JP3812087B2

JP3812087B2 - 圧縮機の制御装置

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Publication number: JP3812087B2
Application number: JP27909997A
Authority: JP
Inventors: 倫保野坂; 和仁宮川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2017-10-13
Also published as: JPH11115472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁クラッチ等の駆動力断続機構を有しておらず、エンジン稼働中は常にエンジンによって駆動される、車両用冷凍サイクルの圧縮機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動力断続機構を有していない、いわゆるクラッチレス圧縮機は、前述のごとく、エンジン稼働中は常にエンジンによって駆動されるので、冷凍サイクルの稼働または停止の制御は、圧縮機の吐出量の変化させることにより行っている。
具体的には、冷凍サイクルを停止させるときには吐出量を実質的に略０とし、一方、冷凍サイクルを稼働させるときには吐出量を増大させ、冷媒を冷凍サイクル内を循環させる。
【０００３】
ところで、冷凍サイクルに適用される圧縮機は、冷媒に潤滑油を混合させることにより、圧縮機内の摺動部分の潤滑を行っているので、吐出量を実質的に０とし、冷媒を循環させないときには、前回冷媒を循環させたときに、冷媒と共に凝縮器や蒸発器等の圧縮機以外の機器に流出した潤滑油が、圧縮機以外の機器に滞留してしまう。
【０００４】
このため、特に、クラッチレス圧縮機においては、冷凍サイクルを稼働させた後にエンジンを停止し、その後、所定時間経過の後に冷凍サイクルを停止したままエンジンを再起動した時には、圧縮機を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機内に確保することができない（潤滑油が不足する）という問題が発生する。
この問題に対して、例えば特開平７−３３２２５０号公報に記載の発明では、乗員が冷凍サイクルの稼働を指示したか否かに関係なく、エンジン起動毎に、所定時間、冷媒を冷凍サイクル内を循環させることにより、圧縮機以外の機器に滞留している潤滑油を圧縮機に還流させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の手段では、エンジン起動毎に、冷媒を冷凍サイクル内を循環させているので、エンジンの負荷が増大してしまい、エンジンの燃料消費率（燃費）が悪化するという問題がある。
本発明は、上記点に鑑み、燃費が悪化することを防止しつつ、圧縮機を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機内に確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
ところで、圧縮機（１）内の潤滑油不足は、エンジン（２）が起動する毎に発生するものではなく、後述するように、車室内温度が車室外温度より高くなったときに発生するものである。
【０００７】
そこで、請求項１〜３に記載の発明では、エンジン（２）の起動後、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったときに、所定時間（ｔ₀）、圧縮機（１）の吐出容量を増大させて車両用冷凍サイクルに冷媒を循環させることを特徴とする。
これにより、上記公報に記載の発明に比べて、潤滑油不足が発生する可能性が高いときのみ冷凍サイクル内に冷媒を循環させることとなるので、上記公報に記載の発明に比べて、必要以上にエンジン（２）の負荷が大きくなることを防止することができる。
【０００８】
したがって、エンジン（２）の燃費が悪化することを防止しつつ、圧縮機（１）を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機（１）内に確保することができる。
なお、請求項２に記載の発明のごとく、外気温検出手段（１１）の検出温度（Ｔ_OUT）が所定温度（Ｔ₀）以上となったときに、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなしてもよい。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明のごとく、日射検出手段（１２）の検出日射量（ｋ）が所定量（ｋ0 ）以上となったときに、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなしてもよい。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、車両用冷凍サイクル（車両用空調装置）の模式図である。そして、図１中、１は、エンジン２の稼働中は常にエンジン２から駆動力を得て稼働するとともに、冷媒に潤滑油を混合することにより潤滑を図る斜板型圧縮機（以下、圧縮機と呼ぶ。）であり、この圧縮機１は、電磁弁１ａを開閉することにより、圧縮機１内の斜板（図示せず）の角度を変化させて、その吐出量を変化させる可変容量型の圧縮機である。因みに、２ａはエンジン２の回転力を圧縮機１に伝達するＶベルトである。
