JP2722471B2 - 可変容量型コンプレッサの容量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車両の冷房装置における可変容量型コンプレ
ッサの制御方法に関する。

従来技術 第１図に示す様に一般の冷房回路１は、可変容量型コ
ンプレッサ２（以下コンプレッサという）の吐出側から
吸入側に至る回路間に、凝縮器３、レシーバ４、膨張弁
５及び蒸発器６が、配管７によって順次接続されてい
る。

コンプレッサ２の容量可変制御を行うにために、蒸発
器６の吹き出し口温度を検出するための温度センサー10
が蒸発器６の吹き出し口に、エンジン負荷としてのアク
セルペダルの踏み込み量を検出するポテンションメータ
11がアクセルに、室内の運転者などが希望の温度を設定
するための目標値設定スイッチ12が冷房装置の操作パネ
ル等に、それぞれ設けられており、これらからの信号が
制御装置９へ入力されている。

制御装置９は前記信号を基に容量可変機構８を駆動さ
せ、コンプレッサ２の容量を制御させる。容量可変機構
８は、コンプレッサ２の形式に応じて電磁弁又はソレノ
イドなどによって構成され、連続的或いは段階的に容量
可変部材（図示せず）を変位させて容量を制御する。

制御装置９における制御方法としては、例えば特開昭
62−095254号等が提案されている。

この制御方法は、エンジン負荷を検出し、走行状態を
診て加速開始などの場合のようにエンジン負荷が大であ
ると判断すると、コンプレッサの容量を最小にし、これ
によってエンジン負荷を軽減させ、加速性を良好にす
る。しかし、加速中の冷房能力は最小であり、車室内の
温度は目標値と大きくずれてしまうため、加速開始時に
コンプレッサの容量値を記憶しておき、加速終了ととも
に容量可変部材の操作量を、容量が加速開始時に記憶し
た容量値以上に設定することによって加速後の冷房フィ
ーリングの悪化を防ぐようにしている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述した従来の制御方法では、加速等に
よるエンジン負荷大の状態が終了し、冷房を再開した後
において、現在の冷房負荷に全く関係なく、容量をただ
冷房中断前の容量値かそれよりも増大させるため、長時
間の加速状態が持続して室温が顕著に変化し、冷房負荷
が大きく変化するような場合、冷房フィーリングが著し
く損なわれたり、燃費の低下を招いたりするという問題
点が生じた。

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、エン
ジン負荷大時にコンプレッサ容量を低減してエンジン負
荷を減らすとともに、上記コンプレッサ容量低減による
空調フィーリングの低下をできるだけ抑止し得る可変容
量型コンプレッサの容量制御方法を提供することをその
解決すべき課題とするものである。

問題点を解決するための手段 請求項１記載の本発明は、車両に搭載されてエンジン
出力により駆動される可変容量型コンプレッサの圧縮容
量を冷房負荷の検出値に応じて常に適正な室温に保つべ
く制御するとともに、エンジン負荷が大である状態を検
出した場合に前記冷房負荷の検出値に応じた制御を中断
して容量を低減し、該状態が終了した場合に前記冷房負
荷の検出値に応じた制御に復帰する可変容量型コンプレ
ッサの容量制御方法において、 前記復帰した時点より所定のゲイン増強時間だけ前記
冷房負荷の検出値に応じた制御の制御ゲインを増大さ
せ、かつ、前記ゲイン増強時間を前記冷房負荷の検出値
に応じた制御の中断時間に応じて変更することを特徴と
している。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の可変容量型
コンプレッサの容量制御方法において更に、前記復帰し
た時点より所定のゲイン増強時間だけなされる前記冷房
負荷の検出値に応じた制御は、設定された目標値と前記
冷房負荷の検出値との偏差に前記制御ゲインを乗じた値
に比例する操作量だけ前記偏差を解消する向きに前記可
変容量型コンプレッサの圧縮容量を制御するものである
ことを特徴としている。

請求項３記載の本発明は、請求項１又は２記載の可変
容量型コンプレッサの容量制御方法において更に、前記
ゲイン増強時間を前記中断時間に比例して伸縮させるこ
とを特徴としている。

