JP4119143B2 - 可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載される空調装置の冷凍サイクルに採用された可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置としては、例えば、特開平５−９９１５６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、外気温度と回転速度と高圧側圧力と車速に基づいて可変容量コンプレッサの可変領域にある容量を計算し、この計算した容量と高圧側圧力とを用いて可変領域にある駆動トルクを計算すると共に、最大容量と高圧側圧力とを用いて最大容量に達した後の駆動トルクを計算する。そして、計算した両駆動トルクのうちで小さい方を最終的な駆動トルクと決定する装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、コンプレッサ容量と高圧側圧力とを用いてコンプレッサ駆動トルクを推定するものであるため、コンプレッサ駆動トルクを推定するのに重要な冷媒流量が何ら考慮されていなく、計算されたコンプレッサ駆動トルクは推定精度の低い情報になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、冷凍サイクルのコンデンサを流れる冷媒流量を考慮することで、高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクを算出することができる可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられ、外部からの信号により任意に単位時間当たりの理論吐出容量を制御することができる可変容量コンプレッサにおいて、冷凍サイクルの低圧側に設けられるコンデンサを流れる冷媒流量を推定し、推定された冷媒流量を用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出手段を設け、前記コンプレッサ駆動トルク算出手段は、コンデンサの入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧に基づいてコンデンサを流れる冷媒流量を算出する冷媒流量算出部と、コンプレッサ吐出側圧力を算出するコンプレッサ吐出側圧力算出部と、コンプレッサ回転数を算出するコンプレッサ回転数算出部と、算出されたコンプレッサ吐出側圧力とコンプレッサ回転数と冷媒流量とを用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部と、を有し、設定回転数以下領域のコンプレッサ回転数を変動パラメータとし、冷媒流量に対するコンプレッサ駆動トルクの比例特性を設定したコンプレッサ駆動トルクマップを、コンプレッサ吐出側圧力が異なる毎に複数設定したコンプレッサ駆動トルクマップ設定手段を設け、前記コンプレッサ駆動トルク算出部は、算出されたコンプレッサ吐出側圧力により複数のコンプレッサ駆動トルクマップから最適マップを選択し、選択したマップにてコンプレッサ駆動回転数により比例特性を特定し、この比例特性と冷媒流量によりコンプレッサ駆動トルクを算出するようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、コンデンサを流れる冷媒流量を推定し、推定された冷媒流量を用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するようにしたため、冷媒流量が考慮された高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクを算出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を実現する実施の形態を、請求項１〜４に係る発明に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置が適用された車両用空調システム図である。図１において、１はエンジン、２はラジエータ、３は外部制御型コンプレッサ（可変容量コンプレッサ）、４はコンデンサ、５はリキッドタンク、６は温度式自動膨張弁、７はエバポレータ、８はオルタネータ、９は冷却電動ファン、１０はファンモータ、１１はコントロールバルブ、１２はブロワファン、１３はブロワファンモータ、１４はフューエルインジェクタである。
【００１０】
前記エンジン１は、燃料噴射のためのフューエルインジェクタ１４を有し、エンジン１とラジエータ２とは、エンジン冷却水入口管とエンジン冷却水出口管により連結されている。
【００１１】
第１実施例装置におけるエアコンサイクルは、外部制御型コンプレッサ３とコンデンサ４とリキッドタンク５と温度式自動膨張弁６とエバポレータ７とにより構成される。以下、各構成要素について説明する。
【００１２】
前記外部制御型コンプレッサ３は、前記エンジン１により駆動され、エバポレータ７から送られる低温低圧の気体による冷媒を高圧高温の気体にしてコンデンサ４に送る。この外部制御型コンプレッサ３は、内蔵されたコントロールバルブ１１に対するデューティ信号によりコンプレッサ容量が外部から可変に制御される。なお、外部制御型コンプレッサ３の詳しい構成は後述する。
【００１３】
前記コンデンサ４は、前記ラジエータ２の前面に配置され、走行風や冷却電動ファン９によって得られる風で、高圧高温の冷媒を凝縮点まで冷却し高圧中温の液体にしリキッドタンク５へ送る。
【００１４】
前記リキッドタンク５は、コンデンサ４から送られる高圧中温の液体による冷媒に含まれる水分やゴミを取り除き、冷媒が円滑に供給できるように溜めて、温度式自動膨張弁６へ送る。
【００１５】
前記温度式自動膨張弁６は、リキッドタンク５から送られる高圧中温の液体による冷媒を急激に膨張させ、低温低圧の液体（霧状）にし、エバポレータ７に送る。
【００１６】
前記エバポレータ７は、温度式自動膨張弁６から送られる霧状の冷媒を、ブロワファン１２により送られる車内空気からの熱を奪いながら蒸発させることで低圧低温の気体とし、この低圧低温の気体による冷媒を外部制御型コンプレッサ３に送る。
【００１７】
前記冷却電動ファン９は、前記エンジン１により駆動されるオルタネータ８の端子電圧を電源として作動されるファンモータ１０を有する。このファンモータ１０は、モータ駆動電圧がＰＷＭ制御（ＰＷＭ＝Pulse Width Modulationの略称）され、ファンモータ１０の作動によるコンデンサ冷却能力が可変に制御される。
【００１８】
前記ブロワファン１２は、ブロワファンモータ１３により駆動され、車室内の空気である内気を吸い込み、前記エバポレータ７に圧送し、冷たくなった空気を車室内に送り出す。
【００１９】
次に、電子制御系について説明する。図１において、２０は空調コントロールユニット、２０ａはコンプレッサ駆動トルク算出部（コンプレッサ駆動トルク算出手段）、２０ｂはファンモータ制御部、２０ｃはコンプレッサ容量制御部、２１は空調制御入力センサ系、２２はＰＷＭモジュール、２３はエンジンコントロールユニット、２４はエンジン制御入力センサ系である。
【００２０】
前記空調コントロールユニット２０は、冷凍サイクルの高圧側（コンデンサ４）の冷媒流量Grに基づいてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａと、ＰＷＭモジュール２２に対し出力するデューティ信号を演算するファンモータ制御部２０ｂと、コントロールバルブ１１へ出力するデューティ信号を演算するCOMP容量制御部２０ｃと、を有する。
【００２１】
