JP4580816B2 - 可変容量コンプレッサのトルク算出装置およびトルク算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられる可変容量コンプレッサのトルク算出装置および算出方法に関する。

可変容量コンプレッサは、省動力化を図るべく外部制御信号によって冷媒の吐出容量を可変する。冷媒の吐出容量が可変すると、エンジンに対する負荷が変動するため、エンジン制御側は例えばアイドリングモードでのエンスト、空吹かし等を防止するために吸入空気量（燃料供給量）を制御する必要がある。エンジン制御側がこのような制御を行うため、可変容量コンプレッサのトルクを認識する必要があり、従来より種々のトルク算出装置が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

特許文献１では、各種のセンサ情報、例えば冷凍サイクルの高圧圧力、凝縮器の冷媒温度、外気温度等から冷媒流量を算出し、算出した冷媒流量からトルクを推定している。この方法では可変容量コンプレッサの運転中のトルク、つまり、定常トルクを推定することは可能である。
特開平５−９９１５６号公報 特開２００４−２１１６６３号公報 特開２００３−２７８６６０号公報

しかし、可変容量コンプレッサの運転当初は冷媒流れが安定していないため冷媒流量より起動トルク（起動直後の約４秒間のトルク）を推定することができない。例えば可変容量コンプレッサが斜板式のものにあっては、可変容量コンプレッサの運転をオフした直後は、斜板角度（ピストンストローク）がどのような状態であるか推定することは困難であり、運転オフ直後に運転が再開されると、可変容量コンプレッサの起動トルクを推定できなかった。そのため、従来では、可変容量コンプレッサの運転オフ直後の１０秒は運転を再起動できないようにしていた。しかし、可変容量コンプレッサの制御自由度の観点からは、可変容量コンプレッサを必要に応じてオン・オフできるようにすることが好ましい。

そこで、本発明は、運転オフ直後に再起動された場合においても起動トルクを推定し、エンジン安定作動のための可変容量コンプレッサのトルク算出装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、エアコンの内外の状態を検出する状態検出手段と、前記クラッチオフ直前の前記状態検出手段で検出したエアコンの内外の第１の状態に基づいて定常トルクを算出し記憶するオフトルク算出手段と、前記クラッチオン後の前記状態検出手段で検出したエアコンの内外の第２の状態に基づいて起動トルクを算出する起動トルク算出手段と、前記クラッチオン後の前記状態検出手段で検出したエアコンの内外の第３の状態に基づいて、フルストローク状態の定常トルクを算出する定常フルストローク算出手段と、前記クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、前記オフトルク算出手段および前記起動トルク算出手段および前記定常フルストロークトルク算出手段の算出値のうちの最大値を判定して出力する判定手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、 前記起動トルク算出手段は、前記状態検出手段で検出した前記第２の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力および外気温度に基づいて起動トルクを算出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、 前記定常フルストローク算出手段は、前記状態検出手段で検出した前記第３の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、前記オフトルク算出手段は、前記状態検出手段で検出した前記第１の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力およびエバポレータの前後温度差およびコントロールバルブを制御する外部制御信号であるデューティ比およびコンプレッサ回転数情報に基づいて定常トルクを算出することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、前記可変容量コンプレッサは、エンジンからの回転を連結・遮断するクラッチと、前記クラッチが連結時に前記エンジンからの動力で回転駆動する回転軸と、前記回転軸の回転に伴って往復動し吸入室から流入した冷媒を圧縮して圧縮した冷媒を吐出室に吐出する冷媒圧縮部材と、吐出室とクランク室の間を連通する供給通路と、クランク室と吸入室の間を連通する抽気通路と、供給通路と抽気通路のいずれか一方の通路面積を可変でき且つ外部制御信号によって制御されるコントルールバルブと、を備え、クランク室の圧力を変化させるものであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、前記可変容量コンプレッサは、前記クラッチがオンされると、前記冷媒圧縮部材がフルストローク位置となるようにコントロールバルブを制御することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５または６に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、前記可変容量コンプレッサは、エバポレータ出口側温度が所定温度以下の時に、可変容量コンプレッサのクラッチをオフする制御を行うことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５〜７の何れか１項に記載の可変容量コンプレッサのトルク算出装置であって、前記可変容量コンプレッサは、目標吹き出し温度に基づいてエバポレータ出口側温度目標を定め、この目標に応じて可変容量コンプレッサの容量をコントロールし、前記コンプレッサ容量制御部は、冷凍サイクル（７）の低圧側圧力を導入し低圧側圧力が低下すると開弁方向に移動し、低圧側圧力が上昇すると閉弁方向に移動するよう前記コントルールバルブに外部制御信号を出力し、外部制御信号が一定値であっても低圧側圧力に応じて容量を制御することを特徴とする。

請求項９の発明は、可変容量コンプレッサのトルク算出方法であって、エアコンの内外の状態を検出し、前記クラッチオフ直前の前記エアコンの内外の第１の状態に基づいて定常トルクを算出し記憶し、前記クラッチオン後の前記エアコンの内外の第２の状態に基づいて起動トルクを算出し、前記クラッチオン後の前記エアコンの内外の第３の状態に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出し、前記クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、前記３つの算出値の最大値を判定して出力することを特徴とする。

請求項１によれば、可変容量コンプレッサの起動時（クラッチオン時）に３つの算出値の最大値を判定して出力することにより、実際のトルクよりも小さな値をエンジン制御部に出力することでエンジンがエンストしてしまうようなことを防止でき、エンジンの安全運転性が確保される。

請求項２によれば、少ない入力情報で起動トルクを算出できる。

請求項３によれば、少ない入力情報で定常フルストロークトルクを算出できる。

請求項４によれば、比較的少ない入力情報で正確なトルクを算出できる。

請求項５によれば、コンプレッサの容量制御の迅速となる。

請求項６によれば、クラッチがオンされた際に、冷媒圧縮部材がフルストローク位置となるようにしているため、起動時の推定トルクと、実際の起動時のトルクと、大きく離れてしまうことを防止でき、算出精度が向上する。

請求項７によれば、エバポレータ出口側温度に応じてクラッチをオン・オフするような運転を行う場合にも起動トルクを推定できる。

請求項８によれば、外部制御信号の値を一定値とする指示があっても実測温度と目標吹き出し温度との間に差があると速やかに最大容量になるよう制御される場合でも起動トルクを推定することができる。

請求項９によれば、可変容量コンプレッサの起動時（クラッチオン時）に３つの算出値の最大値を判定して出力することにより、エンジンがエンストすることないトルクを出力することができ、エンジンの安全運転性が確保される。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図１６は本発明の可変容量コンプレッサのトルク算出装置を適用した実施形態を示す。図１は車両用空調装置６のシステム図、図２は可変容量コンプレッサ８の断面図、図３は可変容量コンプレッサ８の容量可変制御を説明する図である。

図１において、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２を有する。フューエルインジェクタ２は、エンジンコントロールユニット３の制御信号により制御され、フューエルインジェクタ２の制御によりエンジン回転数が所定の回転数に可変される。ラジエータ４は、冷却水配管（特に、符号を付さず）を介してエンジン１に連結されている。

