JP3817329B2

JP3817329B2 - Variable capacity compressor controller

Info

Publication number: JP3817329B2
Application number: JP09399097A
Authority: JP
Inventors: 信雄市村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: JPH10278568A

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可変容量コンプレッサの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、カーエアコンに対する省動力ニーズおよびコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ制御時の吹出風温度変化やショック低減といった快適性ニーズを満たすため、冷房能力の必要量に応じて冷媒吐出容量を可変しうる可変容量コンプレッサが広く普及しつつある。たとえば、斜板式の可変容量コンプレッサを例にとると、斜板の傾きを連続的に変えることにより、ピストンストロークを変化させ、連続的に容量を変えるようにしている。この場合、斜板の傾きが大きければ吐出量が多く（最大冷房時）、傾きが小さければ吐出量も少なくなる（容量制御時）。このように最大冷房時以外では冷媒循環量が減少するため、コンプレッサ所要動力が減少する。
【０００３】
このような可変容量コンプレッサにおいて容量を変化させる（たとえば、斜板式の場合には斜板の傾きを変化させる）制御方法として、従来は、いわゆるメカニカルコントロールバルブ（ＭＣＶ）を用いて制御を行うのが一般的である。このメカニカルコントロールバルブは、コンプレッサ本体に設けられた弁（たとえば、ベローズ式コントロールバルブ）であって、コンプレッサの吸入圧力を使って容量の可変制御を内部的に行うものである。たとえば、斜板式可変容量コンプレッサにベローズ式コントロールバルブを設けた場合、コンプレッサの吸入圧力の変化（設定圧力との大小関係）によるべローズの収縮・膨脹により、コンプレッサの吐出側に通じる高圧側とコンプレッサの吸入側に通じる低圧側のバルブの開閉を行うことで、クランクケース内の圧力（制御圧力）を制御し、ピストンに加わる圧力のバランスを変えて斜板の傾きを変化させている。これにより、吐出圧力が変わり、よって吸入圧力もそれに合わせて変化することになる。
【０００４】
図４はメカニカルコントロールバルブの一般的な特性図である。メカニカルコントロールバルブは、一般に、上記した作動原理に基づき、冷房負荷（空気側の負荷）の変動に対して同図に示す特性の吸入圧力Ｐs となるように冷媒吐出容量（斜板の傾き）を制御する。これにより、冷房負荷（空気負荷）に応じたコンプレッサ性能つまり冷房能力が得られ、また、かかる冷房能力の制御によりエバポレータの凍結防止も図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変容量コンプレッサの可変容量制御にあっては、べローズ式などのメカニカルコントロールバルブを用いての図４に示すような特性に基づく機械的制御であるため、省動力などを目的とした複雑な制御を行うことができない。
【０００６】
たとえば、エアコン起動時においては、排出ガス中のＮＯx 量などを低減するという観点からも、省動力のニーズが強い。すなわち、エンジン始動時で触媒温度が低いときにエアコンを起動した場合には、起動時のコンプレッサトルクが大きいため、エンジン負荷が増大し、排出ガス量（ＮＯx 量など）も増大するおそれがあるので、エアコン起動時のコンプレッサトルク（コンプレッサ負荷）を低減すること、つまり、省動力を図ることが望まれている。また、省エネの観点からは、エアコン起動時に限らず、車室内温度がそれほど高くない時のクールダウン制御においても、コンプレッサトルクを低減して省動力を図ることが望まれる。ところが、従来は、上記したように図４に示すような特性に基づく機械的制御であるため、このような省動力を目的とした複雑な制御はできない。
【０００７】
本発明は、可変容量コンプレッサの可変容量制御における上記課題に着目してなされたものであり、省動力などを目的とした複雑な制御を行うことができる可変容量コンプレッサ制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクルを構成する可変容量コンプレッサの吐出容量の可変制御を行う可変容量コンプレッサ制御装置において、外部からの電気信号に基づいて、前記可変容量コンプレッサの吐出容量を変化させる制御圧力を制御するコントロール手段と、前記可変容量コンプレッサの吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段と、所定のデータを入力して所望割合のコンプレッサトルクの低減に必要な吸入圧力目標値を算出し、前記吸入圧力検出手段の出力が前記目標値と一致するように前記コントロール手段を制御する電気信号を出力する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
この発明にあっては、コントロール手段は、外部からの電気信号に基づき制御圧力を制御して容量を変化させる外部可変制御方式のものであり、より細かい制御が可能となっている。そして、吸入圧力検出手段は、可変容量コンプレッサの吸入圧力を検出し、制御手段は、所定のデータを入力して所望割合のコンプレッサトルクの低減に必要な吸入圧力目標値を算出し、吸入圧力検出手段の出力が前記目標値と一致するようにコントロール手段を制御する電気信号を出力する。この電気信号に基づき、コントロール手段は、可変容量コンプレッサの吐出容量を変化させる制御圧力を制御する。これにより、可変容量コンプレッサの吐出容量が変化して吸入圧力を目標値に近づけ、コンプレッサトルクが目標どおりに低減される。より具体的には、コンプレッサトルクは吐出圧力と吸入圧力の比（＝吐出圧力／吸入圧力）によって大きく左右されるため、たとえば、目標値を高く設定して吸入圧力を上げる制御を行うことで、コンプレッサトルクを低減することができるのである。すなわち、外部可変制御方式のコントロール手段を採用し、吸入圧力を目標値と一致させる制御を行ってコンプレッサトルクを低減させるので、省動力化が図られる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、エンジンからの排出ガスを清浄化するための触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を有し、前記制御手段は、前記触媒温度検出手段の出力が所定値以下のときに当該制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明にあっては、触媒温度検出手段は、エンジンからの排出ガスを清浄化するための触媒の温度を検出し、制御手段は、触媒温度検出手段の出力が所定値以下のときに当該制御、つまり、コンプレッサトルク低減のための吐出圧力制御を行う。このように、触媒が機能を始める所定温度（所定値）以下のときに当該制御を行ってコンプレッサトルクを低減させることで、起動時において、エンジンにかかる負荷が低減され、エンジンからの排出ガス量（ＮＯx 量など）も低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の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可変容量コンプレッサ制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００１３】