前記空調制御入力センサ系２１として、エアコンスイッチ21-1、モードスイッチ21-2、デフスイッチ21-3、オートスイッチ21-4、ＦＲＥスイッチ21-5、ＲＥＣスイッチ21-6、温度調整スイッチ21-7、オフスイッチ21-8、内気温度センサ21-9、外気温度センサ21-10、日射センサ21-11、吸込温度センサ21-12、水温センサ21-13、高圧圧力センサ21-14（高圧側冷媒圧力検出手段）が設けられている。
【００２２】
これら既設の空調制御入力センサ系２１に、コンデンサ４の入口圧と出口圧との差圧を検出する差圧センサ21-15（コンデンサ差圧検出手段）が追加されている。すなわち、前記コンデンサ４は、図４に示すように、パラレルフロー式で、サブクール部（過冷却部）を有するコンデンサ４と、リキッドタンク５とを一体化し、一端部に外部制御型コンプレッサ３からの冷媒入口管１５と、リキッドタンク５への冷媒出口管１６を配置し、冷媒入口管１５に高圧圧力センサ21-14を設けると共に、冷媒入口管１５と冷媒出口管１６の冷媒差圧を受ける位置に差圧センサ21-15を設けている。
【００２３】
前記エンジンコントロールユニット２３は、双方通信線を介して空調コントロールユニット２０に接続され、エンジン制御入力センサ系２４として、車速センサ24-1、エンジン回転数センサ24-2（エンジン回転数検出手段）、アクセル開度センサ24-3、アイドルスイッチ24-4等が設けられている。
【００２４】
図２は外部制御型コンプレッサ３を示す断面図であり、図３は外部制御型コンプレッサ３のコントロールバルブ１１に対するデューティ信号によるコンプレッサ容量（吐出側圧力）の制御作用説明図である。
【００２５】
前記外部制御型コンプレッサ３は、多気筒斜板式であり、コンプレッサケース３０と、プーリ３１と、駆動軸３２と、斜板駆動体３３と、斜板３４と、ピストン３５と、高圧ボール弁３６と、コントロールバルブ１１と、高圧室３７と、クランク室３８と、を有して構成されている。
【００２６】
この外部制御型コンプレッサ３は、内蔵された斜板３４の傾きを変化させることにより、吐出容量の制御を行う。つまり、外部制御型コンプレッサ３内に組み込まれたコントロールバルブ１１に対するデューティ信号により、高圧ボール弁３６のリフト量を変化させる。これにより、高圧室３７（＝吐出側圧力Pd）から高圧ボール弁３６を経過してクランク室３８へ流れ込む冷媒流量を制御し、コンプレッサ３内のクランク室３８の圧力（＝クランク室圧力Pc）を変え、斜板３４の傾きを変化させる。
【００２７】
高圧ボール弁３６のリフト量は、図３に示すように、コントロールバルブ１１のダイヤフラムに係る低圧圧力（＝吸込側圧力Ps）とセットスプリングのバネ荷重と電磁コイルに発生する磁力のバランスにより決まる。
【００２８】
前記コントロールバルブ１１内の電磁コイルには、コンプレッサ容量制御部２０ｃから、例えば、400HzのパルスON-OFF信号（デューティ信号）が送られ、デューティ比による実効電流により発生する磁力の変化で高圧ボール弁３６のリフト量を制御する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
図５はエアコンコントロールユニット２０のコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａにて実行される駆動トルク算出処理の流れを示すフローチャートであり、このフローチャートに沿って外部制御型コンプレッサ３の駆動トルク算出作用を説明する。
【００３１】
なお、この駆動トルク算出処理は、クーラ作動中において常時実行するようにしても良いし、また、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御等においてエンジンコントロールユニット２３から要求により実行するようにしても良い。
【００３２】
［入力情報の読み込み］
まず、ステップＳ１では、高圧圧力センサ21-14により検出された高圧圧力センサ値Ｐcondinと、差圧センサ21-15により検出された差圧センサ値△Ｐと、エンジン回転数センサ24-2により検出されたエンジン回転数センサ値Ｎeが読み込まれる。
【００３３】
これらのセンサ値Ｐcondin，△Ｐ，Ｎeは、センサ信号の変動を滑らかにする遅延補正やフィルタ処理等が施され、高圧圧力センサ認識値Ｐcondin、差圧センサ認識値△Ｐ，エンジン回転数センサ認識値Ｎeとして、以後の処理に用いられる。
【００３４】
［冷媒流量の算出］
ステップＳ２では、差圧センサ認識値△Ｐ（＝圧力損失）に基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grが算出される（冷媒流量算出部）。
【００３５】
すなわち、コンデンサ４での圧力損失△Ｐ(cond)は、冷媒流量Grを用いた下記の式であらわされる。
△Ｐ(cond)＝ｋ×Grｎ ...(1)
ここで、ｋ，ｎは係数であり、適用されるコンデンサを用いて台上実験を行うことにより求めることができる。
【００３６】
この(1)式の圧力損失△Ｐ(cond)として差圧センサ認識値△Ｐを代入すると共に、係数ｋ，ｎとして実験により決められた値を代入することにより、冷媒流量Grを算出することができる。
【００３７】
［コンプレッサ吐出側圧力とコンプレッサ回転数の算出］
ステップＳ３では、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompとが算出される（コンプレッサ吐出側圧力算出部およびコンプレッサ回転数算出部）。
【００３８】
すなわち、高圧圧力センサ21-14は、コンデンサ４の冷媒入口管１５に設けられ、しかも、この冷媒入口管１５は外部制御型コンプレッサ３の吐出側配管と連通しているため、高圧圧力センサ21-14による圧力検出により得られる高圧圧力センサ認識値Ｐcondinをそのままコンプレッサ吐出側圧力Ｐdとして算出することができる（Ｐd＝Ｐcondin）。
【００３９】
或いは、外部制御型コンプレッサ３の吐出側配管の圧力損失△Ｐ(comp)を考慮し、Ｐd＝Ｐcondin＋△Ｐ(comp)の式により、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するようにしても良い。なお、圧力損失△Ｐ(comp)は、冷媒流量Grに比例して発生する。この場合、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、より精度良く求めることができる。
【００４０】
また、第１実施例の外部制御型コンプレッサ３は、エンジン１により駆動されているため、プーリ比ｉが１：１の場合には、エンジン回転数センサ認識値Ｎeをそのままコンプレッサ回転数Ｎcompとして算出することができる（Ｎcomp＝Ｎe）。
【００４１】
なお、プーリ比ｉが１：１でない場合には、エンジン回転数センサ認識値Ｎeにプーリ比ｉを掛けた値をコンプレッサ回転数Ｎcompとして算出することができる（Ｎcomp＝Ｎe×ｉ）。
【００４２】
［コンプレッサ駆動トルクの算出］
ステップＳ４では、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompと冷媒流量Grを用いて、コンプレッサ駆動トルクＴcompが算出される（コンプレッサ駆動トルク算出部）。
【００４３】
まず、本発明者は、冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を、コンプレッサ吐出側圧力Ｐd（＝22k）が同一で、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを、Ｐs＝2k,Ｐs＝2.5k,Ｐs＝3kと異ならせて測定した。この測定結果が図６である。
【００４４】
また、冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsが同一で、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、Ｐd＝12k,Ｐd＝14k,Ｐd＝16k,Ｐd＝18k,Ｐd＝20k,Ｐd＝22k,Ｐd＝24kと異ならせて測定した。この測定結果が図７である。
