JP2995951B2

JP2995951B2 - 可変容量型圧縮機のトルク算出装置

Info

Publication number: JP2995951B2
Application number: JP3261955A
Authority: JP
Inventors: 成男沼澤; 康司山中; 英樹鈴木; 宏木下; 保幸西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH0596936A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載の原動機等
の駆動源によりエンジンにより駆動される可変容量型圧
縮機によって熱交換器を通し冷媒を循環させる冷凍サイ
クルを備えたシステムに係り、特に、当該システムの可
変容量型圧縮機のトルクを算出するに適したトルク算出
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば、特開昭６２ー４１９５１号
公報に示されているようにアイドル回転速度制御装置に
おいては、冷凍サイクルの固定容量型圧縮機のトルクが
同圧縮機の低圧側冷媒圧力をほぼ一定にするように制御
されることを前提に、エンジンの負荷として作用する圧
縮機のトルクが同圧縮機の高圧側冷媒圧力にほぼ比例し
て変化することに着目して、エンジンのアイドル回転速
度制御にあたり、当該圧縮機の高圧側冷媒圧力をトルク
に相当するものとして検出して活用するようにしたもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成において、圧縮機として可変容量型圧縮機を採用し
た場合、そのトルクは、同圧縮機の容量の変化によって
も変化する。しかし、上述の構成においては、エンジン
のアイドル回転速度の制御にあたり、圧縮機の高圧側冷
媒圧力を考慮しているものの、同圧縮機の容量までは考
慮していない。従って、圧縮機のトルクがアイドル回転
速度制御に適正に活用されているとはいえず、エンジン
のアイドル回転速度の制御精度が低下してしまう。その
結果、例えば、圧縮機の容量が小さいときにアイドル回
転速度が高いと、燃費の悪化を招き、一方、圧縮機の容
量が大きいときにアイドル回転速度が低いと、エンスト
や不快な振動を生じるという不具合がある。

【０００４】また、圧縮機の高圧側冷媒圧力のみならず
可変容量型圧縮機の容量をも考慮してトルクを決定する
ようにしたとしても、圧縮機の高圧側冷媒圧力の変化が
熱交換器の熱容量等のために遅延すると、決定トルクの
変化も遅延することとなる。その結果、このように遅延
したトルクがエンジンの負荷として作用する場合には、
エンジンのアイドル回転速度制御も遅延してエンジンの
アイドリング状態を良好には維持できないという事態が
生ずるおそれがある。そこで、本発明は、以上のような
ことに対処すべく、車両に搭載の原動機等の駆動源によ
り駆動される可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し
冷媒を循環させる冷凍サイクルを備えたシステムにおい
て、可変容量型圧縮機の高圧側冷媒圧力だけでなく同圧
縮機の容量の変化をも考慮し、駆動源の負荷として作用
する当該圧縮機のトルクを、圧縮機の高圧側冷媒圧力の
変化の遅れに合わせて精度よく算出するようにしようと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明の構成上の特徴は、図１にて例示するごと
く、車両に搭載した原動機等の駆動源により駆動される
可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し冷媒を循環さ
せる冷凍サイクルを備えたシステムにおいて、前記圧縮
機からの冷媒の吐出圧を決定する吐出圧決定手段１と、
前記熱交換器の空気側負荷条件が変化したときその熱交
換部の熱容量により生ずる熱交換能力の変化の過渡的な
遅れ時間だけ、前記空気側負荷条件の変化に遅れをもた
せて、前記遅れ時間の経過時に前記空気側負荷条件の変
化に基づき前記熱交換能力を決定する熱交換能力決定手
段２と、前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力に応じ
前記圧縮機のトルクを算出するトルク算出手段３とを設
けるようにしたことにある。

【０００６】

【作用】このように本発明を構成したことにより、前記
冷凍サイクルが、前記駆動源により駆動される前記圧縮
機の容量に応じ、前記熱交換器を通して冷媒を循環させ
ている状態において、吐出圧決定手段１が前記圧縮機か
らの冷媒の吐出圧を決定するとともに、熱交換能力決定
手段２が前記熱交換器の空気側負荷条件が変化したとき
その熱交換部の熱容量により生ずる熱交換能力の変化の
過渡的な遅れ時間だけ、前記空気側負荷条件の変化に遅
れをもたせて、前記遅れ時間の経過時に前記空気側負荷
条件の変化に基づき前記熱交換能力を決定すると、トル
ク算出手段３が前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力
に応じ前記圧縮機のトルクを算出する。