このシステムは、自動車用空調装置（カーエアコン）に搭載された冷凍サイクル１を有する。この冷凍サイクル１は、可変容量コンプレッサ２、コンデンサ３、リキッドタンク４、膨脹弁５、およびエバポレータ６などを配管で連結し、その中に冷媒を封入して構成されている。可変容量コンプレッサ２は、図示しないエンジンにより図示しないベルトおよびマグネットクラッチ７を介して選択的に駆動され、その駆動時にエバポレータ６で蒸発した低温低圧のガス冷媒を吸入し圧縮して、高温高圧になったガス冷媒をコンデンサ３に圧送し、該冷媒をコンデンサ３およびエバポレータ６を介して繰返し循環させる。コンデンサ３にはコンデンサファン８が付設されており、コンデンサ３は、コンデンサファン８によって供給される冷却空気との熱交換により、コンプレッサ２から送り込まれてきた高温高圧のガス冷媒を冷却し凝縮液化させる。コンデンサ３と膨脹弁５の間に設けられたリキッドタンク４は、コンデンサ３で液化した冷媒を気液分離して液冷媒を一度貯え、液冷媒のみを膨脹弁５に送り出す。一般的に使用される温度式の膨脹弁５の場合には、リキッドタンク４を通ってきた中温高圧の液冷媒を減圧膨脹させて、低温低圧の霧状の冷媒にするとともに、エバポレータ６の下流に設けた図示しない感温筒のフィードバックにより、エバポレータ出口で、冷媒の蒸発状態が適度な過熱度を持つよう冷媒流量を調節する。エバポレータ６は、コンデンサ３で液化され膨脹弁５で低温低圧になった霧状の冷媒を蒸発させて、外側に図示しないブロアファンにより送られてくる空気を流して前記霧状冷媒と熱交換させることで、車室内に吹き出される空気を冷却し、同時に除湿する。
【００１４】
この可変容量コンプレッサ２は、たとえば、斜板式の可変容量コンプレッサであって、その斜板の傾きが電気信号で外から制御できるようになっている（外部可変制御方式）。つまり、この可変容量コンプレッサ２は、コントロール手段として、従来のメカニカルコントロールバルブ（ＭＣＶ）に代えて電気信号による外部制御が可能な電磁弁などの電子操作式コントロールバルブ（ＥＣＶ）９を備えている。たとえば、ＥＣＶ９として高圧側と通じている電磁弁を用いた場合、クランクケース内と低圧側とは所定の開度の通路で連通しており、クランクケース内の圧力は低圧側に逃げるようになっている。よって、かかる電磁弁９をＯＮ−ＯＦＦして高圧側圧力を導入・遮断することでクランクケース内の圧力（制御圧力）を制御することにより、ピストンに加わる圧力のバランスを変えて斜板の傾きを変化させ、これによってコンプレッサ２の吐出容量を制御することができる。このとき、電磁弁９には、外部からの電気信号として、たとえば、後述するオートアンプから演算された適当な値のデューティ比を持ったデューティ信号が与えられる。容量（斜板の傾き）を小さくする必要があるときは、大きなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁９の開弁時間を長くしてクランクケース内の圧力（制御圧力）を上昇させ、容量（斜板の傾き）を大きくする必要があるときは、小さなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁９の開弁時間を短くしてクランクケース内の圧力（制御圧力）を低下させる。
【００１５】
この可変容量コンプレッサ２は、制御手段としてのオートアンプ１０によって制御される。ここでは、エンジン（およびエアコン）起動時の省動力（コンプレッサトルク低減）を目的とした制御（以下、単に「トルク低減制御」という）に必要な構成要素のみを図示してある。すなわち、オートアンプ１０には、エンジンを始動させるためのイグニッションスイッチ１１、コンプレッサ２をＯＮしてエアコンを作動させるためのエアコンスイッチ１２、車室内の温度を検出する内気センサ１３、外気温度を検出する外気センサ１４、エンジンからの排出ガスを清浄化するための触媒の温度を検出する触媒温度検出手段としての触媒温度センサ１５、可変容量コンプレッサ２の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段としての低圧側圧力センサ（低圧トランスデューサ）１６などが接続されている。また、オートアンプ１０には、図示しないエンジン制御装置からエンジン回転数信号が入力されるようになっている。このエンジン回転数信号によってコンプレッサ２の回転数が認識できる（エンジンとコンプレッサ２とはプーリで連結されているため両回転数は比例関係にある）。触媒温度センサ１５は、たとえば、触媒コンバータ１７内にあってエンジンの排出ガスに含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx ）を触媒反応により転化し低減するための三元触媒の温度を検出するものである。触媒には触媒が機能を始める温度、つまり触媒が有効に反応する温度が存在するので、触媒温度センサ１５によってその温度に達しているかどうかを検知する。また、低圧側圧力センサ（低圧トランスデューサ）１６はエバポレータ６とコンプレッサ２の間の低圧配管に取り付けられ、冷媒の低圧側圧力を電気信号に変換するものである。コンプレッサ２の吸入圧力はこの低圧側圧力によって示される。オートアンプ１０は、内蔵しているマイクロコンピュータによって、各スイッチ１１、１２および各センサ１３、１４、１５、１６などの入力信号を演算処理して制御パラメタであるデューティ比を決定し、これに基づき可変容量コンプレッサ２の電磁弁（ＥＣＶ）９をＯＮ−ＯＦＦして、同コンプレッサ２の容量（斜板の傾き）を可変し、トルク低減制御を行う。そのため、オートアンプ１０は、その内部のＲＯＭ内に図２のフローチャートに対応したプログラムを記憶しており、このプログラムの実行によって当該トルク低減制御が行われる。
【００１６】
もちろん、オートアンプ１０は、エンジン（およびエアコン）起動時のトルク低減制御のほかに、自動車用空調装置についての通常の制御（以下、単に「通常制御」という）を行う。すなわち、オートアンプ１０には、図示しないが、上記した各スイッチおよび各センサ以外に、日射量を検出する日射センサ、希望の室温を設定するための温度調節スイッチなどがさらに接続されており、オートアンプ１０は、内蔵しているマイクロコンピュータによって、それらの各センサ、エアミックスＰＢＲ（エアミックスドアアクチュエータに内蔵）、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（インテークドアアクチュエータ、エアミックスドアアクチュエータ、モードドアアクチュエータ）、ファンコントロールアンプ、およびコンプレッサ２（のマグネットクラッチ７）を作動させ、吸込口位置、吹出風温度、吹出口位置、吹出風量、およびコンプレッサ２自体のＯＮ／ＯＦＦを総合的に制御する機能をも有している。
【００１７】
次に、上記のように構成された本システムの動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御の概要を説明しておく。ここでは、エンジン（およびエアコン）起動時のコンプレッサトルクを低減させることを目的とする。ただし、触媒が機能する温度に達するまでの間の可変容量制御とする。そのため、触媒の温度を読み取り、設定温度以下であるときに当該トルク低減制御を行う。このトルク低減制御では、後で詳述するように、あらかじめ設定された推定式（回帰式）により負荷に応じた基準値（基準トルクＴr1と基準時間ｔ1 ）を推定して制御変数Ａを求め、コンプレッサトルクを所望割合だけ低減させるのに必要な制御時の目標トルクＴroを設定し、他方であらかじめ設定された他の推定式（回帰式）により吸入圧力Ｐs に対応する現在のトルクＴr を推定して、両者が一致するように斜板の傾き（吐出容量）を制御する。
【００１８】