【００４５】
この図６と図７の測定結果により、ＰdベースでもＰsベースでも、冷媒流量が分かっていれば、コンプレッサ動力を略推定できるといえる。ところが、コンプレッサ動力の推定精度の向上を目指すと、図６のグラフから明らかなように、同じＰdベースでもコンプレッサ吸入側圧力Ｐsによってコンプレッサ動力がＰsの多項式（例えば、二次式）によりあらわされる。図７のグラフから明らかなように、同じＰsベースでもコンプレッサ吐出側圧力Ｐdによってコンプレッサ動力がＰdの多項式（例えば、二次式）によりあらわされる。
【００４６】
よって、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ吸入側圧力Ｐsとを、精度良く推定することができれば、コンプレッサ動力の推定精度の向上を図ることが可能である。
【００４７】
しかし、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ吸入側圧力Ｐsのうち、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを精度良く推定、或いは、測定することはコスト、レイアウト条件等でかなり難しいものがある。
【００４８】
そこで、推定したいコンプレッサ駆動トルク情報を、エンジン制御側で利用しようとした場合、減速時のフューエルカット制御やアイドル回転数制御が行われるのは、エンジン回転数が、例えば、1800rpm以下の低回転数領域に限られることから、コンプレッサ吐出側圧力Ｐd（＝22k）を一定とし、エンジン回転数（＝コンプレッサ回転数）を800rpm, 1200rpm, 1800rpmというように変え、各エンジン回転数にてコンプレッサ吸入側圧力Ｐsを、Ｐs＝2k,Ｐs＝2.5k,Ｐs＝3kと異ならせて測定した。冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を測定した。この測定結果が図８である。
【００４９】
この図８の測定結果により、コンプレッサ回転数をベースにみると、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdが一定値の場合、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsの変化にかかわらず、冷媒流量とコンプレッサ動力とには、比例関係にあることが判明した。
【００５０】
言い換えると、コンプレッサ回転数とコンプレッサ吐出側圧力Ｐdと冷媒流量が分かっていれば、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを推定したり測定することなく、コンプレッサ動力を高い精度により推定できるということを意味する。
【００５１】
そこで、ステップＳ４では、図８の測定グラフに基づいて、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを一定とし、コンプレッサ回転数Ｎcomp（例えば、1800rpm以下の回転数域）をパラメータとし、冷媒流量Grに対するコンプレッサ駆動トルクＴcompの比例特性によるコンプレッサ駆動トルクマップ（あるいは、コンプレッサ駆動トルク演算式）を設定する。このコンプレッサ駆動トルクマップは、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、Ｐd＝A1, Ｐd＝A2, Ｐd＝A3,...,Ｐd＝Anというように、段階的に変えて複数マップ設定しておく。なお、代表的な１つのコンプレッサ駆動トルクマップを設定しておき、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdによる換算にて、無数のマップが存在するような設定としても良い（コンプレッサ駆動トルクマップ設定手段）。
【００５２】
そして、測定されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdにより複数設定しておいたマップから最適マップを選択（例えば、ＰdがA1±αの範囲に入る場合には、Ｐd＝A1のマップを選択）し、この選択したマップにおいて、コンプレッサ回転数Ｎcompにより１つの比例特性を特定し、この特定した比例特性と冷媒流量Grによりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出する。
【００５３】
［コンプレッサ駆動トルク情報の利用］
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出されたコンプレッサ駆動トルクＴcompを、エンジンコントロールユニット２３やコンプレッサ容量制御部２０ｃに送信する。
【００５４】
このエンジンコントロールユニット２３への送信により、エンジン制御側でコンプレッサ負荷を正確に把握することができ、例えば、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御等の様々なエンジン制御にコンプレッサ駆動トルク情報を活用することができる。すなわち、エンジン制御側では、エンジンストールが生じないように、最大コンプレッサ駆動トルクを想定して制御に用いるしきい値や目標値を設定していたのに対し、これらの値をコンプレッサ駆動トルク情報に応じた値により与えることができる。
【００５５】
さらに、コンプレッサ容量制御部２０ｃへの送信により、例えば、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御が行われる時には、要求冷房能力が低ければ空調制御側でコンプレッサ容量を下げるというように、空調制御とエンジン制御とを協調させた総合制御を行うこともできる。
【００５６】
次に、効果を説明する。
【００５７】
第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５８】
(1) 車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられ、外部からの信号により任意に単位時間当たりの理論吐出容量を制御することができる外部制御型コンプレッサ３において、冷凍サイクルの高圧側に設けられるコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを推定し、推定された冷媒流量Grを用いてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａを空調コントロールユニット２０に設けたため、冷凍サイクルのコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを考慮した高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出することができる。
【００５９】
(2) コンプレッサ駆動トルク算出部２０ａは、差圧センサ認識値△Ｐに基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出する冷媒流量算出ステップ（ステップＳ２）、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するコンプレッサ吐出側圧力算出ステップ（ステップＳ３）と、コンプレッサ回転数Ｎcompを算出するコンプレッサ回転数算出ステップ（ステップＳ３）と、算出されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompと冷媒流量Grとを用いてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出ステップ（ステップＳ４）と、を有するため、少ない算出処理ステップ数により簡単に精度良くコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出することができる。