【００１５】
３は圧縮機１から吐出される冷媒を凝縮させる凝縮器であり、４は冷凍サイクル内の余剰冷媒を貯えるとともに、凝縮器３から流出する冷媒のうち液相冷媒を流出させるレシーバ（気液分離器）である。５はレシーバ４から流出する冷媒を減圧する膨張弁（減圧器）であり、６は膨張弁５にて減圧された液相冷媒を蒸発させて、車室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器である。
【００１６】
なお、蒸発器６は車室内に配設され、圧縮機１、凝縮器３、レシーバ４および膨張弁５は車室外（エンジンルーム）に配設されている。
また、エンジン２には、冷却水の温度を検出するサーミスタ式の水温センサ（水温検出手段）７、エンジン２から排出される排気ガスの温度を検出するサーミスタ式の排気温センサ（排気温検出手段）８、および乗員が操作するアクセルペダル（アクセル手段）の開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ（アクセル操作量検出手段）９等のエンジン２の制御に必要な情報を検出するエンジン制御用センサが配設されており、これらセンサ７〜９の信号は、電子制御装置（ＥＣＵ）１０に入力されている。
【００１７】
因みに、ＥＣＵ１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読込専用記憶装置（ＲＯＭ）、随時読書可能記憶装置（ＲＡＭ）、信号の入出ポートを有するインターフェイス、および時間を計測するタイマ（Ｔｉｍｅｒ）等からなる周知のマイクロコンピュータである。
そして、ＥＣＵ１０は、エンジン２に加えて車両用空調装置（電磁弁１ａ）の作動も制御しているため、ＥＣＵ１０には、車室外の温度を検出するサーミスタ式の外気温センサ（外気温検出手段）１１、および車室内に注がれる日射量を検出する日射センサ（日射検出手段）１２等の車両用空調装置の制御に必要な空調情報を検出する空調センサからの信号が入力されている。
【００１８】
ところで、図２は電磁弁１ａの制御フローを示すフローチャートであり、以下、図２に基づいて本実施形態の特徴的作動を述べる。
エンジン２の起動と共に、外気温センサ１１の検出温度Ｔ_OUTを読み込み（Ｓ１００）、検出温度Ｔ_OUTとＲＯＭに予め記憶された所定温度Ｔ₀（本実施形態では○○℃）と比較する（Ｓ１１０）。
【００１９】
そして、検出温度Ｔ_OUTが所定温度Ｔ₀以上のときは、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなして、電磁弁１ａに通電して圧縮機１の吐出容量を増大させて冷凍サイクル内に冷媒を循環させると同時に（Ｓ１２０）、タイマを稼働させて電磁弁１ａに通電した時からの時間を計測する（Ｓ１３０）。
【００２０】
その後、タイマの計測時間ｔが所定時間ｔ₀（本実施形態では○○ｓｅｃ）を経過した時に、電磁弁１ａへの通電を停止して圧縮機１の吐出容量を０とし、冷媒が冷凍サイクル内を循環することを停止させる（Ｓ１４０、Ｓ１５０）。
一方、検出温度Ｔ_OUTが所定温度Ｔ₀未満のときは、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くないものとみなして、電磁弁１ａへの通電をしない（Ｓ１５０）。
【００２１】
なお、図２に示すフローチャートが終了した後は、通常の車両用空調装置（冷凍サイクル）の制御モードに移行する。すなわち、車両用空調装置（冷凍サイクル）を稼働させる場合には電磁弁１ａに通電し、一方、車両用空調装置を停止させる場合には電磁弁１ａへの通電を停止する。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２２】
ところで、圧縮機１内の潤滑油不足は、エンジン２が起動する毎に発生するものではなく、以下に述べる原因により潤滑油不足が発生することを、発明者等は試験検討により確認している。
すなわち、夜間等外気温度が低いときに、冷凍サイクル（車両用空調装置）およびエンジン２を長時間停止させると、冷凍サイクル内の冷媒が凝縮する。そして、冷凍サイクルおよびエンジン２を停止させたまま、夜が明けて外気温度が上昇すると、これに伴って圧縮機１および蒸発器６の温度が上昇していく。
