JP5046914B2 - Capacity control system for variable capacity compressor - Google Patents
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Description
本発明は、空調システムに適用される可変容量圧縮機の容量制御システムに関する。 The present invention relates to a capacity control system for a variable capacity compressor applied to an air conditioning system.
可変容量圧縮機の吐出容量制御には、フィードバック制御、又は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせたものがあるが、通常、吐出容量制御の安定化のために後者が選択される。
フィードバック制御はPI制御あるいはPID制御によって代表され、フィードバック制御では、例えば蒸発器の出口空気温度等の制御量が設定された目標値に近付くように、制御量と目標値との偏差に基づいて容量制御弁に供給される制御電流(制御出力値)が演算される。
The discharge capacity control of the variable capacity compressor includes feedback control or a combination of feedback control and feedforward control, but the latter is usually selected for stabilization of the discharge capacity control.
The feedback control is represented by PI control or PID control. In the feedback control, for example, the capacity based on the deviation between the control amount and the target value so that the control amount such as the outlet air temperature of the evaporator approaches the set target value. A control current (control output value) supplied to the control valve is calculated.
また、フィードフォワード制御では、制御量が設定された目標値に近付くように、目標値とその他のパラメータから制御出力値が演算される。
より詳しくは、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせた制御として、例えば特許文献1が開示する可変容量圧縮機の制御方法が知られている。当該制御方法によれば、蒸発器の風量設定手段の切換設定時又は吹き出し温度設定手段の切換設定時には、これらの切換設定に連動してデューティ比制御量に切換補償量が加算される。
More specifically, as a control combining feedback control and feedforward control, for example, a control method for a variable capacity compressor disclosed in
可変容量圧縮機の吐出容量のフィードバック制御は、制御量を検知してから、検知した制御量に基づいて容量制御弁に供給される制御電流を操作して、制御量を目標値に近付けるものである。このためフィードバック制御では、制御を乱す外的要因(外乱)が発生しても、その影響が制御量に現れてからでなければ、外乱に対応して制御出力値を調整若しくは修正することができない。 The feedback control of the discharge capacity of the variable capacity compressor is to detect the control amount and then operate the control current supplied to the capacity control valve based on the detected control amount to bring the control amount close to the target value. is there. Therefore, in the feedback control, even if an external factor (disturbance) that disturbs the control occurs, the control output value cannot be adjusted or corrected in response to the disturbance unless the influence appears in the control amount. .
そして、フィードバック制御においては、顕在化した外乱の影響を修正すべく制御出力値を操作することによって、制御出力値が変動して収束しない状態、いわゆるハンチング状態が発生することがある。かくしてフィードバック制御においては、外乱によって、吐出容量の制御が不安定になることがある。
なお、たとえフィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせても、フィードバック制御を行っている以上、外乱によって吐出容量の制御は不安定になってしまう。
In the feedback control, by manipulating the control output value so as to correct the influence of the apparent disturbance, a state where the control output value fluctuates and does not converge, a so-called hunting state may occur. Thus, in feedback control, discharge volume control may become unstable due to disturbance.
Even if feedback control and feedforward control are combined, as long as feedback control is being performed, the discharge volume control becomes unstable due to disturbance.
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的は、フィードバック制御の頻度を最小化し、吐出容量が安定に制御される可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a capacity control system for a variable capacity compressor in which the frequency of feedback control is minimized and the discharge capacity is stably controlled.
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿される可変容量圧縮機に適用され、前記空調システムの制御量が目標値に近付くように、前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御圧力の調整により制御する容量制御システムにおいて、前記制御量を検知する制御対象検知手段と、開閉作動によって前記制御圧力を調整可能な電磁制御弁と、演算式に基づいて前記目標値から吐出容量制御信号を演算し、前記吐出容量制御信号に対応した制御電流を前記電磁制御弁に供給する制御装置とを具備し、前記制御装置は、判定基準が満たされたときのみ前記制御対象検知手段によって検知された制御量と前記目標値との偏差に基づいて前記演算式を補正し、前記判定基準は、前記可変容量圧縮機の吐出容量が最大吐出容量よりも閾値時間以上の間連続して小さいという条件を含むことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される(請求項1)。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the present invention is applied to a variable capacity compressor inserted together with a radiator, an expander and an evaporator in a circulation path through which a refrigerant circulates to constitute a refrigeration cycle of an air conditioning system. In a capacity control system that controls the discharge capacity of the variable capacity compressor by adjusting a control pressure so that the control amount of the air conditioning system approaches a target value, a control object detection means that detects the control amount, and an opening / closing operation An electromagnetic control valve capable of adjusting the control pressure; and a control device that calculates a discharge capacity control signal from the target value based on an arithmetic expression and supplies a control current corresponding to the discharge capacity control signal to the electromagnetic control valve; And the control device calculates the calculation formula based on a deviation between the control amount detected by the control target detection means and the target value only when a determination criterion is satisfied. Correctly, the determination criterion includes a condition that the discharge capacity of the variable capacity compressor includes a condition that the discharge capacity of the variable capacity compressor is continuously smaller than a maximum discharge capacity for a threshold time or longer. (Claim 1).
好ましくは、前記判定基準は、前記制御対象検知手段で検知される制御量の前記閾値時間の間における平均変化率が上限値以下であるという条件を更に含む(請求項2)。
好ましくは、前記蒸発器に対する送風量を検知する蒸発器送風量検知手段を更に具備し、前記判定基準は、前記蒸発器送風量検知手段で検知される蒸発器の送風量が上限値以下であるという条件を更に含む(請求項3)。
Preferably, the determination criterion further includes a condition that an average change rate of the control amount detected by the control target detection unit during the threshold time is equal to or less than an upper limit value (Claim 2).
Preferably, the apparatus further comprises an evaporator air flow detecting means for detecting the air flow to the evaporator, and the determination criterion is that the air flow of the evaporator detected by the evaporator air flow detecting means is not more than an upper limit value. (Claim 3).
好ましくは、前記判定基準は、前記制御目標設定手段で設定された目標値と、前記制御対象検知手段で検知された制御量との偏差の前記閾値時間における平均値が下限値以上であるという条件を更に含む(請求項4)。
好ましくは、前記冷凍サイクルの熱負荷を検知する熱負荷検知手段を更に備え、
前記制御装置は、前記目標値及び前記熱負荷検知手段で検知された熱負荷に基づいて、吸入圧力の目標である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力から前記吐出容量制御信号を演算するための演算式を前記演算式として記憶した記憶手段と、前記制御対象検知手段によって検知された制御量に基づいて前記記憶手段に記憶されている演算式を補正する補正手段とを備える(請求項5)。
Preferably, the determination criterion is a condition that an average value of the deviation between the target value set by the control target setting unit and the control amount detected by the control target detection unit is not less than a lower limit value. (Claim 4).
Preferably, further comprising a thermal load detection means for detecting the thermal load of the refrigeration cycle,
The control device includes: a target suction pressure setting unit that sets a target suction pressure that is a target of a suction pressure based on the target value and the thermal load detected by the thermal load detection unit; and the target suction pressure setting unit. A storage unit that stores a calculation formula for calculating the discharge capacity control signal from the set target suction pressure as the calculation formula, and a control amount that is detected by the control target detection unit, and is stored in the storage unit. And a correction means for correcting the calculation formula.
好ましくは、前記可変容量圧縮機の回転数に相当する物理量を検知する回転数検知手段を更に備え、前記目標吸入圧力設定手段は、前記目標値、前記熱負荷、及び、前記回転数検知手段で検知された物理量に基づいて前記目標吸入圧力を設定する(請求項6)。
好ましくは、前記記憶手段に記憶されている演算式は、前記補正手段によって補正された演算式によって更新される(請求項7)。
Preferably, the apparatus further comprises a rotation speed detection means for detecting a physical quantity corresponding to the rotation speed of the variable capacity compressor, wherein the target suction pressure setting means is the target value, the thermal load, and the rotation speed detection means. The target suction pressure is set based on the detected physical quantity (Claim 6).
Preferably, the arithmetic expression stored in the storage means is updated with the arithmetic expression corrected by the correcting means (claim 7).
好ましくは、前記閾値時間は、前記演算式が補正される毎に増大され(請求項8)。
好ましくは、前記補正手段による前記演算式の補正量は、最初の演算式を基準として設定される範囲内に制限される(請求項9)。
好ましくは、前記電磁制御弁は、吸入圧力に応答して前記制御圧力を機械的に制御する感圧器を有する(請求項10)。
Preferably, the threshold time is increased every time the arithmetic expression is corrected (claim 8).
Preferably, the correction amount of the arithmetic expression by the correcting means is limited within a range set based on the first arithmetic expression (claim 9).
Preferably, the electromagnetic control valve includes a pressure sensor that mechanically controls the control pressure in response to the suction pressure.
好ましくは、前記電磁制御弁は、吐出圧力が吸入圧力及びソレノイドユニットの電磁力に対して対向する方向に作用する弁体を有する(請求項11)。 Preferably, the electromagnetic control valve has a valve body in which the discharge pressure acts in a direction opposite to the suction pressure and the electromagnetic force of the solenoid unit.
本発明の請求項1の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、制御装置が、可変容量圧縮機の吐出容量が最大吐出容量よりも閾値時間以上の間連続して小さいときに、制御対象検知手段によって検知された制御量と目標値との偏差に基づいて演算式を補正する。つまり、所定の条件が満たされたときのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度が低減される。この結果として、この容量制御システムによれば、吐出容量の不安定化が抑制され、吐出容量が安定に制御される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to
また、吐出容量が最大吐出容量よりも閾値時間以上の間連続して小さいときは、吐出容量は比較的安定に制御されている。このときに検知した制御量と目標値との偏差に基づいて制御電流を調整すれば、制御量と目標値との偏差が低減され、容量制御の精度が向上する。
請求項2の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、判定基準が、制御対象検知手段で検知される制御量の閾値時間における平均変化率が上限値以下であるという条件を更に含む。このため、更に限定された条件下でのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度がより一層低減される。この結果として、この容量制御システムによれば、吐出容量の不安定化が更に抑制され、吐出容量がより一層安定に制御される。
Further, when the discharge capacity is continuously smaller than the maximum discharge capacity for the threshold time or more, the discharge capacity is controlled relatively stably. If the control current is adjusted based on the deviation between the control amount detected at this time and the target value, the deviation between the control amount and the target value is reduced, and the accuracy of capacity control is improved.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 2, the determination criterion further includes a condition that an average rate of change in the threshold time of the control amount detected by the control target detection unit is equal to or less than an upper limit value. For this reason, the discharge capacity is feedback-controlled only under more limited conditions, and the frequency of feedback control is further reduced. As a result, according to this capacity control system, the destabilization of the discharge capacity is further suppressed, and the discharge capacity is controlled more stably.
また、制御量の閾値時間における平均変化率が上限値以下のときも、吐出容量は比較的安定に制御されている。このときに検知した制御量と目標値との偏差に基づいて制御電流を調整すれば、制御量と目標値との偏差が低減され、容量制御の精度が向上する。
請求項3の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、判定基準が、蒸発器送風量検知手段で検知される蒸発器への送風量が上限値以下であるという条件を更に含む。従って、更に限定された条件下でのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度がより一層低減される。この結果として、この容量制御システムによれば、吐出容量の不安定化が更に抑制され、吐出容量がより一層安定に制御される。
Also, the discharge capacity is controlled relatively stably when the average rate of change of the control amount in the threshold time is equal to or less than the upper limit value. If the control current is adjusted based on the deviation between the control amount detected at this time and the target value, the deviation between the control amount and the target value is reduced, and the accuracy of capacity control is improved.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to the third aspect, the determination criterion further includes a condition that the air flow rate to the evaporator detected by the evaporator air flow rate detecting means is not more than the upper limit value. Therefore, the discharge capacity is feedback controlled only under more limited conditions, and the frequency of feedback control is further reduced. As a result, according to this capacity control system, the destabilization of the discharge capacity is further suppressed, and the discharge capacity is controlled more stably.