【００６０】
(3) コンデンサ４の入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧△Ｐを検出する差圧センサ21-15を設け、冷媒流量算出ステップ（ステップＳ２）は、差圧センサ認識値△Ｐに基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出するようにしたため、測定値のみに基づく冷媒流量Grの算出となり、高い精度でコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出することができる。
【００６１】
(4) 冷凍サイクルの高圧側圧力を検出する高圧圧力センサ21-14を設け、コンプレッサ吐出側圧力算出ステップ（ステップＳ３）は、高圧圧力センサ認識値Ｐcondinに基づいてコンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するようにしたため、測定値に基づいて精度良く簡単にコンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出することができる。
【００６２】
(5) エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ24-2を設け、コンプレッサ回転数算出ステップ（ステップＳ３）は、エンジン回転数センサ認識値Ｎeに基づいてコンプレッサ回転数Ｎcompを算出するようにしたため、測定値に基づいて精度良く簡単にコンプレッサ回転数Ｎcompを算出することができる。
【００６３】
(6) 線形特性が確保される設定回転数以下領域のコンプレッサ回転数Ｎcompを変動パラメータとし、冷媒流量Grに対するコンプレッサ駆動トルクＴcompの比例特性を設定したコンプレッサ駆動トルクマップを、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdが異なる毎に複数設定し、コンプレッサ駆動トルク算出ステップ（ステップＳ４）は、算出されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdにより複数のコンプレッサ駆動トルクマップから最適マップを選択し、選択したマップにてコンプレッサ駆動回転数Ｎcompにより比例特性を特定し、この比例特性と冷媒流量Grによりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するようにしたため、エンジン低回転数域にてエンジン制御系で省燃費のために用いられる精度の高いコンプレッサ駆動トルク情報を、推定や測定が難しいコンプレッサ吐出側圧力Ｐsを用いない簡単な演算により提供することができる。
【００６４】
以上、本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
例えば、第１実施例では、コンプレッサとしてエンジン駆動による外部制御型コンプレッサを用いる例を示したが、モータにより駆動される可変容量の電動コンプレッサを備えた冷凍サイクルにも適用できる。この場合、コンプレッサ駆動回転数は、モータ回転数の検出に基づいて算出されることになる。
【００６６】
第１実施例では、コンデンサ差圧検出手段として、コンデンサの入口側において高圧圧力センサと共に差圧センサを設けた例を示したが、コンデンサの入口側と出口側にそれぞれ圧力センサを設け、両センサからの検出値の差を算出する圧力差算出手段をコンデンサ差圧検出手段としても良い。また、コンデンサの出口側において高圧圧力センサと共に差圧センサを設けても良い。
【００６７】
第１実施例では、高圧側冷媒圧力検出手段として、コンデンサの入口側に設けた高圧圧力センサの例を示したが、コンデンサの出口側に設けた高圧圧力センサとしても良いし、また、コンプレッサの吐出ポートの近くに設けた高圧圧力センサとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置が適用された車両用空調システム図である。
【図２】第１実施例装置が適用された冷凍サイクルに有する外部制御型コンプレッサを示す断面図である。
【図３】第１実施例装置に適用された冷凍サイクルに有する外部制御型コンプレッサでの容量可変制御作用の説明図である。
【図４】第１実施例装置の高圧圧力センサと差圧センサとが設けられたコンデンサの入口冷媒配管部を示す図である。
【図５】第１実施例のエアコンコントロールユニットのコンプレッサ駆動トルク算出部にて実行される駆動トルク算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】同一コンプレッサ吐出側圧力をベースとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【図７】同一コンプレッサ吸入側圧力をベースとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【図８】同一コンプレッサ吐出側圧力をベースとしコンプレッサ駆動回転数をパラメータとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ラジエータ
３ 外部制御型コンプレッサ（可変容量コンプレッサ）
４ コンデンサ
５ リキッドタンク
６ 温度式自動膨張弁
７ エバポレータ
８ オルタネータ
９ 冷却電動ファン
１０ ファンモータ
１１ コントロールバルブ
１２ ブロワファン
１３ ブロワファンモータ
１４ フューエルインジェクタ
２０ 空調コントロールユニット
２０ａ コンプレッサ駆動トルク算出部（コンプレッサ駆動トルク算出手段）
２０ｂ ファンモータ制御部
２０ｃ コンプレッサ容量制御部
２１ 空調制御入力センサ系
21-14 高圧圧力センサ（高圧冷媒圧力検出手段）
21-15 差圧センサ（コンデンサ差圧検出手段）
２２ ＰＷＭモジュール
２３ エンジンコントロールユニット
２４ エンジン制御入力センサ系
24-2 エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載される空調装置の冷凍サイクルに採用された可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置としては、例えば、特開平５−９９１５６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、外気温度と回転速度と高圧側圧力と車速に基づいて可変容量コンプレッサの可変領域にある容量を計算し、この計算した容量と高圧側圧力とを用いて可変領域にある駆動トルクを計算すると共に、最大容量と高圧側圧力とを用いて最大容量に達した後の駆動トルクを計算する。