なお、ここでは、トルク目標値を設定し、吸入圧力から推定されるトルク現在値をトルク目標値と一致させる制御を行って、いわば吸入圧力を間接的に制御する（トルク目標値が吸入圧力目標値に相当する）ようにしているが、これは計算量を少なくするためであって、これに限定されるわけではなく、もちろん、負荷に応じた吸入圧力−トルクの関係を示す同一の推定式（回帰式）を用いて吸入圧力目標値を設定し、直接的に吸入圧力をフィードバック制御することも可能である。
【００１９】
さて、図２のフローチャートに示すように、オートアンプ１０は、プログラムがスタートすると、ステップＳ１で、自動車用空調装置の制御前提条件を満たすかどうかを判断する。この判断は、たとえば、イグニッションスイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦ状態、エアコンスイッチ１２のＯＮ／ＯＦＦ状態、および電磁弁（ＥＣＶ）９の作動許否状態のデータに基づいて行われる。具体的には、イグニッションスイッチ１１がＯＮ状態にあり、かつ、エアコンスイッチ１２がＯＮ状態にあり、かつ、電磁弁（ＥＣＶ）９が作動許可状態にあるとき、この制御前提条件を満たすものと判断し、以下の制御を実施する。なお、制御前提条件を満たさない場合には、ステップＳ１６で、後述するフラグＦの値を０に保持したまま待機し、または、フラグＦの値を０にリセットして一連の制御を終了する。
【００２０】
ステップＳ１の判断の結果として制御前提条件を満たす場合には、次のステップＳ２で、トルク低減制御を行うための制御実施条件を満たすかどうかを判断する。この判断は、たとえば、触媒温度センサ１５および内気センサ１３からのデータ（触媒温度と車室内温度）に基づいて行われる。具体的には、触媒温度センサ１５の出力（触媒温度）があらかじめ定められた設定温度Ｔso（触媒が機能を始める温度で、たとえば、約３００℃である。なお、効率のピークは約４００℃である）以下であり、かつ、内気センサ１３の出力があらかじめ定められた設定温度Ｔra（たとえば、約３５℃）以下であるとき、制御実施条件を満たすものと判断し、トルク低減制御を行う。
【００２１】
これに対し、触媒温度センサ１５の出力（触媒温度）が前記設定温度Ｔso以上であるか、または、内気センサ１３の出力が前記設定温度Ｔra以上である場合には、フラグＦの値を０に保持したまままたはフラグＦの値を０にリセットして（ステップＳ１７）通常のエアコン制御を行い（ステップＳ１８）、ステップＳ１にリターンする。
【００２２】
なお、ここで、触媒温度を考慮するのは、エンジン起動時に触媒が低温である場合には触媒が機能しないため通常制御を行えばコンプレッサトルクの増大によりエンジン負荷が増大し排出ガス量（ＮＯx 量など）も増大するおそれがあるので、触媒が機能を始める温度に達するまでの間（たとえば、アイドリングか走行かを問わずにエンジン始動後約１分間）はトルク低減制御を行って上記の不都合を解消するためである。また、車室内温度を考慮するのは、車室内温度が高い場合には車室内を急速に冷房する必要があるので省動力よりも冷房能力を優先させるためである。
【００２３】
ステップＳ２の判断の結果として制御実施条件を満たす場合には、次のステップＳ３で、フラグＦの値が０かどうかを判断する。このフラグＦは、トルク低減制御の初期設定としての意味を持つ後述する制御変数Ａの設定を行うかどうかを決めるためのものであって、初期状態では０であるが、一度制御変数が設定されるとその値を前提として（更新なし）後の処理が行われ、所定の場合にリセットされるまで１の値に設定、保持される。このステップＳ３の判断においてＦ＝０の場合には、システムが起動し今からトルク低減制御を開始するものと判断して、ステップＳ４に進むが、Ｆ＝１の場合には、すでに制御変数が設定されておりこの値に基づいてトルク低減制御が実行されているものと判断して、ステップＳ４〜ステップＳ８の処理を省略して、ただちにステップＳ９に進む。
【００２４】
ステップＳ４〜ステップＳ７では、所定のデータを読み込んで、基準値（基準トルクＴr1と基準時間ｔ1 ）の推定を行い、制御変数Ａ（ここでは、比例定数）の設定を行う。
具体的には、まず、その時点（システム起動時）における初期のエンジン回転数（つまり、コンプレッサ回転数）Ｎe と外気温度Ｔamのデータをそれぞれエンジン制御装置および外気センサ１４から入力し（ステップＳ４）、あらかじめ設定された実験式Ｔr1＝Ｆ1（Ｎe ,Ｔam）により基準トルクＴr1を推定する（ステップＳ５）とともに、あらかじめ設定された他の実験式ｔ1 ＝Ｆ2（Ｎe ,Ｔam）により基準時間ｔ1 を推定する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ４で入力する外気温度Ｔamの代わりに初期の車室内温度（内気センサ１３の出力）を用いることも可能である。
【００２５】
ここで、基準時間ｔ1 とは、通常制御でのクールダウン時に触媒温度が設定温度Ｔsoに達するまでの時間であり、基準トルクＴr1とは、その時、つまり通常制御でのクールダウン時に触媒温度が設定温度Ｔsoに達した時のコンプレッサトルクの値である。これを図３を使って説明すると、起動後のコンプレッサトルクは、通常制御でのクールダウンの場合、一般に、図中の曲線ａのように変化する。そして、その場合において触媒温度が設定温度Ｔsoに達するまでの時間をｔ1 、その時のトルクをＴr1としている。
【００２６】
また、上記二つの実験式Ｔr1＝Ｆ1（Ｎe ,Ｔam）とｔ1 ＝Ｆ2（Ｎe ,Ｔam）は、コンプレッサの単体特性を表わす推定式（回帰式）であって、あらかじめ、実験を行って初期のエンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe と外気温度Ｔamに対する基準トルクＴr1と基準時間ｔ1 をそれぞれ求め、この結果を回帰分析の手法により回帰式に置き換えて作成する。なお、傾向としては、初期のエンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe 、外気温度Ｔamが増加するほど各基準値Ｔr1、ｔ1 も増加する傾向にある。
【００２７】
ステップＳ５およびステップＳ６で基準値Ｔr1、ｔ1 の推定が終わると、ステップＳ７で、制御変数Ａの算出を行う。ここでは、時間ｔに対して目標トルクＴroを直線的に増加させて設定するため、図３中の曲線ｂを制御時の目標トルク曲線（直線）とした場合、この目標トルク曲線（直線）の傾き（比例定数）が制御変数Ａとなる。たとえば、起動時のコンプレッサトルクを３０％低減する場合には、原点を始点とし、基準トルクＴr1の−３０％、または、ハッチング部分つまり基準時間ｔ1 までの（曲線ａ−曲線ｂ）の部分の面積が曲線ａの積分値の３０％に相当する点を終点とする直線の傾きを求め、これを比例定数Ａとする。前者の基準を用いた場合、比例定数Ａは、下記の式、

によって得られる。
【００２８】
ステップＳ７で比例定数Ａが求められると、次のステップＳ８では、フラグＦの値を１に設定する。これにより、トルク低減制御中における比例定数Ａの再設定が禁止される。
【００２９】
ステップＳ９〜ステップＳ１５では、ステップＳ７で決定された比例定数Ａを用いて目標トルクＴroを算出し、目標トルクＴroとなるように吸入圧力Ｐs を制御する。
【００３０】
具体的には、まず、ステップＳ７で得られた比例定数Ａに起動してからの現在の時間ｔを掛け算して、目標トルク（トルク目標値）Ｔroを算出する（ステップＳ９）。つまり、下記の式、
Ｔro＝Ａ×ｔ
によって目標トルクＴroを算出する。
【００３１】
