JP3303609B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行用エン
ジンを動力源としてコンプレッサーを駆動する車両用空
調装置に関し、特にコンプレッサーの回転数制御に関す
る。
【0002】
【従来の技術】車両のエンジンを動力源としてコンプレ
ッサーを駆動する場合、エンジンの回転数の変動によっ
てコンプレッサーの回転数が影響を受けないようにする
必要がある。そこで、コンプレッサーの入力軸部に摩擦
車(プーリ)を用いた無段変速機を設け、変動するエン
ジンの出力回転数をほぼ一定の回転数に変速するコンプ
レッサーが提案されている(特開昭62-170787号公報参
照)。
【0003】また、以下の〜に示すように、車室内
温度や冷媒温度等の各種の車両走行条件に応じてコンプ
レッサーの回転数を制御する空調装置が提案されてい
る。 車両の急加速時にコンプレッサーの回転数を低下させ
て加速性能の向上を図る(特開平4-58078号)。 冷媒の圧力または車室内温度が高くなるとコンプレッ
サーの回転数を低下させる(実開平4-20819号)。 エンジン回転速度、冷媒温度、冷媒圧力、車室内温度
およびコンプレッサーの回転速度の少なくとも1つをパ
ラメータとしてコンプレッサーの回転数を制御する(特
開平6-48166号)。 コンプレッサーの変速機の変速比を可変可能な駆動モ
ータに異常が起こるとコンプレッサーを停止させる(特
開平4-63976号)。 エンジンの回転数が所定回転数以下になると、コンプ
レッサーの変速機の変速比を固定にする(特開平4-4682
0号)。 コンプレッサーの変速機の変速比を、車両の加速時に
は素早く減速側に変速し、車両の急減速時にはゆっくり
と高速側に変速する(特開平4-72480号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用空調装置には、以下の問題がある。 a)ラジエターで放熱される冷却水の温度に応じた制御を
行っていないため、冷却水の温度が高い状態でコンプレ
ッサーをフル回転させると、オーバーヒートを起こしや
すくなる。 b)外気温が高くて冷却水の温度が低く、かつ車速が低く
てエンジン回転数が比較的高い場合には、空調装置内を
循環する冷媒の圧力が上昇しやすく、このような場合に
コンプレッサーをフル回転させると、さらに冷媒の圧力
が高くなってしまう。 c)空調装置内を循環する冷媒の量が少ない場合には吐出
冷媒温度が上昇しやすいため、高温保護スイッチが作動
してコンプレッサーが停止してしまうおそれがある。 d)スロットル弁をバイパスする通路に設けられたAAC
バルブ(補助空気流量制御弁)の開度が大きい場合にコ
ンプレッサーのオン・オフを行うと、エンストを起こし
やすくなる。 e)コンプレッサーの運転状態によっては、コンプレッサ
ーの振動加速度と回転数とが共振点に達し、騒音や振動
が激しくなるおそれがある。
【0005】本発明の目的は、車両の各種条件に応じた
最適な速度でコンプレッサーを駆動できる車両用空調装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図1に対応づけて本発明を説明すると、請求項1に記載
の発明は、自動車の走行用エンジンによって駆動されて
空調用冷媒の圧縮を行うコンプレッサー1を備えた車両
用空調装置に適用され、ラジエターで放熱される冷却水
の温度を検出する水温検出手段17と、外気温を検出す
る外気温検出手段19と、車速を検出する車速検出手段
18と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段21
と、検出された外気温が第1の温度以上で、かつ冷却水
の温度が第2の温度以下で、かつ車速が所定速度以下
で、かつエンジンの回転数が所定回転数以上になると、
コンプレッサー1を停止させない程度にコンプレッサー
1の回転数を低下させる制御手段15とを備えることに
より、上記目的は達成される。請求項2に記載の発明
は、自動車の走行用エンジンによって駆動されて空調用
冷媒の圧縮を行うコンプレッサー1を備えた車両用空調
装置において、アイドリング時に補助空気流量制御弁の
開度に応じてエンジンに流入される補助空気量が所定量
以上になると、コンプレッサー1を停止させない程度に
コンプレッサー1の回転数を低下させる制御手段15を
備えることにより、上記目的は達成される。
【0007】請求項1に記載の発明では、外気温が第1
の温度以上で、かつ冷却水の温度が第2の温度以下で、
かつ車速が所定速度以下で、かつエンジンの回転数が所
定回転数以上の場合には、コンプレッサー1を停止させ
ない程度にコンプレッサー1の回転数を低下させ、空調
装置内を循環する冷媒の圧力上昇を防止する(図2のス
テップS9)。請求項2に記載の発明では、アイドリン