車両用空調装置６の冷凍サイクル７は、可変容量コンプレッサ８とコンデンサ９とリキッドタンク１０と温度式自動膨脹弁１１とエバポレータ１２とこれらを連結する冷媒配管（特に、符号を付さず）とから構成されている。

可変容量コンプレッサ８は、エンジン１の回転側との連結をオン・オフできるＡ／Ｃクラッチ（図示せず）を有する。Ａ／Ｃクラッチのオフ時には、エンジン１の回転側との連結が切断され、可変容量コンプレッサ８の駆動が停止される。Ａ／Ｃクラッチのオン時には、エンジン１の回転により可変容量コンプレッサ８が駆動され、エバポレータ１２から送られてくる低温低圧の気化冷媒を高温高圧の気化冷媒としてコンデンサ９に送る。又、可変容量コンプレッサ８は、コントロールバルブ１３を有する。コントロールバルブ１３は、空調コントロールユニット１４からの外部制御信号である制御パルス信号のデューティ比によって冷媒の吐出容量を可変する。可変容量コンプレッサ８の構成及び可変容量制御の詳しい内容は、下記する。

コンデンサ９は、ラジエータ４の前面に配置されている。コンデンサ９は、走行風や冷却電動ファン１５の風によって高温高圧の気化冷媒を凝縮点まで冷却して高圧中温の液化冷媒とする。そして、高圧中温の液化冷媒をリキッドタンク１０に送る。

リキッドタンク１０は、高圧中温の液化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る。そして、このように溜められた液化冷媒を温度式自動膨脹弁１１に送る。

温度式自動膨脹弁１１は、高圧中温の液化冷媒を急激に膨脹させ、低圧低温の霧状の液化冷媒としてエバポレータ１２に送る。

エバポレータ１２は、霧状の液化冷媒を、ブロワファン１６により車室内へと送られる送風の熱を奪うことによって蒸発させ、低圧低温の気化冷媒とする。そして、低圧低温の気化冷媒を可変容量コンプレッサ８に送る。

冷却電動ファン１５は、ファンモータ１７の駆動力によって回転される。ファンモータ１７は、空調コントロールユニット１４からのモータ駆動電圧をＰＷＭモジュール１８でＰＷＭ（パルス幅変調）された信号によって駆動される。

ブロワファン１６の吸い込み側には内外気切り替え箱３９が設けられ、この内外気切り替え箱３９には、車室内の空気である内気を吸い込む内気吸い込み口と、車室外の空気である外気を吸い込み外気吸い込み口が設けられている。内気と外気の吸い込みは、インテークドア４１によって切り替え可能になっている。ブロワファン１６は、ブロワファンモータ１９の駆動力によって回転される。ブロワファン１６が回転すると、内気及び／又は外気を吸い込み、この吸い込んだ送風をエバポレータ１２に圧送し、冷たくなった空気を車室内に送風する。ブロワファンモータ１９は、空調コントロールユニット１４からの駆動制御信号によって駆動される。

エンジンコントロールユニット３は、双方向通信線を介して空調コントロールユニット１４に接続されている。エンジンコントロールユニット３にはエンジン制御センサ群２０のセンサ検出データが入力され、エンジンコントロールユニット３はこれらセンサ検出データやエンジン制御指令に基づいてエンジン１を制御すると共に、可変容量コンプレッサ８のＡ／Ｃクラッチ（図示せず）のオン・オフを制御する。エンジン制御センサ群２０は、車速センサ２０ａ、エンジン回転センサ２０ｂ、アクセル開度センサ２０ｃ、アイドルスイッチ２０ｄなどである。

空調コントロールユニット１４は、ファンモータ制御部１４ａとコンプレッサ容量制御部１４ｂとトルク算出装置であるコンプレッサトルク算出部１４ｃ等を内蔵する。ファンモータ制御部１４ａは、上述したようにファンモータ１７の駆動を制御する。コンプレッサ容量制御部１４ｂは、上述したようにコントロールバルブ１３を制御する。

又、空調コントロールユニット１４には空調制御センサ群２１のセンサ検出データが入力され、空調コントロールユニット１４はこれらセンサ検出データや空調制御指令に基づいて可変容量コンプレッサ８やブロワファンモータ１９等を制御する。空調制御センサ群２１は、車両用空調装置６に通常設置される既設のセンサであり、エアコンスイッチ２１ａ、モードスイッチ２１ｂ、デフスイッチ２１ｃ、オートスイッチ２１ｄ、ＦＲＥスイッチ２１ｅ、ＲＥＣスイッチ２１ｆ、温度調整スイッチ２１ｇ、オフスイッチ２１ｈ、車室内の温度を検出する内気温度検出手段である内気温度センサ２１ｉ、外気の温度を検出する外気温度検出手段である外気温度センサ２１ｊ、日射センサ２１ｋ、エバポレータ１２の出口側空気温度検出手段である吸込温度センサ２１ｌ、水温センサ２１ｍ、可変容量コンプレッサ８のコンプレッサ吐出側圧力を検出する冷媒圧力センサ２１ｎ等である。

インテークドア４０は、ＦＲＥスイッチ若しくはＲＥＣスイッチによる外気吸い込み（ＦＲＥ）と内気吸い込み（ＲＥＣ）の選択に基づき、又は、空調制御指令に基づきドア切替駆動部４１が駆動されることによって切り替えられる。

図２において、可変容量コンプレッサ８は、周方向に複数のハウジングボア２２ａが形成されたハウジング２２と、このハウジング２２の中心位置に配置され、プーリ２３の回転によって回転される回転軸２４と、この回転軸２４に斜板駆動体２５を介して連結された斜板２６と、この斜板２６の回転に応じて各ハウジングボア２２ａ内を往復移動し、この往復ストロークを斜板２６の傾斜角によって可変する複数の冷媒圧縮部材であるピストン２７と、ピストン背圧に作用するクランク室圧Ｐｃを変化させ、これで斜板２６の傾斜角が可変することによって冷媒の吐出容量を制御するコントロールバルブ１３とを備えている。

ピストン２７は、往復運動によって吸入室５０の冷媒をシリンダ室５１に吸引し、シリンダ室５１で吸引した冷媒を圧縮し、この圧縮した冷媒を吐出室２９に吐出する。斜板２６及びピストン２７は、可変容量コンプレッサ８の運転停止時において、吐出室２９の高圧側圧力と吸入室５０の低圧側圧力が均等になると第１バネ５２と第２バネ５３のスプリング力によって初期位置である中間位置（ピストン２７のフルストローク位置とディストローク位置の中間）に位置するようになっている。

吐出室２９とクランク室３０の間は供給通路５４によって、クランク室３０と吸入室５０の間は抽気通路（図示せず）によってそれぞれ連通されている。供給通路５５の途中には、その通路面積を可変できるコントルールバルブ１３が配置されている。

