JP3771665B2 - コンプレッサ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置に用いられる斜板式可変容量コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦを制御するコンプレッサ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式可変容量コンプレッサは、斜板の傾きを変化させることが可能な構造を持ち、その斜板の傾き角の変化によりピストンの往復ストロークを変化させることで、冷媒の吐出量を制御するようにしている。
【０００３】
図３は斜板式可変容量コンプレッサの一例を示す構造図である。
この斜板式可変容量コンプレッサ１は、図示しないエンジンと当該コンプレッサ１との機械的な連結を制御する電磁操作式のマグネットクラッチ２（以下単にクラッチともいう。）を有する。このマグネットクラッチ２を介して駆動されるシャフト３には、フロントヘッド４内において、ドライブラグ５が固定されており、このドライブラグ５にジャーナルピン６を介して斜板７が取り付けられている。斜板７には、シリンダブロック８内に摺動自在に嵌合しシャフト３と平行に往復運動する複数の（たとえば、５気筒の場合には５個の）ピストン９が、ソケットプレート１０およびピストンロッド１１を介して取り付けられている。斜板７は、ジャーナルピン６を中心（支点）としてスリーブ部材１２を介してシャフト３上をスライドすることで、傾き角を変化させている。斜板の傾き角が大きければ冷媒の吐出量は多く、傾き角が小さければ吐出量は少なくなる。斜板の傾き角は、後で詳述するように、ピストン９に加わる圧力のバランスによって変化し、リヤヘッド１３内に設けられコンプレッサ１に帰還する冷媒の圧力に応じてクランクケース１４内の圧力を制御するコントロールバルブ１５によって決定される。なお、図中、１６はガイドレール、１７はリターンスプリング、１８は吸入ポート、１９は吐出ポート、２１は吐出弁である。
【０００４】
このように構成されたコンプレッサ１のＯＮ／ＯＦＦは、マグネットクラッチ２への通電（つまり、電磁力の発生）を制御することによってなされる。たとえば、エンジン作動時、つまりイグニッションスイッチがＯＮされている場合には、ブロアファン作動時であることを条件として、エアコンスイッチの操作により任意にコンプレッサ１をＯＮ／ＯＦＦできるようになっている。また、エアコンスイッチがＯＮ状態にある場合には、前記条件の下、イグニッションスイッチの操作によってもコンプレッサ１がＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。すなわち、従来は、エアコンスイッチをＯＮしたままイグニッションスイッチをＯＦＦした場合にもただちにマグネットクラッチ２への通電を切ってコンプレッサ１をＯＦＦする制御を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の斜板式可変容量コンプレッサ１の制御にあっては、熱負荷状態またはコンプレッサ１内の圧力バランスによっては、特にエアコンスイッチをＯＮしたままイグニッションスイッチをＯＦＦした時に異音が発生するおそれがった。
【０００６】
この異音発生のメカニズムは、次のようなものと考えられている。
まず、前提として、図４を参照して、斜板７の傾き角の変化のメカニズムを説明しておく。ここで、図４は斜板７の傾きの変化の原理を説明するための模式図である。
【０００７】
５気筒の斜板式可変容量コンプレッサ１を例にとると、斜板７の傾き角は、ピストン９に加わる圧力のバランス、つまり、図４に示すように、コンプレッサ１内の５つのシリンダの内圧Ｐt が各シリンダの上面を押す力と、クランクケース１４内の圧力Ｐc が各シリンダの下面を押す力と、リターンスプリング１７の力Ｆとの間のバランスによって変化し、実際にはクランクケース１４内の圧力Ｐc を制御するコントロールバルブ１５によって決定される。
【０００８】
たとえば、最大冷房時、つまり、エンジン回転数が低い低速走行時、外気温が高いときなど、エバポレータ内を通過する冷媒ガスの量に対して吸収する熱量が多い場合には、冷媒ガスの低圧側圧力が上昇し、コントロールバルブ１５は内蔵された低圧側バルブを開いてクランクケース１４内の圧力Ｐc を吸入側へ逃がすため、クランクケース１４内の圧力Ｐc は吸入圧力Ｐs とほぼ同等になる（つまり、吐出圧力Ｐd と比べ小さくなる）。このようにクランクケース１４内の圧力を下げることで、前記圧力バランスがＰt ＋Ｆ＞Ｐc となり、斜板７は傾きが大きくなる方向へ動かされ、最大傾度となる（ピストン最大ストロークまたはフルストローク）。