【０００７】

【発明の効果】以上のように、前記トルクの算出が、前
記決定吐出圧のみならず、前記圧縮機の容量をも加味し
てなされるので、前記冷凍サイクルに可変容量型圧縮機
を採用した場合の同圧縮機のトルクが精度よく得られ
る。従って、前記算出トルクを活用すれば、前記駆動源
の作動等を精度よく制御できる。また、前記熱交換器の
熱交換能力を決定するにあたり同熱交換器の空気側負荷
条件が変化したときは、熱交換能力決定手段２が、前記
熱交換能力の変化の過渡的な遅れ時間だけ、前記空気側
負荷条件の変化に遅れをもたせて、前記遅れ時間の経過
時に前記空気側負荷条件の変化に基づき前記熱交換能力
を決定するようにしたので、前記空気側負荷条件の変化
を前記熱交換器の熱容量による熱交換能力の変化の遅れ
に合致させてトルク演算がなされることとなり、その結
果、前記圧縮機のトルクの演算精度が高く維持され得
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のー実施例を図面により説明す
ると、図２は、車両のエンジンルーム内に搭載したエン
ジンのアイドル回転速度を、エアコンディショナの一部
を構成する冷凍サイクルＲｃの作動との関連にて制御す
るにあたり、本発明を適用した例を示している。エンジ
ンは吸気管１０を有しており、この吸気管１０内にはス
ロットル弁１０ａが配設されている。しかして、このス
ロットル弁１０ａは、当該車両のアクセルペダルの踏み
込みに伴う開度に応じ、吸気管１０内への吸入空気量を
調整する。このことは、エンジンが、吸気管１０内への
吸入空気量及び噴射燃料量に基づき混合気を形成し燃焼
室内に供給して燃焼させることを意味する。アイドル調
整弁１０ｂは、吸気管１０のバイパス管路１０ｃ内に介
装されており、このアイドル調整弁１０ｂは、その開度
に応じ、スロットル弁１０ａの上流から下流への吸入空
気流のバイパスを許容する。

【０００９】冷凍サイクルＲｃは、エンジンルーム内に
配設されており、この冷凍サイクルＲｃは、可変容量型
圧縮機２０を備えている。この圧縮機２０は、その付設
の電磁クラッチ３０の選択的係合に伴い、エンジンから
ベルト機構を介し動力伝達を受けて駆動される。しかし
て、この圧縮機２０は、その回転速度及び容量の変化に
応じ、エバポレータ４０から配管Ｐ1 を通して冷媒を吸
入圧縮し、この圧縮冷媒を、高温高圧にて配管Ｐ2 内に
吐出する。凝縮器５０は、エンジンルーム内にてエンジ
ンと当該車両のフロントグリルとの間に配設されてお
り、この凝縮器５０は、冷却ファン５０ａの空冷作用に
伴い、配管Ｐ2内の圧縮冷媒を凝縮し凝縮冷媒として配
管Ｐ3内に付与する。また、この凝縮器５０は、当該車
両の走行時、フロントグリルを通しエンジンルーム内に
流入する外気流を受けてエンジンに向け流動させる。気
液分離器６０は、配管Ｐ3 からの凝縮冷媒をガス相成分
と液相成分とに分離し、この液相成分を循環冷媒として
配管Ｐ4 に付与する。膨張弁７０は、配管Ｐ1 内の冷媒
の温度に対する感温筒７０ａの検出結果に応じた開度に
て、配管Ｐ4 からの冷媒を膨張させて配管Ｐ5を通しエ
バポレータ４０に付与する。エバポレータ４０は、配管
Ｐ5からの膨張冷媒の蒸発作用に応じ流入空気流を冷却
するとともに、同冷媒を配管Ｐ1 を通し圧縮機２０に還
流する。

【００１０】次に、アイドル調整弁１０ｂ及び電磁クラ
ッチ３０のための電気回路構成を図２を参照して説明す
る。操作スイッチＳＷは、エアコンディショナを作動さ
せるとき操作されて操作信号を発生する。回転速度セン
サ８０ａは、圧縮機２０の回転速度Ｎｃを検出してこの
検出結果に比例する周波数にて回転速度パルスを生ず
る。車速センサ８０ｂは、当該車両の現実の車速を検出
してこの検出結果に比例する周波数にて車速パルスを生
ずる。外気温センサ９０は、凝縮器５０と当該車両のフ
ロントグリルとの間に位置しており、この外気温センサ
９０は、当該車両の外気の現実の温度を検出し外気温検
出信号として発生する。冷媒温センサ１００は、凝縮器
５０の表面に付設されており、この冷媒温センサ１００
は、凝縮器５０の現実の表面温度を検出し、凝縮冷媒の
温度を表す冷媒温検出信号として発生する。

【００１１】波形整形器１１０ａは回転速度センサ８０
ａからの各回転速度パルスを順次波形整形し回転速度整
形パルスとして発生する。波形整形器１１０ｂは車速セ
ンサ８０ｂからの各車速パルスを順次波形整形し車速整
形パルスとして発生する。Ａ−Ｄ変換器１２０は、外気
温センサ９０からの外気温検出信号及び冷媒温センサ１
００からの冷媒温検出信号をそれぞれディジタル変換し
外気温ディジタル信号及び冷媒温ディジタル信号として
発生する。マイクロコンピュータ１３０は、図３及び図
４に示すフローチャートに従い、コンピュータプログラ
ムを、両波形整形器１１０ａ、１１０ｂ及びＡ−Ｄ変換
器１２０との協働により実行し、この実行中において、
アイドル調整弁１０ｂ、電磁クラッチ３０及び冷却ファ
ン５０ａにそれぞれ接続した各駆動回路１４０、１５０
及び１６０の制御に必要な演算処理を行う。但し、上述
のコンピュータプログラムはマイクロコンピュータ１３
０のＲＯＭに予め記憶されている。なお、マイクロコン
ピュータ１３０は、当該車両のイグニッションスイッチ
ＩＧの閉成によりバッテリＢから給電されて作動状態と
なり、操作スイッチＳＷからの操作信号に応答してコン
ピュータプログラムの実行を開始する。