空調コントロールユニット１４は、各種センサの検出値と温度調整スイッチにより乗員が設定した目標室内温度から、車両用空調装置６からの目標吹き出し温度、目標吹き出し風量などを演算する。この時、目標エバポレータ出口側空気温度を求め、更に、可変容量コンプレッサ８のデューティ比を算出する。コントロールバルブ１３は、この算出されたデューティ比により可変容量コンプレッサ８の容量を制御する。

コントロールバルブ１３は、図３に示すように、ハウジング２２に対して往復移動自在に配置された制御体２８を有する。この制御体２８は、吐出室２９からクランク室３０への冷媒流量をリフト量によって制御する高圧ボール３１と、吸入室５０のコンプレッサ吸入側圧力Ｐｓが作用されたダイアフラム３２と、セットバネ３３のバネ力が作用されたバネ受け部３４とを一体に有し、電磁コイル３５の通電によって発生する電磁力を移動方向に受けるように形成されている。電磁コイル３５には、空調コントロールユニット１４からの制御パルス信号のデューティ比による通電が行われ、デューティ比に比例する電磁力が制御体２８に作用する。これにより、高圧ボール３１のリフト量が可変され、高圧ボール３１のリフト量によって斜板２６の傾斜角が可変される。

以上より、空調コントロールユニット１４がコントロールバルブ１３に送る制御パルス信号のデューティ比によって可変容量コンプレッサ８の冷媒の吐出容量が制御される。具体的には、最大容量運転信号とすると、つまりこの例ではデューティ比：ＭＡＸ状態（１００％）とすると、コントロールバルブ１３が閉位置に位置してクランク室３０の圧力が低下し、斜板２６が最大傾斜角で、ピストン２７がフルストローク位置側に位置する。最小容量運転信号とすると、つまりこの例ではデューティ比：ＭＩＮ状態（０％）とすると、コントロールバルブ１３が開位置に位置してクランク室３０の圧力が上昇し、斜板２６が最小傾斜角で、ピストン２７がディストローク位置側に位置することになる。このように可変容量コンプレッサ８は、吐出室２９からクランク室３０への冷媒流量を調整することで冷媒の吐出容量を制御できるため、デューティ比とコンプレッサ吐出側圧力からコンプレッサ吸入側圧力をほぼ特定できる。

又、これを利用してデューティ比モードによる制御を行う。つまり、デューティ比ＭＡＸモードでは、デューティ比を最大デューティ比（１００％）で固定する。デューティ比ＮＯＲＭＡＬモードでは、デューティ比を目標エバポレータ後温度と実エバポレータ後温度とにより算出した値とする。デューティ比ＭＩＮモードでは、デューティ比を最低デューティ比（０％）で固定する。

本実施形態の可変容量コンプレッサ８では、電磁コイル３５に非通電状態（つまり、デューティ比＝０％）では、図５のｄｕｔｙ＝０％線図（一点鎖線）の吐出側圧力（高圧側圧力）Ｐｄ、吸入側圧力（低圧側圧力）Ｐｓの関係になるようにコントロールバルブ１３のダイヤフラム３２、セットスプリング３３が設定されている。吸入側圧力（低圧側圧力）Ｐｓが非常に高い状態（例えば５Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）では、ダイヤフラム３２に５Ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力が作用し、制御体２８、高圧ボール３１が押し下げられて全閉位置となる。全閉位置では、クランク室３０が吸入室５０にのみ連通する状態となり、吸入側圧力（低圧側圧力）と同等となり、ピストンストロークが最大（最大容量）となる。すると、吸入側圧力（低圧側圧力）は徐々に低下する。ｄｕｔｙ＝０％線図に近くなると、ダイヤフラム３２に作用する吸入側圧力（低圧側圧力）も低下し制御体２８、高圧ボール３１の押し下げ量が低下する。すると、クランク室３０への冷媒流量も低下し、ピストン背面に作用する圧力上昇により徐々にピストンストロークも低下し容量制御状態となり圧力がｄｕｔｙ＝０％線図上で安定する。

例えば、空調コントロールユニット１４からデューティ比６０％とするようにコントロールバルブ１３に制御パルス信号が出力されると、可変容量コンプレッサ８はｄｕｔｙ＝６０％線図（短点線）の吐出側圧力（高圧側圧力）Ｐｄ、吸入側圧力（低圧側圧力）Ｐｓの関係になるように制御する。電磁コイル３５に通電されているが、吸入側圧力（低圧側圧力）が非常に高い状態（例えば５Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）では、ダイヤフラム３２に５Ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力が作用し、制御体２８、高圧ボール３１が押し下げられる。これにより、クランク室３０は吸入室５０の吸入側圧力と同等となり、ピストンストロークが最大（最大容量）となる。すると、吸入側圧力（低圧側圧力）は徐々に低下する。ｄｕｔｙ＝６０％線図に近くなると、ダイヤフラム３２に作用する吸入側圧力（低圧側圧力）も低下し制御体２８、高圧ボール３１の押し下げ量が低下する。すると、クランク室３０への冷媒流量も低下し、ピストン背面に作用する圧力上昇により徐々にピストンストロークも低下し容量制御状態となり圧力がｄｕｔｙ＝６０％線図上で安定する。

次に、可変容量コンプレッサ８の定常運転時のトルクの算出方法と起動運転時のトルクの算出方法について説明する。なお、明細書中で定常運転とはクラッチがオフからオンしてから所定時間（この例では４秒）以上経過して冷媒が流れている場合をいい、起動運転時のトルクとはクラッチがオフからオンしてから所定時間（この例では４秒）以内で冷媒がまだ流れていない状態または流れ始めている場合をいう。

（定常運転時のトルク）
先ず、定常運転時のトルクすなわち定常トルクの算出を説明する。定常トルクは、エバポレータ１２の入口側空気温度とエバポレータ１２の出口側空気温度との温度差であるエバ前後温度差データと、コンプレッサ吐出側圧力データと、コントロールバルブ１３を制御する外部制御信号であるデューティ比データとコンプレッサ回転数データとから算出する。以下、図４〜図１０を用いて説明する。

図４はモリエル線とこれに対応するよう記載された冷凍サイクル７とを示す図、図５はデューティ比をパラメータとするコンプレッサ吸入側圧力とコンプレッサ吐出側圧力の特性線図、図６は冷凍サイクル負荷（エバポレータ負荷）を一定とした場合にあって、デューティ比をパラメータとするコンプレッサ吐出側圧力とトルクの特性線図、図７はコンプレッサデューティー比を一定（６０％）とした場合にあって、冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気の空気温度（℃）、湿度（％）、送風機電圧（Ｖ））を変動させた場合のコンプレッサ吐出側圧力とトルクの特性線図、図８はコンプレッサデューティー比を一定（６０％）とした場合にあって、冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気の空気温度（℃）、湿度（％）、送風機電圧（Ｖ））を変動させた場合のトルクとエバ前後温度差とコンプレッサ吐出側圧力の比の特性線図、図９は定常トルク算出処理のフローチャート、図１０は本実施形態によって算出した推定トルクと実際に測定した実トルクとの特性線図である。