また、蒸発器への送風量が上限値以下のときは、制御量が目標値に十分に近付いたときであり、吐出容量は比較的安定に制御されている。このときに検知した制御量と目標値との偏差に基づいて制御電流を調整すれば、制御量と目標値との偏差が低減され、容量制御の精度が向上する。
請求項4の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、判定基準が、目標値と制御量との偏差の閾値時間における平均値が下限値以上であるという条件を更に含む。このため、更に限定された条件下でのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度がより一層低減される。この結果として、この容量制御システムによれば、吐出容量の不安定化が更に抑制され、吐出容量がより一層安定に制御される。
Further, when the amount of air blown to the evaporator is less than or equal to the upper limit value, the control amount is sufficiently close to the target value, and the discharge capacity is controlled relatively stably. If the control current is adjusted based on the deviation between the control amount detected at this time and the target value, the deviation between the control amount and the target value is reduced, and the accuracy of capacity control is improved.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 4, the determination criterion further includes a condition that an average value in a threshold time of a deviation between the target value and the control amount is not less than a lower limit value. For this reason, the discharge capacity is feedback-controlled only under more limited conditions, and the frequency of feedback control is further reduced. As a result, according to this capacity control system, the destabilization of the discharge capacity is further suppressed, and the discharge capacity is controlled more stably.
また、目標値と制御量との偏差の閾値時間における平均値が下限値を下回っているときにフィードバック制御を行わないことで、偏差をそれ以上小さくしようとして却って吐出容量が不安定になるという事態が回避される。この結果としても、この容量制御システムによれば、吐出容量の不安定化が抑制され、吐出容量が安定に制御される。
請求項5の可変容量圧縮機の容量制御システムは、目標吸入圧力に吸入圧力が近付くように吐出容量を制御する吸入圧力制御方式を採用しているけれども、目標値及び冷凍サイクルにかかる熱負荷に基づいて目標吸入圧力が設定されている。このため、フィードバック制御の頻度が少なくても、目標吸入圧力が吸入圧力に近付くことにより、制御量が目標値に確実に近付く。
Also, when the average value of the deviation between the target value and the control amount in the threshold time is below the lower limit value, the feedback capacity is not stable, and the discharge capacity becomes unstable while trying to reduce the deviation further. Is avoided. As a result, according to this capacity control system, instability of the discharge capacity is suppressed, and the discharge capacity is stably controlled.
The capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 5 employs a suction pressure control system that controls the discharge capacity so that the suction pressure approaches the target suction pressure. Based on this, the target suction pressure is set. For this reason, even if the frequency of the feedback control is low, the control amount approaches the target value with certainty when the target suction pressure approaches the suction pressure.
請求項6の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、目標値、熱負荷、及び、可変容量圧縮機の回転数に相当する物理量に基づいて目標吸入圧力が的確に設定される結果、制御量と目標値の偏差が一層低減される。
請求項7の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、演算式が補正される毎に更新されることによって、フィードバック制御の頻度が少なくても、偏差が確実に低減される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 6, the target intake pressure is accurately set based on the target value, the thermal load, and the physical quantity corresponding to the rotation speed of the variable capacity compressor. The deviation of the target value is further reduced.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to the seventh aspect, the deviation is surely reduced even if the frequency of the feedback control is low by updating the arithmetic expression whenever it is corrected.
請求項8の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、演算式が補正される毎に閾値時間が長くなる。この結果として、この容量制御システムによれば、フィードバック制御の頻度が更に低減され、吐出容量がより一層安定に制御される。
請求項9の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、演算式の補正量が制限されることによって、例えば容量制御システムに何らかの異常が発生したとしても、演算式が初期のものから大きく変更されることが防止される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to the eighth aspect, the threshold time becomes longer each time the arithmetic expression is corrected. As a result, according to this capacity control system, the frequency of feedback control is further reduced, and the discharge capacity is controlled more stably.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 9, by limiting the correction amount of the arithmetic expression, for example, even if some abnormality occurs in the capacity control system, the arithmetic expression is greatly changed from the initial one. It is prevented.
請求項10の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、制御装置によるフィードバック制御の頻度が低減されるけれども、感圧器によって吐出容量が機械的にフィードバック制御されることで、制御量と目標値の偏差が確実に低減される。
請求項11の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、吸入圧力についてみたときに広い範囲に渡って、吐出容量が安定に制御される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of the eleventh aspect, when the suction pressure is viewed, the discharge capacity is stably controlled over a wide range.
以下、本発明の第1実施形態の可変容量圧縮機の容量制御システムAについて説明する。
図1は、容量制御システムAが適用された車両用空調システムの冷凍サイクル10を示し、冷凍サイクル10は、作動流体としての冷媒が循環する循環路12を備える。循環路12には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機100、放熱器(凝縮器又はガスクーラ)14、膨張器16及び蒸発器18が順次介挿され、圧縮機100が作動すると、圧縮機100の吐出容量に応じて循環路12を冷媒が循環する。
Hereinafter, the capacity control system A of the variable capacity compressor according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a
すなわち、圧縮機100は、冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行う。
放熱器14は、圧縮機100から吐出された冷媒を冷却する機能を有し、冷却された冷媒は、膨張器16を通過することによって膨張させられる。膨張した冷媒は蒸発器18内で気化し、気化した冷媒は圧縮機100に吸入される。
That is, the
The
蒸発器18は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、蒸発器18を通過する空気流は、蒸発器18内の冷媒によって気化熱を奪われることによって冷却される。気化した冷媒は、蒸発器18の出口において過熱度を有するが、過熱度は膨張器16によって所定値に略保たれる。
容量制御システムAが適用される圧縮機100は可変容量圧縮機であり、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。圧縮機100はシリンダーブロック101を備え、シリンダーブロック101には、複数のシリンダボア101aが形成されている。シリンダーブロック101の一端にはフロントハウジング102が連結され、シリンダーブロック101の他端には、バルブプレート103を介してリアハウジング(シリンダヘッド)104が連結されている。
The
The
シリンダーブロック101及びフロントハウジング102はクランク室105を規定し、クランク室105内を縦断して駆動軸106が延びている。駆動軸106は、クランク室105内に配置された環状の斜板107を貫通し、斜板107は、駆動軸106に固定されたロータ108と連結部109を介してヒンジ結合されている。従って、斜板107は、駆動軸106に沿って移動しながら傾動可能である。
The
ロータ108と斜板107との間を延びる駆動軸106の部分には、斜板107を最小傾角に向けて付勢するコイルばね110が装着され、斜板107を挟んで反対側の部分、即ち斜板107とシリンダーブロック101との間を延びる駆動軸106の部分には、斜板107を最大傾角に向けて付勢するコイルばね111が装着されている。
駆動軸106は、フロントハウジング102の外側に突出したボス部102a内を貫通し、駆動軸106の外端には、動力伝達装置としてのプーリ112に連結されている。プーリ112は、ボール軸受113を介してボス部102aによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン114のプーリとの間にベルト115が架け回される。
A portion of the
The
ボス部102aの内側には軸封装置116が配置され、フロントハウジング102の内部と外部とを遮断している。駆動軸106はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング117,118,119,120によって回転自在に支持され、エンジン114からの動力がプーリ112に伝達され、プーリ112の回転と同期して回転可能である。
シリンダボア101a内にはピストン130が配置され、ピストン130には、クランク室105内に突出したテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所130a内には一対のシュー132が配置され、シュー132は斜板107の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー132を介して、ピストン130と斜板107とは互いに連動し、駆動軸106の回転によりピストン130がシリンダボア101a内を往復動する。
A
A
リアハウジング104の内部には、吸入室140及び吐出室142が区画形成され、吸入室140は、バルブプレート103に設けられた吸入孔103aを介してシリンダボア101aと連通可能である。吐出室142は、バルブプレート103に設けられた吐出孔103bを介してシリンダボア101aと連通している。なお、吸入孔103a及び吐出孔103bは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。
A
シリンダーブロック101の外側にはマフラ150が設けられ、マフラケーシング152は、シリンダーブロック101に一体に形成されたマフラベース101bに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング152及びマフラベース101bはマフラ空間154を規定し、マフラ空間154は、リアハウジング104、バルブプレート103及びマフラベース101bを貫通する吐出通路156を介して吐出室142と連通している。
A
マフラケーシング152には吐出ポート152aが形成され、マフラ空間154には、吐出通路156と吐出ポート152aとの間を遮るように逆止弁170が配置されている。具体的には、逆止弁170は、吐出通路156側の圧力とマフラ空間154側の圧力との圧力差に応じて開閉し、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。
A
したがって吐出室142は、吐出通路156、マフラ空間154及び吐出ポート152aを介して循環路12の往路部分と連通可能であり、マフラ空間154は逆止弁170によって断続される。一方、吸入室140は、リアハウジング104に形成された吸入ポート104aを介して循環路12の復路部分と連通している。
リアハウジング104には、容量制御弁(電磁制御弁)200が収容され、容量制御弁200は給気通路160に介挿されている。給気通路160は、吐出室142とクランク室105との間を連通するようにリアハウジング104からバルブプレート103を経てシリンダーブロック101にまで亘っている。
Accordingly, the
A capacity control valve (electromagnetic control valve) 200 is accommodated in the
一方、吸入室140は、クランク室105と抽気通路162を介して連通している。抽気通路162は、駆動軸106とベアリング119,120との隙間、空間164及びバルブプレート103に形成された固定オリフィス103cからなる。
また、吸入室140は、リアハウジング104に形成された感圧通路166を通じて、給気通路160とは独立して容量制御弁200に接続されている。
On the other hand, the
The