【００１２】ところで、本実施例において、本発明者等
は、圧縮機２０の高圧側冷媒圧及び容量の双方を加味し
た同圧縮機２０のトルクの決定を、以下に述べる事項に
基づき可能とした。一般に、圧縮機２０のトルクをＴで
表すと、このトルクＴは、次の数１により表される。

【００１３】

【数１】

【００１４】但し、この数１において、Ｋ及びｍはそれ
ぞれ定数であって、Ｋ＝２／１００、及びｍ＝０．１２
３とする。Ｐｈは圧縮機２０の圧縮冷媒の吐出圧、即ち
高圧側冷媒圧（ｋｇ／（ｃｍ・ｃｍ）ＡＢＳ）を表す。
Ｐｓは、圧縮機２０の冷媒の吸入圧を表し、Ｐｓ＝３
（ｋｇ／（ｃｍ・ｃｍ）ＡＢＳ）とする。また、Ｖｃは
圧縮機２０の圧縮冷媒の吐出容積を表す。従って、数１
において、高圧側冷媒圧Ｐｈ及び吐出容積Ｖｃを除く右
辺の諸量は既知の値をとるから、Ｐｈ及びＶｃが決定さ
れれば、トルクＴの決定が可能である。

【００１５】然るに、吐出容積Ｖｃは、冷凍サイクルＲ
ｃの冷媒流量Ｇｒとの関係において次の数２を満足す
る。

【００１６】

【数２】Ｖｃ＝Ｇｒ／（Ｎｃ・Ｆ）但し、数２において、Ｇｒは冷凍サイクルＲｃの冷媒流
量（ｋｇ／ｈｏｕｒ）を表す。また、Ｆ＝９．２／１０
０００である。従って、圧縮機２０の回転速度Ｎｃと冷
媒流量Ｇｒが決定されれば、吐出容積Ｖｃの決定が可能
となる。よって、冷媒流量Ｇｒの決定の可否が主要な問
題となる。

【００１７】そこで、凝縮器５０の表面における温度、
即ち、Ａ−Ｄ変換器１２０からの外気温ディジタル信号
の値（以下、外気温Ｔａｃという）と、凝縮器５０内の
凝縮冷媒温、即ちＡ−Ｄ変換器１２０からの冷媒温ディ
ジタル信号の値（以下、凝縮冷媒温Ｔｒｃという）との
間の温度差が大きい（例えば、ＴｒｃがＴａｃよりもか
なり高い）ときには凝縮器５０の放熱能力が大きいため
に冷媒流量Ｇｒも多く、一方、凝縮冷媒温Ｔｒｃと外気
温Ｔａｃとの差が小さいときには冷媒流量Ｇｒが少ない
という物理現象に着目して、ＴａｃとＴｒｃとの温度差
に基づいて冷媒流量Ｇｒを決定することを試みた。

【００１８】一般に、凝縮器５０は、圧縮機２０からの
高温高圧の圧縮冷媒を冷却凝縮し気相及び液相の二相の
凝縮冷媒として流出する。然るに、凝縮器５０内の冷媒
との関連において凝縮器５０の放熱量Ｑｒｃを考察して
みると、この放熱量Ｑｒｃは、凝縮器５０の冷媒流入口
と冷媒流出口との間の冷媒エンタルピー差△ｉ（ｋｃａ
ｌ／ｋｇ）及び冷媒流量Ｇｒとの関係において次の数３
を満足することが知られている。

【００１９】

【数３】Ｑｒｃ＝△ｉ・Ｇｒかかる場合、△ｉは、主に凝縮冷媒の潜熱分に相当し、
例えば、冷媒をＲ１２としたとき、図５（Ａ）に示すご
とく、凝縮冷媒温Ｔｒｃとの関係にいて曲線Ｌａでもっ
て特定される。そこで、この曲線Ｌａを直線Ｌaaでもっ
て近似すれば、次の数４が得られる。

【００２０】

【数４】△ｉ＝Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃその結果、数３は、次の数５に変換される。

【００２１】

【数５】Ｑｒｃ＝（Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃ）・Ｇｒ一方、凝縮器５０の表面での外気温Ｔａｃとの関連にお
いて凝縮器５０の放熱量Ｑａｃを考察してみると、この
放熱量Ｑａｃは次の数６により特定される。

【００２２】

【数６】Ｑａｃ＝Ｇａｃ・Φ・０．２４・（Ｔｒｃ−Ｔａｃ）但し、Ｇａｃは凝縮器５０への流入外気流量（ｋｇ／ｈ
ｏｕｒ）を表し、また、Φは温度効率を表す。ここで、
外気流の流速が当該車両の車速と対応することに鑑みる
と、Ｇａｃ・Φは、凝縮器５０の表面（即ち前面）での
外気流の流速Ｖｋ（ｍ／ｓ）、即ち当該車両の車速（以
下、車速Ｖｓという）との関係において図５（Ｂ）に示
すごとく曲線Ｌｂでもって特定される。そこで、この曲
線Ｌｂを直線Ｌbbでもって近似すれば、次の数７が得ら
れる。

【００２３】

【数７】Ｇａｃ・Φ＝Ｂ＋Ｃ・Ｖｓにする但し、Ｂ及びＣは定数とする。その結果、数６は次の数
８に変換される。

【００２４】

【数８】Ｑａｃ＝（Ｂ＋Ｃ・Ｖｓ）・０．２４・（Ｔｒｃ−Ｔａｃ）なお、エンジンのアイドリング時には、冷却ファン５０
ａからの空気流量のみ故、数７において、Ｇａｃ・Φ
は、一定とみなしてよい。