可変容量コンプレッサ８のトルクＴｃを求める理論式の一つとして下記の式（１）がある。

Ｔｃ＝（ｉ１−ｉ２）×Ｇｒ×ηｍ／Ｎｃ・・・（１）
但し、ｉ１はコンプレッサ吐出冷媒エンタルピ、ｉ２はコンプレッサ吸入冷媒エンタルピ、Ｇｒは冷媒流量、ηｍはコンプレッサ機械効率、Ｎｃはコンプレッサ回転数である。

図４に示すように、コンプレッサ吐出冷媒エンタルピｉ１とコンプレッサ吸入冷媒エンタルピｉ２は、それぞれｉ１＝ｆ（Ｐｄ）、ｉ２＝ｆ（Ｐｓ）の関数で表すことができるため、上記（１）式は、下記の式（２）で表すことができる。

Ｔｃ＝｛ｆ（Ｐｄ）−ｆ（Ｐｓ）｝×Ｇｒ×ηｍ／Ｎｃ・・・（２）
（２）式において、ηｍはコンプレッサ圧縮比（Ｐｄ／Ｐｓ）及び冷媒流量Ｇｒにて変化し、コンプレッサ機種固有の値である。又、Ｎｃは既知の値であるため、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄ、コンプレッサ吸入側圧力Ｐｓ及び冷媒流量Ｇｒが読み取りできればトルク推定ができることになる。

コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄは、冷媒圧力センサ２１ｎのセンサ検出値より読み取り可能である。コンプレッサ吸入側圧力Ｐｓは、本可変容量コンプレッサ８ではコントロールバルブ１３への制御パルス信号のデューティ比によってコンプレッサ吸入側圧力Ｐｓを制御するため、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄとデューティ比から読み取ることができる。つまり、図５に示すように、コンプレッサ吸入側圧力Ｐｓとコンプレッサ吐出側圧力Ｐｄがデューティ比によって所定の特性線を示すことになるため、外部制御信号であるデューティ比とコンプレッサ吐出側圧力Ｐｄによりコンプレッサ吸入側圧力Ｐｓをほぼ特定できる。

従って、上記式（２）は、下記の式（３）で表すことができる。

Ｔｃ＝｛ｆ（Ｐｄ）−ｆ（Ｐｄ，デューティ比）｝×Ｇｒ×ηｍ／Ｎｃ・・・（３）
式（３）を更にまとめると、下記の式（４）で表すことができる。

Ｔｃ＝Ｆ１（Ｐｄ，デューティ比）×Ｇｒ×ηｍ／Ｎｃ・・・（４）
次に、式（４）の変数の絞り込みを行う。冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気負荷）を一定（２５℃、湿度５０％、送風量（ブロワ電圧５Ｖ））とした時のデューティ比をパラメータとした際のコンプレッサ吐出側圧力ＰｄとトルクＴｃの相関関係は、図６に示すものとなる。図６からデューティ比ベースでコンプレッサ吐出側圧力Ｐｄとデューティ比からトルクＴｃを充分に推定可能と考えることができる。

従って、冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気負荷）が一定であれば、Ｇｒはｆ１（Ｐｄ，Ｐｓ）、ηｍはｆ２（Ｐｄ，Ｐｄ）の関数で表される。従って、式（４）は下記の式（５）で表現できる。

Ｔｃ＝Ｆ（Ｐｄ，デューティ比）／Ｎｃ・・・（５）
次に、冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気負荷）が変化した場合にどのようなトルク変動が起こるか検証する。エバポレータ１２の吸気温度を一定の２５℃とし、湿度及び送風量（ブロワファンモータ１９への電圧）を変化させると、図７に示すように、コンプレッサ吐出側圧力ＰｄとトルクＴｃの相関関係が認められる。つまり、可変領域のトルクが違い、冷凍サイクル負荷（エバポレータ吸気負荷）が変化した場合に冷媒流量Ｇｒが変化する。従って、冷媒流量Ｇｒを推定する要素が必要であり、この要素をエバポレータ負荷による冷房性能の下記式より検討する。

エバポレータ冷媒吸熱量をＱｅｖａｐ、エバポレータ入口側冷媒エンタルピをｉ３、エバポレータ出口側エンタルピをｉ２（コンプレッサ吸入側エンタルピと同値のため、同じ記号を使用）とすると、
Ｑｅｖａｐ＝（ｉ３−ｉ２）×Ｇｒ・・・（６）
従って、Ｇｒ＝Ｑｅｖａｐ／（ｉ３−ｉ２）・・・（７）
ここで、エバポレータ空気吸熱量Ｑｅｖａｐ（空気）は、下記の式で表せる。 Ｑｅｖａｐ（空気）＝｛（エバ前空気吸熱量）−（エバ後空気吸熱量）｝×（エバ風量）／（空気比容積）
エバポレータ冷媒吸熱量Ｑｅｖａｐはエバポレータ空気側吸熱量Ｑｅｖａｐ（空気）と同値であり、エバポレータ入口側空気温度と出口側空気温度との温度差に比例するため、エバポレータ冷媒吸熱量Ｑｅｖａｐはエバ前後温度差（Δｔ）より読み取ることで推定できる。従って、Ｑｅｖａｐ＝ｆ（Δｔ）の関数で表すことができる。

又、図４に示すように、エバポレータ入口側エンタルピｉ３とエバポレータ出口側エンタルピｉ２は、それぞれｉ３＝ｆ（Ｐｄ）、ｉ２＝ｆ（Ｐｓ）の関数で表すことができるため、上記（７）式は、下記の式（８）で表すことができる。

Ｇｒ＝ｆ３（Δｔ）／ｆ４（Ｐｄ）−ｆ（Ｐｄ，デューティ比）・・・（８）
上記式（８）は、分母がＰｄ、デューティ比の関数であるため、これをまとめると下記の式（９）で表せる。

Ｇｒ＝ｆ３（Δｔ）／Ｆ２（Ｐｄ，デューティ比）・・・（９）
この式（９）と上記した式（４）より、トルクＴｃは下記の式（１０）で表せる。

Ｔｃ＝Ｆ１（Ｐｄ，デューティ比）×｛ｆ３（Δｔ）／Ｆ２（Ｐｄ，デューティ比）｝／Ｎｃ・・・（１０）
上記式（１０）を更にまとめると、下記式（１１）になる。

Ｔｃ＝ｆ（Δｔ）／ｆ（Ｐｄ，デューティ比）／Ｎｃ・・・（１１）
上記のトルク演算式（１１）より、Δｔ／ＰｄとトルクＴｃの関係をグラフに表すと、図８に示すものとなる。図８よりエバポレータ負荷（吸気湿度、送風量）の差を吸収できる結果となった。以上より、可変容量コンプレッサ８のトルクＴｃを、エバポレータ１２の入口側空気温度とエバポレータの出口側空気温度との温度差であるエバ前後温度差Δｔと、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄと、コントロールバルブ１３を制御する制御パルス信号のデューティ比とコンプレッサ回転数Ｎｃより算出できる。