グ時に補助空気流量制御弁の開度に応じてエンジンに流
入される補助空気量が所定量以上になると、コンプレッ
サー1を停止させない程度にコンプレッサー1の回転数
を低下させ、エンストを起こさないようにする(図3の
ステップS18,S19)。
【0008】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために発明の一実施の形態の図を用いたが、これ
により本発明が一実施の形態に限定されるものではな
い。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明による車両用空調装
置の一実施の形態の概略構成図である。図1において、
コンプレッサー1のプーリ2とエンジン3のクランク軸
4のクランクプーリ5との間にはベルト6が巻き掛けら
れており、クランクプーリ5によりプーリ2は回転駆動
される。プーリ2は第1の回転体2aと第2の回転体2
bとを有し、各回転体2a,2bの間隔は変更可能とさ
れている。例えば、各回転体2a,2bの間隔を狭くす
ると、ベルトの接する位置がプーリ2の軸から遠ざか
り、逆に間隔を広げると、ベルトの接する位置がプーリ
2の軸に近づく。したがって、各回転体2a,2bの間
隔を変更制御することでプーリ比を変更でき、これによ
りコンプレッサー1の回転数を制御可能となる。
【0010】7はコンプレッサー1により圧縮された高
温のガス状の冷媒を冷却して液化させるコンデンサーで
あり、液化された冷媒はリキッドタンク8および膨張弁
9を通ってエバポレーター10に送られる。エバポレー
ター10は冷媒を気化し、その際に周囲の熱を奪って空
気を冷却する。11は導入口11a,11bから空調ダ
クト12内に導入される空気流量を制御する内外気切換
ドア(インテークドア)である。13は空調ダクト12
内の換気を行うブロアファンであり、ブロアモータ14
を動力源として駆動される。
【0011】15はコンプレッサー1のプーリ比制御等
を行う制御アンプであり、CPUおよびその周辺回路等
により構成される。制御アンプ15には、以下に示す各
種のセンサーやスイッチ等が接続されており、これらセ
ンサー検出値等により制御アンプ15は空調制御を行
う。また、制御アンプ15には、エンジン補助空気量に
相関する値(以下、AACバルブデューティ比率DAと
呼ぶ)が不図示のエンジンコントロールユニット(EC
CS)から入力される。
【0012】16は空調装置のメインスイッチ、17は
ラジエターで放熱される冷却水の温度Twを検出する水
温センサー、18は車速を検出する車速センサー、19
は外気温を検出する外気センサー、20は車室内温度を
検出する内気センサーである。21はエンジンの回転数
を検出するエンジン回転数センサー、22はコンプレッ
サー1の回転数を検出するCOMP回転数センサー、2
3コンプレッサー1の振動加速度を検出する加速度セン
サーである。24はコンプレッサー1で圧縮された高圧
冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサー、25は冷媒温
度を検出する冷媒温度センサーであり、例えばエバポレ
ーター10の入口の温度を検出する。26はエバポレー
ター10の出口の温度を検出するEVAP後面温度セン
サーである。
【0013】図2,3は制御アンプ15が行うコンプレ
ッサー1のプーリ比制御処理を示すフローチャートであ
り、以下このフローチャートに基づいて本発明の一実施
の形態の動作を説明する。なお、制御アンプ15は、イ
グニッションキーがIGN−ON位置あるいはアクセサ
リー位置に操作されたときに図2,3の処理を開始す
る。
【0014】図2のステップS1では、メインスイッチ
16がオンか否かを判定し、オフの間はステップS1に
留まる。オンになるとステップS2に進み、冷却水の温
度Twが第1基準温度(例えば110℃)以上か否かを
判定する。判定が肯定されるとステップS3に進み、冷
却水の温度Twに応じてプーリ比を小さくしてコンプレ
ッサー1の回転数を下げる。
【0015】一方、ステップS2の判定が否定されると
ステップS4に進み、冷却水の温度Twが第2基準温度
(例えば50℃)以下か否かを判定する。判定が肯定さ
れるとステップS5に進み、車速Vcが第1基準速度
(例えば40km/h)以下か否かを判定する。判定が
肯定されるとステップS6に進み、外気温TAMBが所定
温度(例えば40℃)以上か否かを判定する。判定が肯
定されるとステップS7に進み、エンジン回転数Neが
第1基準回転数(例えば、2000回転)以上か否かを
判定する。判定が否定されるとステップS8に進み、冷
却水の温度Tw、車速Vc、外気温TAMBおよびエンジ
ン回転数Ne等を考慮に入れてプーリ比を小さくしてコ
ンプレッサー1の回転数を下げる。また、ステップS7
の判定が肯定されるとステップS9に進み、ステップS