次に、低圧側圧力センサ（低圧トランスデューサ）１６とエンジン制御装置の各出力、つまり、現在の吸入圧力Ｐs とエンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe のデータをそれぞれ入力し（ステップＳ１０）、あらかじめ設定された実験式Ｔr ＝Ｆ3（Ｐs ,Ｎe ）により現在のトルク（トルク現在値）Ｔr を推定する（ステップＳ１１）。ここで、実験式Ｔr ＝Ｆ3（Ｐs ,Ｎe ）は、コンプレッサの単体特性を表わす推定式（回帰式）であって、あらかじめ、実験を行って吸入圧力Ｐs とエンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe に対するコンプレッサトルクＴr を求め、この結果を回帰分析の手法により回帰式に置き換えて作成する。エンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe を考慮するのは、同一圧縮比であれば、コンプレッサ回転数が上昇するとコンプレッサトルクも増加するからである。なお、傾向としては、コンプレッサトルクが吐出圧力と吸入圧力の比（＝吐出圧力／吸入圧力）に大きく左右されることを反映して、吸入圧力Ｐs が増加するほどコンプレッサトルクＴr は減少し、エンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe が増加するほどコンプレッサトルクＴr は増加する傾向にある。
【００３２】
その後、推定されるトルク現在値Ｔr がトルク目標値Ｔroと一致するかどうか（または所定の範囲内で一致するかどうか）を判断し（ステップＳ１２）、ＹＥＳであれば、目標値Ｔroと一致するので、前回と同じ制御信号（同じデューティ比を持つデューティ信号）をコンプレッサ２の電磁弁（ＥＣＶ）９に出力して、ステップＳ１に戻るが、ＮＯであれば、両者を一致させるように前回の制御信号を補正し、この補正された制御信号（補正されたデューティ比を持つデューティ信号）をコンプレッサ２の電磁弁（ＥＣＶ）９に出力する。具体的には、トルク現在値Ｔr がトルク目標値Ｔroよりも大きいかどうかを判断し（ステップＳ１３）、大きい場合には、トルクを下げるべく、容量が低下する方向に斜板の傾きを制御して、吸入圧力を上げるようにし（ステップＳ１４）、小さい場合には、トルクを上げるべく、容量が増加する方向に斜板の傾きを制御して、吸入圧力を下げるようにする（ステップＳ１５）。そして、いずれの場合にも、斜板制御、つまり、電磁弁（ＥＣＶ）９に制御信号（デューティ信号）を出力した後、ステップＳ１に戻って、以上の処理を繰り返す。
【００３３】
すなわち、システムが起動し今からトルク低減制御を開始する場合には、まず制御定数（比例定数）Ａを設定した後、トルク目標値Ｔroを設定して、吸入圧力Ｐs とエンジン回転数（コンプレッサ回転数）Ｎe から推定されるトルク現在値Ｔr を目標値Ｔroと一致させる制御を行う（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４〜ステップＳ８→ステップＳ９〜ステップＳ１５）。そして、一度制御定数（比例定数）Ａが設定された後は、制御前提条件および制御実施条件を満たす限り、その制御定数（比例定数）Ａを用いて吸入圧力Ｐs の制御を行う（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ９〜ステップＳ１５→ステップＳ１）。そして、上記のトルク低減制御の途中で制御前提条件を満たさなくなった場合（たとえば、イグニッションスイッチ１１またはエアコンスイッチ１２がＯＦＦされた場合）には、処理を終了し（ステップＳ１→ステップＳ１６）、また、制御実施条件を満たさなくなった場合（たとえば、触媒温度が設定温度Ｔso以上になった場合）には、通常制御に移行する（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ１７→ステップＳ１８→ステップＳ１）。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、容量を内部的に機械的に制御する従来のメカニカルコントロールバルブ（ＭＣＶ）に代えて容量を外部的に電気的に制御する電磁弁などの電子操作式コントロールバルブ（ＥＣＶ）９を用いて可変容量コンプレッサ２の容量を変えることで、従来よりもより細かい複雑な制御を可能とし、かつ、かかる複雑な制御として、所定の実験式Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 を用いて、所望割合のトルク低減を実現するためのトルク目標値Ｔroを設定し、トルク現在値Ｔr が目標値Ｔroと一致するようにクランクケース内の圧力を変えて吐出容量を制御することで吸入圧力Ｐs を制御して吸入圧力Ｐs を上げるようにしたので、通常の制御を行った場合に比べて、コンプレッサトルクが所望の割合だけ低減され、コンプレッサ所要動力が低減される（省動力性能の向上）。換言すれば、あらかじめ負荷に応じたコンプレッサトルクを求めて定式化しておき、実際の運転で負荷が高くなる領域で、斜板を制御し、目標トルクで運転されるようにして、コンプレッサトルクを所望どおりに低減する。しかも、このようなトルク低減制御を触媒温度が低いときに行うようにしたので、触媒がいまだ機能しない場合であっても、コンプレッサトルクの低減によりエンジン負荷が低減され、排出ガス量（ＮＯx 量など）も低減されることになる。さらに、コンプレッサの省動力化により省燃費性能も向上する。
【００３５】
なお、本実施形態では、排出ガスの環境への影響対策を考慮して、エンジン始動時で触媒温度が低いときにエアコンを起動した場合において当該トルク低減制御を行うようにしているが、トルク低減制御の実施場面はこれに限定されるわけではない。たとえば、省エネの観点を重視すれば、エアコン起動時に限らず、車室内温度がそれほど高くない時のクールダウン制御においてもトルク低減制御を行うことができる。この場合には、実際の適用に際し、制御実施条件や上記実験式などを適当に修正する必要があることはもちろんである。
【００３６】
また、本実施形態では、制御実施条件として、起動時の急速クールダウンを可能にすべく、触媒温度が低くかつ車室内温度が設定温度以下のときに当該トルク低減制御を行うようにしているが、起動時でも省エネの観点を優先させ、起動時の車室内温度の条件を省略することももちろん可能である。
【００３７】
【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、外部可変制御方式のコントロール手段を採用し、吸入圧力を目標値と一致させる制御を行ってコンプレッサトルクを低減させるので、省動力性能が向上し、省燃費性能も向上する。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加え、触媒温度が低く触媒が機能しないときに当該制御を行ってコンプレッサトルクを低減させるので、起動時にエンジンにかかる負荷が低減され、エンジンからの排出ガス量（ＮＯx 量など）が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変容量コンプレッサ制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】同装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】同装置によるトルク低減制御の内容を説明するための図である。
【図４】メカニカルコントロールバルブの一般的な特性図である。
【符号の説明】
１…冷凍サイクル
２…可変容量コンプレッサ
９…電磁弁（コントロール手段）
１０…オートアンプ（制御手段）
１５…触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
１６…低圧側圧力センサ（吸入圧力検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable capacity compressor used in an automotive air conditioner.