【０００９】
一方、容量制御時、つまり、エンジン回転数が高い高速走行時、外気温が低いとき、車室内温度が低いときなどには、冷媒ガスの低圧側圧力が低くなり、コントロールバルブ１５は内蔵された高圧側バルブを開いてクランクケース１４内に吐出圧力Ｐd を導入するため、クランクケース１４内の圧力Ｐc は吐出圧力Ｐd に近づく。このようにクランクケース１４内の圧力を上げることで、Ｐt 、Ｐc 、Ｆのバランスがくずれ、Ｐt ＋Ｆ＝Ｐc となるよう斜板７は傾きが小さくなる方向へ動かされ、冷媒ガスの吐出量が減少し、吸入圧力が上昇する。このため、斜板７は圧力のバランスのとれた位置で平衡状態となり、コンプレッサ１は容量制御を行う。
【００１０】
次に、図５および図６を参照して、異音の発生原理を説明する。
図５はマグネットクラッチ２をＯＮ／ＯＦＦした時のコンプレッサの状態の変化を示すグラフである。同図中、期間Ａはクラッチ２がＯＦＦ状態（コンプレッサＯＦＦ）にあるときの平衡状態を示し、期間Ｂはクラッチ２をＯＮした（コンプレッサＯＮ）起動時の過渡的状態を示し、期間Ｃはクラッチ２がＯＮ状態（コンプレッサＯＮ）にあるときの平衡状態を示し、期間Ｄはクラッチ２をＯＦＦした（コンプレッサＯＦＦ）停止時の過渡的状態を示している。ここでは、コンプレッサ１は、フルストロークに近い状態、たとえば、斜板７の傾き角がフルストローク時の８５〜９５％の状態で作動している場合を考える。また、図６は１つのシリンダに関係する圧力を説明するための模式図である。ここで、２０は吸入弁である。
【００１１】
コンプレッサ作動時にシリンダの内圧Ｐt が吸入圧力Ｐs よりも小さい状態（Ｐt ＜Ｐs ）にあるシリンダにおいて、クラッチ２をＯＦＦすると、その瞬間、そのシリンダの内圧Ｐt が上昇して吸入圧力Ｐs とほぼ同等になるため（Ｐt ≒Ｐs ）、ピストン９に加わる圧力のバランス状態（斜板７の傾き角が８５〜９５％）がくずれ、斜板７は傾きが大きくなる方向、つまりフルストローク側へ急激に動かされ（図５中の破線の円で囲った部分Ｅ参照）、斜板７のストッパー機構から衝突音が発生する。これが異音の原因と考えられる。
【００１２】
より詳細には、前記シリンダ（Ｐt ＜Ｐs ）において、クラッチ２をＯＦＦすると、その瞬間からコンプレッサ１の内部は平衡状態に向かって圧力が変化し、吸入圧力Ｐs およびクランクケース１４内の圧力Ｐc が上昇する（図５参照）。一方で、その時点においてそのシリンダの内圧Ｐt は吸入圧力Ｐs よりも小さい状態（Ｐt ＜Ｐs ）にあるため、吸入弁２０が開いてシリンダ内に吸入圧力Ｐs が導入され、シリンダの内圧Ｐt が上昇し吸入圧力Ｐs とほぼ同等になる（Ｐt ≒Ｐs ）。このため、シリンダの内圧Ｐt がピストン９の冠面を押す力が大きくなり、ピストン９に加わる圧力のバランス状態（斜板７の傾き角が８５〜９５％）がくずれるので、斜板７は傾きが大きくなる方向、つまりフルストローク側へ急激に移動する（前記部分Ｅ参照）。その結果、スリーブ部材１２とドライブラグ５が急激に衝突し、異音が発生する。
【００１３】
実験によれば、上記した異音発生のおそれは、クラッチ２がＯＦＦされるすべての場合について存在するのではなく、エアコンスイッチをＯＮした状態でイグニッションスイッチをＯＦＦした場合にのみ存在することがわかっている。
【００１４】
本発明は、斜板式可変容量コンプレッサにおける上記課題に着目してなされたものであり、コンプレッサＯＦＦ時の異音発生を防止することができるコンプレッサ制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、斜板式可変容量コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦを制御するコンプレッサ制御装置において、エンジンを作動させるための第１スイッチと、前記コンプレッサを作動させるための第２スイッチと、前記エンジンと前記コンプレッサとの機械的な連結を制御するクラッチ手段と、前記第２スイッチをＯＮした状態において前記第１スイッチをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えたときに、前記クラッチ手段をＯＦＦするコンプレッサＯＦＦ信号を前記切替え時点から一定時間だけ遅延させて出力する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