本実施形態では、アイドリング時や減速時フューエルカット時等における可変容量コンプレッサ８のトルクＴｃを簡単に算出するために、上記式（１１）において、コンプレッサ回転数Ｎｃとして一定値（アイドリング時や減速時フューエルカット時の通常回転数値）を使用すると共に、エバ前後温度差Δｔ、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄを変数項とし、デューティ比及びエバ前後温度差Δｔに応じて、実車での計測値に基づいて決定されるデータ値を定数項Ａ，Ｂとする下記のトルク演算式（１２）を用いる。

Ｔｃ＝Ａ×ＬＮ（Ｐｄ／Δｔ）＋Ｂ・・・（１２）
コンプレッサトルク算出部１４ｃは、上記トルク演算式（１２）と各種条件毎の測定により得られる定数項Ａ，Ｂのデータ値とを外付け又は内蔵のメモリ（図示せず）に記憶し、トルク演算式（１２）の変数項及び定数項に該当する各データを入力して計算を実行することによりトルクを算出する。

また、容量制御状態での定常トルクは、上記トルク演算式（１２）のように、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄとエバ前後温度差Δｔの関係となるが、フルストローク状態でのトルク（定常フルストロークトルク）Ｔ_Ｆは、固定コンプレッサと同様に、コンプレッサ吐出側圧力Ｐｄのみの関数（Ｔ_Ｆ＝ｆ_Ｆ（Ｐｄ）、図６参照）によってトルク推定できる。

次に、定常トルク（アイドリング時や減速時フューエルカット時等を含む）のトルク演算処理を図９のフローに基づいて説明する。図９に示すように、先ず、定常時になると、コントロールバルブ１３へのデューティ比をＮＯＲＭＡＬモードとする（ステップＳ１）。そして、デューティ比に目標エバポレータ後温度と実エバポレータ後温度とにより算出した値を採用する（ステップＳ２）。次に、ＦＲＥスイッチ２１ｅとＲＥＣスイッチ２１ｆからの出力情報によりインテークドア４０が外気導入位置であるか内気循環位置であるかを判別する（ステップＳ３）。外気導入位置であれば、エバポレータ入口側空気温度として外気温度センサ２１ｊの検出温度を取り込み、この検出データを遅延補正した外気温度センサ認識値をコンプレッサトルク算出部１４ｃに入力する（ステップＳ４）。内気循環位置であれば、エバポレータ入口側空気温度として内気温度センサ２１ｉの検出温度を取り込み、この検出データを遅延補正した内気温度センサ認識値をコンプレッサトルク算出部１４ｃに入力する（ステップＳ５）。

次に、エバポレータ出口側空気温度である吸込温度センサ２１ｌの検出温度を取り込み、この検出データを遅延補正した吸込温度センサ認識値をコンプレッサトルク算出部１４ｃに入力する（ステップＳ６）。

次に、上記データよりエバ前後温度差データΔｔを算出する（ステップＳ７）。つまり、外気導入であれば、外気温度センサ認識値から吸込温度センサ認識値を減算し、内気循環であれば、内気温度センサ認識値から吸込温度センサ認識値を減算してエバ前後温度差データΔｔを算出する。

次に、冷媒圧力センサ２１ｎの検出圧力を取り込み、この検出データを遅延補正したコンプレッサ吐出側圧力認識値をコンプレッサトルク算出部１４ｃに入力する（ステップＳ８）。

次に、コンプレッサ容量制御部１４ｂがコントロールバルブ１３に送る制御パルス信号のデューティ比をコンプレッサトルク算出部１４ｃに入力する（ステップＳ９）。

次に、コンプレッサトルク算出部１４ｃは、入力デューティ比が９０％以上であれば、フルストローク推定算出式（図６参照）に基づき定常トルクを算出する（ステップＳ１１）。入力デューティ比が９０％未満であれば、入手した上記各データをトルク演算式（１２）に入力して計算を実行することによりトルクを算出する（ステップＳ１２）。そして、算出したトルクをエンジンコントロールユニット３に送信する（ステップＳ１３）。以上の処理を繰り返すことによってリアルタイムに可変容量コンプレッサ８のトルクを算出する。エンジンコントロールユニット３は送信されて来るトルクを元に、例えばアイドリングモードでのエンスト、空吹かし等を防止すべく吸気空気量（燃料供給量）を制御する。

次に、上記定常トルクの算出手段の変形例を説明する。コンプレッサトルク算出部１４ｃは、エバ前後温度差データΔｔ、コンプレッサ吐出側圧力データＰｄ及びデューティ比データ、コンプレッサ回転数データＮｃを変数とするトルク演算式（１１）を外付け又は内蔵のメモリ（図示せず）に記憶し、トルク演算式（１１）に入手した上記各データを入力して計算を実行することによりトルクを算出する。トルク演算処理過程では、上記実施形態で入力した各種データに加えてコンプレッサ回転数データＮｃを入力する。このように構成すれば、メモリに記憶するデータ量が少なくて済む。又、アイドリング時や減速時フューエルカット時等に拘わらず、車両用空調装置６の全作動中におけるトルクも算出できる。

尚、トルク演算式（１１）内のコンプレッサ回転数Ｎｃを一定値（アイドリング時や減速時フューエルカット時の通常回転数値）としたトルク演算式を記憶するようにしても良い。このようにすれば、アイドリング時や減速時フューエルカット時のようにコンプレッサ回転数Ｎｃが所定の回転数でほぼ一定である場合にあって、取得するデータを削減できると共にトルク演算式の計算が容易になる。

（起動運転時のトルク）
次に、起動運転時のトルクの算出方法を説明する。

この実施形態の起動運転時のトルク算出装置１４ｃは、エアコン６の内外の状態を検出する状態検出手段２１と、クラッチオフ直前の前記状態検出手段２１で検出した状態に基づいて定常トルクを算出し記憶するオフトルク算出手段（ステップＳ２〜Ｓ１２およびＳ２２）と、クラッチオン後の状態検出手段で検出した状態に基づいて起動トルクを算出する起動トルク算出手段（ステップＳ４５）と、クラッチオン後の前記状態検出手段で検出した状態に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出する定常フルストローク算出手段（ステップＳ４６）と、クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、前記オフトルク算出手段および起動トルク算出手段および前記定常フルストロークトルク算出手段の算出値のうちの最大値を判定してエンジン制御部へ出力する判定手段（ステップＳ４７）と、を備えたものである。

以下、図１１〜図１６に基づいて説明する。図１１は可変容量コンプレッサ８の運転停止時の動作フローチャート、図１２は可変容量コンプレッサ８の再起動時の動作フローチャート、図１３は起動トルク算出のフローチャート、図１４は可変容量コンプレッサ８の運転停止時のＡ／Ｃクラッチと出力デューティ比のタイミングチャート、図１５は可変容量コンプレッサ８の再起動時のＡ／Ｃクラッチ、出力デューティ比、トルク算出パターンのタイミングチャート、図１６は実験等より得た起動トルクの算出特性線図である。