より詳しくは、図2に示すように、容量制御弁200は、弁ユニットとソレノイドユニットとからなる。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング202を有し、弁ハウジング202の内部には弁孔204が形成されている。弁孔204は、弁ハウジング202の軸線方向に延び、弁孔204の一端は出口ポート206に繋がっている。出口ポート206は、弁ハウジング202を径方向に貫通しており、弁孔204は出口ポート206及び給気通路160の下流側部分を介してクランク室105と連通している。
More specifically, as shown in FIG. 2, the
弁ハウジング202のソレノイドユニット側には弁室208が区画され、弁孔204の他端は弁室208の端壁にて開口している。弁室208内には、円柱状の弁体210が収容され、弁体210は、弁室208内を弁ハウジング202の軸線方向に移動可能である。弁体210の一端が弁室208の端壁に当接することにより、弁体210は弁孔204を閉塞可能であり、弁室208の端壁は弁座として機能する。
A
また、弁ハウジング202には入口ポート212が形成され、入口ポート212も弁ハウジング202を径方向に貫通している。入口ポート212は、給気通路160の上流側部分を介して吐出室142と連通している。入口ポート212は、弁室208の周壁にて開口しており、入口ポート212、弁室208、弁孔204及び出口ポート206を通じて、吐出室142とクランク室105とは連通可能となっている。
An
更に、弁ハウジング202には、ソレノイドユニットと反対側に感圧室214が区画され、感圧室214の周壁には感圧ポート216が形成されている。感圧ポート216及び感圧通路166を通じて、感圧室214は吸入室140と連通している。また、感圧室214と弁孔204との間には軸方向孔218が設けられ、軸方向孔218は、弁孔204と同軸上を延びている。
Furthermore, a pressure
弁体210の他端には、感圧ロッド220が一体且つ同軸に連結されている。感圧ロッド220は、弁孔204及び軸方向孔218内を延び、感圧ロッド220の先端部は、感圧室214内に突出している。感圧ロッド220は先端側に大径部を有しており、感圧ロッド220の大径部は、軸方向孔218の内周面によって摺動可能に支持されている。従って、感圧ロッド220の大径部によって、感圧室214と弁孔204との間の気密性が確保されている。
A pressure
感圧室214の端壁は、弁ハウジング202の端部に圧入されたキャップ222により形成され、キャップ222は段付きの有底円筒状をなす。キャップ222の小径部には、支持部材224の筒部が摺動自在に嵌合され、キャップ222の底壁と支持部材224との間には強制開放ばね226が配置されている。
感圧室214内には感圧器228が収容され、感圧器228の一端が支持部材224に固定されている。従って、キャップ222は、支持部材224を介して感圧器228を支持している。
The end wall of the pressure
A
感圧器228はベローズ230を有し、ベローズ230は、弁ハウジング202の軸線方向に伸縮可能である。ベローズ230の両端はキャップ232,234によって気密に閉塞され、ベローズ230の内部は、真空状態(減圧状態)に保たれている。また、ベローズ230の内部には、圧縮コイルばね236が配置され、圧縮コイルばね236は、ベローズ230が伸張するように、キャップ232,234を相互に離間する方向に付勢している。
The
感圧器228のキャップ234は、アダプタ238を介して感圧ロッド220に当接可能であり、感圧室214内の圧力が低下して感圧器228が伸張した場合、感圧ロッド220を介して弁体210が開弁方向に付勢される。
なお、弁ハウジング202に対するキャップ222の圧入量は、容量制御弁200が所定の動作をするように調整される。
The
Note that the amount of press-fitting of the
一方、ソレノイドユニットは、弁ハウジング202に同軸的に連結された円筒状のソレノイドハウジング240を有し、ソレノイドハウジング240内には、同心上に円筒状の固定コア242が配置されている。固定コア242の一端部は、弁ハウジング202の端部に嵌合して弁室208を区画するとともに、弁体210を摺動自在に支持している。
固定コア242の中央部から他端部に亘る部分には、有底のスリーブ244が嵌合されている。スリーブ244の底壁と固定コア242の他端との間には、コア収容空間246が区画され、コア収容空間246には可動コア248が配置されている。可動コア248は、スリーブ244によって摺動自在に支持され、ソレノイドハウジング240の軸線方向に往復動可能である。
On the other hand, the solenoid unit has a
A bottomed
弁体210の他端には、固定コア242内を延びるソレノイドロッド250の一端が当接し、ソレノイドロッド250の他端部は、可動コア248と一体に固定されている。従って、弁体210は、可動コア248に連動して閉弁方向に移動する。可動コア248とスリーブ244の底壁との間には、圧縮コイルばね252が配置され、圧縮コイルばね252は、可動コア248及びソレノイドロッド250を介して弁体210を閉弁方向に常時付勢する。
One end of a
スリーブ244の周囲には、ボビン253に巻回された状態で円筒形のコイル(ソレノイドコイル)254が配置され、ボビン253及びコイル254は、一体に成型された樹脂部材255によって囲まれている。ソレノイドハウジング240、固定コア242及び可動コア248はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成し、一方、スリーブ244は非磁性のステンレス系材料で形成されている。
A cylindrical coil (solenoid coil) 254 wound around the
ここで、固定コア242の先端部の根元には、径方向孔256が形成され、弁ハウジング202には、径方向孔256と感圧室214とを連通する連通孔258が形成されている。また、固定コア242の中央部及び他端部の内径は、弁体210及びソレノイドロッド250の外径よりも大きく、感圧室214とコア収容空間246との間は、固定コア242の中央部及び他端部の内側、径方向孔256及び連通孔258を介して連通している。
Here, a
従って、弁体210の一端面には、クランク室105の圧力(クランク圧力Pc)が開弁方向の力として作用し、一方、弁体210の他端面には吸入室140の圧力(吸入圧力Ps)が閉弁方向の力として作用する。
なお、弁孔204の面積と、固定コア242の先端部に支持される弁体210の部分の断面積とを同等に設定することによって、弁体210の開閉動作には、弁室208内の圧力、換言すれば、吐出室142の圧力(吐出圧力Pd)は関与しない。この場合、容量制御弁200の吸入圧力制御特性は、吐出圧力Pdの影響を受けない。
Accordingly, the pressure of the crank chamber 105 (crank pressure Pc) acts on one end surface of the
Note that by setting the area of the
また、弁孔204の面積と、軸方向孔218と摺動する感圧ロッド220の部分の段面積とを同等に設定することによって、弁体210の開閉動作には、弁孔204内の圧力、換言すれば、クランク室105の圧力(クランク圧力Pc)は関与しない。
これらの結果として、容量制御弁200の吸入圧力制御特性は、吐出圧力Pd及びクランク圧力Pcの影響を実質的に受けない。このため、図3、式(1)及び式(2)に示すように、コイル254に供給する電流(制御電流I)に基づいて、制御対象となる吸入圧力Psの目標値(目標吸入圧力Pss)が一義的に決定される。
Further, by setting the area of the
As a result, the suction pressure control characteristic of the
なお、式(1)中のF(I)は、コイル254に通電することによって可動コア248に作用する電磁力であり、Sbは、ベローズ230の有効面積である。また、fs1は圧縮コイルばね252の付勢力であり、fs2は、感圧器228の圧縮コイルばね236の付勢力である。F(I)=A・I(ただし、Aは定数である。)と表すことができ、この関係を考慮して式(1)を変形すると式(2)が得られる。
In Formula (1), F (I) is an electromagnetic force acting on the
コイル254には圧縮機100の外部に設けられた制御装置400Aが接続され、制御装置400Aからコイル254に制御電流Iが供給されると、可動コア248に電磁力F(I)が作用する。電磁力F(I)によって、可動コア248は固定コア242に向けて吸引され、これにより弁体210が閉弁方向に付勢される。
図4は、制御装置400Aを含む容量制御システムAの概略構成を示したブロック図である。
A
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the capacity control system A including the
容量制御システムAは、1つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段を有し、外部情報検知手段は、蒸発器目標温度設定手段401及び蒸発器出口空気温度検知手段としての蒸発器温度センサ402を含む。
蒸発器目標温度設定手段401は、車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、空気回路における蒸発器18の出口での空気の温度(蒸発器出口空気温度Te)の目標値(蒸発器目標出口空気温度Tes)を設定する。蒸発器出口空気温度Teは、車両用空調システムの制御対象(制御量)であり、蒸発器温度センサ402は制御対象を検知する手段(制御対象検知手段)である。
The capacity control system A has external information detection means for detecting one or more external information, and the external information detection means is an evaporator temperature sensor as an evaporator target temperature setting means 401 and an evaporator outlet air temperature detection means. 402.
The evaporator target temperature setting means 401 is based on various external information including vehicle compartment temperature setting, and the target value (evaporator outlet air temperature Te) of the air temperature at the outlet of the
蒸発器目標出口空気温度Tesは、車両用空調システムの目標値であり、容量制御システムAの最終的な目標値でもある。蒸発器目標温度設定手段401は、設定した蒸発器目標出口空気温度Tesを外部情報の1つとして制御装置400Aに入力する。
蒸発器温度センサ402は、空気回路における蒸発器18の出口に設置され(図1参照)、蒸発器出口空気温度Teを検知する。検知された蒸発器出口空気温度Teは、外部情報の1つとして制御装置400Aに入力される。
The evaporator target outlet air temperature Tes is a target value for the vehicle air conditioning system, and is also a final target value for the capacity control system A. The evaporator target temperature setting means 401 inputs the set evaporator target outlet air temperature Tes as one piece of external information to the
The
また、外部情報検知手段は、冷凍サイクル10にかかる熱負荷を検知するための熱負荷検知手段を含み、熱負荷検知手段は、外気温度センサ403、日射センサ404及び蒸発器ファン電圧検知手段405を有する。
外気温度センサ403は、車両の外気取り入れ口に配置され、車両用空調システムの空気回路に導入される外気の温度Taを検知する。
The external information detection means includes thermal load detection means for detecting the thermal load applied to the
The outside
日射センサ404は、車室内のダッシュボード上に配置され、車両のフロントガラスを透過する日射量Wsを検知する。
蒸発器ファン電圧検知手段405は、空気回路における空気の流れを生成するファンに供給される電圧(ファン電圧)VLを検知する。ファン電圧VLは、蒸発器18に対する送風量に対応する物理量であり、ファン電圧VLに基づいて、蒸発器18に対するファン送風量が間接的に検知される。
The solar radiation sensor 404 is disposed on a dashboard in the vehicle cabin and detects the solar radiation amount Ws that passes through the windshield of the vehicle.
The evaporator fan voltage detection means 405 detects a voltage (fan voltage) VL supplied to a fan that generates an air flow in the air circuit. The fan voltage VL is a physical quantity corresponding to the amount of air blown to the
更に、外部情報検知手段は、車両の運転状態を検知するための車両運転状態検知手段を含み、車両運転状態検知手段は、車速センサ406を有する。車速センサ406は、車両の走行速度VSを検知する。なお車速センサ406によれば、エンジン114の回転数又は圧縮機100の回転数を検知することができ、車速センサ406は、熱負荷検知手段としても機能する。
Further, the external information detection means includes vehicle driving state detection means for detecting the driving state of the vehicle, and the vehicle driving state detection means has a
制御装置400Aは、例えば独立したECU(電子制御ユニット)によって構成され、目標吸入圧力設定手段410、制御信号演算手段411及びソレノイド駆動手段412を有する。
目標吸入圧力設定手段410は目標吸入圧力Pssを演算して設定する。目標吸入圧力Pssは、制御目標となる吸入圧力Psの目標値である。
The
The target suction pressure setting means 410 calculates and sets the target suction pressure Pss. The target suction pressure Pss is a target value of the suction pressure Ps that is a control target.
本実施形態では、目標吸入圧力設定手段410は、蒸発器目標温度設定手段401によって設定された蒸発器目標出口空気温度Tesと、外気温度センサ403で検知された外気温度Taと、日射センサ404で検知された日射量Wsと、蒸発器ファン電圧検知手段で検知されたファン電圧VLと、車速センサ406で検知された車両の走行速度VSとに基づいて、目標吸入圧力Pssを設定する。
In the present embodiment, the target suction pressure setting means 410 includes an evaporator target outlet air temperature Tes set by the evaporator target temperature setting means 401, an outside air temperature Ta detected by the outside
具体的には、目標吸入圧力Pssは、基準圧力Peから第1補正量P1を減算するとともに後述する第2補正量P2を加算することにより演算される。つまり、目標吸入圧力Pssは、演算式:Pss=Pe―P1+P2によって演算される。
ここで基準圧力Peは、蒸発器目標出口空気温度Tesを変数として含む関数:Pe=f(Tes)によって演算される。より詳しくは、基準圧力Peは、蒸発器目標出口空気温度Tesでの冷媒の飽和圧力に等しくなるように設定される。
Specifically, the target suction pressure Pss is calculated by subtracting the first correction amount P1 from the reference pressure Pe and adding a second correction amount P2 described later. That is, the target suction pressure Pss is calculated by an arithmetic expression: Pss = Pe−P1 + P2.