【００２３】
しかし、蒸発器６が車室内に配設されているのに対して、圧縮機１は車室外に配設されているので、蒸発器６の温度および圧力が圧縮機１の温度および圧力より高くなり、凝縮した液相冷媒が圧縮機１内に流れ込んでいく。
その後次第に、圧縮機１内に流れ込んだ液相冷媒が増加していくと、遂には、圧縮機１内に流れ込んだ液相冷媒の一部が、圧縮機１内に貯溜している潤滑油と共に圧縮機１外に溢れだす（オーバーフローする）ため、圧縮機１内の潤滑油が減少してしまう。
【００２４】
以上の述べた原因からも明らかなように、潤滑油不足は、車室内温度が車室外温度より高くなったときに発生するものである。
そして、本実施形態によれば、検出温度Ｔ_OUTが所定温度Ｔ₀以上のときに、電磁弁１ａに通電して冷凍サイクル内に冷媒を循環させるので、上記公報に記載の発明に比べて、潤滑油不足が発生する可能性が高いときのみ冷凍サイクル内に冷媒を循環させることとなる。
【００２５】
したがって、上記公報に記載の発明に比べて、必要以上にエンジン２の負荷が大きくなることを防止できるので、エンジン２の燃費が悪化することを防止しつつ、圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機１内に確保することができる。
また、通常、自動制御式の車両用空調装置（オートエアコン）には、空調センサの１つとして外気温センサ１１を備えているので、新たな機器を追加することなく、ＥＣＵ１０のプログラムに変更を加えるのみで、本願発明の課題を達成することができる。したがって、車両用空調装置（冷凍サイクル）の製造原価上昇を防止しつつ、圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機１内に確保することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、外気温センサ１１の検出温度Ｔ_OUTを基に圧縮機１を制御したが、本実施形態は、日射量が大きいほど車室内外の温度差が大きくなることに着目して、日射センサ１２の検出値ｋ（Ｗ／ｍ²）を基に圧縮機１を制御したものである。なお、全体構成は第１実施形態（図１）と同じである。
【００２７】
以下、図３を用いて本実施形態に係る電磁弁１ａの制御フローをを述べる。
エンジン２の起動と共に、日射センサ１２の検出値ｋを読み込み（Ｓ２００）、検出値ｋとＲＯＭに予め記憶された所定日射量ｋ₀（本実施形態では○○Ｗ／ｍ²）と比較する（Ｓ２１０）。
そして、検出値ｋが所定日射量ｋ₀以上のときは、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなして、電磁弁１ａに通電して圧縮機１の吐出容量を増大させて冷凍サイクル内に冷媒を循環させると同時に（Ｓ２２０）、タイマを稼働させて電磁弁１ａに通電した時からの時間を計測する（Ｓ２３０）。
【００２８】
その後、タイマの計測時間ｔが所定時間ｔ₀を経過した時に、電磁弁１ａへの通電を停止して圧縮機１の吐出容量を０とし、冷媒が冷凍サイクル内を循環することを停止させる（Ｓ２４０、Ｓ２５０）。
一方、検出値ｋが所定日射量ｋ₀未満のときは、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くないものとみなして、電磁弁１ａへの通電をしない（Ｓ２５０）。
【００２９】
なお、図３に示すフローチャートが終了した後は、通常の車両用空調装置（冷凍サイクル）の制御モードに移行する。すなわち、車両用空調装置（冷凍サイクル）を稼働させる場合には電磁弁１ａに通電し、一方、車両用空調装置を停止させる場合には電磁弁１ａへの通電を停止する。
以上の作動説明から明らかなように、本実施形態においても、第１実施形態と同様な効果（特徴）を得ることができる。
【００３０】
（第３実施形態）
上述の実施形態では、車室内外の温度差が所定温度差以上か否かを基準に潤滑油不足が発生するか否か判定して圧縮機１（電磁弁１ａ）を制御したが、本実施形態および第４実施形態は、冷凍サイクルの稼働履歴を基準に潤滑油不足が発生するか否か判定して圧縮機１（電磁弁１ａ）を制御ものである。
【００３１】
以下に、本実施形態の作動を図４に示すフローチャートに基づいて述べる。なお、全体構成は第１実施形態（図１）と同じである。
エンジン２の起動と共に、水温センサ７の検出温度Ｔ_Wを読み込み（Ｓ３００）、検出温度Ｔ_WとＲＯＭに予め記憶された所定温度Ｔ_{W 0}と比較する（Ｓ３１０）。
【００３２】
そして、検出温度Ｔ_Wが所定温度Ｔ_{W 0}未満のときは、電磁弁１ａに通電して圧縮機１の吐出容量を増大させて冷凍サイクル内に冷媒を循環させると同時に（Ｓ３２０）、タイマを稼働させて電磁弁１ａに通電した時からの時間を計測する（Ｓ３３０）。