【００２５】以上の前提のもとに、凝縮器５０内の凝縮
冷媒からの放熱量Ｑｒｃは空気側へ放熱されることに基
づき、Ｑｒｃ＝Ｑａｃが成立する。従って、両数５及び
８より、次の数９が得られる。

【００２６】

【数９】Ｇｒ＝Ａ（Ｂ＋Ｃ・Ｖｓ）（Ｔｒｃ−Ｔａｃ）／（Ｄ−Ｅ・Ｔｒｃ）但し、Ａ、Ｄ及びＥは定数である。以上述べたことによ
り、トルクＴの決定が可能であることが確認できた。

【００２７】また、本発明者等は、上述のように圧縮機
２０のトルクを演算するにあたり、同トルクの演算を、
次の理由により、車速Ｖｓに対し遅延させる必要がある
ことを確認した。上述のように数７を車速Ｖｓとの関連
で特定した場合、車速Ｖｓが変化すると、数９、数２及
び数１において、冷媒流量Ｇｒ、吐出容積Ｖｃ及びトル
クＴが、それぞれ各式上では同時に変化するように考え
れる。換言すれば、冷媒流量Ｇｒを演算するにあたり、
凝縮器５０内の凝縮冷媒からの放熱量Ｑｒｃと凝縮器５
０の空気側からの放熱量Ｑａｃとが等しいことを前提と
し、放熱量Ｑｒｃを知り得るものとしてトルクを演算し
ようとするものである。

【００２８】しかしながら、これは原則として定常時に
成立するのであって、過渡時には成立しない。実際に
は、凝縮器５０の熱容量等のため、高圧側冷媒圧Ｐｈの
変化、即ちトルクＴの変化が、車速Ｖｓ、即ち流入外気
流量Ｇａｃの変化よりも遅延することが観察される。即
ち、過渡時には、放熱量Ｑａｃと凝縮器５０の熱交換部
の熱容量の変化との和が放熱量Ｑｒｃに等しい。換言す
れば、凝縮器５０の熱交換部の熱容量の変化が、ある遅
れ系に基づき、時間の経過に伴い減少し零になったとき
初めてＱｒｃ＝Ｑａｃが成立する。

【００２９】従って、過渡時には、この遅延を解消する
ようにしないと、上述のトルク演算が精度よく行われな
いおそれがある。然るに、車両においては、車速Ｖｓを
知ることができるから、放熱量Ｑａｃを知ることは可能
である。従って、上述のような過渡時には、車速Ｖｓの
変化に所定の時定数による遅れをもたせることによっ
て、ＱｒｃをＱａｃから推定することが可能である。そ
の結果、このような推定から冷媒流量Ｇｒ、即ちトルク
を知ることができる。そこで、本発明者等は、車速Ｖｓ
に対し所定の時定数による遅れを予めもたせることによ
って、冷媒流量Ｇｒを精度よく推定し、凝縮器５０の熱
容量等に起因するトルク演算の過渡的な精度の低下を防
止することとした。但し、上述の高圧側冷媒圧Ｐｈの変
化の遅れが無いと仮定したときの同高圧側冷媒圧Ｐｈの
値に当該高圧側冷媒圧Ｐｈが達するに要する時間を、前
記時定数として選定する。

【００３０】以上のように構成した本実施例において、
イグニッションスイッチＩＧの閉成により当該車両をエ
ンジンの始動のもとに発進させるとともにマイクロコン
ピュータ１３０を作動状態におく。かかる状態におい
て、操作スイッチＳＷから操作信号を発生させると、マ
イクロコンピュータ１３０が、図３及び図４のフローチ
ャートに従いステップ２００にてコンピュータプログラ
ムの実行を開始し、ステップ２１０にて初期化の処理を
し、変数ｎを「１」とセットし、かつ電磁クラッチ３０
の係合に必要なクラッチ出力信号及び空冷ファン５０ａ
の駆動に必要なファン出力信号を発生する。

【００３１】すると、電磁クラッチ３０が、マイクロコ
ンピュータ１３０からのクラッチ出力信号に応答して駆
動回路１５０により駆動されて係合し、圧縮機２０がエ
ンジンからベルト機構及び電磁クラッチ３０を介し動力
を受けて駆動される。また、空冷ファン５０ａが、マイ
クロコンピュータ１３０からのファン出力信号に応答し
て駆動回路１６０により駆動される。しかして、冷凍サ
イクルＲｃにおいて、圧縮機２０が、その容量に応じ、
配管Ｐ1 内の冷媒を吸入圧縮し高温高圧の圧縮冷媒とし
て配管Ｐ2 内に吐出し、凝縮器５０が、冷却ファン５０
ａによる冷却作用に伴い配管Ｐ2からの圧縮冷媒を凝縮
し凝縮冷媒として配管Ｐ3内に付与し、気液分離器６０
が配管Ｐ3からの凝縮冷媒中の液相成分を循環冷媒とし
て配管Ｐ4内に付与し、膨張弁７０が配管Ｐ1内の冷媒の
温度に応じ配管Ｐ4からの冷媒を膨張させて配管Ｐ5 を
通しエバポレータ４０に付与し、かつエバポレータ４０
がその流入冷媒の蒸発作用に応じ流入空気流を冷却す
る。