Here, the reference pressure Pe is calculated by a function that includes the evaporator target outlet air temperature Tes as a variable: Pe = f (Tes). More specifically, the reference pressure Pe is set to be equal to the refrigerant saturation pressure at the evaporator target outlet air temperature Tes.
第1補正量P1は、冷凍サイクル10にかかる熱負荷に基づいて決定される。すなわち、第1補正量P1は、外気温度Ta、日射量Ws、ファン電圧VL及び車両の走行速度VSを変数として含む関数:P1=g(Ta,Ws,VL,VS)によって演算される。
図5に示したように、熱負荷が大きければ第1補正量P1も大きく、熱負荷が小さければ第1補正量P1はゼロに設定される。従って、熱負荷が小さく第1補正量P1がゼロのときには、目標吸入圧力Pssは、基準圧力Peに第2補正量P2を加えた値に等しくなる。
The first correction amount P1 is determined based on the heat load applied to the
As shown in FIG. 5, if the heat load is large, the first correction amount P1 is also large, and if the heat load is small, the first correction amount P1 is set to zero. Therefore, when the heat load is small and the first correction amount P1 is zero, the target suction pressure Pss is equal to the value obtained by adding the second correction amount P2 to the reference pressure Pe.
制御信号演算手段411は、目標吸入圧力設定手段410で設定された目標吸入圧力Pssを上述した式(2)に代入することによって、制御電流Iを演算する。演算された制御電流Iは、吐出容量制御信号として、ソレノイド駆動手段412に入力される。
ソレノイド駆動手段412は、制御信号演算手段411で演算された制御電流Iに等しくなるよう、容量制御弁200のコイル254に供給される電流を調整する。制御電流Iの調整は、所定の駆動周波数(例えば400〜500Hz)のPWM(パルス幅変調)において、デューティ比を変更することにより行われる。
The control
The
図6は、ソレノイド駆動手段412の構成を示す。ソレノイド駆動手段412は、スイッチング素子430を有し、スイッチング素子430は、電源450とアースとの間を延びる電源ラインに、容量制御弁200のコイル254と直列に介挿されている。スイッチング素子430は、電源ラインを電気的に断続可能であり、スイッチング素子430の動作によって、所定の駆動周波数のPWMにてコイル254に制御電流Iが供給される。
FIG. 6 shows the configuration of the solenoid driving means 412. The solenoid driving means 412 has a
なお、フライホイール回路を形成すべく、コイル254と並列にダイオード432が接続される。
スイッチング素子430には、制御信号発生手段434から所定の駆動信号が入力され、この信号に対応して、PWMにおけるデューティ比が変更される。
また、電源ラインには、電流センサ436が介挿され、電流センサ436は、コイル254を流れる制御電流Iを検知する。
A
A predetermined drive signal is input to the
In addition, a
電流センサ436は、制御電流比較判定手段438に検知した制御電流Iを入力し、制御電流比較判定手段438は、制御信号演算手段411から吐出容量制御信号として入力された制御電流Iと、電流センサ436によって検知された制御電流Iとを比較する。そして、制御電流比較判定手段438は、比較結果に基づいて、検知された制御電流Iが入力された制御電流Iに近付くように、制御信号発生手段434が発生する駆動信号を変更する。
The
なお、ソレノイド駆動手段412がデューティ比で制御電流Iを調整する場合、制御信号演算手段411は、制御電流Iと関連を有するパラメータとしてデューティ比を演算してもよく、この場合、制御信号演算手段411によって生成される吐出容量制御信号は、ソレノイド駆動手段412に所定のデューティ比で制御電流Iを供給させるための信号である。
When the
つまり、吐出容量制御信号は、制御電流Iに対応する信号であってもよいし、制御電流Iと関連のあるデューティ比等のパラメータに対応する信号であってもよい。
また、制御装置400Aは、記憶手段413を有し、記憶手段413は、目標吸入圧力設定手段410が目標吸入圧力Pssを演算するために使用する演算式、並びに、基準圧力Pe及び第1補正量P1を演算するために使用する演算式をそれぞれ記憶している。目標吸入圧力設定手段410は、目標吸入圧力Pssを演算するたびに、記憶手段413に記憶された演算式を読み込む。
That is, the discharge capacity control signal may be a signal corresponding to the control current I or a signal corresponding to a parameter such as a duty ratio related to the control current I.
In addition, the
更に、制御装置400Aは、吐出容量判定手段414及び補正手段415を有する。
吐出容量判定手段414は、圧縮機100の吐出容量が最大吐出容量であるか、最大吐出容量よりも小さいかを判定し、判定結果を補正手段415に入力する。
吐出容量の判定は、蒸発器目標出口空気温度Tes、外気温度Ta、日射量Ws、ファン電圧VL及び車両の走行速度VSを入力値として、予め準備されているマップと照合することによって行われる。
Further, the
The discharge
The determination of the discharge capacity is performed by collating with a map prepared in advance using the evaporator target outlet air temperature Tes, the outside air temperature Ta, the solar radiation amount Ws, the fan voltage VL and the vehicle running speed VS as input values.
なお、吐出容量が最大吐出容量のときは、通常、コイル254には過大な制御電流Iが供給されており、制御電流Iと吐出容量との間に相関がない。このため、吐出容量が最大吐出容量であるときには、実質的には吐出容量が制御されているとはいえない。従って、吐出容量判定手段が、圧縮機100の吐出容量が最大吐出容量であるか、最大吐出容量よりも小さいかを判定するということは、吐出容量が制御状態にないか、制御状態にあるかを判定するということである。
When the discharge capacity is the maximum discharge capacity, an excessive control current I is normally supplied to the
補正手段415は、蒸発器目標温度設定手段401で設定された蒸発器目標出口空気温度Tesと蒸発器温度センサ402で検知された蒸発器出口空気温度Teとの温度偏差ΔTを演算し、そして、所定の閾値時間taの間における温度偏差ΔTの平均値(平均温度偏差ΔTm)を演算する。
また、補正手段415は、閾値時間taの間における、蒸発器温度センサ402で検知された蒸発器出口空気温度Teの平均変化率αを演算する。この平均変化率αとは、閾値時間taの間における蒸発器出口空気温度Teの変化量ΔTeを閾値時間taで除した値である。
The correction means 415 calculates a temperature deviation ΔT between the evaporator target outlet air temperature Tes set by the evaporator target temperature setting means 401 and the evaporator outlet air temperature Te detected by the
Further, the
一方、補正手段415には、吐出容量判定手段414の判定結果が入力されている。
補正手段415は、所定の判定基準が満たされたときにのみ、記憶手段413に記憶された目標吸入圧力Pssの演算式を補正して更新する。具体的には、所定の判定基準が満たされたときにのみ、演算式に含まれる第2補正量P2を変更量ΔP2だけ変更する。変更量ΔP2は、偏差ΔT若しくは平均温度偏差ΔTmが縮小するように決定され、例えば、平均温度偏差ΔTmを変数として含む関数:ΔP2=h(ΔTm)により演算される。この関数:ΔP2=h(ΔTm)は、予め求めておくことができる。
On the other hand, the determination result of the discharge
The
判定基準には、以下の(i)〜(iii)の3つの条件が含まれる。
(i)吐出容量判定手段414の判定の結果、閾値時間ta以上の間、継続して吐出容量が最大吐出容量よりも小さい。
(ii)閾値時間taの間における蒸発器出口空気温度Teの平均変化率αが所定の上限値β以下である。
(iii)閾値時間taの間における平均温度偏差ΔTmが所定の下限値γ以上である。
The determination criteria include the following three conditions (i) to (iii).
(I) As a result of the determination by the discharge capacity determination means 414, the discharge capacity is continuously smaller than the maximum discharge capacity for the threshold time ta or longer.
(Ii) The average change rate α of the evaporator outlet air temperature Te during the threshold time ta is equal to or less than a predetermined upper limit value β.
(Iii) The average temperature deviation ΔTm during the threshold time ta is greater than or equal to a predetermined lower limit value γ.
これら(i)〜(iii)の条件が全て満たされたときにのみ、変更量ΔP2だけ第2補正量P2が変更されることにより、目標吸入圧力Pssの演算式が補正及び更新される。
更新とは、記憶手段413に記憶されている演算式が、補正されるごとに補正後の演算式に書き換えられることである。つまり、第2補正量P2を変更量ΔP2で変更した後の値が、最新の第2補正量P2として記憶される。
Only when all the conditions (i) to (iii) are satisfied, the second correction amount P2 is changed by the change amount ΔP2, thereby correcting and updating the arithmetic expression of the target suction pressure Pss.
The update means that the arithmetic expression stored in the
なお第2補正量P2の絶対値は、所定の上限値σ以下に制限される。上限値σは、例えば、第2補正量P2がゼロであるときの目標吸入圧力Pssを基準として設定される。
上記、補正された演算式は、例えば補正が2回行われ、それぞれの変更量がΔP21、ΔP22であったとすると、Pss=Pe―P1+ΔP21+ΔP22と表すことができる。従って、演算式は次式(3)のように表すこともできる。なお、第2補正量P2の初期値はゼロであり、式(3)における変更量ΔP2の初期値ΔP20も0である。
The absolute value of the second correction amount P2 is limited to a predetermined upper limit value σ or less. For example, the upper limit value σ is set with reference to the target suction pressure Pss when the second correction amount P2 is zero.
The corrected arithmetic expression can be expressed as Pss = Pe−P1 + ΔP2 1 + ΔP2 2 assuming that correction is performed twice and the respective change amounts are ΔP2 1 and ΔP2 2 . Therefore, the arithmetic expression can also be expressed as the following expression (3). The initial value of the second correction amount P2 is zero, it is 0. The initial value [Delta] P2 0 changes the amount [Delta] P2 in the equation (3).
式(3)からわかるように、第2補正量P2は、各補正の変更量ΔP2の総和として規定することができる。
以下、上述した車両用空調システムの動作(使用方法)を説明する。
図7は、制御装置400Aが実行するプログラムのメインルーチンを示している。メインルーチンは、例えば車両のエンジンキーがオン状態になると起動され、オフ状態になると停止される。
As can be seen from Equation (3), the second correction amount P2 can be defined as the sum of the change amounts ΔP2 of each correction.
Hereinafter, the operation (usage method) of the above-described vehicle air conditioning system will be described.