作用及び発明の効果 本発明では、冷房負荷の検出値に応じて常に適正な室
温に保つべく圧縮容量を制御する通常の可変容量型コン
プレッサの容量制御（冷房負荷に基づく容量制御ともい
う）に加えて更に、以下の三つの制御を実施する。

・エンジン負荷大状態において上記「冷房負荷に基づく
容量制御」を中断して容量を低減する制御（以下、単に
「中断制御」ともいう） ・上記「中断制御」の終了後、所定のゲイン増強時間の
間、制御ゲインを増強する制御（以下、単に「ゲイン増
強制御」ともいう） ・中断時間に応じて上記ゲイン増強時間を伸縮する制御
（以下、単に「ゲイン増強時間制御」ともいう） このような三つの制御を追加することにより、以下の
作用効果を奏する。

まず、エンジン負荷大状態において上記「中断制御」
を実施して、エンジンに過大な負担を掛けることなく車
両の加速性を向上する。

しかし、この「中断制御」は中断時間が長くなる場
合、たとえば室温の上昇（冷房負荷の増大）を招いてし
まうので、上記中断後、「ゲイン増強制御」を実施して
室温を目標値に速やかに復帰させ、空調フィーリングを
回復させる。

しかし、このような「ゲイン増強制御」は、たとえば
中断時間が短かかったにもかかわらずゲイン増強時間が
中断時間に比較して長く設定されている場合には偏差が
解消した後も過敏なゲイン増強制御が持続され、その結
果、目標値に対するオーバーシュートや振動が生じて空
調フィーリングの低下が生じる。逆に、中断時間が長か
ったにもかかわらずゲイン増強時間が中断時間に比較し
て短く設定されている場合にはゲイン増強時間が終了し
た時点でもまだ冷房負荷の検出値が目標値よりかなり高
い状態のままとなって空調フィーリングの低下が生じ
る。

そこで本構成では更に、「ゲイン増強時間制御」、す
なわち中断時間に応じてゲイン増強時間を伸縮する制御
を行う。

つまり、中断時間が長く、冷房負荷の変化量（特にそ
の増大量）が大きいと推定される場合にはゲイン増強時
間を長くし、これにより、実際に冷房負荷の変化量（特
にその増大量）が大きくなっていた場合でも、目標値へ
の冷房負荷の接近が早められる。逆に中断時間が短く、
冷房負荷の変化量（特にその増大量）が小さいと推定さ
れる場合にはゲイン増強時間を短くし、これにより、実
際に冷房負荷の変化量（特にその増大量）が小さかった
場合でも、目標値へ冷房負荷が接近した時点からゲイン
増強時間が終了するまでの余分のゲイン増強時間が短縮
されるので、この余分のゲイン増強時間における大きな
制御ゲインに起因するオーバーシュートや振動を回避す
ることができる。

結局、本発明の上記三つの制御を一体に実施すること
により初めて、空調フィーリングの顕著な低下を抑止し
つつエンジン負荷の低減による車両加速性能の向上など
の性能向上を実現することができる。

実施例 次に本発明を車両用の冷房装置の可変容量型コンプレ
ッサに具体化した実施例を図面に基づいて説明する。た
だし、本実施例に使用されれ冷房回路は第１図に示すよ
うに従来と同様であるため、ここでは説明を省略する。

第１図の冷房回路１におけるコンプレッサの制御方法
について、フローチャートを示す第２図を参照して説明
する。

冷房回路１は、A/Cスイッチによってエンジンとコン
プレッサの回転軸との間のクラッチが接続されて起動
し、制御装置９も起動され（ステップS1）、次に以下に
説明する各制御定数が初期設定される（ステップS2）。
即ち、制御ゲイン定数K1、K2（K1＜K2）、エンジン負荷
のしきい値La等をあらかじめ決められた適当な値に設定
し、更にこの制御系の制御ゲインKpを一定値K1にセット
し、カウント時間ｔをカウントするタイマを０にリセッ
トする。