[0002]
[Prior art]
Recently, variable capacity compressors that can change the refrigerant discharge capacity according to the required amount of cooling capacity to meet the needs for power saving for car air conditioners and comfort needs such as blowing air temperature change and shock reduction during compressor ON / OFF control Is becoming widespread. For example, taking a swash plate type variable displacement compressor as an example, the piston stroke is changed by continuously changing the inclination of the swash plate so that the displacement is continuously changed. In this case, if the inclination of the swash plate is large, the discharge amount is large (during maximum cooling), and if the inclination is small, the discharge amount is also small (during capacity control). As described above, since the refrigerant circulation amount decreases except during the maximum cooling, the required power of the compressor decreases.
[0003]
As a control method for changing the displacement in such a variable displacement compressor (for example, changing the inclination of the swash plate in the case of a swash plate type), conventionally, control is performed using a so-called mechanical control valve (MCV). It is common. This mechanical control valve is a valve (for example, a bellows type control valve) provided in the compressor body, and internally performs variable control of the capacity using the suction pressure of the compressor. For example, when a bellows type control valve is provided in a swash plate type variable displacement compressor, the compressor and the high pressure side that lead to the discharge side of the compressor due to the bellows contraction / expansion due to the change in the suction pressure of the compressor (the relationship with the set pressure) By opening and closing the low pressure side valve leading to the suction side, the pressure in the crankcase (control pressure) is controlled, and the balance of the pressure applied to the piston is changed to change the inclination of the swash plate. As a result, the discharge pressure changes, and therefore the suction pressure changes accordingly.
[0004]
FIG. 4 is a general characteristic diagram of the mechanical control valve. In general, a mechanical control valve has a refrigerant discharge capacity (inclination of a swash plate) based on the above operating principle so that the suction pressure Ps has the characteristics shown in the figure with respect to fluctuations in the cooling load (load on the air side). Control. Thereby, the compressor performance, that is, the cooling capacity corresponding to the cooling load (air load) is obtained, and the evaporator is prevented from being frozen by controlling the cooling capacity.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the variable displacement control of such a conventional variable displacement compressor, mechanical control based on the characteristics shown in FIG. It is impossible to perform complicated control for the purpose.
[0006]
For example, when starting an air conditioner, there is a strong need for power saving from the viewpoint of reducing the amount of NOx in the exhaust gas. In other words, if the air conditioner is started when the catalyst temperature is low at the time of starting the engine, the compressor torque at the time of starting is large, so the engine load may increase and the amount of exhaust gas (NOx amount, etc.) may also increase. It is desired to reduce the compressor torque (compressor load) at the time of starting the air conditioner, that is, to save power. From the viewpoint of energy saving, it is desired to reduce the compressor torque and save power not only when the air conditioner is activated but also in the cool down control when the temperature in the passenger compartment is not so high. However, since the conventional mechanical control is based on the characteristics shown in FIG. 4 as described above, such complicated control for the purpose of power saving cannot be performed.
[0007]
The present invention has been made paying attention to the above problems in variable displacement control of a variable displacement compressor, and an object of the present invention is to provide a variable displacement compressor control device capable of performing complex control for the purpose of power saving and the like. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a variable displacement compressor control device that performs variable control of the discharge capacity of a variable displacement compressor that constitutes the refrigeration cycle of an automotive air conditioner. Based on the control means for controlling the control pressure for changing the discharge capacity of the variable capacity compressor, the suction pressure detection means for detecting the suction pressure of the variable capacity compressor, and the compressor torque at a desired ratio by inputting predetermined data. And a control means for calculating an intake pressure target value necessary for reducing the pressure and outputting an electric signal for controlling the control means so that the output of the suction pressure detection means coincides with the target value. .
[0009]
In the present invention, the control means is of an external variable control system in which the capacity is changed by controlling the control pressure based on an external electric signal, and finer control is possible. The suction pressure detection means detects the suction pressure of the variable capacity compressor, and the control means inputs predetermined data to calculate the suction pressure target value necessary for reducing the compressor torque at a desired ratio, and detects the suction pressure. An electric signal for controlling the control means is outputted so that the output of the means coincides with the target value. Based on this electrical signal, the control means controls the control pressure for changing the discharge capacity of the variable capacity compressor. As a result, the discharge capacity of the variable capacity compressor changes, the suction pressure approaches the target value, and the compressor torque is reduced as desired. More specifically, since the compressor torque greatly depends on the ratio of the discharge pressure and the suction pressure (= discharge pressure / suction pressure), for example, by performing a control to set the target value high and increase the suction pressure, The compressor torque can be reduced. That is, by adopting an external variable control type control means and performing control to make the suction pressure coincide with the target value to reduce the compressor torque, power saving can be achieved.
[0010]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising catalyst temperature detecting means for detecting a temperature of the catalyst for purifying exhaust gas from the engine, and the control means is configured to detect the catalyst temperature. The control is performed when the output of the detection means is equal to or less than a predetermined value.
[0011]
In this invention, the catalyst temperature detection means detects the temperature of the catalyst for purifying the exhaust gas from the engine, and the control means controls the control when the output of the catalyst temperature detection means is below a predetermined value. That is, discharge pressure control for reducing compressor torque is performed. In this way, by performing the control when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature (predetermined value) at which the catalyst starts functioning, the load on the engine is reduced at the time of startup, and the amount of exhaust gas from the engine is reduced. (NOx amount, etc.) is also reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a variable capacity compressor control device according to an embodiment of the present invention.