この発明にあっては、制御手段は、第２スイッチをＯＮした状態において第１スイッチをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えたときに、クラッチ手段をＯＦＦするコンプレッサＯＦＦ信号を前記切替え時点から一定時間だけ遅延させて出力する。すなわち、コンプレッサを作動させるスイッチをＯＮしたままエンジンを切ると、その時点から一定時間経過後にコンプレッサＯＦＦ信号がクラッチ手段に出力され、エンジンとコンプレッサとの機械的な連結が解除される（クラッチ手段ＯＦＦ）。したがって、エンジンを切ってもただちにクラッチ手段はＯＦＦされずしばらく（一定時間）エンジンと連結されているため、その間しばらくコンプレッサはエンジンの慣性力により回転し、シリンダの内圧の均圧化の速度が遅くなる。つまり、コンプレッサ内部の圧力バランスの急激な変化が防止される。そのため、斜板の傾きの変化もゆっくりとなり、異音発生の原因となる斜板の急激な動きが防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るコンプレッサ制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、簡単化のため、本発明に関係するコンプレッサＯＦＦ制御に関係する部分のみを示してある。
【００１８】
このコンプレッサ制御装置は、たとえば図３に示すような構造を持つ斜板式可変容量コンプレッサ１と、このコンプレッサ１に駆動力を付与するエンジン２５とを有する。コンプレッサ１とエンジン２との機械的な連結は、コンプレッサ１を構成するクラッチ手段としてのマグネットクラッチ２によって制御される。マグネットクラッチ２の構造や作動原理などは周知であるから、それらの説明は省略する。コンプレッサ１（より詳細には、マグネットクラッチ２）にはオートアンプ３０が接続されている。オートアンプ３０は、内蔵しているマイコンによって各センサ、エアミックスＰＢＲ、および各スイッチなどの信号を演算処理し、各アクチュエータ、ファンコントロールアンプ、およびコンプレッサ１を作動させ、吹出口位置、吸込口位置、吹出風温度、吹出風量、およびコンプレッサ１のＯＮ／ＯＦＦを総合的に制御する。コンプレッサ１の制御に関して言えば、オートアンプ３０からコンプレッサ１（マグネットクラッチ２）に対しコンプレッサＯＮ信号が出力されるとクラッチ２が通電され（クラッチＯＮ）、発生した電磁力によりコンプレッサ１とエンジン２とが連結され（コンプレッサＯＮ）、逆に、コンプレッサＯＦＦ信号が出力されるとクラッチ２への通電が停止され（クラッチＯＦＦ）、電磁力が消滅してコンプレッサ１とエンジン２との連結が解除される（コンプレッサＯＦＦ）。また、オートアンプ３０には、エンジン２５を作動させるための第１スイッチとしてのイグニッションスイッチ４０およびコンプレッサ１を作動させるための第２スイッチとしてのエアコンスイッチ５０などが接続されている。
【００１９】
次に、動作を説明する。
図２はスイッチ操作によるコンプレッサＯＮ／ＯＦＦ制御に関するオートアンプ３０の動作例を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、エアコンスイッチ５０がＯＮされているかどうかを判断し（ステップＳ１）、ＮＯであればただちにコンプレッサＯＦＦ信号を出力してマグネットクラッチ２をＯＦＦする（ステップＳ６）。
【００２１】
これに対し、ステップＳ１の判断の結果としてＹＥＳであれば、つまり、エアコンスイッチ５０がＯＮされている場合には、引き続いて、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態からＯＦＦされたかどうかを判断し（ステップＳ２）、ＮＯであれば、イグニッションスイッチ４０のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じてクラッチ２のＯＮ／ＯＦＦを行う。すなわち、イグニッションスイッチ４０がＯＮ状態にある場合には、エアコンスイッチ５０もＯＮ状態にあるため、コンプレッサＯＮ信号を出力してマグネットクラッチ２をＯＮし（ステップＳ５）、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦ状態にある場合には、エアコンスイッチ５０がＯＮ状態にあるにもかかわらず、エアコンスイッチ５０がＯＦＦされている場合と同様に、コンプレッサＯＦＦ信号を出力してマグネットクラッチ２をＯＦＦする（ステップＳ６）。