FIG. 7 shows a main routine of a program executed by the
メインルーチンでは、起動すると先ず、初期条件が設定される(S10)。具体的には、フラグFがゼロに設定され、コイル254に供給されるべき制御電流Iが、初期値I0に設定される。初期値I0が供給されている間、容量制御弁200は開いた状態にあり、圧縮機100の容量は、機械的に決定される最小容量になる。初期値I0はゼロであってもよい。
In the main routine, first, initial conditions are set (S10). Specifically, the flag F is set to zero, the control current I to be supplied to the
なお、圧縮機100の容量が最小であるとき、逆止弁170の前後の圧力差は所定値よりも低く、圧縮機100は冷凍サイクル10に冷媒を吐出することができない。このため、最小の吐出容量でシリンダボア101aから吐出室142に吐出された冷媒は、吐出室142から給気経路160を経てクランク室105に流入し、次いで、クランク室105から抽気通路162を経て吸入室140に戻る。つまり、圧縮機100の容量が最小であるとき、冷媒は圧縮機100の内部を循環する。
When the capacity of the
S10の後、車両用空調システムのエアコンスイッチ(A/Cスイッチ)がオンであるか否かが判定される(S12)。即ち、乗員が、車室の冷房又は除湿を要求しているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンの場合(Yesの場合)、外部情報検知手段によって検知された外部情報が読み込まれる(S14)。則ち、蒸発器目標温度設定手段401で設定された蒸発器目標出口空気温度Tes、蒸発器温度センサ402で検知された蒸発器出口空気温度Te、外気温度センサ403で検知された外気温度Ta、日射センサ404で検知された日射量Ws、蒸発器ファン電圧検知手段405によって検知されたファン電圧VL、及び、車速センサ406によって検知された車速VSが読み込まれる。
After S10, it is determined whether or not the air conditioner switch (A / C switch) of the vehicle air conditioning system is on (S12). That is, it is determined whether or not the occupant is requesting cooling or dehumidification of the passenger compartment. If the air conditioner switch is on (Yes), the external information detected by the external information detecting means is read (S14). That is, the evaporator target outlet air temperature Tes set by the evaporator target temperature setting means 401, the evaporator outlet air temperature Te detected by the
S14で読み込まれた外部情報に基づいて、目標吸入圧力設定手段410は、基準圧力Pe及び第1補正量P1を演算し(S16)、この後、目標吸入圧力設定ルーチンS18を実行して目標吸入圧力Pssを演算する。
目標吸入圧力設定ルーチンS18で演算された目標吸入圧力Pssに基づいて、制御信号演算手段411は、コイル254に供給されるべき制御電流Iを演算する(S20)。そして、制御信号演算手段411は、演算した制御電流Iが所定の下限値Imin以上であるか否か比較・判定する(S22)。制御電流Iが下限値Iminよりも小さい場合、制御信号演算手段411は、下限値Iminを制御電流Iとして読み込み(S24)、下限値Iminを制御電流Iとして出力する(S26)。S26で出力された制御電流Iは、ソレノイド駆動手段412に入力され、ソレノイド駆動手段412によって、コイル254に供給される制御電流Iが調整される。
Based on the external information read in S14, the target suction pressure setting means 410 calculates the reference pressure Pe and the first correction amount P1 (S16), and then executes the target suction pressure setting routine S18 to execute the target suction pressure. The pressure Pss is calculated.
Based on the target suction pressure Pss calculated in the target suction pressure setting routine S18, the control
一方、S22の判定結果において、演算された制御電流Iが下限値Imin以上である場合、制御信号演算手段411は、演算した制御電流Iが所定の上限値Imax以下であるか否か比較・判定する(S28)。制御電流Iが上限値Imaxを超えている場合、制御信号演算手段411は、上限値Imaxを制御電流Iとして読み込み(S30)、上限値Imaxを制御電流Iとして出力する(S26)。
On the other hand, when the calculated control current I is equal to or greater than the lower limit value Imin in the determination result of S22, the control signal calculation means 411 compares / determines whether the calculated control current I is equal to or less than the predetermined upper limit value Imax. (S28). When the control current I exceeds the upper limit value Imax, the control
S28の判定結果において、演算された制御電流Iが上限値Imax以下である場合、制御信号演算手段411は、S20で演算された制御電流Iを出力する(S26)。
S26の後、プログラムはS12に戻るが、S12でエアコンスイッチがオフの場合(Noの場合)、フラグFが1であるか否か判定される(S32)。S32でフラグFが1である場合、フラグFがゼロに設定されるとともに、タイマがリセットされる(S34)。また、S32でフラグFが1である場合、制御電流Iとして初期値I0が再び読み込まれ(S36)、初期値I0が制御電流Iとして出力される(S26)。
If the calculated control current I is less than or equal to the upper limit value Imax in the determination result of S28, the control
After S26, the program returns to S12, but if the air conditioner switch is OFF (No) in S12, it is determined whether or not the flag F is 1 (S32). If the flag F is 1 in S32, the flag F is set to zero and the timer is reset (S34). Also, if the flag F in S32 is 1, the initial value I 0 is read again (S36), the initial value I 0 is output as the control current I as a control current I (S26).
一方、S32でフラグFが1ではなくゼロである場合には、制御電流Iは初期値I0のままであり、初期値I0が制御電流Iとして出力される(S26)。
図8は、目標吸入圧力演算ルーチンS18の詳細を示すフローチャートである。
目標吸入圧力演算ルーチンS18では、まずフラグFが1であるか否か判定される(S100)。フラグFの初期値はゼロであるため、1回目のS100の判定結果は必ずNoとなる。S100の判定結果がNoの場合、タイマがスタートされて経過時間tが計測され(S102)、フラグFが1に設定される(S104)。
On the other hand, if it is zero rather than the flag F is 1 in step S32, the control current I remains the initial value I 0, the initial value I 0 is output as the control current I (S26).
FIG. 8 is a flowchart showing details of the target suction pressure calculation routine S18.
In the target suction pressure calculation routine S18, it is first determined whether or not the flag F is 1 (S100). Since the initial value of the flag F is zero, the first determination result of S100 is always No. If the determination result in S100 is No, the timer is started, the elapsed time t is measured (S102), and the flag F is set to 1 (S104).
この後、蒸発器目標温度設定手段401で設定された蒸発器目標出口空気温度Tesと蒸発器温度センサ402で検知された蒸発器出口空気温度Teとの差(温度偏差ΔT)が演算される(S106)。また、吐出容量判定手段414によって、圧縮機100の吐出容量が最大吐出容量であるか否か判定される(S108)。
なお、S108での吐出容量の判定ついては、吐出容量判定手段414が、自身に入力された蒸発器目標出口空気温度Tes、外気温度Ta、日射量Ws、蒸発器ファン電圧VL及び車速VSを、マップと照合することによって行う。
Thereafter, the difference (temperature deviation ΔT) between the evaporator target outlet air temperature Tes set by the evaporator target temperature setting means 401 and the evaporator outlet air temperature Te detected by the
Regarding the determination of the discharge capacity in S108, the discharge capacity determination means 414 maps the evaporator target outlet air temperature Tes, the outside air temperature Ta, the solar radiation amount Ws, the evaporator fan voltage VL and the vehicle speed VS inputted to itself. By matching with.
それから、S102のタイマのスタートからの経過時間tが所定の閾値時間ta未満であるか否か、即ちタイムアップしたか否かが判定され(S110)、経過時間tが閾値時間ta未満である場合、目標吸入圧力Pssが所定の演算式:Pss=Pe―P1+P2によって演算される(S112)。なお、第2補正量P2の初期値はゼロである。S112で目標吸入圧力Pssが演算されると、目標吸入圧力演算ルーチンS18からメインルーチンのS20に戻る。 Then, it is determined whether or not the elapsed time t from the start of the timer in S102 is less than a predetermined threshold time ta, that is, whether or not the time is up (S110), and the elapsed time t is less than the threshold time ta The target suction pressure Pss is calculated by a predetermined calculation formula: Pss = Pe−P1 + P2 (S112). Note that the initial value of the second correction amount P2 is zero. When the target suction pressure Pss is calculated in S112, the process returns from the target suction pressure calculation routine S18 to S20 of the main routine.
一方、S110において、経過時間tが閾値時間ta以上でありタイムアップしている場合、タイマがリセットされる(S113)とともに、フラグFがゼロに設定される(S114)。また、閾値時間taの間における温度偏差ΔTの平均値として、平均温度偏差ΔTmが演算されるとともに(S116)、閾値時間taの間における蒸発器出口空気温度Teの平均変化率αが演算される(S118)。 On the other hand, when the elapsed time t is equal to or greater than the threshold time ta in S110, the timer is reset (S113) and the flag F is set to zero (S114). Further, the average temperature deviation ΔTm is calculated as the average value of the temperature deviation ΔT during the threshold time ta (S116), and the average change rate α of the evaporator outlet air temperature Te during the threshold time ta is calculated. (S118).
より詳しくは、目標吸入圧力演算ルーチンS18が繰り返し実行され、その度にS105で温度偏差ΔTが演算される。平均温度偏差ΔTmは、閾値時間taの間に繰り返し演算された温度偏差ΔTの相加平均である。
一方、平均変化率αは、S102のタイマスタートの直前にS12で読み込まれた蒸発器出口空気温度Teと、S110でタイムアップする直前にS12で読み込まれた蒸発器出口空気温度Teとの差を、閾値時間taで除して得られる値である。
More specifically, the target suction pressure calculation routine S18 is repeatedly executed, and the temperature deviation ΔT is calculated at S105 each time. The average temperature deviation ΔTm is an arithmetic average of the temperature deviation ΔT repeatedly calculated during the threshold time ta.
On the other hand, the average change rate α is the difference between the evaporator outlet air temperature Te read in S12 immediately before the timer start in S102 and the evaporator outlet air temperature Te read in S12 immediately before the time up in S110. , A value obtained by dividing by the threshold time ta.
S118の後、目標吸入圧力Pssの演算式を補正するか否かが判定される(S120)。本実施形態では、判定基準が満たされたとき、則ち前述の(i)〜(iii)の3つの条件が全て揃ったときにのみ、演算式が補正される。
S120で目標吸入圧力Pssの演算式を補正することが決定されると、補正手段415は、演算式中の第2補正量P2の変更量ΔP2を演算する(S122)。具体的には、補正手段415は、平均温度偏差ΔTmが縮小するように、平均温度偏差ΔTmを変数として含む関数:ΔP2=h(ΔTm)に基づいて変更量ΔP2を演算する。
After S118, it is determined whether or not to correct the arithmetic expression of the target suction pressure Pss (S120). In the present embodiment, the arithmetic expression is corrected only when the determination criterion is satisfied, that is, when all of the above three conditions (i) to (iii) are met.
When it is determined in S120 that the arithmetic expression of the target suction pressure Pss is to be corrected, the
そして、補正手段415は、好ましくは、記憶手段413に記憶されている現在の第2補正量P2に変更量ΔP2を足した暫定値が、所定の下限値−σ未満であるか、所定の上限値σを超えているか、下限値―σ以上上限値σ以下であるか判定する(S124)。S124の判定の結果、暫定値が下限値―σ以上で且つ上限値σ以下である場合、記憶手段413に記憶されている第2補正量P2が、S122で演算された暫定値へと更新され(S126)、更新後の演算式に基づいて目標吸入圧力Pssが演算される(S112)。
The
一方、S124の判定の結果、暫定値が下限値−σ未満の場合には、記憶手段413に記憶されている第2補正量P2が下限値−σへと更新され(S128)、暫定値が上限値σを超えている場合には記憶手段413に記憶されている第2補正量P2が上限値σへと更新される(S130)。
つまり、第2補正量P2は下限値−σ以上且つ上限値σ以下の範囲内に制限されるのが好ましい。ここで、上限値σのσは正の値であり、好ましくは、基準圧力Peと第1補正量P1との和に基づいて設定される。
On the other hand, if the result of determination in S124 is that the provisional value is less than the lower limit value −σ, the second correction amount P2 stored in the storage means 413 is updated to the lower limit value −σ (S128), and the provisional value is If the upper limit value σ is exceeded, the second correction amount P2 stored in the storage means 413 is updated to the upper limit value σ (S130).
That is, it is preferable that the second correction amount P2 is limited to a range between the lower limit value −σ and the upper limit value σ. Here, σ of the upper limit value σ is a positive value, and is preferably set based on the sum of the reference pressure Pe and the first correction amount P1.
なお、更新された第2補正量P2は、制御装置400Aの電源がオフ状態にされてメインルーチンが停止されても記憶手段413にて維持され、メインルーチンが再開されたときに用いられる。
以下、本発明の第2実施形態の容量制御システムBについて説明する。
容量制御システムBは、容量制御弁200に代えて、図9に示された容量制御弁300を用いて圧縮機100の吐出容量を制御する。
The updated second correction amount P2 is maintained in the
The capacity control system B according to the second embodiment of the present invention will be described below.