その後、タイマの計測時間ｔが所定時間ｔ₀を経過した時に、電磁弁１ａへの通電を停止して圧縮機１の吐出容量を０とし、冷媒が冷凍サイクル内を循環することを停止させる（Ｓ３４０、Ｓ３５０）。
【００３３】
一方、検出温度Ｔ_Wが所定温度Ｔ_{W 0}以上のときは、乗員が冷凍サイクルを稼働させるように指示した場合を除き、電磁弁１ａへの通電をしない（Ｓ３５０）。
なお、図４に示すフローチャートが終了した後は、通常の車両用空調装置（冷凍サイクル）の制御モードに移行する。すなわち、車両用空調装置（冷凍サイクル）を稼働させる場合には電磁弁１ａに通電し、一方、車両用空調装置を停止させる場合には電磁弁１ａへの通電を停止する。
【００３４】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、検出温度Ｔ_Wが所定温度Ｔ_{W 0}未満のときは、冷媒を冷凍サイクル内に循環させ、検出温度Ｔ_Wが所定温度Ｔ_{W 0}以上のときは、冷媒を冷凍サイクル内に循環させない。
このため、冷却水の温度は外気温より低下しないことを考慮すれば、所定温度Ｔ_{W 0}を外気温度より高い温度に設定しておけば、エンジン２の始動後に少なくとも１回は、冷媒が冷凍サイクル内を循環するので、圧縮機１に圧縮機１外に放出された潤滑油を還流させることができる。
【００３５】
一方、検出温度Ｔ_Wが所定温度Ｔ_{W 0}以上のときは、エンジン２の稼働中または停止直後とみなせるので、前述のごとく、冷凍サイクル内の冷媒が凝縮して圧縮機１に流れ込むといったことは発生せず、また、既に潤滑油が圧縮機１に還流しているので、潤滑油不足も発生しない。
したがって、本実施形態によれば、圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油が貯溜していない可能性が高いときのみ、冷媒を冷凍サイクル内を循環させるので、エンジン２の燃費が悪化することを防止しつつ、潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機１内に確保することができる。
【００３６】
また、通常、電子制御式のエンジン２には、エンジン制御用センサの１つとして水温センサ７を備えているので、新たな機器を追加することなく、ＥＣＵ１０のプログラムに変更を加えるのみで、本願発明の課題を達成することができる。したがって、車両の製造原価上昇を防止しつつ、圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油を圧縮機１内に確保することができる。
【００３７】
ところで、所定温度Ｔ_{W 0}は、前述のごとく外気温度より高い温度であるが、外気温度は、時刻、季節、地域等の自然条件により常に変化するものであるので、所定温度Ｔ_{W 0}を設定する当たっては、この自然条件を考慮しつつ、必要以上に冷媒が冷凍サイクル内を循環することがないように適宜設定する必要がある。
（第４実施形態）
第３実施形態では、エンジン２の温度を検出する手段（エンジン温度検出手段）として水温センサ７を用いたが、本実施形態は、水温センサ７に代えて排気温センサ８を用いたものである。
【００３８】
以下に図５のフローチャートを用いて本実施形態の作動を述べる。
エンジン２の起動と共に、排気温センサ８の検出温度Ｔ_Gを読み込み（Ｓ４００）、検出温度Ｔ_GとＲＯＭに予め記憶された所定温度Ｔ_{G 0}と比較する（Ｓ４１０）。
そして、検出温度Ｔ_Gが所定温度Ｔ_{G 0}未満のときは、電磁弁１ａに通電して圧縮機１の吐出容量を増大させて冷凍サイクル内に冷媒を循環させると同時に（Ｓ４２０）、タイマを稼働させて電磁弁１ａに通電した時からの時間を計測する（Ｓ４３０）。
【００３９】
その後、タイマの計測時間ｔが所定時間ｔ₀を経過した時に、電磁弁１ａへの通電を停止して圧縮機１の吐出容量を０とし、冷媒が冷凍サイクル内を循環することを停止させる（Ｓ４４０、Ｓ４５０）。
一方、検出温度Ｔ_Gが所定温度Ｔ_{G 0}以上のときは、乗員が冷凍サイクルを稼働させるように指示した場合を除き、電磁弁１ａへの通電をしない（Ｓ４５０）。
【００４０】
なお、図５に示すフローチャートが終了した後は、通常の車両用空調装置（冷凍サイクル）の制御モードに移行する。すなわち、車両用空調装置（冷凍サイクル）を稼働させる場合には電磁弁１ａに通電し、一方、車両用空調装置を停止させる場合には電磁弁１ａへの通電を停止する。
ところで、一般的に、冷却水の温度より排気ガスの温度の方が、正確にエンジン２の温度を検出することができる。したがって、本実施形態では、排気ガスの温度（排気温センサ８の検出温度Ｔ_G）に基づいて圧縮機１（電磁弁１ａ）を制御しているので、第３実施形態に比べて、より正確に圧縮機１（電磁弁１ａ）を制御することができる。
【００４１】
因みに、所定温度Ｔ_{G 0}は、所定温度Ｔ_{W 0}と同様に、外気温度より高い温度であって、自然条件を考慮しつつ、必要以上に冷媒が冷凍サイクル内を循環することがないように適宜設定する必要がある。