そして、計算した両駆動トルクのうちで小さい方を最終的な駆動トルクと決定する装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、コンプレッサ容量と高圧側圧力とを用いてコンプレッサ駆動トルクを推定するものであるため、コンプレッサ駆動トルクを推定するのに重要な冷媒流量が何ら考慮されていなく、計算されたコンプレッサ駆動トルクは推定精度の低い情報になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、冷凍サイクルのコンデンサを流れる冷媒流量を考慮することで、高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクを算出することができる可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられ、外部からの信号により任意に単位時間当たりの理論吐出容量を制御することができる可変容量コンプレッサにおいて、冷凍サイクルの低圧側に設けられるコンデンサを流れる冷媒流量を推定し、推定された冷媒流量を用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出手段を設け、前記コンプレッサ駆動トルク算出手段は、コンデンサの入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧に基づいてコンデンサを流れる冷媒流量を算出する冷媒流量算出部と、コンプレッサ吐出側圧力を算出するコンプレッサ吐出側圧力算出部と、コンプレッサ回転数を算出するコンプレッサ回転数算出部と、算出されたコンプレッサ吐出側圧力とコンプレッサ回転数と冷媒流量とを用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部と、を有し、設定回転数以下領域のコンプレッサ回転数を変動パラメータとし、冷媒流量に対するコンプレッサ駆動トルクの比例特性を設定したコンプレッサ駆動トルクマップを、コンプレッサ吐出側圧力が異なる毎に複数設定したコンプレッサ駆動トルクマップ設定手段を設け、前記コンプレッサ駆動トルク算出部は、算出されたコンプレッサ吐出側圧力により複数のコンプレッサ駆動トルクマップから最適マップを選択し、選択したマップにてコンプレッサ駆動回転数により比例特性を特定し、この比例特性と冷媒流量によりコンプレッサ駆動トルクを算出するようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、コンデンサを流れる冷媒流量を推定し、推定された冷媒流量を用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するようにしたため、冷媒流量が考慮された高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクを算出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を実現する実施の形態を、請求項１〜４に係る発明に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置が適用された車両用空調システム図である。図１において、１はエンジン、２はラジエータ、３は外部制御型コンプレッサ（可変容量コンプレッサ）、４はコンデンサ、５はリキッドタンク、６は温度式自動膨張弁、７はエバポレータ、８はオルタネータ、９は冷却電動ファン、１０はファンモータ、１１はコントロールバルブ、１２はブロワファン、１３はブロワファンモータ、１４はフューエルインジェクタである。
【００１０】
前記エンジン１は、燃料噴射のためのフューエルインジェクタ１４を有し、エンジン１とラジエータ２とは、エンジン冷却水入口管とエンジン冷却水出口管により連結されている。
【００１１】
第１実施例装置におけるエアコンサイクルは、外部制御型コンプレッサ３とコンデンサ４とリキッドタンク５と温度式自動膨張弁６とエバポレータ７とにより構成される。以下、各構成要素について説明する。
【００１２】
前記外部制御型コンプレッサ３は、前記エンジン１により駆動され、エバポレータ７から送られる低温低圧の気体による冷媒を高圧高温の気体にしてコンデンサ４に送る。この外部制御型コンプレッサ３は、内蔵されたコントロールバルブ１１に対するデューティ信号によりコンプレッサ容量が外部から可変に制御される。なお、外部制御型コンプレッサ３の詳しい構成は後述する。
【００１３】
前記コンデンサ４は、前記ラジエータ２の前面に配置され、走行風や冷却電動ファン９によって得られる風で、高圧高温の冷媒を凝縮点まで冷却し高圧中温の液体にしリキッドタンク５へ送る。
【００１４】
前記リキッドタンク５は、コンデンサ４から送られる高圧中温の液体による冷媒に含まれる水分やゴミを取り除き、冷媒が円滑に供給できるように溜めて、温度式自動膨張弁６へ送る。
【００１５】
前記温度式自動膨張弁６は、リキッドタンク５から送られる高圧中温の液体による冷媒を急激に膨張させ、低温低圧の液体（霧状）にし、エバポレータ７に送る。
【００１６】
前記エバポレータ７は、温度式自動膨張弁６から送られる霧状の冷媒を、ブロワファン１２により送られる車内空気からの熱を奪いながら蒸発させることで低圧低温の気体とし、この低圧低温の気体による冷媒を外部制御型コンプレッサ３に送る。
【００１７】
前記冷却電動ファン９は、前記エンジン１により駆動されるオルタネータ８の端子電圧を電源として作動されるファンモータ１０を有する。このファンモータ１０は、モータ駆動電圧がＰＷＭ制御（ＰＷＭ＝Pulse Width Modulationの略称）され、ファンモータ１０の作動によるコンデンサ冷却能力が可変に制御される。
【００１８】
前記ブロワファン１２は、ブロワファンモータ１３により駆動され、車室内の空気である内気を吸い込み、前記エバポレータ７に圧送し、冷たくなった空気を車室内に送り出す。
【００１９】
次に、電子制御系について説明する。図１において、２０は空調コントロールユニット、２０ａはコンプレッサ駆動トルク算出部（コンプレッサ駆動トルク算出手段）、２０ｂはファンモータ制御部、２０ｃはコンプレッサ容量制御部、２１は空調制御入力センサ系、２２はＰＷＭモジュール、２３はエンジンコントロールユニット、２４はエンジン制御入力センサ系である。
【００２０】
前記空調コントロールユニット２０は、冷凍サイクルの高圧側（コンデンサ４）の冷媒流量Grに基づいてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａと、ＰＷＭモジュール２２に対し出力するデューティ信号を演算するファンモータ制御部２０ｂと、コントロールバルブ１１へ出力するデューティ信号を演算するCOMP容量制御部２０ｃと、を有する。
【００２１】
前記空調制御入力センサ系２１として、エアコンスイッチ21-1、モードスイッチ21-2、デフスイッチ21-3、オートスイッチ21-4、ＦＲＥスイッチ21-5、ＲＥＣスイッチ21-6、温度調整スイッチ21-7、オフスイッチ21-8、内気温度センサ21-9、外気温度センサ21-10、日射センサ21-11、吸込温度センサ21-12、水温センサ21-13、高圧圧力センサ21-14（高圧側冷媒圧力検出手段）が設けられている。
【００２２】
これら既設の空調制御入力センサ系２１に、コンデンサ４の入口圧と出口圧との差圧を検出する差圧センサ21-15（コンデンサ差圧検出手段）が追加されている。すなわち、前記コンデンサ４は、図４に示すように、パラレルフロー式で、サブクール部（過冷却部）を有するコンデンサ４と、リキッドタンク５とを一体化し、一端部に外部制御型コンプレッサ３からの冷媒入口管１５と、リキッドタンク５への冷媒出口管１６を配置し、冷媒入口管１５に高圧圧力センサ21-14を設けると共に、冷媒入口管１５と冷媒出口管１６の冷媒差圧を受ける位置に差圧センサ21-15を設けている。
【００２３】
前記エンジンコントロールユニット２３は、双方通信線を介して空調コントロールユニット２０に接続され、エンジン制御入力センサ系２４として、車速センサ24-1、エンジン回転数センサ24-2（エンジン回転数検出手段）、アクセル開度センサ24-3、アイドルスイッチ24-4等が設けられている。
【００２４】
図２は外部制御型コンプレッサ３を示す断面図であり、図３は外部制御型コンプレッサ３のコントロールバルブ１１に対するデューティ信号によるコンプレッサ容量（吐出側圧力）の制御作用説明図である。
【００２５】