The capacity control system B controls the discharge capacity of the
より詳しくは、容量制御弁300は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとからなる。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング301を有し、弁ハウジング301の一端には入口ポート(弁孔301a)が形成されている。弁孔301aは、給気通路160の上流側部分を介して吐出室142と連通し、且つ、弁ハウジング301の内部に区画された弁室303に開口している。
More specifically, the
弁室303内には、円柱状の弁体304が収容されている。弁体304は、弁室303内を弁ハウジング301の軸線方向に移動可能であり、弁ハウジング301の端面に当接することで弁孔301aを閉塞可能である。すなわち、弁ハウジング301の端面は弁座として機能する。
また、弁ハウジング301の外周面には出口ポート301bが形成され、出口ポート301bは、給気通路160の下流側部分を介してクランク室105と連通する。出口ポート301bも弁室303に開口しており、弁孔301a、弁室303及び出口ポート301bを通じて、吐出室142とクランク室105とは連通可能である。
A
Further, an
駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング310を有し、ソレノイドハウジング310は弁ハウジング301の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング310の開口端は、エンドキャップ312によって閉塞され、ソレノイドハウジング310内には、ボビン314に巻回された円筒形のコイル(ソレノイドコイル)316が収容されている。
The drive unit has a
またソレノイドハウジング310内には、同心上に円筒状の固定コア318が収容され、固定コア318は、弁ハウジング301からエンドキャップ312に向けてコイル316の中央まで延びている。固定コア318のエンドキャップ312側はスリーブ320によって囲まれ、スリーブ320は、エンドキャップ312側に閉塞端を有する。
固定コア318は、中央に挿通孔318aを有し、挿通孔318aの一端は弁室303に開口している。また、固定コア318とスリーブ320の閉塞端との間には、円筒状の可動コア322を収容する可動コア収容空間324が規定され、挿通孔318aの他端は、可動コア収容空間324に開口している。
Further, a concentric cylindrical fixed
The fixed
挿通孔318aには、ソレノイドロッド326が摺動可能に挿通され、ソレノイドロッド326の一端に弁体304が一体且つ同軸的に連結されている。ソレノイドロッド326の他端は可動コア収容空間324内に突出し、ソレノイドロッド326の他端部は、可動コア322に形成された貫通孔に嵌合され、ソレノイドロッド326と可動コア322とは一体化されている。また、可動コア322の段差面と固定コア318の端面との間には、開放ばね328が配置され、可動コア322と固定コア318との間には所定の隙間が確保されている。
A
可動コア322、固定コア318、ソレノイドハウジング310及びエンドキャップ312は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ320は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイドハウジング310には感圧ポート310aが形成され、感圧ポート310aには、感圧通路166を介して吸入室140が接続されている。固定コア318の外周面には、軸線方向に延びる感圧溝318bが形成され、感圧ポート310aと感圧溝318bとは互いに連通している。従って、感圧ポート310a及び感圧溝318bを通じて、吸入室140と可動コア収容空間324とが連通し、ソレノイドロッド326を介して、弁体304の背面側には、閉弁方向に吸入室140の圧力、則ち吸入圧力Psが作用する。
The
A pressure-
コイル316には、圧縮機100の外部に設けられた制御装置400Bが接続され、制御装置400Bから制御電流Iが供給されると、コイル316は電磁力G(I)を発生する。コイル316の電磁力G(I)は、可動コア322を固定コア318に向けて吸引し、弁体304に対して閉弁方向に作用する。
容量制御弁300にあっては、好ましくは、弁体304が弁孔301aを閉じた時に吐出室142の圧力、則ち吐出圧力Pdが作用する弁体304の受圧面積(シール面積Svと呼ぶ)と、吸入圧力Psが作用する弁体304の面積、即ちソレノイドロッド326の断面積とが同等に形成される。
A
In the
この場合、弁体304には、開閉方向にクランク室105の圧力、則ちクランク圧力Pcは、実質的にほとんど作用しない。従って、弁体304に作用する力は、吐出圧力Pdと、吸入圧力Psと、コイル316の電磁力G(I)と、開放ばね328の付勢力fs3であり、吐出圧力Pd及び開放ばね328の付勢力fs3は開弁方向、それ以外の吸入圧力Ps及びコイル316の電磁力G(I)は、開弁方向とは対抗する閉弁方向に作用する。
In this case, the pressure of the
この関係は、式(4)で示され、式(4)を変形すると式(5)となる。これらの式(4)、(5)から、吐出圧力Pdと、電磁力G(I)即ち制御電流Iが決まれば、吸入圧力Psが決まることがわかる。なお、G(I)=B・I(ただし、Bは定数)とした。 This relationship is expressed by Expression (4), and Expression (5) is obtained by transforming Expression (4). From these equations (4) and (5), it is understood that the suction pressure Ps is determined if the discharge pressure Pd and the electromagnetic force G (I), that is, the control current I are determined. Note that G (I) = B · I (B is a constant).
このような関係に基づけば、図10及び式(6)に示したように、吸入圧力Psの目標値として目標吸入圧力Pssを予め決定し、変動する吐出圧力Pdの情報がわかれば、発生させるべき電磁力G(I)つまり制御電流Iを演算できる。そして、コイル316に供給される制御電流Iをこの演算された制御電流Iに等しくなるよう調整すれば、吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近付くように弁体304が動作し、クランク圧力Pcが調整される。すなわち、吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近付くように吐出容量が制御される。
Based on such a relationship, as shown in FIG. 10 and formula (6), the target suction pressure Pss is determined in advance as the target value of the suction pressure Ps, and is generated if information on the changing discharge pressure Pd is known. The power electromagnetic force G (I), that is, the control current I can be calculated. If the control current I supplied to the
このように吸入圧力Psを目標吸入圧力Pssに近付けるような制御では、図10を参照すれば、最小の吐出圧力Pdminから最大の吐出圧力Pdmaxに渡る吐出圧力Pdの高低に応じて、目標吸入圧力Pssの設定範囲、換言すれば吸入圧力Psの制御範囲を高低スライド可能である。すなわち、任意の吐出圧力Pd1のときの吸入圧力Psの制御範囲は、吐出圧力Pd1よりも低い吐出圧力Pd2のときの吸入圧力Psの制御範囲よりも高圧側にスライドさせられる。このため容量制御システムBによれば、熱負荷が高い領域であっても、吐出容量制御が可能となる。 In the control in which the suction pressure Ps is brought close to the target suction pressure Pss as described above, referring to FIG. 10, the target suction pressure is determined according to the level of the discharge pressure Pd from the minimum discharge pressure Pdmin to the maximum discharge pressure Pdmax. The set range of Pss, in other words, the control range of the suction pressure Ps can be slid up and down. That is, the control range of the suction pressure Ps at the arbitrary discharge pressure Pd1 is slid to the higher side than the control range of the suction pressure Ps at the discharge pressure Pd2 lower than the discharge pressure Pd1. For this reason, according to the capacity control system B, the discharge capacity can be controlled even in a region where the heat load is high.
また式(5)から、シール面積Svを小さく設定すれば、小さな電磁力G(I)で、任意の吐出圧力Pdにおける目標吸入圧力Pssの制御範囲を拡大可能であることがわかる。上記目標吸入圧力Pssの制御範囲のスライドと、この制御範囲の拡大との相乗効果を発揮させれば、目標吸入圧力Pssの制御範囲が大幅に拡大される。このため容量制御システムBによれば、熱負荷が高い領域であっても、圧縮機100の起動直後から吐出容量制御が可能となる。
It can also be seen from equation (5) that if the seal area Sv is set small, the control range of the target suction pressure Pss at any discharge pressure Pd can be expanded with a small electromagnetic force G (I). If the synergistic effect of the slide of the control range of the target suction pressure Pss and the expansion of the control range is exhibited, the control range of the target suction pressure Pss is greatly expanded. Therefore, according to the capacity control system B, the discharge capacity control can be performed immediately after the
なお、コイル316への通電量を増加させると、吸入圧力Psを低下させることができる。一方、コイル316への通電量をゼロとすれば、開放ばね328の付勢力fs3により弁体304が離間して弁孔301aが強制開放される。これにより吐出室142からクランク室105に冷媒が導入され、吐出容量は最小に維持される。
図11は、制御装置400Bを含む容量制御システムBの概略構成を示したブロック図である。
Note that the suction pressure Ps can be reduced by increasing the amount of current supplied to the
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a capacity control system B including the
容量制御システムBは、圧力センサ451及び圧力補正手段452を有し、且つ、制御信号演算手段411に代えて制御信号演算手段453を有する点において、容量制御システムAとは異なる。よって、以下では、圧力センサ451、圧力補正手段452及び制御信号演算手段453について説明する。
容量制御システムBでは、外部情報検知手段が吐出圧力検知手段を含み、吐出圧力検知手段は、その一部を構成する圧力センサ451を有する。吐出圧力検知手段は、吐出室142の冷媒の圧力である吐出圧力Pdを検知するための手段である。圧力センサ451は、放熱器14の入口側に装着され(図1参照)、当該部位における冷媒の圧力(以下、検知圧力Phという)を検知し、制御装置400Bの圧力補正手段452に入力する。
The capacity control system B is different from the capacity control system A in that it has a
In the capacity control system B, the external information detection means includes a discharge pressure detection means, and the discharge pressure detection means has a
なお、吐出圧力Pd及び検知圧力Phは、冷凍サイクル10の吐出圧力領域の圧力という一般的な意味においては、いずれも吐出圧力である。冷凍サイクル10の吐出圧力領域とは、吐出室142から放熱器14の入口までの領域をさす。また、冷凍サイクル10の高圧領域とは、吐出室142から膨張器16の入口までの領域をさす。圧力センサ451は、高圧領域のいずれかの部位で冷媒の圧力を検知することができればよい。
The discharge pressure Pd and the detection pressure Ph are discharge pressures in the general sense of the pressure in the discharge pressure region of the
これに対し、冷凍サイクル10の吸入圧力領域とは、蒸発器18の出口から吸入室140に亘る領域をさす。また、吐出圧力領域及び高圧領域には、圧縮工程にあるシリンダボア101aも含まれ、吸入圧力領域には、吸入工程にあるシリンダボア101aも含まれる。
圧力補正手段452は、圧力センサ451とともに吐出圧力検知手段を構成しており、圧力センサ451によって検知された検知圧力Phを補正することにより、吐出圧力Pdを演算により求める。そして、圧力補正手段452は、演算した吐出圧力Pdを制御信号演算手段453に入力する。
On the other hand, the suction pressure region of the
The pressure correcting means 452 constitutes a discharge pressure detecting means together with the
このように検知圧力Phを補正するのは、吐出室142と放熱器14の入口との間では、同じ吐出圧力領域であっても、特に熱負荷が大きいときには、冷媒の圧力に差が生じるためである。吐出圧力Pdは、検知圧力Phを変数とする関数Pd=j(Ph)によって演算することができる。関数j(Ph)は予め求めておくことができる。
制御信号演算手段453は、目標吸入圧力設定手段410によって設定された目標吸入圧力Pssと、圧力補正手段452によって演算された吐出圧力Pdとに基づいて、制御電流Iを演算する。このとき制御信号演算手段453は、前述した式(6)に基づいて、制御電流Iを演算することができる。
The reason why the detection pressure Ph is corrected in this manner is that the refrigerant pressure differs between the
The control
図12は、容量制御システムBが実行するメインルーチンを示している。容量制御システムBのメインルーチンにおいて、容量制御システムAのメインルーチンと同一のステップについては、目標吸入圧力演算ルーチンS18を含め、同じ符号を付して説明を省略する。
容量制御システムBのメインルーチンでは、センサ入力等読込ステップS37において、圧力センサ451で検知された検知圧力Phが更に読み込まれる。そして、圧力補正手段452が検知圧力Phから吐出圧力Pdを演算する(S38)。なお、吐出圧力演算ステップ(S38)は、センサ入力等読込ステップS37と制御電流演算ステップS44との間に実行されればよい。
FIG. 12 shows a main routine executed by the capacity control system B. In the main routine of the capacity control system B, the same steps as the main routine of the capacity control system A are denoted by the same reference numerals including the target suction pressure calculation routine S18, and the description thereof is omitted.
