド等の連結諸機構部に加わ
る物理的負荷を軽減して、耐久性を向上させることがで
きると共に、圧縮容量の変更時の応答性を向上させるこ
とができ、しかもエンジン負荷に応じて確実に圧縮容量
を最小にできるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明を具体化した可変容量コンプレッサの
断面図、第２図は駆動制御装置の回路構成を示すブロッ
ク図、第３図は動作を説明するためのフローチャート、
第４図は電磁弁のデューティ比とクランク室の圧力と圧
縮容量との変化状態を関連させて示すグラフ、第５図は
電磁弁のデューティ比に対する圧縮容量の変化を示すグ
ラフである。 ２……クランク室、７……揺動斜板、９……ピストン、
10……吸入室、14……吐出室、20……電磁弁、41……第
1,第２制御手段としてのCPU、42……設定手段としての
タイマ回路、45……第１検出手段としての吐出圧セン
サ、46……第２検出手段としてのエンジン負荷センサ、
47……第２検出手段としての車速センサ、48……第１検
出手段としてのクランク室圧センサ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】クランク室と吐出室との間に電磁弁を設
    け、その電磁弁の作動量に応じてクランク室内への吐出
    圧力の供給及び供給停止を行ってクランク室内の圧力を
    変更し、それに基づいて、ピストンに往復運動を付与す
    る揺動斜板の傾斜角を変更して圧縮容量を変化させるよ
    うにしたワブル型コンプレッサにおいて、 吐出圧力を検出する第１検出手段と、 エンジン負荷を検出する第２検出手段と、 その第２検出手段により所定値以上のエンジン負荷が検
    出された時には前記クランク室と吐出室との間を全開状
    態にして圧縮容量が最小容量となるように前記電磁弁を
    制御する第１制御手段と、 前記第１検出手段による検出結果に応じて前記電磁弁に
    よる前記全開時間を設定する設定手段と、 その設定手段による設定時間の終了後から前記第２検出
    手段による所定値以上のエンジン負荷検出終了までの間
    はクランク室と吐出室との間が最小圧縮容量を保持でき
    る程度の開放度となるように電磁弁の作動を制御する第
    ２制御手段と を設けたワブル型コンプレッサの駆動制御装置。
  2. 【請求項２】第１検出手段として吐出圧力を検出するも
    のに代えて、クランク室内圧力を検出するものにした請
    求項第１項記載のワブル型コンプレッサの駆動制御装
    置。
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Cited By (1)

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