前記外部制御型コンプレッサ３は、多気筒斜板式であり、コンプレッサケース３０と、プーリ３１と、駆動軸３２と、斜板駆動体３３と、斜板３４と、ピストン３５と、高圧ボール弁３６と、コントロールバルブ１１と、高圧室３７と、クランク室３８と、を有して構成されている。
【００２６】
この外部制御型コンプレッサ３は、内蔵された斜板３４の傾きを変化させることにより、吐出容量の制御を行う。つまり、外部制御型コンプレッサ３内に組み込まれたコントロールバルブ１１に対するデューティ信号により、高圧ボール弁３６のリフト量を変化させる。これにより、高圧室３７（＝吐出側圧力Pd）から高圧ボール弁３６を経過してクランク室３８へ流れ込む冷媒流量を制御し、コンプレッサ３内のクランク室３８の圧力（＝クランク室圧力Pc）を変え、斜板３４の傾きを変化させる。
【００２７】
高圧ボール弁３６のリフト量は、図３に示すように、コントロールバルブ１１のダイヤフラムに係る低圧圧力（＝吸込側圧力Ps）とセットスプリングのバネ荷重と電磁コイルに発生する磁力のバランスにより決まる。
【００２８】
前記コントロールバルブ１１内の電磁コイルには、コンプレッサ容量制御部２０ｃから、例えば、400HzのパルスON-OFF信号（デューティ信号）が送られ、デューティ比による実効電流により発生する磁力の変化で高圧ボール弁３６のリフト量を制御する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
図５はエアコンコントロールユニット２０のコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａにて実行される駆動トルク算出処理の流れを示すフローチャートであり、このフローチャートに沿って外部制御型コンプレッサ３の駆動トルク算出作用を説明する。
【００３１】
なお、この駆動トルク算出処理は、クーラ作動中において常時実行するようにしても良いし、また、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御等においてエンジンコントロールユニット２３から要求により実行するようにしても良い。
【００３２】
［入力情報の読み込み］
まず、ステップＳ１では、高圧圧力センサ21-14により検出された高圧圧力センサ値Ｐcondinと、差圧センサ21-15により検出された差圧センサ値△Ｐと、エンジン回転数センサ24-2により検出されたエンジン回転数センサ値Ｎeが読み込まれる。
【００３３】
これらのセンサ値Ｐcondin，△Ｐ，Ｎeは、センサ信号の変動を滑らかにする遅延補正やフィルタ処理等が施され、高圧圧力センサ認識値Ｐcondin、差圧センサ認識値△Ｐ，エンジン回転数センサ認識値Ｎeとして、以後の処理に用いられる。
【００３４】
［冷媒流量の算出］
ステップＳ２では、差圧センサ認識値△Ｐ（＝圧力損失）に基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grが算出される（冷媒流量算出部）。
【００３５】
すなわち、コンデンサ４での圧力損失△Ｐ(cond)は、冷媒流量Grを用いた下記の式であらわされる。
△Ｐ(cond)＝ｋ×Grｎ ...(1)
ここで、ｋ，ｎは係数であり、適用されるコンデンサを用いて台上実験を行うことにより求めることができる。
【００３６】
この(1)式の圧力損失△Ｐ(cond)として差圧センサ認識値△Ｐを代入すると共に、係数ｋ，ｎとして実験により決められた値を代入することにより、冷媒流量Grを算出することができる。
【００３７】
［コンプレッサ吐出側圧力とコンプレッサ回転数の算出］
ステップＳ３では、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompとが算出される（コンプレッサ吐出側圧力算出部およびコンプレッサ回転数算出部）。
【００３８】
すなわち、高圧圧力センサ21-14は、コンデンサ４の冷媒入口管１５に設けられ、しかも、この冷媒入口管１５は外部制御型コンプレッサ３の吐出側配管と連通しているため、高圧圧力センサ21-14による圧力検出により得られる高圧圧力センサ認識値Ｐcondinをそのままコンプレッサ吐出側圧力Ｐdとして算出することができる（Ｐd＝Ｐcondin）。
【００３９】
或いは、外部制御型コンプレッサ３の吐出側配管の圧力損失△Ｐ(comp)を考慮し、Ｐd＝Ｐcondin＋△Ｐ(comp)の式により、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するようにしても良い。なお、圧力損失△Ｐ(comp)は、冷媒流量Grに比例して発生する。この場合、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、より精度良く求めることができる。
【００４０】
また、第１実施例の外部制御型コンプレッサ３は、エンジン１により駆動されているため、プーリ比ｉが１：１の場合には、エンジン回転数センサ認識値Ｎeをそのままコンプレッサ回転数Ｎcompとして算出することができる（Ｎcomp＝Ｎe）。
【００４１】
なお、プーリ比ｉが１：１でない場合には、エンジン回転数センサ認識値Ｎeにプーリ比ｉを掛けた値をコンプレッサ回転数Ｎcompとして算出することができる（Ｎcomp＝Ｎe×ｉ）。
【００４２】
［コンプレッサ駆動トルクの算出］
ステップＳ４では、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompと冷媒流量Grを用いて、コンプレッサ駆動トルクＴcompが算出される（コンプレッサ駆動トルク算出部）。
【００４３】
まず、本発明者は、冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を、コンプレッサ吐出側圧力Ｐd（＝22k）が同一で、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを、Ｐs＝2k,Ｐs＝2.5k,Ｐs＝3kと異ならせて測定した。この測定結果が図６である。
【００４４】
また、冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsが同一で、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、Ｐd＝12k,Ｐd＝14k,Ｐd＝16k,Ｐd＝18k,Ｐd＝20k,Ｐd＝22k,Ｐd＝24kと異ならせて測定した。この測定結果が図７である。
【００４５】
この図６と図７の測定結果により、ＰdベースでもＰsベースでも、冷媒流量が分かっていれば、コンプレッサ動力を略推定できるといえる。ところが、コンプレッサ動力の推定精度の向上を目指すと、図６のグラフから明らかなように、同じＰdベースでもコンプレッサ吸入側圧力Ｐsによってコンプレッサ動力がＰsの多項式（例えば、二次式）によりあらわされる。図７のグラフから明らかなように、同じＰsベースでもコンプレッサ吐出側圧力Ｐdによってコンプレッサ動力がＰdの多項式（例えば、二次式）によりあらわされる。
【００４６】
よって、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ吸入側圧力Ｐsとを、精度良く推定することができれば、コンプレッサ動力の推定精度の向上を図ることが可能である。
【００４７】
しかし、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ吸入側圧力Ｐsのうち、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを精度良く推定、或いは、測定することはコスト、レイアウト条件等でかなり難しいものがある。
【００４８】