先ず、可変容量コンプレッサ８の運転停止時の動作を説明する。図１１に示すように、エアコンスイッチ（図示せず）がオンからオフに切り替えられると（ステップＳ２０）、エンジンコントロールユニット３が空調停止条件のチェック後に、Ａ／Ｃクラッチ（図示せず）をオンからオフとする（ステップＳ２１）。すると、先ず、空調コントロールユニット１４は、Ａ／Ｃクラッチがオフされる直前に算出した定常トルクつまりオフトルク（Ｔｃ＝Ｔｍ）をメモリに記憶する（ステップＳ２２）。そして、空調コントロールユニット１４はデューティ比モードをＭＡＸを選択し、図１４に明示するように、コンプレッサ容量制御部１４ｂがコントロールバルブ１３にデューティ比＝１００％の制御パルス信号を出力する（ステップ２３，Ｓ２４）。又、空調コントロールユニット１４は、Ａ／Ｃクラッチがオフされた時点からのオフ時間をカウントアップする（ステップＳ２５）。そして、オフ時間が１０秒を経過するまでは、空調コントロールユニット１４は現在のトルクとしてオフトルクＴｍを採用し、オフトルクＴｍをエンジンコントロールユニット３に出力し続ける（ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８）。

可変容量コンプレッサ８の運転が停止されてから１０秒経過すると、空調コントロールユニット１４はデューティ比モード：ＭＩＮを選択し、コンプレッサ容量制御部１４ｂがコントロールバルブ１３にデューティ比＝０％の制御パルス信号を出力する（ステップ２９，Ｓ３０）。そして、空調コントロールユニット１４は現在のトルクとしてＴｃ＝０を採用し、Ｔｃ＝０をエンジンコントロールユニット３に出力する（ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８）。

上記動作過程において、可変容量コンプレッサ８の運転停止時に、Ａ／Ｃクラッチがオフされるとその後１０秒間だけコントロールバルブ１３への出力デューティ比＝１００％とすることで（図１４参照）、コントロールバルブ１３を全閉位置に位置させている。これは、クランク室３０内の圧力を急変させずに保持させる為である。コントロールバルブ１３が全閉位置とされると、吐出室２９とクランク室３０の冷媒流通が遮断される。すると、吐出室２９の高圧冷媒がクランク室３０に流入しない。クランク室３０は吸入室５０と抽気通路で常時連通しているため、クランク室３０の冷媒が吸入室５０に流入し、クランク室３０の圧力が吸入室５０の低圧側圧力に安定する。その結果、クランク室３０及び吸入室５０の各圧力は運転オフ時から所定時間（約６秒）をかけて除々に均等な圧力に戻る。

吐出室２９の高圧冷媒がクランク室３０に流入しないことによってクランク室３０の圧力変化が極力抑えられるため、斜板２６、ピストン２７は、安定した所定の挙動を示すことになり、起動トルク値の精度向上に寄与する。

次に、可変容量コンプレッサ８の再起動時の動作を説明する。図１２に示すように、エアコンスイッチ（図示せず）がオフからオンに切り替えられると（ステップＳ４０）、エンジンコントロールユニット３が空調駆動条件のチェック後、Ａ／Ｃクラッチ（図示せず）をオフからオンとする（ステップＳ４１）。すると、先ず、空調コントロールユニット１４は、Ａ／Ｃクラッチがオンされた時点からの時間をカウントアップする（ステップＳ４２）。そして、空調コントロールユニット１４はデューティ比モード：ＭＡＸを選択し、図１５に明示するように、コンプレッサ容量制御部１４ｂがコントロールバルブ１３にデューティ比＝１００％の制御パルス信号を出力する（ステップ４３，Ｓ４４）。デューティ比＝１００％の制御パルス信号は１０秒間出し続ける。デューティ比＝１００％の制御パルス信号を出力すると、コントロールバルブ１３が全閉位置となり、吸入室５０の低圧側圧力が安定化し、起動トルクの推定精度が向上する。又、デューティ比＝１００％の制御パルス信号の出力時間を１０秒間とするのは、吸入室５０の吸入側圧力が安定するまでの時間は外気温度によって異なり、その影響を受けないようにするためである。

次に、空調コントロールユニット１４は、起動トルク算出マップ（図１６参照）に基づいて起動トルクＴ_Ｋを算定する（ステップＳ４５）。このステップ４５が起動トルク算出手段に相当する。続いてフルストローク状態の定常トルクを定常フルトロークトルク算出マップ（図６参照）に基づいてフルストロークトルクＴｆを算出する（ステップＳ４６）。このステップ４６が本発明の定常フルストローク算出手段に相当する。次に、算出された起動トルクＴ_Ｋおよび定常フルストロークトルクＴｆと、ステップＳ２２で記憶したクラッチオフ時の定常トルクＴｍと、のうち最大値を選択する（ステップ４７）。このステップ４６が本発明の判定手段に相当する。選択した値をエンジンコントロールユニット３に出力する（ステップ４８）。このような演算処理（Ｓ４５、Ｓ４６、Ｓ４７、Ｓ４８）は、再起動から４秒間続ける（ステップＳ４９）。

再起動から４秒経過すると（ステップＳ４９）、定常トルクにおけるフルストローク算出マップ（図６参照）に基づいてフルストロークトルクＴｆを算出する（ステップＳ５０）。再起動から４秒経過すれば（つまりデューティー１００％で最大容量制御を４秒間やれば）、フルストロークになっているはずであるから、定常フルストロークトルクＴＦを算出し、このトルクＴＦをエンジンコントロールユニット３に出力する（ステップＳ５１）。そして、再起動から１０秒経過すると（ステップＳ５２）、上記した定常トルク算出フローに移行し、定常トルクを算出する。

次に、起動トルクＴ_Ｋの算出処理を説明する。図１３に示すように、空調コントロールユニット１４は、外気温度センサ２１ｊのＴａ認識値を入力し、高圧側の冷媒圧力センサ２１ｎのＰｄ認識値を入力する（ステップＳ６０，Ｓ６１）。

次に、得られた外気温度Ｔａと高圧圧力Ｐｄとの情報をもとに、図１６に示す起動トルク推定マップ（図１６）から起動トルクＴ_Ｋを求める（ステップＳ６７）。

図１６の起動トルク推定マップは、当該可変容量コンプレッサ８を停止状態から起動した時の起動トルクの実験データ等に基づいて作成され、外気温度と冷凍サイクル７の高圧側圧力をパラメータとする。起動トルク特性線Ｔｍｉｄ（図１６中の実線で示す）より起動トルクＴｍｉｄを求める（ステップ６７）。このとき、起動トルクＴｍｉｄの他に、フルストローク位置での起動トルクＴｍａｘも求める（ステップＳ６７）。そして、起動トルクＴｍｉｄがフルストローク位置での起動トルクＴｍａｘより小さければ、そのまま起動トルクＴｍｉｄを起動トルクＴ_Ｋとして採用する（ステップＳ６５、Ｓ６７）。コンプレッサ８の機械的な要因からＴｍｉｄの上限がＴｍａｘであるから、起動トルクＴｍｉｄがフルストローク位置での起動トルクＴｍａｘより大きければ、Ｔｍｉｄが異常値であり、Ｔｍａｘを上限値として切り捨てるべくフルストローク位置での起動トルクＴｍａｘを起動トルクとして採用する（ステップＳ６５、Ｓ６６）。 次に本実施形態の効果をまとめる。