【００３２】ステップ２１０における演算処理後、マイ
クロコンピュータ１３０が、ステップ２２０にて、Ａ−
Ｄ変換器１２０からの外気温ディジタル信号の値（以
下、外気温Ｔａｃという）及び冷媒温ディジタル信号の
値（以下、凝縮冷媒温Ｔｒｃという）を入力され、ステ
ップ２２０ａにて、波形整形器１１０ａからの各回転速
度整形パルスに応じ圧縮機２０の回転速度Ｎｃを演算
し、かつ、ステップ２２０ｂにて、波形整形器１１０ｂ
からの各車速整形パルスに応じ当該車両の現実の車速Ｖ
ｓを演算する。然る後、マイクロコンピュータ１３０
が、次のステップ２２０ｃにて、所定時間Ｔimeだけ時
間待ちをする。但し、この所定時間Ｔimeは前記時定数
に相当しマイクロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記
憶されている。

【００３３】ステップ２２０ｃにおける待ち時間が経過
すると、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２３
０において、上述の数９に基づきステップ２２０におけ
る外気温Ｔａｃ及び凝縮冷媒温Ｔｒｃ並びにステップ２
２０ｂにおける車速Ｖｓに応じ冷凍サイクルＲｃの冷媒
流量Ｇｒ（ｋｇ／ｈｏｕｒ）を演算し、ステップ２４０
にて、上述の数２に基づき同演算冷媒流量Ｇｒ及びステ
ップ２２０ａにおける回転速度Ｎｃに応じ圧縮機２０の
圧縮冷媒の吐出容積Ｖｃ（ｃｃ）を演算し、かつ、ステ
ップ２５０にて、次の数１０に基づきステップ２２０に
おける凝縮冷媒温Ｔｒｃに応じ冷凍サイクルＲｃの高圧
側冷媒圧Ｐｈを演算する。

【００３４】

【数１０】Ｐｈ＝ｆ（Ｔｒｃ）する。但し、この数１０は、数９及び数２と共にマイク
ロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００３５】現段階において、演算吐出容積Ｖｃが圧縮
機２０の最大吐出容積Ｖｃｍ以上であれば、マイクロコ
ンピュータ１３０が、ステップ２６０にて「ＮＯ」と判
別し、ステップ２６０ａにて、次の数１１に基づきステ
ップ２５０における高圧側冷媒圧Ｐｈに応じ圧縮機２０
のトルクＴａを演算する。

【００３６】

【数１１】

【００３７】一方、演算吐出容積Ｖｃが圧縮機２０の最
大吐出容積Ｖｃｍよりも小さければ、マイクロコンピュ
ータ１３０が、ステップ２６０にて「ＹＥＳ」と判別
し、ステップ２６０ｂにて、次の数１２に基づきステッ
プ２５０における高圧側冷媒圧Ｐｈに応じ圧縮機２０の
トルクＴｂを演算する。

【００３８】

【数１２】

【００３９】但し、数１１は、数１において、Ｔ＝Ｔａ
及びＶｃ＝Ｖｃｍとおけば得られる。また、数１２は、
数１において、Ｔ＝Ｔｂとおけば得られる。また、数１
１及び数１２並びに最大吐出容積Ｖｃｍは、マイクロコ
ンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００４０】上述のようにステップ２６０ａ又は２６０
ｂでの演算処理が終了すると、マイクロコンピュータ１
３０が、ステップ２６０ａの後にはステップ２６０ｃに
てトルクＴａをＴｎとセットし、ステップ２６０ｂの後
にはステップ２６０ｂにてトルクＴｂをＴｎとセットす
る。このとき、当該車両が走行状態にあるためエンジン
の回転速度が６００（ｒ．ｐ．ｍ．）〜７００（ｒ．
ｐ．ｍ．）にない。このため、マイクロコンピュータ１
３０が、ステップ２７０にて、ステップ２２０ａにおけ
る回転速度Ｎｃとの関連にて「ＮＯ」と判別し、コンピ
ュータプログラムをステップ２７０ｂに進める。する
と、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２７０ｂ
にて、最新のトルクＴｎと１サイクル前に演算されたト
ルクＴｎ-1との差（Ｔｎ−Ｔｎ-1）をトルク差△Ｔとセ
ットする。

【００４１】然る後、マイクロコンピュータ１３０が、
ステップ２７０ｃにて、次の数１３に基づき１サイクル
前に演算された駆動電圧Ｖｎ-1及びステップ２７０ｂで
のトルク差△Ｔに応じ駆動電圧Ｖｎを演算する。

【００４２】

【数１３】Ｖｎ＝Ｖｎ-1＋ａ・△Ｔ但し、数１３においてａは定数を表す。また、数１３
は、マイクロコンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶さ
れている。

【００４３】しかして、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２９０において、ステップ２７０ｃでの駆
動電圧Ｖｎを開度出力信号として発生し、これに応答し
て駆動回路１４０がアイドル調整弁１０ｂを駆動電圧Ｖ
ｎに相当する目標開度に開く。このため、スロットル弁
１０ａの上流から下流へのバイパス管路１０ｃを通る空
気流のバイパス量がアイドル調整弁１０ｂの開度により
調整される。このとき、吸気管１０内のスロットル弁１
０ａを介する空気流量は同スロットル弁１０ａの踏み込
み量に応じて調整される。また、ステップ２９０での演
算後、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２９０
ａにて、ｎ＝ｎ＋１と更新してコンピュータプログラム
をステップ２２０に戻す。