In the main routine of the capacity control system B, the detected pressure Ph detected by the
また、容量制御システムBのメインルーチンでは、目標吸入圧力演算ルーチンS18で演算された目標吸入圧力Pssが、所定の下限値PssL以上であるか否か比較・判定される(S40)。目標吸入圧力Pssが下限値PssL未満の場合、下限値PssLが目標吸入圧力Pssとして読み込まれ(S42)、制御信号演算手段453が、目標吸入圧力Pss及び吐出圧力Pdを演算式に代入して制御電流Iを演算する(S44)。 Further, in the main routine of the capacity control system B, it is compared and determined whether or not the target suction pressure Pss calculated in the target suction pressure calculation routine S18 is equal to or higher than a predetermined lower limit value PssL (S40). When the target suction pressure Pss is less than the lower limit value PssL, the lower limit value PssL is read as the target suction pressure Pss (S42), and the control signal calculation means 453 controls by substituting the target suction pressure Pss and the discharge pressure Pd into the calculation formula. The current I is calculated (S44).
S40において、目標吸入圧力演算ルーチンS18で演算された目標吸入圧力Pssが下限値PssL以上の場合、演算された目標吸入圧力Pssが所定の上限値PssH以下であるか否か比較・判定される(S46)。S46において、目標吸入圧力Pssが上限値PssHを超えている場合、上限値PssHが目標吸入圧力Pssとして読み込まれ(S48)、制御信号演算手段453が、目標吸入圧力Pss及び吐出圧力Pdを演算式に代入して制御電流Iを演算する(S44)。 In S40, when the target suction pressure Pss calculated in the target suction pressure calculation routine S18 is equal to or higher than the lower limit value PssL, it is compared and determined whether or not the calculated target suction pressure Pss is equal to or lower than a predetermined upper limit value PssH ( S46). If the target suction pressure Pss exceeds the upper limit value PssH in S46, the upper limit value PssH is read as the target suction pressure Pss (S48), and the control signal calculation means 453 calculates the target suction pressure Pss and the discharge pressure Pd using the calculation formulas. And the control current I is calculated (S44).
またS46において、目標吸入圧力演算ルーチンS18で演算された目標吸入圧力Pssが上限値PssH以下の場合、目標吸入圧力演算ルーチンS18で演算された目標吸入圧力Pss及び吐出圧力演算ステップS38で演算された吐出圧力Pdを演算式に代入して制御電流Iが演算される(S44)。
上述した可変容量圧縮機100の容量制御システムA,Bでは、制御装置400A,400Bが、判定基準が満たされたときのみ、蒸発器温度センサ402によって検知された蒸発器出口空気温度Teに基づいて目標吸入圧力Pssの演算式を補正する。つまり、吐出容量は、基本的にはフィードフォワード制御され、判定基準が満たされたときのみフィードバック制御される。
In S46, if the target suction pressure Pss calculated in the target suction pressure calculation routine S18 is equal to or lower than the upper limit value PssH, the target suction pressure Pss calculated in the target suction pressure calculation routine S18 and the discharge pressure calculation step S38 are calculated. The control current I is calculated by substituting the discharge pressure Pd into the calculation formula (S44).
In the capacity control systems A and B of the
この結果として、容量制御システムA,Bによれば、フィードバック制御の頻度が低減されて吐出容量の不安定化が抑制され、吐出容量が安定に制御される。
また、判定基準に含まれる1つの条件(i)として、吐出容量が最大吐出容量よりも閾値時間ta以上の間連続して小さいときは、吐出容量は比較的安定に制御されている。このときに検知した蒸発器出口空気温度Teと蒸発器目標出口空気温度Tesとの偏差ΔTに基づいて制御電流Iを調整すれば、偏差ΔTが低減され、容量制御の精度が向上する。
As a result, according to the capacity control systems A and B, the frequency of feedback control is reduced, the instability of the discharge capacity is suppressed, and the discharge capacity is stably controlled.
Further, as one condition (i) included in the determination criterion, when the discharge capacity is continuously smaller than the maximum discharge capacity for the threshold time ta or more, the discharge capacity is controlled relatively stably. If the control current I is adjusted based on the deviation ΔT between the evaporator outlet air temperature Te and the evaporator target outlet air temperature Tes detected at this time, the deviation ΔT is reduced and the accuracy of capacity control is improved.
上述した容量制御システムA,Bでは、判定基準が、蒸発器温度センサ402で検知される蒸発器出口空気温度Teの閾値時間taにおける平均変化率αが上限値以下であるという条件(ii)を更に含む。このため、判定基準が1つの条件(i)のみを含むときに比べ、更に限定された条件下でのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度がより一層低減される。
In the capacity control systems A and B described above, the determination criterion is the condition (ii) that the average rate of change α at the threshold time ta of the evaporator outlet air temperature Te detected by the
この結果として、容量制御システムA,Bによれば、吐出容量の不安定化が更に抑制され、吐出容量がより一層安定に制御される。
また、蒸発器出口空気温度Teの閾値時間taにおける平均変化率αが上限値β以下のときも、吐出容量は比較的安定に制御されている。このときに検知した蒸発器出口空気温度Teと蒸発器目標出口空気温度Tesとの偏差ΔTに基づいて制御電流Iを調整すれば、偏差ΔTが低減され、容量制御の精度が向上する。
As a result, according to the capacity control systems A and B, the instability of the discharge capacity is further suppressed, and the discharge capacity is controlled more stably.
Further, when the average change rate α of the evaporator outlet air temperature Te at the threshold time ta is equal to or lower than the upper limit value β, the discharge capacity is controlled relatively stably. If the control current I is adjusted based on the deviation ΔT between the evaporator outlet air temperature Te and the evaporator target outlet air temperature Tes detected at this time, the deviation ΔT is reduced and the accuracy of capacity control is improved.
上述した容量制御システムA,Bでは、判定基準が、蒸発器目標出口空気温度Tesと蒸発器出口空気温度Teとの偏差Δの閾値時間taにおける平均値ΔTmが下限値γ以上であるという条件(iii)を更に含む。このため、更に限定された条件下でのみ吐出容量がフィードバック制御され、フィードバック制御の頻度がより一層低減される。
この結果として、容量制御システムA,Bによれば、吐出容量の不安定化が更に抑制され、吐出容量がより一層安定に制御される。
In the capacity control systems A and B described above, the criterion is that the average value ΔTm in the threshold time ta of the deviation Δ between the evaporator target outlet air temperature Tes and the evaporator outlet air temperature Te is not less than the lower limit value γ ( further includes iii). For this reason, the discharge capacity is feedback-controlled only under more limited conditions, and the frequency of feedback control is further reduced.
As a result, according to the capacity control systems A and B, the instability of the discharge capacity is further suppressed, and the discharge capacity is controlled more stably.
また、偏差ΔTの閾値時間taにおける平均値、則ち平均温度偏差ΔTmが下限値γを下回っているときにフィードバック制御を行わないことで、偏差ΔTをそれ以上小さくしようとして却って吐出容量が不安定になるという事態が回避される。この結果としても、容量制御システムA,Bによれば、吐出容量の不安定化が抑制され、吐出容量が安定に制御される。 In addition, when the average value of the deviation ΔT in the threshold time ta, that is, the average temperature deviation ΔTm is below the lower limit value γ, feedback control is not performed, so that the discharge capacity is unstable while trying to reduce the deviation ΔT further. The situation of becoming is avoided. As a result, according to the capacity control systems A and B, the instability of the discharge capacity is suppressed, and the discharge capacity is stably controlled.
上述した容量制御システムA,Bは、目標吸入圧力Pssに吸入圧力Psが近付くように吐出容量を制御する吸入圧力制御方式を採用しているけれども、蒸発器目標出口空気温度Tes及び冷凍サイクル10にかかる熱負荷に基づいて目標吸入圧力Pssが設定されている。このため、フィードバック制御の頻度が少なくても、目標吸入圧力Pssが吸入圧力Psに近付くことにより、蒸発器出口空気温度Teが蒸発器目標出口空気温度Tesに確実に近付く。
Although the capacity control systems A and B described above employ a suction pressure control system that controls the discharge capacity so that the suction pressure Ps approaches the target suction pressure Pss, the evaporator target outlet air temperature Tes and the
また、容量制御システムA,Bでは、蒸発器目標出口空気温度Tes及び冷凍サイクル10にかかる熱負荷に加えて、圧縮機100の回転数に相当する物理量としての車速VSにも基づいて目標吸入圧力Pssが的確に設定されている。この結果として、偏差ΔTが一層低減される。
上述した容量制御システムA,Bでは、演算式が補正される毎に更新されることによって、フィードバック制御の頻度が少なくても、偏差ΔTが確実に低減される。
In the capacity control systems A and B, in addition to the evaporator target outlet air temperature Tes and the heat load applied to the
In the capacity control systems A and B described above, the deviation ΔT is reliably reduced even when the frequency of the feedback control is low, by updating each time the arithmetic expression is corrected.
上述した容量制御システムA,Bでは、第2補正量P2が所定の範囲内に制限されることによって、例えば容量制御システムA,Bに何らかの異常が発生したとしても、演算式が初期のものから大きく変更されることが防止される。
上述した容量制御システムAでは、フィードバック制御の頻度が低減されるけれども、感圧器228によって吐出容量が機械的にフィードバック制御されることで、偏差ΔTが確実に低減される。
In the capacity control systems A and B described above, since the second correction amount P2 is limited within a predetermined range, for example, even if some abnormality occurs in the capacity control systems A and B, the arithmetic expression is changed from the initial one. Large changes are prevented.
In the capacity control system A described above, the frequency of feedback control is reduced, but the deviation ΔT is reliably reduced by mechanically feedback controlling the discharge capacity by the
上述した容量制御システムBによれば、吸入圧力Psについてみたときに広い範囲に渡って、吐出容量が安定に制御される。すなわち、容量制御システムBでは、弁体304に作用する吐出圧力Pdに対し、吸入圧力Psとコイル316の電磁力G(I)とが対抗する方向に作用するため、吸入圧力Psの制御範囲が広い。
本発明は、上述した第1実施形態及び第2実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
According to the capacity control system B described above, the discharge capacity is stably controlled over a wide range when the suction pressure Ps is viewed. That is, in the capacity control system B, the suction pressure Ps and the electromagnetic force G (I) of the
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications are possible.
第1実施形態及び第2実施形態では、目標吸入圧力演算ルーチンS18の演算式更新判定ステップS120において、演算式を更新するか否かの判定基準に、前述の(i)〜(iii)の条件が含まれていたが、少なくとも(i)の条件が含まれていればよい。
従って、判定基準には、(i)単独、(i)と(ii)との組み合わせ、(i)と(iii)との組み合わせ、及び、(i)と(ii)と(iii)との組み合わせの4通りがある。これら4通りの判定基準のそれぞれに、更に、蒸発器ファン電圧検知手段405で検知されたファン電圧VLが所定の上限値以下であるという条件を含ませてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, in the calculation formula update determination step S120 of the target suction pressure calculation routine S18, the above-described conditions (i) to (iii) are used as the determination criteria for determining whether or not to update the calculation formula. However, it is sufficient that at least the condition (i) is included.