ところで、本発明は、圧縮機１内に圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油が貯溜しているか否かに基づいて、冷媒を冷凍サイクル内に循環させるか否か（電磁弁１ａに通電するか否か）を制御するものである。
【００４２】
このため、第１、２実施形態では、車室内外の温度差が所定温度差以上であるときには、圧縮機１内に圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油が貯溜していないものとみなして冷媒を冷凍サイクル内に循環させ、第３、４実施形態では、エンジン２の温度（冷却水の温度または排気温度）が所定温度未満のときに、少なくとも１回、冷媒を冷凍サイクル内に循環させれば、その後は、圧縮機１内に圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油が貯溜しているものとみなして冷媒を冷凍サイクル内に循環させないようにしている。
【００４３】
したがって、本発明において、圧縮機１内に圧縮機１を潤滑するに十分な量の潤滑油が貯溜しているか否かを判定する潤滑油量判定手段は、上述の実施に示された手段（外気温センサ１１、日射センサ１２、水温センサ７および排気温センサ８）に限定されるものではなく、圧縮機１内に貯溜している潤滑油の量を直接検出する等その他の手段であってもよい。
【００４４】
また、第１実施形態では、外気温センサ１１の検出温度Ｔ_OUTと所定温度Ｔ₀とを比較したが、本発明は、空調センサの１つである、車室内の温度を検出する室温センサ（室温検出手段）の検出温度Ｔ_INと検出温度Ｔ_OUTとの差が、所定温度差以上となったときに、冷媒を冷凍サイクル内に循環させるように構成してもよい。
【００４５】
また、第３、４実施形態では、水温センサ７または排気温センサ８の検出温度Ｔ_W、Ｔ_Gと所定温度Ｔ_{W 0}、Ｔ_{G 0}とを比較したが、本発明は、検出温度Ｔ_W、Ｔ_Gと検出温度Ｔ_OUTとの温度差と所定温度差とを比較することにより、冷媒を冷凍サイクル内に循環させるか否かを判定してよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍サイクルおよび圧縮機の制御装置の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧縮機の制御装置の作動を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る圧縮機の制御装置の作動を示すフローチャートである。
【図４】第３実施形態に係る圧縮機の制御装置の作動を示すフローチャートである。
【図５】第４実施形態に係る圧縮機の制御装置の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…エンジン、３…凝縮器、４…レシーバ、５…膨張弁、
６…蒸発器、７…水温センサ（水温検出手段）、
８…排気温センサ（排気温検出手段）、１０…電子制御装置、
１１…外気温センサ（外気温検出手段）、
１２…日射センサ（日射検出手段）。

Claims

車室外に配設され、エンジン（２）により常に駆動されるとともに、冷媒に混合された潤滑油により潤滑を図る圧縮機（１）と、
車室内に配設され、前記圧縮機（１）から吐出される冷媒を蒸発させる蒸発器（６）とを有し、
前記圧縮機（１）の吐出容量を調節することにより冷凍能力を調節する車両用冷凍サイクルに適用される、前記圧縮機（１）の作動を制御する圧縮機の制御装置であって、
前記エンジン（２）の起動後、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったときに、所定時間（ｔ₀）、前記圧縮機（１）の吐出容量を増大させて前記車両用冷凍サイクルに冷媒を循環させる圧縮機制御手段（１０）を備えることを特徴とする圧縮機の制御装置。
車室外温度を検出する外気温検出手段（１１）を備えており、
前記圧縮機制御手段（１０）は、前記外気温検出手段（１１）の検出温度（Ｔ_OUT）が所定温度（Ｔ₀）以上となったときに、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなすことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。
車室内に注がれる日射量を検出する日射検出手段（１２）を備えており、
前記圧縮機制御手段（１０）は、前記日射検出手段（１２）の検出日射量（ｋ）が所定量（ｋ₀ ）以上となったときに、車室内温度が車室外温度より所定温度以上に高くなったものとみなすことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御装置。