【００２２】
これに対し、ステップＳ２の判断の結果としてＹＥＳであれば、すなわち、エアコンスイッチ５０がＯＮされた状態においてイグニッションスイッチ４０をＯＦＦしてエンジン２５を切った場合には、上記したようにコンプレッサ１の内部で異音が発生するおそれがあるので、それを防止すべく、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦされた時点からあらかじめ設定された一定時間だけコンプレッサＯＦＦ信号の出力を遅延させる、換言すれば、イグニッションスイッチ４０をＯＦＦした時点から一定時間経過後にコンプレッサＯＦＦ信号を出力してマグネットクラッチ２をＯＦＦさせる（ステップＳ４）。異音発生の条件はコンプレッサの構造や特定の熱負荷状態での圧力バランスなどによって変化するため、遅延時間の値は、あらかじめ、実験などを行って、車種ごとに、適当な時間を設定しておくことが好ましい。
【００２３】
このように、異音発生のおそれがある場合、すなわち、エアコンスイッチ５０をＯＮした状態でイグニッションスイッチ４０をＯＦＦした場合にのみ、クラッチ２をＯＦＦするタイミングを遅延させることで、エンジン２５を切ってもクラッチ２はしばらく（一定時間）エンジン２５と連結されているため、その間コンプレッサ１はエンジン２５の慣性力により回転し、シリンダの内圧の均圧化の速度が遅くなり、コンプレッサ１の内部の圧力バランスの急激な変化が防止されるので、斜板７の傾きの変化もゆっくりとなり、異音発生の原因となる斜板７の急激な動きが防止される。したがって、エアコンスイッチ５０をＯＮしたままイグニッションスイッチ４０をＯＦＦした時の異音発生のおそれがなくなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、コンプレッサ作動スイッチをＯＮした状態でエンジンを止めた場合にはその時点から一定時間の間だけコンプレッサをＯＦＦしないようにしたので、コンプレッサ内での斜板の急激な動きが防止され、それに起因するコンプレッサ内部での異音の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るコンプレッサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 スイッチ操作によるコンプレッサＯＮ／ＯＦＦ制御に関するオートアンプの動作例を示すフローチャートである。
【図３】 斜板式可変容量コンプレッサの一例を示す構造図である。
【図４】 斜板の傾きの変化の原理を説明するための模式図である。
【図５】 マグネットクラッチをＯＮ／ＯＦＦした時のコンプレッサの状態の変化を示すグラフである。
【図６】 シリンダに関係する圧力を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…斜板式可変容量コンプレッサ
２…マグネットクラッチ（クラッチ手段）
５…ドライブラグ
７…斜板
９…ピストン
１２…スリーブ部材
２５…エンジン
３０…オートアンプ（制御手段）
４０…イグニッションスイッチ（第１スイッチ）
５０…エアコンスイッチ（第２スイッチ）

Claims (1)

1. 斜板式可変容量コンプレッサ（１）のＯＮ／ＯＦＦを制御するコンプレッサ制御装置において、
   エンジン（２５）を作動させるための第１スイッチ（４０）と、
   前記コンプレッサ（１）を作動させるための第２スイッチ（５０）と、
   前記エンジン（２５）と前記コンプレッサ（１）との機械的な連結を制御するクラッチ手段（２）と、
   前記第２スイッチ（５０）をＯＮした状態において前記第１スイッチ（４０）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えたときに、前記クラッチ手段（２）をＯＦＦするコンプレッサＯＦＦ信号を前記切替え時点から一定時間だけ遅延させて出力する制御手段（３０）と、
   を有することを特徴とするコンプレッサ制御装置。

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