【００４４】上述のように当該車両の走行中においてス
テップ２７０にて「ＮＯ」との判別を繰り返す演算処理
状態にあっては、数２及び数９〜数１２に基づき、冷媒
流量Ｇｒ、容積Ｖｃ及び高圧冷媒圧Ｐｈの演算を通じて
トルクＴａ又はトルクＴｂを繰り返し演算する。かかる
場合、ステップ２２０ｂにおける車速Ｖｓの演算後所定
時間Ｔime だけ時間待ちした後に、冷媒流量Ｇｒ、容積
Ｖｃ、高圧冷媒圧Ｐｈ及びトルクＴａ又はトルクＴｂの
演算が行われる。そして、マイクロコンピュータ１３０
が、ステップ２７０ｂにて、トルクＴａの（又は、トル
クＴｂ）の先行値と最新値との差をトルク差△Ｔとして
繰り返し演算し、ステップ２７０ｃにて、数１３に基づ
き駆動電圧Ｖｎ-1及びトルク差△Ｔに応じ駆動電圧Ｖｎ
を繰り返し演算し、ステップ２９０にて同駆動電圧Ｖｎ
を開度出力信号として発生する。なお、Ｖｃ＜Ｖｃｍの
成立状態では数１３から容易に理解されるように、Ｔｂ
がＶｃの変化に比例して変化するように決定される。換
言すれば、駆動電圧Ｖｎが数１３に基づき常に最新のト
ルク差△Ｔでもって繰り返し決定される。

【００４５】このような状態において当該車両を停止さ
せてそのエンジンをアイドリング状態におくと、マイク
ロコンピュータ１３０が、ステップ２７０にて、ステッ
プ２２０ａでの現段階における回転速度Ｎｃに基づき
「ＹＥＳ」と判別する。そして、マイクロコンピュータ
１３０が、ステップ２７０ａにて、圧縮機２０の目標回
転速度Ｎｃｏからステップ２２０ａにおける回転速度Ｎ
ｃを減算し、この減算結果（Ｎｃｏ−Ｎｃ）を偏差Ｅｎ
とセットする。但し、目標回転速度Ｎｃｏはマイクロコ
ンピュータ１３０のＲＯＭに予め記憶されている。

【００４６】次に、マイクロコンピュータ１３０が、ス
テップ２８０にてｎ≠１に基づき「ＮＯ」と判別し、ス
テップ２８０ｂにて、次の数１４に基づき、ステップ２
７０ａにおける偏差Ｅｎ、これに先行する偏差Ｅｎ-1、
及び駆動電圧Ｖｎ-1（ステップ２７０の判別が「ＮＯ」
から「ＹＥＳ」になった直後は１サイクル前のステップ
２７０ｃで演算された駆動電圧に等しい）に応じて、駆
動電圧Ｖｎを演算する。

【００４７】

【数１４】Ｖｎ＝Ｖｎ-1＋Ｋｐ（Ｅｎ−Ｅｎ-1）＋（θ／Ｔｉ）・Ｅｎ但し、Ｋｐ、θ及びＴｉは、それぞれ、制御定数を表
す。また、数１４はマイクロコンピュータ１３０のＲＯ
Ｍに予め記憶されている。

【００４８】ステップ２８０ｂにおける演算処理が終了
すると、マイクロコンピュータ１３０が、ステップ２９
０にて、ステップ２８０ｂにおける駆動電圧Ｖｎを開度
出力信号として発生し、これに応答して駆動回路１４０
が、アイドル調整弁１０ｂを、駆動電圧Ｖｎに相当する
目標開度に開く。このため、スロットル弁１０ａの上流
から下流へのバイパス管路１０ｃを通る空気流のバイパ
ス量がアイドル調整弁１０ｂの目標開度により調整され
てエンジンのアイドリング状態を維持する。なお、マイ
クロコンピュータ１３０は、ステップ２９０ａにて、ｎ
＝ｎ＋１と更新する。そして、マイクロコンピュータ１
３０が、ステップ２７０の判別が「ＹＥＳ」の間、以上
述べた作動を１サイクル毎にｎを加算更新しながら繰り
返す。