そこで、推定したいコンプレッサ駆動トルク情報を、エンジン制御側で利用しようとした場合、減速時のフューエルカット制御やアイドル回転数制御が行われるのは、エンジン回転数が、例えば、1800rpm以下の低回転数領域に限られることから、コンプレッサ吐出側圧力Ｐd（＝22k）を一定とし、エンジン回転数（＝コンプレッサ回転数）を800rpm, 1200rpm, 1800rpmというように変え、各エンジン回転数にてコンプレッサ吸入側圧力Ｐsを、Ｐs＝2k,Ｐs＝2.5k,Ｐs＝3kと異ならせて測定した。冷媒流量とコンプレッサ動力との関係を測定した。この測定結果が図８である。
【００４９】
この図８の測定結果により、コンプレッサ回転数をベースにみると、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdが一定値の場合、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsの変化にかかわらず、冷媒流量とコンプレッサ動力とには、比例関係にあることが判明した。
【００５０】
言い換えると、コンプレッサ回転数とコンプレッサ吐出側圧力Ｐdと冷媒流量が分かっていれば、コンプレッサ吸入側圧力Ｐsを推定したり測定することなく、コンプレッサ動力を高い精度により推定できるということを意味する。
【００５１】
そこで、ステップＳ４では、図８の測定グラフに基づいて、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを一定とし、コンプレッサ回転数Ｎcomp（例えば、1800rpm以下の回転数域）をパラメータとし、冷媒流量Grに対するコンプレッサ駆動トルクＴcompの比例特性によるコンプレッサ駆動トルクマップ（あるいは、コンプレッサ駆動トルク演算式）を設定する。このコンプレッサ駆動トルクマップは、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを、Ｐd＝A1, Ｐd＝A2, Ｐd＝A3,...,Ｐd＝Anというように、段階的に変えて複数マップ設定しておく。なお、代表的な１つのコンプレッサ駆動トルクマップを設定しておき、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdによる換算にて、無数のマップが存在するような設定としても良い（コンプレッサ駆動トルクマップ設定手段）。
【００５２】
そして、測定されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdにより複数設定しておいたマップから最適マップを選択（例えば、ＰdがA1±αの範囲に入る場合には、Ｐd＝A1のマップを選択）し、この選択したマップにおいて、コンプレッサ回転数Ｎcompにより１つの比例特性を特定し、この特定した比例特性と冷媒流量Grによりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出する。
【００５３】
［コンプレッサ駆動トルク情報の利用］
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出されたコンプレッサ駆動トルクＴcompを、エンジンコントロールユニット２３やコンプレッサ容量制御部２０ｃに送信する。
【００５４】
このエンジンコントロールユニット２３への送信により、エンジン制御側でコンプレッサ負荷を正確に把握することができ、例えば、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御等の様々なエンジン制御にコンプレッサ駆動トルク情報を活用することができる。すなわち、エンジン制御側では、エンジンストールが生じないように、最大コンプレッサ駆動トルクを想定して制御に用いるしきい値や目標値を設定していたのに対し、これらの値をコンプレッサ駆動トルク情報に応じた値により与えることができる。
【００５５】
さらに、コンプレッサ容量制御部２０ｃへの送信により、例えば、減速時フューエルカット制御やアイドル回転数制御が行われる時には、要求冷房能力が低ければ空調制御側でコンプレッサ容量を下げるというように、空調制御とエンジン制御とを協調させた総合制御を行うこともできる。
【００５６】
次に、効果を説明する。
【００５７】
第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５８】
(1) 車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられ、外部からの信号により任意に単位時間当たりの理論吐出容量を制御することができる外部制御型コンプレッサ３において、冷凍サイクルの高圧側に設けられるコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを推定し、推定された冷媒流量Grを用いてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部２０ａを空調コントロールユニット２０に設けたため、冷凍サイクルのコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを考慮した高い推定精度によりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出することができる。
【００５９】
(2) コンプレッサ駆動トルク算出部２０ａは、差圧センサ認識値△Ｐに基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出する冷媒流量算出ステップ（ステップＳ２）、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するコンプレッサ吐出側圧力算出ステップ（ステップＳ３）と、コンプレッサ回転数Ｎcompを算出するコンプレッサ回転数算出ステップ（ステップＳ３）と、算出されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdとコンプレッサ回転数Ｎcompと冷媒流量Grとを用いてコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するコンプレッサ駆動トルク算出ステップ（ステップＳ４）と、を有するため、少ない算出処理ステップ数により簡単に精度良くコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出することができる。
【００６０】
(3) コンデンサ４の入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧△Ｐを検出する差圧センサ21-15を設け、冷媒流量算出ステップ（ステップＳ２）は、差圧センサ認識値△Ｐに基づいてコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出するようにしたため、測定値のみに基づく冷媒流量Grの算出となり、高い精度でコンデンサ４を流れる冷媒流量Grを算出することができる。
【００６１】
(4) 冷凍サイクルの高圧側圧力を検出する高圧圧力センサ21-14を設け、コンプレッサ吐出側圧力算出ステップ（ステップＳ３）は、高圧圧力センサ認識値Ｐcondinに基づいてコンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出するようにしたため、測定値に基づいて精度良く簡単にコンプレッサ吐出側圧力Ｐdを算出することができる。
【００６２】
(5) エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ24-2を設け、コンプレッサ回転数算出ステップ（ステップＳ３）は、エンジン回転数センサ認識値Ｎeに基づいてコンプレッサ回転数Ｎcompを算出するようにしたため、測定値に基づいて精度良く簡単にコンプレッサ回転数Ｎcompを算出することができる。
【００６３】