[0013]
This system has a refrigeration cycle 1 mounted on an automotive air conditioner (car air conditioner). The refrigeration cycle 1 is configured by connecting a variable capacity compressor 2, a condenser 3, a liquid tank 4, an expansion valve 5, an evaporator 6 and the like by piping and enclosing a refrigerant therein. The variable capacity compressor 2 is selectively driven by an engine (not shown) via a belt (not shown) and a magnet clutch 7 and sucks and compresses the low-temperature and low-pressure gas refrigerant evaporated by the evaporator 6 at the time of driving. The gas refrigerant is pumped to the condenser 3 and the refrigerant is repeatedly circulated through the condenser 3 and the evaporator 6. A condenser fan 8 is attached to the condenser 3, and the condenser 3 cools and condenses the high-temperature and high-pressure gas refrigerant sent from the compressor 2 by heat exchange with the cooling air supplied by the condenser fan 8. . A liquid tank 4 provided between the condenser 3 and the expansion valve 5 gas-liquid separates the refrigerant liquefied by the condenser 3 to temporarily store the liquid refrigerant, and sends only the liquid refrigerant to the expansion valve 5. In the case of a temperature-type expansion valve 5 that is generally used, the medium-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has passed through the liquid tank 4 is decompressed and expanded to form a low-temperature and low-pressure mist-like refrigerant, and downstream of the evaporator 6. The refrigerant flow rate is adjusted so that the evaporation state of the refrigerant has an appropriate degree of superheat at the evaporator outlet by feedback of a temperature sensing cylinder (not shown) provided in FIG. The evaporator 6 evaporates the mist-like refrigerant liquefied by the condenser 3 and becomes low-temperature and low-pressure by the expansion valve 5, and causes the air sent by a blower fan (not shown) to flow outside to exchange heat with the mist-like refrigerant. As a result, the air blown into the passenger compartment is cooled and simultaneously dehumidified.
[0014]
The variable displacement compressor 2 is, for example, a swash plate type variable displacement compressor, and the inclination of the swash plate can be controlled from the outside by an electric signal (external variable control method). That is, the variable displacement compressor 2 includes an electronically operated control valve (ECV) 9 such as an electromagnetic valve that can be externally controlled by an electric signal, instead of the conventional mechanical control valve (MCV), as a control means. For example, when a solenoid valve that communicates with the high pressure side is used as the ECV 9, the inside of the crankcase and the low pressure side communicate with each other through a passage having a predetermined opening, and the pressure in the crankcase escapes to the low pressure side. ing. Therefore, by controlling the pressure in the crankcase (control pressure) by turning on and off the solenoid valve 9 to introduce / shut off the high-pressure side pressure, the balance of the pressure applied to the piston is changed, and the inclination of the swash plate Thus, the discharge capacity of the compressor 2 can be controlled. At this time, for example, a duty signal having an appropriate value duty ratio calculated from an autoamplifier described later is applied to the electromagnetic valve 9 as an external electric signal. When it is necessary to reduce the capacity (tilt of the swash plate), a duty signal having a large duty ratio is given to increase the opening time of the solenoid valve 9 to increase the pressure in the crankcase (control pressure). When the capacity (tilt of the swash plate) needs to be increased, a duty signal having a small duty ratio is given to shorten the valve opening time of the solenoid valve 9 to reduce the pressure (control pressure) in the crankcase. Let
[0015]
The variable capacity compressor 2 is controlled by an autoamplifier 10 as control means. Here, only components necessary for control (hereinafter simply referred to as “torque reduction control”) for the purpose of power saving (compressor torque reduction) at the time of starting the engine (and the air conditioner) are illustrated. That is, the auto amplifier 10 includes an ignition switch 11 for starting the engine, an air conditioner switch 12 for operating the air conditioner by turning on the compressor 2, an inside air sensor 13 for detecting the temperature in the passenger compartment, and an outside air temperature. The outside air sensor 14, the catalyst temperature sensor 15 as a catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst for purifying exhaust gas from the engine, and the low pressure side as the intake pressure detecting means for detecting the intake pressure of the variable capacity compressor 2 A pressure sensor (low pressure transducer) 16 and the like are connected. The auto amplifier 10 receives an engine speed signal from an engine control device (not shown). The rotational speed of the compressor 2 can be recognized from the engine rotational speed signal (the rotational speed of the engine and the compressor 2 are proportional to each other because they are connected by a pulley). The catalyst temperature sensor 15 detects, for example, the temperature of a three-way catalyst in the catalytic converter 17 for converting and reducing harmful components (HC, CO, NOx) contained in engine exhaust gas by a catalytic reaction. It is. Since the catalyst has a temperature at which the catalyst starts to function, that is, a temperature at which the catalyst reacts effectively, the catalyst temperature sensor 15 detects whether or not the temperature has been reached. The low-pressure side pressure sensor (low-pressure transducer) 16 is attached to a low-pressure pipe between the evaporator 6 and the compressor 2 and converts the low-pressure side pressure of the refrigerant into an electric signal. The suction pressure of the compressor 2 is indicated by this low pressure. The auto-amplifier 10 determines the duty ratio as a control parameter by processing the input signals of the

switches

11 and 12 and the

sensors

13, 14, 15, and 16 by a built-in microcomputer. The electromagnetic valve (ECV) 9 of the variable capacity compressor 2 is turned on and off to vary the capacity of the compressor 2 (the inclination of the swash plate) and perform torque reduction control. Therefore, the autoamplifier 10 stores a program corresponding to the flowchart of FIG. 2 in its internal ROM, and the torque reduction control is performed by executing this program.
[0016]
Of course, the auto amplifier 10 performs normal control (hereinafter, simply referred to as “normal control”) for the air conditioner for automobiles in addition to the torque reduction control when the engine (and the air conditioner) is started. That is, although not shown, the autoamplifier 10 is further connected to a solar radiation sensor for detecting the amount of solar radiation, a temperature control switch for setting a desired room temperature, etc. in addition to the switches and sensors described above. The amplifier 10 performs arithmetic processing on signals from the sensors, the air mix PBR (built in the air mix door actuator), and the switches using a built-in microcomputer, and each actuator (intake door actuator, air mix door). Actuator, mode door actuator), fan control amplifier, and compressor 2 (magnet clutch 7) are operated to comprehensively adjust the inlet position, outlet temperature, outlet position, outlet volume, and ON / OFF of compressor 2 itself. The function to control It is.
[0017]
Next, the operation of the present system configured as described above will be described based on the flowchart of FIG.
First, an outline of control will be described. Here, it aims at reducing the compressor torque at the time of engine (and air-conditioner) starting. However, variable capacity control is performed until the temperature at which the catalyst functions is reached. Therefore, the temperature of the catalyst is read and the torque reduction control is performed when the temperature is equal to or lower than the set temperature. In this torque reduction control, as will be described in detail later, a control variable A is obtained by estimating a reference value (reference torque Tr1 and reference time t1) according to the load by using a preset estimation equation (regression equation). A target torque Tro at the time of control necessary for reducing the compressor torque by a desired ratio is set, and on the other hand, a current torque Tr corresponding to the suction pressure Ps is estimated by another preset estimation formula (regression formula). Thus, the inclination (discharge capacity) of the swash plate is controlled so that the two coincide.