次に、操作パネルにある温度設定スイッチ12から目標
温度（目標値Tr）を読み込み（ステップS3）、蒸発器６
のファンと反対側に設けられた吹き出し温度を検出する
ための温度センサ10から吹き出し温度（本発明でいう冷
房負荷）Ｔを読み込む（ステップS4）。

更に、ポテンショメータ11によってアクセル踏み込み
量を検出し、これをエンジン負荷ＬとしてステップS5に
て読み込み、ステップS6にてエンジン負荷のしきい値La
と比較する。エンジン負荷Ｌがしきい値Laよりも小さけ
ればステップS7へ進み、タイマをカウント時間ｔが０か
どうかを調べる。

起動直後であれば、ｔは０であるので、ステップS8へ
進み、ステップS12によって制御ゲインKpをK1にセット
し、ステップS9に進んで制御ゲインKpに基づいて所望の
コンプレッサ容量を得るための容量可変部材（容量可変
機構）の操作量Ｕを求めるが、制御ゲインKpはK1である
ので、ここで計算された操作量Ｕは、吹き出し温度Ｔが
目標値Trに通常の速度で近づくように制御される。

次に、ステップS10にて操作量Ｕに基づいて容量可変
部材（容量可変機構）を駆動して実際の圧縮器容量を設
定してからステップS3へ戻る。上述した制御はエンジン
負荷Ｌがしきい値La以下のままの状態であれば、そのま
ま繰り返される。

次に、ステップS6にて、エンジン負荷Ｌが例えば加速
等によって増大し、しきい値Laを超えた場合にはステッ
プS13へ進んで、タイマのカウント時間ｔを０から１づ
つ加算し、操作量をコンプレッサが最小容量となるよう
な値Uminとする（ステップS14）。これにより、この操
作量Uminだけ容量可変部材（容量可変機構）が駆動され
（ステップS10）、容量は最少値となる。

すなわち、エンジン負荷Ｌがしきい値Laを超えている
間（本発明でいう中断時間の間）は常にステップS13、S
14を実行して、容量可変部材（容量可変機構）がコンプ
レッサの容量を最小に保持する。

その後、加速などが終了する等により再びエンジン負
荷Ｌがしきい値La以下になると、前記と同様にステップ
S6からS7へ流れる制御が実行され、加速終了直後であれ
ばタイマのカウント時間ｔは０より大きいので、ステッ
プS11へ進んでカウント時間ｔから0.5が減算され、制御
ゲインKpがK1より大きいK2にセットされ（ステップS1
2）、カウント時間ｔが０になるまでのゲイン増強時間
の間、操作量Ｕは制御ゲインK2に基づいて計算される。
したがって、吹き出し温度は速やかに目標値に近づくこ
とができる。また、中断時間が短くて上記中断時間終了
直後における吹き出し温度すなわち冷房負荷とその目標
値との偏差が小さいと推定される場合にはゲイン増強時
間も短くなるので、吹き出し温度が目標値に接近した後
のオーバーシュートや振動が生じる時間が短くなり、空
調フィーリングが改善される。その後、ステップS7にて
カウント時間ｔが０になったことを検出すると、制御ゲ
インKpはK1に変更され（ステップS8）、ゲイン増強がな
い通常の制御に戻る。

すなわち、この実施例の制御によれば、加速等のエン
ジン負荷増大時にコンプレッサを最小容量に低下させて
（中断制御）加速性能を改善でき、その後、エンジン負
荷が低下すれば制御ゲインを一時的に増大せしめること
によって目標値に速やかに近づくことができる（ゲイン
増強制御）。

更に、このゲイン増強を行う時間は上記中断制御実施
時間に比例して設定されるので、中断時間の長さに見合
ったゲイン増強時間が得られ、速やかかつ安定した制御
が可能となる（ゲイン増強時間制御）。