(6) 線形特性が確保される設定回転数以下領域のコンプレッサ回転数Ｎcompを変動パラメータとし、冷媒流量Grに対するコンプレッサ駆動トルクＴcompの比例特性を設定したコンプレッサ駆動トルクマップを、コンプレッサ吐出側圧力Ｐdが異なる毎に複数設定し、コンプレッサ駆動トルク算出ステップ（ステップＳ４）は、算出されたコンプレッサ吐出側圧力Ｐdにより複数のコンプレッサ駆動トルクマップから最適マップを選択し、選択したマップにてコンプレッサ駆動回転数Ｎcompにより比例特性を特定し、この比例特性と冷媒流量Grによりコンプレッサ駆動トルクＴcompを算出するようにしたため、エンジン低回転数域にてエンジン制御系で省燃費のために用いられる精度の高いコンプレッサ駆動トルク情報を、推定や測定が難しいコンプレッサ吐出側圧力Ｐsを用いない簡単な演算により提供することができる。
【００６４】
以上、本発明の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
例えば、第１実施例では、コンプレッサとしてエンジン駆動による外部制御型コンプレッサを用いる例を示したが、モータにより駆動される可変容量の電動コンプレッサを備えた冷凍サイクルにも適用できる。この場合、コンプレッサ駆動回転数は、モータ回転数の検出に基づいて算出されることになる。
【００６６】
第１実施例では、コンデンサ差圧検出手段として、コンデンサの入口側において高圧圧力センサと共に差圧センサを設けた例を示したが、コンデンサの入口側と出口側にそれぞれ圧力センサを設け、両センサからの検出値の差を算出する圧力差算出手段をコンデンサ差圧検出手段としても良い。また、コンデンサの出口側において高圧圧力センサと共に差圧センサを設けても良い。
【００６７】
第１実施例では、高圧側冷媒圧力検出手段として、コンデンサの入口側に設けた高圧圧力センサの例を示したが、コンデンサの出口側に設けた高圧圧力センサとしても良いし、また、コンプレッサの吐出ポートの近くに設けた高圧圧力センサとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置が適用された車両用空調システム図である。
【図２】第１実施例装置が適用された冷凍サイクルに有する外部制御型コンプレッサを示す断面図である。
【図３】第１実施例装置に適用された冷凍サイクルに有する外部制御型コンプレッサでの容量可変制御作用の説明図である。
【図４】第１実施例装置の高圧圧力センサと差圧センサとが設けられたコンデンサの入口冷媒配管部を示す図である。
【図５】第１実施例のエアコンコントロールユニットのコンプレッサ駆動トルク算出部にて実行される駆動トルク算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】同一コンプレッサ吐出側圧力をベースとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【図７】同一コンプレッサ吸入側圧力をベースとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【図８】同一コンプレッサ吐出側圧力をベースとしコンプレッサ駆動回転数をパラメータとする冷媒流量−コンプレッサ動力の測定グラフを示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ラジエータ
３ 外部制御型コンプレッサ（可変容量コンプレッサ）
４ コンデンサ
５ リキッドタンク
６ 温度式自動膨張弁
７ エバポレータ
８ オルタネータ
９ 冷却電動ファン
１０ ファンモータ
１１ コントロールバルブ
１２ ブロワファン
１３ ブロワファンモータ
１４ フューエルインジェクタ
２０ 空調コントロールユニット
２０ａ コンプレッサ駆動トルク算出部（コンプレッサ駆動トルク算出手段）
２０ｂ ファンモータ制御部
２０ｃ コンプレッサ容量制御部
２１ 空調制御入力センサ系
21-14 高圧圧力センサ（高圧冷媒圧力検出手段）
21-15 差圧センサ（コンデンサ差圧検出手段）
２２ ＰＷＭモジュール
２３ エンジンコントロールユニット
２４ エンジン制御入力センサ系
24-2 エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
Claims (4)
- 車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられ、外部からの信号により任意に単位時間当たりの理論吐出容量を制御することができる可変容量コンプレッサにおいて、
冷凍サイクルの高圧側に設けられるコンデンサを流れる冷媒流量を推定し、推定された冷媒流量を用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出手段を設け、
前記コンプレッサ駆動トルク算出手段は、
コンデンサの入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧に基づいてコンデンサを流れる冷媒流量を算出する冷媒流量算出部と、
コンプレッサ吐出側圧力を算出するコンプレッサ吐出側圧力算出部と、
コンプレッサ回転数を算出するコンプレッサ回転数算出部と、
算出されたコンプレッサ吐出側圧力とコンプレッサ回転数と冷媒流量とを用いてコンプレッサ駆動トルクを算出するコンプレッサ駆動トルク算出部と、
を有し、
設定回転数以下領域のコンプレッサ回転数を変動パラメータとし、冷媒流量に対するコンプレッサ駆動トルクの比例特性を設定したコンプレッサ駆動トルクマップを、コンプレッサ吐出側圧力が異なる毎に複数設定したコンプレッサ駆動トルクマップ設定手段を設け、
前記コンプレッサ駆動トルク算出部は、算出されたコンプレッサ吐出側圧力により複数のコンプレッサ駆動トルクマップから最適マップを選択し、選択したマップにてコンプレッサ駆動回転数により比例特性を特定し、この比例特性と冷媒流量によりコンプレッサ駆動トルクを算出することを特徴とする可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置。 - 請求項１に記載された可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置において、
コンデンサの入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力の差圧を検出するコンデンサ差圧検出手段を設け、
前記冷媒流量算出部は、コンデンサ差圧検出値に基づいてコンデンサを流れる冷媒流量を算出することを特徴とする可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置。 - 請求項１または請求項２の何れかに記載された可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置において、
冷凍サイクルの高圧側圧力を検出する高圧側冷媒圧力検出手段を設け、
前記コンプレッサ吐出側圧力算出部は、高圧側冷媒圧力検出値に基づいてコンプレッサ吐出側圧力を算出することを特徴とする可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置。 - 請求項１ないし請求項３の何れかに記載された可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置において、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を設け、
前記コンプレッサ回転数算出部は、エンジン回転数検出値に基づいてコンプレッサ回転数を算出することを特徴とする可変容量コンプレッサの駆動トルク算出装置。
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