8よりもさらにプーリ比を小さくしてコンプレッサー1
の回転数を下げる。
【0016】一方、ステップS4またはS5またはS6
の判定が否定された場合はともにステップS10に進
み、車速Vcが第2基準速度(例えば20km/h)以
下か否かを判定する。判定が肯定されるとステップS1
1に進み、エンジン回転数Neが第2基準回転数(例え
ば、3000回転)以上か否かを判定する。判定が否定
されるとステップS12に進み、車速Vcおよびエンジ
ン回転数Ne等を考慮に入れてプーリ比を小さくしてコ
ンプレッサー1の回転数を下げる。また、ステップS1
1の判定が肯定されるとステップS13に進み、ステッ
プS12よりもさらにプーリ比を小さくする。
【0017】一方、ステップS10の判定が否定される
と図3のステップS14に進み、高圧冷媒の圧力Pdが
所定値(例えば25kg/cm2)以上か否かを判定する。判
定が肯定されるとステップS15に進み、高圧冷媒圧力
Pdを考慮に入れてプーリ比を小さくしてコンプレッサ
ー1の回転数を下げる。
【0018】一方、ステップS14の判定が否定される
とステップS16に進み、吐出冷媒温度Tdが所定温度
(例えば150℃)以上か否かを判定する。判定が肯定
されるとステップS17に進み、吐出冷媒温度を考慮に
入れてプーリ比を小さくしてコンプレッサー1の回転数
を下げる。
【0019】一方、ステップS16の判定が否定される
とステップS18に進み、AACバルブデューティ比率
が所定値(例えば70%)以上か否かを判定する。判定
が肯定されるとステップS19に進み、AACバルブデ
ューティ比率DAを考慮に入れてプーリ比を小さくして
コンプレッサー1の回転数を下げる。
【0020】一方、ステップS18の判定が否定される
とステップS20に進み、コンプレッサー1の振動加速
度Gcが所定値(例えば30g)以上か否かを判定す
る。判定が肯定されるとステップS21に進み、コンプ
レッサー1の振動加速度Gcとコンプレッサー1の回転
数Ncとが共振点に達しないように、すなわち、コンプ
レッサー1のN次の振動周波数とコンプレッサー1のn
次の回転周波数とが一致しないようにコンプレッサー1
の回転数を変更する。
【0021】一方、ステップS20の判定が否定される
とステップS22に進み、エバポレーター10の後面温
度Teが所定温度(例えば3℃)以下か否かを判定す
る。判定が肯定されるとステップS23に進み、エバポ
レーター10の後面温度Teを考慮に入れてプーリ比を
小さくしてコンプレッサー1の回転数を下げる。
【0022】一方、ステップS22の判定が否定される
とステップS24に進み、車室内温度Trが所定温度
(例えば、25℃)以下か否かを判定する。判定が肯定
されるとステップS25に進み、車室内温度を考慮に入
れてプーリ比を小さくしてコンプレッサー1の回転数N
cを変更する。また、ステップS24の判定が否定され
るとステップS2に戻る。
【0023】以上に説明した図2,3の処理をまとめる
と、ラジエターで放熱される冷却水の温度Twが高くな
るとコンプレッサー1の回転数を下げてラジエターのオ
ーバーヒートを防止する(ステップS2)。また、外気
温TAMBが高くて冷却水の温度Twが低い場合、特にF
R車の場合にはエンジンファンの回転数が低いため冷媒
圧力Pdが高くなりやすい。このため、このような場合
にもコンプレッサー1の回転数を下げて冷媒圧力Pdの
低減を図る(ステップS8)。
【0024】一方、外気温TAMBが高くて冷却水の温度
Twが低い場合で、かつ車速Vcが低くてエンジン回転
数Neが比較的高い場合には、冷媒圧力Pdが急上昇し
やすいことからコンプレッサー1の回転数を下げる(ス
テップS9)。また、車両がアイドリング状態にある場
合にエンジンを吹かすと冷媒圧力Pdが急上昇しやすい
ため、コンプレッサー1の回転数を下げる(ステップS
12)。この状態で急加速すると冷媒圧力Pdが急上昇
しやすいため、プーリ比をさらに小さくしてコンプレッ
サー1の回転数を下げる(ステップS13)。
【0025】一方、外気温TAMBが高い場合には、冷媒
圧力Pdが高くなって高圧保護スイッチが作動し、コン
プレッサー1が運転を停止するおそれがあるため、高圧
保護スイッチの作動前にコンプレッサー1の回転数を下
げる(ステップS15)。また、空調装置内を循環する
冷媒量が少ない場合には、一般に冷媒圧力Pdは低くな
って吐出冷媒温度Tdは高くなるため、不図示の高温保
護スイッチが作動してコンプレッサー1が運転を停止す
るおそれがある。このため、このような場合には高温保
護スイッチの作動前にコンプレッサー1の回転数を下げ
る(ステップS17)。
【0026】一方、アイドリング時に空調装置を作動さ
せる場合など、エンジンに補機の負荷が大きくかかる場
合で、エンジンへの補助空気量の流入が多い場合にはエ
ンストを起こしやすいため、コンプレッサー1の回転数