上記した実施例における制御は通常行われる単純なフ
ィードバック制御であり、冷房負荷（吹き出し温度）Ｔ
とその目標値Trとの偏差に制御ゲインKpを掛けた操作量
Ｕだけ偏差解消向きに図示しない容量可変部材（容量可
変機構）を駆動してコンプレッサの容量を制御するもの
であるが、ステップS9において得られる操作量ＵをPID
制御によって計算されるものとしてもよい。フィードバ
ック制御の一種であるこのPID制御では、目標値（ここ
ではTr）と検出値（ここでは吹き出し温度）Ｔとの偏差
を入力量としたPID制御における制御ゲインKpを、中断
から復帰した時点よりこの実施例では中断時間ｔの２倍
の長さのゲイン増強時間の間増大させて操作量Ｕを制御
することになる。

次に、このような容量制御による吹き出し温度の変化
の様子を第３図に示す。通常の制御から加速等によって
エンジン負荷が増大して一定値を越えると、同エンジン
負荷の軽減のため最小容量にすることによって、冷房負
荷が大きい場合には、吹き出し温度は目標値よりはなれ
て次第に上昇する。そして、エンジン負荷が減少して一
定値を下回ると、通常の制御に戻ると同時に制御ゲイン
が増大されるため吹き出し温度は目標値に急速に近づ
く。これによってエンジン負荷大の時に悪化した冷房フ
ィーリングは早急に良好となる。しかし、制御ゲインが
増大したままの状態では目標値を中心に大きく上下に変
動して不安定となる。しかし、この実施例では、中断時
間とゲイン増強時間とが比例関係にあるので、中断時間
が短く、早めに吹き出し温度が目標値に接近すると考え
られる場合には早めにゲイン増強時間を終了して上記不
安定な状態を早めに終了し、中断時間が長く、吹き出し
温度が目標値に接近するのに時間がかかると考えられる
場合にはゲイン増強時間を延長して上記接近のための時
間を確保する。

なお、エンジン負荷大の時にはコンプレッサを最小容
量にする以外に動力を伝達するクラッチを切り離しても
良い。エンジン負荷検出は、アクセルの踏み込み量以外
にインテークマニホールドの負圧を検出してもよい。冷
房負荷の検出は、吹き出し温度以外に車室内の温度を検
出するなど本考案の要旨を逸脱しない範囲で変更するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷房回路の概略図、第２図は本発明を具体化し
た実施例のフローチャート、第３図は実施例における吹
き出し温度の変化を示すグラフである。 １……冷房回路、２……可変容量型コンプレッサ、３…
…凝縮器、６……蒸発器、８……容量可変機構、９……
制御装置、10……温度センサ、11……ポテンションメー
タ、12……温度設定スイッチ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−102029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−195884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23269（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載されてエンジン出力により駆動
   される可変容量型コンプレッサの圧縮容量を冷房負荷の
   検出値に応じて常に適正な室温に保つべく制御するとと
   もに、エンジン負荷が大である状態を検出した場合に前
   記冷房負荷の検出値に応じた制御を中断して容量を低減
   し、該状態が終了した場合に前記冷房負荷の検出値に応
   じた制御に復帰する可変容量型コンプレッサの容量制御
   方法において、 前記復帰した時点より所定のゲイン増強時間だけ前記冷
   房負荷の検出値に応じた制御の制御ゲインを増大させ、
   かつ、前記ゲイン増強時間を前記冷房負荷の検出値に応
   じた制御の中断時間に応じて変更することを特徴とする
   可変容量型コンプレッサの容量制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の可変容量型コンプレッサの
   容量制御方法において、 前記復帰した時点より所定のゲイン増強時間だけなされ
   る前記冷房負荷の検出値に応じた制御は、設定された目
   標値と前記冷房負荷の検出値との偏差に前記制御ゲイン
   を乗じた値に比例する操作量だけ前記偏差を解消する向
   きに前記可変容量型コンプレッサの圧縮容量を制御する
   ものであることを特徴とする可変容量型コンプレッサの
   容量制御方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の可変容量型コンプレ
   ッサの容量制御方法において、 前記ゲイン増強時間を前記中断時間に比例して伸縮させ
   ることを特徴とする可変容量型コンプレッサの容量制御
   方法。