[0018]
Here, the torque target value is set, and the control is performed so that the current torque estimated from the suction pressure matches the torque target value, so that the suction pressure is indirectly controlled (the torque target value is the suction pressure target). However, this is for the purpose of reducing the amount of calculation and is not limited to this. Of course, the same estimation formula showing the relationship between the suction pressure and the torque according to the load is used. It is also possible to set the suction pressure target value using (regression equation) and directly control the suction pressure by feedback.
[0019]
Now, as shown in the flowchart of FIG. 2, when the program starts, the autoamplifier 10 determines whether or not the control preconditions for the automotive air conditioner are satisfied in step S1. This determination is made based on, for example, data on the ON / OFF state of the ignition switch 11, the ON / OFF state of the air conditioner switch 12, and the operation permission / inhibition state of the electromagnetic valve (ECV) 9. Specifically, when the ignition switch 11 is in the ON state, the air conditioner switch 12 is in the ON state, and the solenoid valve (ECV) 9 is in the operation permitted state, it is determined that this control precondition is satisfied. Then, the following control is performed. If the control precondition is not satisfied, in step S16, the process waits while keeping the value of a flag F, which will be described later, held at 0, or resets the value of the flag F to 0 and ends the series of controls.
[0020]
If the control precondition is satisfied as a result of the determination in step S1, it is determined in the next step S2 whether a control execution condition for performing torque reduction control is satisfied. This determination is made based on, for example, data from the catalyst temperature sensor 15 and the inside air sensor 13 (catalyst temperature and vehicle interior temperature). Specifically, the output (catalyst temperature) of the catalyst temperature sensor 15 is a predetermined set temperature Tso (a temperature at which the catalyst starts functioning, for example, about 300 ° C. The efficiency peak is about 400 ° C. When the output of the inside air sensor 13 is equal to or lower than a predetermined set temperature Tra (for example, about 35 ° C.), it is determined that the control execution condition is satisfied, and torque reduction control is performed.
[0021]
On the other hand, if the output (catalyst temperature) of the catalyst temperature sensor 15 is equal to or higher than the set temperature Tso, or the output of the inside air sensor 13 is equal to or higher than the set temperature Tra, the value of the flag F is set to 0. While holding or resetting the value of the flag F to 0 (step S17), normal air conditioner control is performed (step S18), and the process returns to step S1.
[0022]
Here, the catalyst temperature is taken into consideration when the engine is cold at the time of starting the engine. Therefore, if the normal control is performed, the engine load increases due to the increase of the compressor torque, and the exhaust gas amount (NOx amount). Etc.) until the temperature reaches the temperature at which the catalyst begins to function (for example, about 1 minute after engine startup regardless of idling or running). This is to eliminate it. The reason why the cabin temperature is taken into consideration is that when the cabin temperature is high, it is necessary to cool the cabin rapidly, and thus cooling capacity is given priority over power saving.
[0023]
If the control execution condition is satisfied as a result of the determination in step S2, it is determined whether or not the value of the flag F is 0 in the next step S3. This flag F is used to determine whether or not to set a control variable A, which will be described later, which has a meaning as an initial setting for torque reduction control, and is 0 in the initial state, but once the control variable is set. Then, on the assumption of that value (no update), the subsequent processing is performed, and is set and held at a value of 1 until it is reset in a predetermined case. If F = 0 in the determination in step S3, it is determined that the system is started and torque reduction control is started from now, and the process proceeds to step S4. If F = 1, the control variable has already been set. It is determined that torque reduction control is being executed based on this value, and the process of steps S4 to S8 is omitted, and the process immediately proceeds to step S9.
[0024]
In steps S4 to S7, predetermined data is read, a reference value (reference torque Tr1 and reference time t1) is estimated, and a control variable A (here, a proportional constant) is set.
Specifically, first, data of the initial engine speed (that is, the compressor speed) Ne and the outside air temperature Tam at that time (system startup) are input from the engine control device and the outside air sensor 14 (step S4). The reference torque Tr1 is estimated from a preset empirical formula Tr1 = F1 (Ne, Tam) (step S5), and the reference time t1 is estimated from another preset empirical formula t1 = F2 (Ne, Tam). (Step S6). In addition, it is also possible to use the initial vehicle interior temperature (the output of the internal air sensor 13) instead of the outside air temperature Tam input in step S4.
[0025]
Here, the reference time t1 is the time until the catalyst temperature reaches the set temperature Tso at the time of cool-down in normal control, and the reference torque Tr1 is set at that time, that is, at the time of cool-down in normal control. This is the value of the compressor torque when the temperature Tso is reached. This will be described with reference to FIG. 3. In the case of the cool-down in the normal control, the compressor torque after startup generally changes as shown by a curve a in the figure. In this case, the time until the catalyst temperature reaches the set temperature Tso is t1, and the torque at that time is Tr1.
[0026]
The above two empirical formulas Tr1 = F1 (Ne, Tam) and t1 = F2 (Ne, Tam) are estimation formulas (regression formulas) representing the single characteristics of the compressor. A reference torque Tr1 and a reference time t1 with respect to the engine speed (compressor speed) Ne and the outside air temperature Tam are respectively obtained, and these results are created by replacing them with regression equations using a regression analysis technique. As a tendency, the reference values Tr1, t1 tend to increase as the initial engine speed (compressor speed) Ne and the outside air temperature Tam increase.
[0027]
When the estimation of the reference values Tr1 and t1 is completed in steps S5 and S6, the control variable A is calculated in step S7. Here, since the target torque Tro is set by linearly increasing with respect to the time t, when the curve b in FIG. 3 is a target torque curve (straight line) at the time of control, the target torque curve (straight line) The slope (proportional constant) is the control variable A. For example, when the compressor torque at the time of start-up is reduced by 30%, the area of the portion of (curve a-curve b) from the origin to -30% of the reference torque Tr1 or the hatched portion, that is, the reference time t1 Is the slope of a straight line whose end point is a point corresponding to 30% of the integral value of the curve a, and this is set as a proportionality constant A. When the former criterion is used, the proportionality constant A is expressed by the following equation:

Obtained by.
[0028]
When the proportionality constant A is obtained in step S7, the value of the flag F is set to 1 in the next step S8. Thereby, the resetting of the proportionality constant A during the torque reduction control is prohibited.
[0029]
In steps S9 to S15, the target torque Tro is calculated using the proportionality constant A determined in step S7, and the suction pressure Ps is controlled so as to be the target torque Tro.
[0030]
Specifically, first, the target constant (torque target value) Tro is calculated by multiplying the proportional constant A obtained in step S7 by the current time t after the start (step S9). In other words,
Tro = A × t
To calculate the target torque Tro.