【００４９】以上説明したように、当該車両を走行させ
ると、ステップ２７０における「ＮＯ」との判別の繰り
返しのもとにコンピュータプログラムの実行が繰り返さ
れる。即ち、このコンピュータプログラムの実行の繰り
返し状態においては、ステップ２３０〜ステップ２５０
にて、数９に基づく冷媒流量Ｇｒの演算、数２に基づく
容積Ｖｃの演算及び数１０に基づく高圧冷媒圧Ｐｈの演
算が繰り返され、かつ、ステップ２６０における判別の
繰り返しに伴いステップ２６０ａ（又はステップ２６０
ｂ）における数１１（又は数１２）に基づくトルクＴａ
（又はトルクＴｂ）の演算が繰り返される。従って、ス
テップ２６０ａにおけるトルクＴａ（又はステップ２６
０ｂにおけるトルクＴｂ）が、高圧冷媒圧Ｐｈのみなら
ず圧縮機２０の容積Ｖｃの変化を加味して精度よく演算
されるので、精度のよいトルク演算が簡単になし得ると
ともに圧縮機２０の容積やトルクの検出に必要な特殊な
容量センサやトルクセンサが不要となる。かかる場合、
冷媒流量Ｇｒ、容積Ｖｃ、高圧側冷媒圧Ｐｈ及びトルク
Ｔａ又はトルクＴｂの演算が、ステップ２２０ｂにおけ
る車速Ｖｓの演算後所定時間Ｔime の経過を待ってなさ
れる。このため、凝縮器５０の熱容量等による高圧側冷
媒圧Ｐｈの変化の遅れに合致させてトルク演算がなされ
ることとなり、その結果、圧縮機２０のトルクの演算精
度が高く維持され得る。また、駆動電圧Ｖｎがステップ
２６０ｃ又は２６０ｄでのセットトルクに応じ繰り返し
演算されるので、エンジンを再びアイドリング状態にお
いたときは、ステップ２７０での「ＹＥＳ」との判別の
直前に演算された駆動電圧Ｖｎ-1（即ち、ステップ２７
０ｃで演算された駆動電圧Ｖｎ）に基づいてステップ２
８０ｂにて駆動電圧Ｖｎを演算し開度出力信号としてス
テップ２９０にて発生し、かつこの開度出力信号の値に
基づいてアイドル調整弁１０ｂの開度を調整する。この
ため、エンジンの再度のアイドリング状態での回転速度
が、常に適正な範囲のトルクのもとに、精度よくかつ良
好に維持され得る。

【００５０】換言すれば、上述のような当該車両の走行
中において、エアコンディショナの負荷の増大に伴い圧
縮機２０の容量が増大しても、この容量の増大、即ちト
ルクの増大及び駆動電圧Ｖｎの増大を、ステップ２６０
ａ（又は２６０ｂ）及びステップ２７０ｃにおいて繰り
返し演算し、かつその後、エンジンを再びアイドリング
状態においたときには、増大した駆動電圧でもってステ
ップ２８０ｂにて駆動電圧Ｖｎを演算し開度出力信号と
して発生することとなるので、アイドル調整弁１０ｂの
開度が、増大したエアコンディショナの負荷、即ち増大
した圧縮機２０のトルクに見合う駆動電圧Ｖｎに応じて
調整される。

【００５１】このため、上述のようにエンジンを再度ア
イドリング状態においても、その直前の圧縮機２０の増
大トルク、即ちアイドル調整弁１０ｂのバイパス空気流
の増大流量でもってエンジンの出力を確保できるので、
エンジンの再度のアイドル状態を回転速度の落ち込みを
伴うことなく円滑に維持できる。また、上述のようにト
ルク演算が車速Ｖｓに対し前記時定数による遅れをもた
せてなされるので、凝縮器５０の熱容量等とはかかわり
なく、精度のよいトルクでもって、エンジンのアイドリ
ング状態を常に良好に維持できる。

【００５２】なお、当該車両がその走行開始前にアイド
リング状態におかれたときマイクロコンピュータ１３０
が、その作動開始に伴い、コンピュータプログラムを、
ステップ２７０にて「ＮＯ」との判別をすることなく、
ステップ２７０ａ以後に進める場合には、同マイクロコ
ンピュータ１３０が、初期的には、ステップ２７０ａに
て、（ＮｃｏーＮｃ）を偏差Ｅ1 とセットし、ステップ
２８０にて「ＹＥＳ」と判別し、かつ、ステップ２８０
ａにて、Ｅ0＝Ｅ1＝０とセットするとともにＶ0 ＝Ｖ00
とセットしてステップ２８０ｂにおける演算処理をす
る。なお、ステップ２８０ａの処理は、初回のステップ
２８０ｂの演算処理を適切に行うための初期設定であ
る。

【００５３】また、本発明の実施にあたっては、前記実
施例とは異なり、ステップ２２０ａにおける回転速度Ｎ
ｃを、エンジンのアイドリング状態での値、例えば８５
０（ｒ．ｐ．ｍ．）に特定した上でステップ２３０以後
の演算処理を行うようにしてもよい。また、本発明の実
施にあたっては、前記実施例における数７による放熱量
Ｑａｃの演算に関しては、凝縮冷媒温Ｔｒｃに代えて、
凝縮器５０の冷媒出口の冷媒温を採用して行ってもよ
い。

【００５４】また、前記実施例においては、凝縮器５０
との関連においてＱａｃ＝Ｑｒｃに基づき冷媒流量Ｇｒ
を演算するようにしたが、これに代えて、エバポレータ
４０との関連において以下のように冷媒流量Ｇｒを求め
るようにしてもよい。即ち、エバポレータ４０の放熱量
Ｑｒｅとその冷媒の潜熱分△ｉｅとの関連を表す数１５
は、数３に対応して次のように表される。

【００５５】

【数１５】Ｑｒｅ＝△ｉｅ・Ｇｒまた、エバポレータ４０の放熱量Ｑａｅは数６に対応し
て次の数１６により特定される。

【００５６】

【数１６】Ｑａｃ＝Ｇａｅ・Φ・０．２４（Ｔａｅ−Ｔｒｅ）・ｋ但し，Ｔａｅはエバポレータ４０の吸気温を表す。ま
た、Ｔｒｅはエバポレータ４０内の冷媒温（又は、エバ
ポレータ４０の冷媒出口温）を表す。また、Ｇａｅ・Φ
は、エアコンディショナのブロワの風量で決定される。
ｋは定数で「２」である。