を下げる(ステップS19)。また、コンプレッサー1
の振動加速度Gcとコンプレッサー1の回転数Ncとが
共振点に達すると騒音や振動が増大するおそれがあるた
め、振動加速度Gcが所定値以上になるとコンプレッサ
ー1の回転数を下げる(ステップS21)。
【0027】一方、エバポレーター10が凍結するおそ
れがある場合にはコンプレッサー1の回転数を下げて凍
結防止を図る(ステップS23)。また、車室内が十分
に冷却されている場合もコンプレッサー1の回転数を下
げて過冷却を防止する(ステップS25)。
【0028】図2,3のステップS3,S8,S9,S
12,S13,S15,S17,S19,S21,S2
3,S25の各処理では、プーリ比を小さくしてコンプ
レッサー1の回転数を低下させているが、プーリ比を小
さくする量を各処理で共通にして処理の簡易化を図って
もよい。
【0029】なお、プーリ比の制御機構およびコンプレ
ッサー1の動作機構は上述した発明の一実施の形態に限
定されない。
【0030】以上に説明した発明の一実施の形態では、
水温センサー17が水温検出手段に、制御アンプ15が
制御手段に、外気センサー19が外気温検出手段に、車
速センサー18が車速検出手段に、エンジン回転数セン
サー21が回転数検出手段に、それぞれ対応する。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1に
記載の発明によれば、外気温が第1の温度以上で、かつ
冷却水の温度が第2の温度以下で、かつ車速が所定速度
以下で、かつエンジンの回転数が所定回転数以上になる
と、コンプレッサーの回転数を低下させるため、空調装
置内を循環する冷媒の圧力が急上昇するおそれがなくな
る。請求項2に記載の発明によれば、アイドリング時に
エンジンに流入される補助空気量が所定量以上になると
コンプレッサーの回転数を低下させるため、コンプレッ
サーを停止させることなくエンストを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両用空調装置の一実施の形態の
概略構成図。
【図2】制御アンプが行うコンプレッサーのプーリ比制
御処理を示すフローチャート。
【図3】図2に続くフローチャート。
【符号の説明】
1 コンプレッサー 2 プーリ 15 制御アンプ 16 メインスイッチ 17 水温センサー 18 車速センサー 19 外気センサー 20 内気センサー 21 エンジン回転数センサー 22 COMP回転数センサー 23 加速度センサー 24 冷媒圧力センサー 25 冷媒温度センサー 26 EVAP後面温度センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−50845(JP,A) 特開 平4−108028(JP,A) 特開 平4−92715(JP,A) 特開 平1−223017(JP,A) 特開 昭59−112156(JP,A) 特開 昭59−35597(JP,A) 特開 昭60−64021(JP,A) 実開 昭59−60016(JP,U) 実開 昭59−104815(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/32 624 B60H 1/32 622 B60H 1/32 623 B60H 1/32 625 B60H 1/00 B60H 1/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車の走行用エンジンによって駆動さ
    れて空調用冷媒の圧縮を行うコンプレッサーを備えた車
    両用空調装置において、 ラジエターで放熱される冷却水の温度を検出する水温検
    出手段と、外気温を検出する外気温検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 検出された外気温が第1の温度以上で、かつ前記冷却水
    の温度が第2の温度以下で、かつ車速が所定速度以下
    で、かつエンジンの回転数が所定回転数以上になると
    前記コンプレッサーを停止させない程度に前記コンプレ
    ッサーの回転数を低下させる制御手段とを備えることを
    特徴とする車両用空調装置。
  2. 【請求項2】 自動車の走行用エンジンによって駆動さ
    れて空調用冷媒の圧縮を行うコンプレッサーを備えた車
    両用空調装置において、アイドリング時に補助空気流量制御弁の開度に応じてエ
    ンジンに流入される補助空気量が所定量以上になると、
    前記コンプレッサーを停止させない程度に前記コンプレ
    ッサーの回転数を低下させる制御手段を 備えることを特
    徴とする車両用空調装置。
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