[0031]
Next, the respective outputs of the low pressure side pressure sensor (low pressure transducer) 16 and the engine control unit, that is, the current intake pressure Ps and the engine speed (compressor speed) Ne are input (step S10) and set in advance. The current torque (current torque value) Tr is estimated from the empirical formula Tr = F3 (Ps, Ne) (step S11). Here, the empirical formula Tr = F3 (Ps, Ne) is an estimation formula (regression formula) representing the single unit characteristic of the compressor, and an experiment is performed in advance to determine the suction pressure Ps and the engine speed (compressor speed) Ne. Compressor torque Tr with respect to is calculated, and this result is replaced with a regression equation by a regression analysis technique. The reason why the engine speed (compressor speed) Ne is taken into account is that, if the compression ratio is the same, the compressor torque increases as the compressor speed increases. The trend is that the compressor torque Tr decreases as the suction pressure Ps increases, reflecting that the compressor torque is greatly influenced by the ratio of the discharge pressure and the suction pressure (= discharge pressure / suction pressure). As the rotational speed (compressor rotational speed) Ne increases, the compressor torque Tr tends to increase.
[0032]
Thereafter, it is determined whether or not the estimated current torque value Tr matches the torque target value Tro (or whether or not the torque current value Tr matches within a predetermined range) (step S12). If YES, it matches the target value Tro. Therefore, the same control signal (duty signal having the same duty ratio) as the previous time is output to the electromagnetic valve (ECV) 9 of the compressor 2 and the process returns to step S1. The control signal is corrected, and the corrected control signal (duty signal having the corrected duty ratio) is output to the electromagnetic valve (ECV) 9 of the compressor 2. Specifically, it is determined whether or not the current torque value Tr is larger than the torque target value Tro (step S13). If the torque current value Tr is larger, the inclination of the swash plate is controlled in the direction in which the capacity decreases in order to reduce the torque. Thus, the suction pressure is increased (step S14). If the suction pressure is small, the inclination of the swash plate is controlled to increase the capacity so as to increase the torque, and the suction pressure is decreased (step S15). In any case, after the control signal (duty signal) is output to the swash plate control, that is, the electromagnetic valve (ECV) 9, the process returns to step S1 and the above processing is repeated.
[0033]
That is, when the system is started and torque reduction control is started from now, first, after setting the control constant (proportional constant) A, the torque target value Tro is set, and the suction pressure Ps and the engine speed (compressor rotation) are set. Number) Control is performed to match the torque current value Tr estimated from Ne with the target value Tro (step S1, step S2, step S3, step S4 to step S8, step S9 to step S15). Once the control constant (proportional constant) A is set, the suction pressure Ps is controlled using the control constant (proportional constant) A as long as the control precondition and the control execution condition are satisfied (step S1 → Step S2 → Step S3 → Step S9 to Step S15 → Step S1). If the control preconditions are no longer satisfied during the torque reduction control (for example, when the ignition switch 11 or the air conditioner switch 12 is turned off), the process ends (step S1 → step S16), or When the control execution condition is not satisfied (for example, when the catalyst temperature becomes equal to or higher than the set temperature Tso), the routine proceeds to normal control (step S1 → step S2 → step S17 → step S18 → step S1).
[0034]
Therefore, according to this embodiment, instead of the conventional mechanical control valve (MCV) that mechanically controls the capacity internally, an electronically operated control valve (such as an electromagnetic valve that electrically controls the capacity externally) ( ECV) 9 is used to change the capacity of the variable displacement compressor 2 to enable more complicated control than before, and as such complex control, using predetermined empirical formulas F1, F2, F3, A torque target value Tro for realizing a desired ratio of torque reduction is set, and the suction pressure Ps is controlled by controlling the discharge capacity by changing the pressure in the crankcase so that the current torque value Tr matches the target value Tro. Since the suction pressure Ps is increased by controlling, the compressor torque is reduced by a desired ratio compared to the case where the normal control is performed, and the required power of the compressor is reduced. Is reduced (improves power saving performance). In other words, the compressor torque corresponding to the load is obtained and formulated in advance, and the swash plate is controlled in the region where the load becomes high in actual operation, and the compressor torque is set to the desired torque. Reduce as usual. Moreover, since such torque reduction control is performed when the catalyst temperature is low, even if the catalyst still does not function, the engine load is reduced by reducing the compressor torque, and the amount of exhaust gas (NOx amount, etc.) is reduced. ) Is also reduced. In addition, fuel efficiency is improved by reducing compressor power.
[0035]
In this embodiment, in consideration of countermeasures for the influence of exhaust gas on the environment, the torque reduction control is performed when the air conditioner is started when the catalyst temperature is low at the time of engine start. The implementation scene of the control is not limited to this. For example, if the viewpoint of energy saving is emphasized, torque reduction control can be performed not only when the air conditioner is activated but also in cool-down control when the vehicle interior temperature is not so high. In this case, it is needless to say that it is necessary to appropriately modify the control execution conditions and the above empirical formulas in actual application.
[0036]
In the present embodiment, as a control execution condition, the torque reduction control is performed when the catalyst temperature is low and the vehicle interior temperature is equal to or lower than the set temperature in order to enable rapid cool-down at startup. Of course, it is possible to prioritize the viewpoint of energy saving even at the time of start-up and omit the condition of the vehicle interior temperature at the time of start-up.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the control means of the external variable control method is adopted, and the compressor torque is reduced by performing the control for matching the suction pressure with the target value. This will improve fuel efficiency.
[0038]
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, when the catalyst temperature is low and the catalyst does not function, the control is performed to reduce the compressor torque. The amount of exhaust gas from the engine (NOx amount, etc.) is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a variable displacement compressor control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the apparatus.
FIG. 3 is a diagram for explaining the content of torque reduction control by the apparatus.
FIG. 4 is a general characteristic diagram of a mechanical control valve.
[Explanation of symbols]
1 ... Refrigeration cycle
2… Variable capacity compressor
9 ... Solenoid valve (control means)
10 ... Auto-amplifier (control means)
15 ... Catalyst temperature sensor (catalyst temperature detection means)
16 ... Low pressure side pressure sensor (suction pressure detection means)

Claims

In a variable capacity compressor control device that performs variable control of a discharge capacity of a variable capacity compressor (2) constituting a refrigeration cycle (1) of an air conditioner for an automobile,
Control means (9) for controlling a control pressure for changing the discharge capacity of the variable capacity compressor (2) based on an electric signal from the outside;
Suction pressure detection means (16) for detecting the suction pressure of the variable capacity compressor (2);
By inputting predetermined data, a suction pressure target value necessary for reducing the compressor torque of a desired ratio is calculated, and the control means (9) so that the output of the suction pressure detection means (16) matches the target value. Control means (10) for outputting an electric signal for controlling
A variable displacement compressor control device comprising:

Having catalyst temperature detecting means (15) for detecting the temperature of the catalyst for purifying exhaust gas from the engine;
The variable displacement compressor control device according to claim 1, wherein the control means (10) performs the control when the output of the catalyst temperature detection means (15) is a predetermined value or less.