【００５７】以上より、Ｑａｅ＝Ｑｒｅに基づき、数９
に対応して数１７が成立する。

【００５８】

【数１７】Ｇｒ＝Ｇａｅ・Φ・０．２４（Ｔａｅ−Ｔｒｅ）・ｋ／△ｉｅなお、前記実施例における外気温センサ９０はエバポレ
ータ４０の吸気温センサとして利用する。また、冷媒温
センサ１００は、エバポレータ４０の冷媒温センサとし
て利用する。かかる場合、当該冷媒温センサに代えて、
エバポレータ４０からの流出空気流の温度を検出するエ
バ後センサを採用してもよい。

【００５９】また、前記実施例においては、車速Ｖｓの
変化に対する凝縮器５０の熱容量等による高圧側冷媒圧
Ｐｈの変化、即ちトルクＴの変化が、車速Ｖｓ、即ち流
入外気流量Ｇａｃの変化よりも遅延することに対処する
例について説明したが、これに限らず、車速Ｖｓに代え
て、凝縮器５０の空気側の温度や風量の変化に対する凝
縮器５０の熱容量等によるトルクＴの変化の遅れを解消
すべく本発明を適用して実施してもよい。

【００６０】また、本発明の実施にあたり、前記実施例
における冷媒温センサ１００は、図６に示すごとく、凝
縮器５０の凝縮配管５１の屈曲部に板バネ５１ａにより
圧接支持するようにしてもよい。また、本発明の実施に
あたり、数１０により高圧側冷媒圧Ｐｈを求めることな
く、圧力センサにより圧縮機２０の吐出圧を直接求める
ようにしてもよい。

【００６１】さらに、本発明の実施にあたり、前記実施
例ではアイドル状態になる直前のトルクに応じてアイド
ル制御の初期値を与えるようにし、トルクに応じたアイ
ドル回転速度がこの初期値としてのみ与えられるものを
説明したが、これは、アイドル中の容量変化が少なくト
ルク変動も少ないため、偏差Ｅｎによるフィードバック
制御のみでアイドル回転速度を安定に制御できることを
前提にしたものである。従って、アイドル中にも容量が
急激に変化するとともにトルクが変化するものでは、ア
イドル中にもトルクを演算し、かつこのトルクに応じて
アイドル回転速度を制御するようにしてもよい。

【００６２】また、前記実施例においては、本発明をエ
ンジンのアイドル回転速度制御に適用した例について説
明したが、これに限らず、例えば、電磁クラッチ３０の
係合力を適正に制御するにあたり本発明を適用して実施
してもよい。また、前記実施例においては、圧縮機２０
の駆動源としてエンジンを採用するようにした例につい
て説明したが、これに代えて、電気自動車における電動
機等を圧縮機２０の駆動源として採用してもよい。

【００６３】また、本発明の実施にあたっては、上述の
Ｂ＋Ｃ・Ｖｓに代えて、Ｂ1＋Ｃ1・Ｎｃを採用して実施
してもよい。但し、Ｂ1＝９５０及びＣ1＝０．３５とす
る。また、凝縮器５０への流入外気流の風速を風速セン
サにより検出し、この検出時期を、車速Ｖｓの演算時期
に代えて採用してもよい。

【００６４】また、本発明の実施にあたり、ブロワから
の送風に対するエバポレータ４０の熱容量によるトルク
演算の遅れに対して本発明を適用して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】特許請求の範囲の記載に対する対応図である。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図３】図２のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートの前段部である。

【図４】同フローチャートの後段部である。

【図５】潜熱△ｉと凝縮冷媒温Ｔｒｃとの関係を示すグ
ラフ及びＧａｃ・Φと外気流の流速Ｖｋ及び車速Ｖｓと
の関係を示すグラフである。

【図６】冷媒温センサの取付位置の変形例を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｒｃ…冷凍サイクル、２０…圧縮機、４０…エバポレー
タ、５０…凝縮器、８０ａ…回転速度センサ、８０ｂ…
車速センサ、９０…外気温センサ、１００…冷媒温セン
サ、１３０…マイクロコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下宏愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者西保幸愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60H 1/32 623 B60H 1/32 624 B60H 1/32 625

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載した原動機等の駆動源により駆
動される可変容量型圧縮機によって熱交換器を通し冷媒
を循環させる冷凍サイクルを備えたシステムにおいて、前記圧縮機からの冷媒の吐出圧を決定する吐出圧決定手
段と、前記熱交換器の空気側負荷条件が変化したときその熱交
換部の熱容量により生ずる熱交換能力の変化の過渡的な
遅れ時間だけ、前記空気側負荷条件の変化に遅れをもた
せて、前記遅れ時間の経過時に前記空気側負荷条件の変
化に基づき前記熱交換能力を決定する熱交換能力決定手
段と、前記決定吐出圧及び前記決定熱交換能力に応じ前記圧縮
機のトルクを算出するトルク算出手段とを設けるように
したことを特徴とする可変容量型圧縮機のトルク算出装
置。