（ｉ）本実施形態のトルク算出装置は、エアコン６の内外の状態を検出する状態検出手段２１と、クラッチオフ直前の状態検出手段２１で検出した状態に基づいて定常トルクを算出し記憶するオフトルク算出手段（ステップＳ２〜１２およびステップＳ２２に相当）と、クラッチオン後の状態検出手段で検出した状態に基づいて、起動トルクを算出する起動トルク算出手段（ステップＳ４５に相当）と、クラッチオン後の状態検出手段で検出した状態に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出する定常フルストローク算出手段（ステップＳ４６に相当）と、クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、オフトルク算出手段および起動トルク算出手段および定常フルストロークトルク算出手段の算出値のうちの最大値を判定してエンジン制御部へ出力する判定手段（ステップＳ４７に相当）と、を備える。言い換えると、本実施形態のトルク算出方法は、エアコンの内外の状態を検出し、クラッチオフ直前のエアコン６の内外の状態に基づいて定常トルクを算出し記憶し（ステップＳ２〜１２およびＳ２２）、クラッチオン後のエアコン６の内外の状態に基づいて起動トルクを算出し（ステップＳ４５）、クラッチオン後のエアコン６の内外の状態に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出し（ステップＳ４６）、クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、３つの算出値の最大値を判定してエンジン制御部３に出力する（ステップＳ４７、Ｓ４８）。そのため、可変容量コンプレッサ８の起動時（クラッチオン時）に３つの算出値の最大値を判定して出力することにより、実際のトルクよりも小さな値をエンジン制御部に出力することでエンジンがエンストしてしまうようなことを防止でき、エンジンの安全運転性が確保される。

（ｉｉ）本実施形態によれば、起動トルク算出手段（ステップＳ４５）は、状態検出手段２１で検出した冷凍サイクルの高圧側圧力Ｐｄおよび外気温度Ｔａに基づいて起動トルクを算出する。そのため、少ない入力情報で起動トルクを算出できる。

（ｉｉｉ）本実施形態によれば、定常フルストローク算出手段（ステップＳ４６）は、状態検出手段で検出した冷凍サイクルの高圧側圧力Ｐｄに基づいて起動トルクを算出する。そのため、少ない入力情報で定常フルストロークトルクＴＭを算出できる。

（ｉｖ）本実施形態によれば、オフトルク検出手段（ステップＳ４〜１２およびステップＳ２２）は、状態検出手段２１で検出した冷凍サイクルの高圧側圧力Ｐｄおよびエバポレータの前後温度差ΔＴおよびコントロールバルブ１３を制御する外部制御信号であるデューティ比およびコンプレッサ回転数Ｎｃ情報に基づいてオフトルク（オフ時の定常トルク）Ｔｍを算出する。そのため、比較的少ない入力情報で正確なオフトルクＴｍを算出できる。

（ｖ）本実施形態によれば、可変容量コンプレッサ８は、エンジン１からの回転を連結・遮断するクラッチと、クラッチが連結時にエンジン１からの動力で回転駆動する回転軸２４と、回転軸２４の回転に伴って往復動し吸入室５０から流入した冷媒を圧縮して圧縮した冷媒を吐出室２９に吐出する冷媒圧縮部材２７と、吐出室２９とクランク室３０の間を連通する供給通路５４と、クランク室３０と吸入室５０の間を連通する抽気通路と、供給通路５４と抽気通路のいずれか一方の通路面積を可変でき且つ外部制御信号によって制御されるコントルールバルブ１３と、を備え、クランク室３０の圧力を変化させるものである。そのため、コンプレッサ８の容量が迅速に制御される。

（ｖｉ）本実施形態によれば、可変容量コンプレッサ８は、クラッチがオンされると、冷媒圧縮部材２７がフルストローク位置となるようにコントロールバルブ１３を制御する。つまり、クラッチがオンされた際に、冷媒圧縮部材２７がフルストローク位置となるようにしているため、起動時の推定トルクと、実際の起動時のトルクと、が大きく離れてしまうことを防止でき、算出精度が向上する。

上記実施形態の作用では、エアコンスイッチのオン・オフによってＡ／Ｃクラッチがオン・オフする場合について説明したが、エアコンスイッチのオン・オフ以外でＡ／Ｃクラッチがオン・オフ制御されるものであっても良い。例えば、エバポレータ出口側温度が所定温度以下の時に、可変容量コンプレッサ８のＡ／Ｃクラッチをオフする場合であり、エバポレータ出口側温度に応じてＡ／Ｃクラッチをオン・オフする場合にも起動トルクを推定できる。

また上記実施形態では、可変容量コンプレッサ８は、目標吹き出し温度に基づいてエバポレータ出口側温度目標を定め、この目標に応じて可変容量コンプレッサ８の容量をコントロールし、コンプレッサ容量制御部１４ｂは、冷凍サイクル７の低圧側圧力を導入し低圧側圧力が低下すると開弁方向に移動し、低圧側圧力が上昇すると閉弁方向に移動するようコントルールバルブ１３に外部制御信号を出力し、外部制御への制御が一定でも低圧側圧力に応じて容量を制御する場合にも本発明を適用できる。つまり、外部制御信号の値を一定値とする指示があっても実測温度と目標吹き出し温度との間に差があると速やかに最大容量になるよう制御する場合にも起動トルクを推定できる。

尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく本発明の技術的思想の範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、コントロールバルブ１３は、図３に示すように、吸入側圧力（低圧側圧力）を感知して弁開度を制御するタイプであるが、特開２００１−３１７４６７号公報に開示の既知の絞り通路に圧力感知部を設け、吐出側圧力（高圧側圧力）を導びくタイプのものであっても良い。

また、上記実施形態では、可変容量コンプレッサ８内の圧力が均等状態になると、斜板２６、ピストン２７の戻る初期位置がフルストローク位置とディストローク位置の中立位置であるものについて説明したが、初期位置が中立位置以外の位置であっても同様に本発明を適用できる。この場合には、当該初期位置に基づいて起動トルク推定マップを作成することになる。

また、記実施形態では、可変容量コンプレッサ８の冷媒の吐出容量を外部より制御する外部制御信号として制御パルス信号のデューティ比を使用したが、各種の電気量を使用可能であり、デューティ比に限定されるものでない。

また、上記実施形態では、エンジン駆動による可変容量コンプレッサ８を用いた例を説明したが、電動モータの駆動による可変容量コンプレッサにも同様に本発明を適用できる。

また、上述の実施形態では、起動トルクＴ_Ｋを、起動トルク推定マップ（図１６）から高圧側圧力Ｐｄおよび外気温度Ｔａの情報に基づいて算出しているが、その他の起動トルク推定マップにより起動トルクを算出してもよい。

また、上述の実施形態では、定常トルクは、定常トルク推定マップ（図６および図６）から高圧側圧力Ｐｄおよびエバポレータの前後温度差ΔＴおよびデューティ比およびコンプレッサ回転数Ｎｃ情報に基づいて算出しているが、例えば特開平５−９９１５６号の数式１２および数式１３などによって定常トルクを算出してもよい。また、本願図５に示すように低圧側圧力Ｐｓと高圧側圧力Ｐｄがデューティー比によって所定の特性性を示すことを利用するとともに、特開平５−９９１５６号の数式１２および数式１３を利用して、定常トルクを算出してもよい。また、その他の定常トルク推定マップにより定常トルクを算出してもよい。

本発明の一実施形態を示し、車両用空調装置のシステム図である。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの断面図である。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの容量可変制御を説明する図である。 本発明の一実施形態を示し、モリエル線とこれに対応するよう記載された冷凍サイクルとを示す図である。 本発明の一実施形態を示し、デューティ比をパラメータとするコンプレッサ吸入側圧力とコンプレッサ吐出側圧力の特性線図である。 本発明の一実施形態を示し、冷凍サイクル負荷（エバポレータ負荷）を一定とした場合にあって、デューティ比をパラメータとするコンプレッサ吐出側圧力とトルクの特性線図である。 本発明の一実施形態を示し、冷凍サイクル負荷（エバポレータ負荷）が変動する場合にあって、コンプレッサ吐出側圧力とトルクの特性線図である。 本発明の一実施形態を示し、デューティ比を一定（６０％）とした場合にあって、トルクとコンプレッサ吐出側圧力の特性線図である。 本発明の一実施形態を示し、定常トルク算出処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態を示し、推定トルクと実トルクの特性線図である。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの運転停止時の動作フローチャートである。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの再起動時の動作フローチャートである。 本発明の一実施形態を示し、起動トルク算出のフローチャートである。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの運転停止時のＡ／Ｃクラッチと出力デューティ比のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの再起動時のＡ／Ｃクラッチ、出力デューティ比、トルク算出パターンのタイミングチャートである。 本発明の一実施形態を示し、実験等より得た起動トルクの特性線図である。

符号の説明

１ エンジン
３ エンジンコントロールユニット（エンジン制御部）
６ 車両用空調装置（エアコン）
７ 冷凍サイクル
８ 可変容量コンプレッサ
１３ コントロールバルブ
１４ 空調コントロールユニット（空調制御部）
１４ｃ トルク算出部
２０ エンジン制御センサ群（状態検出手段）
２１ 空調制御センサ群（状態検出手段）
Ｓ２〜１２、Ｓ２２ オフトルク算出手段
Ｓ４５ 起動トルク算出手段
Ｓ４６ 定常フルストローク算出手段
Ｓ４７ 判定手段

Claims (9)

1. 可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   エアコン（６）の内外の状態を検出する状態検出手段（２０、２１）と、
   前記クラッチオフ直前の前記状態検出手段で検出したエアコン（６）の内外の第１の状態に基づいて定常トルクを算出し記憶するオフトルク算出手段と、
   前記クラッチオン後の前記状態検出手段で検出したエアコン（６）の内外の第２の状態に基づいて起動トルクを算出する起動トルク算出手段と、
   前記クラッチオン後の前記状態検出手段で検出したエアコン（６）の内外の第３の状態に基づいて、フルストローク状態の定常トルクを算出する定常フルストローク算出手段と、
   前記クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、前記オフトルク算出手段および前記起動トルク算出手段および前記定常フルストロークトルク算出手段の算出値のうちの最大値を判定して出力する判定手段と、
   を備えることを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置。
2. 請求項１に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記起動トルク算出手段は、前記状態検出手段（２０、２１）で検出した前記第２の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力（Ｐｄ）および外気温度（Ｔａ）に基づいて起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（８）のトルク算出装置。
3. 請求項１に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記定常フルストローク算出手段は、前記状態検出手段で検出した前記第３の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力（Ｐｄ）に基づいてフルストローク状態の定常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（８）のトルク算出装置。
4. 請求項１に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記オフトルク算出手段は、前記状態検出手段（２０、２１）で検出した前記第１の状態である冷凍サイクルの高圧側圧力（Ｐｄ）およびエバポレータの前後温度差（ΔＴ）およびコントロールバルブを制御する外部制御信号であるデューティ比およびコンプレッサ回転数（Ｎｃ）情報に基づいて定常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（８）のトルク算出装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記可変容量コンプレッサ（８）は、エンジン（１）からの回転を連結・遮断するクラッチと、前記クラッチが連結時にエンジン（１）からの動力で回転駆動する回転軸（２４）と、前記回転軸の回転に伴って往復動し吸入室（５０）から流入した冷媒を圧縮して圧縮した冷媒を吐出室（２９）に吐出する冷媒圧縮部材（２７）と、吐出室（２９）とクランク室（３０）の間を連通する供給通路（５４）と、クランク室（３０）と吸入室（５０）の間を連通する抽気通路と、供給通路（５４）と抽気通路のいずれか一方の通路面積を可変でき、外部制御信号によって制御されるコントルールバルブ（１３）とを備え、クランク室（３０）の圧力を変化させるものであることを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置。
6. 請求項５に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記可変容量コンプレッサ（８）は、前記クラッチがオンされると、前記冷媒圧縮部材（２７）がフルストローク位置となるように前記コントロールバルブ（１３）を制御することを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置。
7. 請求項５または６に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記可変容量コンプレッサ（８）は、エバポレータ出口側温度が所定温度以下の時に、可変容量コンプレッサ（８）のクラッチをオフする制御を行うことを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置。
8. 請求項５〜７の何れか１項に記載の可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置であって、
   前記可変容量コンプレッサ（８）は、目標吹き出し温度に基づいてエバポレータ出口側温度目標を定め、この目標に応じて可変容量コンプレッサ（８）の容量をコントロールし、前記コンプレッサ容量制御部（１４ｂ）は、冷凍サイクル（７）の低圧側圧力を導入し低圧側圧力が低下すると開弁方向に移動し、低圧側圧力が上昇すると閉弁方向に移動するよう前記コントルールバルブ（１３）に外部制御信号を出力し、外部制御信号が一定値であっても低圧側圧力に応じて容量を制御することを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出装置。
9. 可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出方法であって、
   エアコン（６）の内外の状態を検出し、前記クラッチオフ直前の前記エアコン（６）の内外の第１の状態に基づいて定常トルクを算出し記憶し、前記クラッチオン後の前記エアコン（６）の内外の第２の状態に基づいて起動トルクを算出し、前記クラッチオン後の前記エアコン（６）の内外の第３の状態に基づいてフルストローク状態の定常トルクを算出し、前記クラッチがオンされてからの経過時間が所定時間以下の場合に、前記３つの算出値の最大値を判定して出力することを特徴とする可変容量コンプレッサ（８）のトルク算出方法。

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