Therefore, the criteria include (i) alone, a combination of (i) and (ii), a combination of (i) and (iii), and a combination of (i), (ii) and (iii). There are four ways. Each of these four determination criteria may further include a condition that the fan voltage VL detected by the evaporator fan voltage detection means 405 is not more than a predetermined upper limit value.
蒸発器ファン電圧VLが上限値以下であるという条件は、蒸発器18への送風量が上限値以下、若しくは少ないときという条件と同じであり、蒸発器18への送風量が上限値以下であるという条件を判定基準に含ませてもよい。蒸発器18への送風量が少ないときは、冷凍サイクル10に対する熱負荷が小さく、第1補正量P1の演算誤差も小さくなる。このため、第2補正量P2を更新することによって目標吸入圧力Pssに吸入圧力Psを的確に近付けることができる。
The condition that the evaporator fan voltage VL is equal to or lower than the upper limit value is the same as the condition that the air flow rate to the
第1実施形態及び第2実施形態では、目標吸入圧力Pssの演算式を更新するか否かは、所定の閾値時間ta毎に判定されるが、演算式が更新されるたびに、閾値時間taを長くしてもよい。演算式を更新することにより、目標値である蒸発器目標出口空気温度Tesと制御対象である蒸発器出口空気温度Teとのオフセットが縮小され、蒸発器目標出口空気温度Tesに蒸発器出口空気温度Teが良く一致するようになる。このため、頻繁に更新の判定を行う必要がなく、閾値時間taを長くしてフィードバック制御の頻度を更に減少させることで、吐出容量がより一層安定する。 In the first embodiment and the second embodiment, whether or not to update the arithmetic expression of the target suction pressure Pss is determined every predetermined threshold time ta, but every time the arithmetic expression is updated, the threshold time ta May be lengthened. By updating the arithmetic expression, the offset between the target evaporator air outlet temperature Tes that is the target value and the evaporator outlet air temperature Te that is the control target is reduced, and the evaporator target outlet air temperature Tes is reduced to the evaporator outlet air temperature Tes. Te agrees well. For this reason, it is not necessary to frequently determine update, and the discharge capacity is further stabilized by increasing the threshold time ta and further reducing the frequency of feedback control.
第1実施形態及び第2実施形態では、制御対象が蒸発器出口空気温度Teであったけれども、制御対象はこれに限定されることはない。例えば、制御対象を、冷凍回路10の高圧領域の冷媒の圧力、高圧領域の冷媒の温度、圧縮機100のシリンダーブロック101、フロントハウジング102又はリアハウジング104の温度(ハウジング温度)、圧縮機100の駆動トルクとしてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the controlled object is the evaporator outlet air temperature Te, but the controlled object is not limited to this. For example, the control target is the pressure of the refrigerant in the high pressure region of the
第1実施形態及び第2実施形態では、冷凍サイクル10にかかる熱負荷についての情報(熱負荷情報)として、外気温度Ta、日射量Ws及び蒸発器ファン電圧VLを検知したけれども、熱負荷情報はこれらに限定されない。
例えば、熱負荷情報として、外気湿度、車両用空調システムの各種設定(内外気切換ドア位置、車内温度設定、吹き出し口位置、エアミックスドア位置)、車内温度、車内湿度、蒸発器入口空気温度、蒸発器入口空気湿度、車室内各部表面温度、高圧領域又は低圧領域の圧力又は湿度、車両の乗員数等を検知してもよい。ただし、熱負荷を精度良く検知するために、熱負荷検知手段は、外気温度センサ403と蒸発器ファン電圧検知手段405とを少なくとも有するのが好ましい。
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although the outdoor temperature Ta, the solar radiation amount Ws, and the evaporator fan voltage VL were detected as information (thermal load information) about the thermal load concerning the refrigerating
For example, as the heat load information, outside air humidity, various settings of the vehicle air conditioning system (inside / outside air switching door position, inside temperature setting, outlet position, air mix door position), inside temperature, inside humidity, evaporator inlet air temperature, You may detect the evaporator inlet air humidity, the surface temperature of each part of a vehicle interior, the pressure or humidity of a high pressure area or a low pressure area, the number of passengers of a vehicle, and the like. However, in order to detect the thermal load with high accuracy, the thermal load detection means preferably includes at least the outside
第1実施形態及び第2実施形態では、エンジン114又は圧縮機100の回転数を検知する手段として車速センサ406を使用したが、エンジン114又は圧縮機100の回転数を直接検知する手段を用いてもよい。
第1実施形態及び第2実施形態において、ソレノイド駆動手段412は、コイル254,316に供給されている制御電流Iを検知すべく、電流センサ436を有していたが、電流センサ436の配置は、制御電流Iを検知可能であれば特に限定されない。また、制御電流Iを検知可能であれば、電流センサ436に代えて、電圧計等の他の手段を用いてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the
In the first embodiment and the second embodiment, the
また、ソレノイド駆動手段412は、制御電流Iを検知するための手段を有していなくてもよい。この場合、目標吸入圧力Pss又は制御電流Iとスイッチング素子430を駆動するデューティ比との相関を予め求めておけばよい。そして、当該相関に基づいて、制御信号演算手段411が目標吸入圧力Pss又は制御電流Iからデューティ比を演算し、演算したデューティ比をソレノイド駆動手段412に入力すればよい。
Further, the solenoid driving means 412 may not have a means for detecting the control current I. In this case, a correlation between the target suction pressure Pss or the control current I and the duty ratio for driving the
第1実施形態及び第2実施形態では、容量制御システムA,Bの制御装置400A,Bが独立していたけれども、制御装置400A,Bを、空調システム全体の動作を制御するエアコン用ECUの一部として構成してもよい。
第1実施形態では、容量制御弁200の弁体210に対して開閉方向に吐出圧力Pd及びクランク圧力Pcが作用していなかったが、弁体に対して開閉方向に吐出圧力Pd又はクランク圧力Pcが作用する容量制御弁を用いてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the
In the first embodiment, the discharge pressure Pd and the crank pressure Pc are not applied in the opening / closing direction to the
第2実施形態では、容量制御弁300の弁体304に対して開閉方向に吐出圧力Pd及び吸入圧力Psが作用していたが、弁体に対して更にクランク圧力Pcが作用する容量制御弁を用いてもよい。
第1及び第2実施形態の容量制御システムA,Bが適用された圧縮機100は、クラッチレス圧縮機であったが、容量制御システムA,Bは、電磁クラッチを装着した圧縮機にも適用可能である。圧縮機100は斜板式の往復動圧縮機であったけれども、揺動板式の往復動圧縮機であってもよい。揺動板式の圧縮機は、揺動板を揺動させるための要素を有し、斜板107及びこの要素をまとめて斜板要素という。圧縮機100は、電動モータで駆動されるものであってもよい。
In the second embodiment, the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps act in the opening / closing direction on the
The
更に、容量制御システムA,Bは、スクロール式やベーン式の可変容量圧縮機にも適用可能である。すなわち、弁体にソレノイドユニットの電磁力が作用する容量制御弁を用いて、吐出容量を変化させるための制御圧力を容量制御弁の弁開度によって変化させることができれば、あらゆる可変容量圧縮機に適用可能である。
なお、制御圧力とは、往復動圧縮機の場合には、クランク室の圧力(クランク圧力Pc)である。
Further, the capacity control systems A and B can be applied to a scroll type or vane type variable capacity compressor. That is, any variable displacement compressor can be used as long as the control pressure for changing the discharge capacity can be changed by the valve opening of the capacity control valve using the capacity control valve in which the electromagnetic force of the solenoid unit acts on the valve body. Applicable.
The control pressure is the crank chamber pressure (crank pressure Pc) in the case of a reciprocating compressor.
第1及び第2実施形態の容量制御システムA,Bが適用された圧縮機100では、抽気通路162の流量を規制してクランク圧力Pcを昇圧するために、抽気通路162に絞り要素として固定オリフィス103cを配置したが、絞り要素として、流量可変の絞りを用いてもよく、また、弁を配置して弁開度を調整してもよい。
第1及び第2実施形態の容量制御システムA,Bでは、容量制御弁200,300は、吐出室142とクランク室105との間を繋ぐ給気通路160に配置されていたけれども、圧縮機100が斜板式又は揺動板式の場合、給気通路160に容量制御弁200,300を配置せずに、クランク室105と吸入室140との間を繋ぐ抽気通路162に容量制御弁を配置してもよい。即ち、給気通路160の開度を制御する入口制御に限定されず、抽気通路162の開度を制御する出口制御であってもよい。
In the
In the capacity control systems A and B of the first and second embodiments, the
第1及び第2実施形態の容量制御システムA,Bが適用される冷凍サイクル10では、冷媒はR134aや二酸化炭素に限定されず、その他の新冷媒を使用してもよい。つまり、容量制御システムA,Bは、従来の空調システムにも適用可能である。
最後に、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムは、車両用空調システム以外の室内用空調システム等、空調システム全般に適用可能である。
In the
Finally, the capacity control system of the variable capacity compressor according to the present invention is applicable to air conditioning systems in general, such as indoor air conditioning systems other than vehicle air conditioning systems.
254 コイル
400A 制御装置
402 蒸発器温度センサ(制御対象検知手段)
254
Claims (11)
前記制御量を検知する制御対象検知手段と、
開閉作動によって前記制御圧力を調整可能な電磁制御弁と、
演算式に基づいて前記目標値から吐出容量制御信号を演算し、前記吐出容量制御信号に対応した制御電流を前記電磁制御弁に供給する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、判定基準が満たされたときのみ前記制御対象検知手段によって検知された制御量と前記目標値との偏差に基づいて前記演算式を補正し、
前記判定基準は、前記可変容量圧縮機の吐出容量が最大吐出容量よりも閾値時間以上の間連続して小さいという条件を含む
ことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。 It is applied to a variable capacity compressor inserted together with a radiator, an expander and an evaporator in a circulation path through which a refrigerant circulates to constitute a refrigeration cycle of an air conditioning system, so that the control amount of the air conditioning system approaches a target value, In a capacity control system that controls the discharge capacity of the variable capacity compressor by adjusting the control pressure,
Control target detection means for detecting the control amount;
An electromagnetic control valve capable of adjusting the control pressure by opening and closing;
A controller that calculates a discharge capacity control signal from the target value based on an arithmetic expression, and supplies a control current corresponding to the discharge capacity control signal to the electromagnetic control valve;
The control device corrects the arithmetic expression based on a deviation between the control amount detected by the control target detection unit and the target value only when a determination criterion is satisfied,
The determination criterion includes a condition that a discharge capacity of the variable capacity compressor is continuously smaller than a maximum discharge capacity for a threshold time or longer.
前記判定基準は、前記蒸発器送風量検知手段で検知される蒸発器の送風量が上限値以下であるという条件を更に含む
ことを特徴とする請求項2に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 Further comprising an evaporator air volume detecting means for detecting the air volume to the evaporator;
3. The capacity control of the variable capacity compressor according to claim 2, wherein the determination criterion further includes a condition that an air flow rate of the evaporator detected by the evaporator air flow rate detection unit is not more than an upper limit value. system.
前記制御装置は、
前記目標値及び前記熱負荷検知手段で検知された熱負荷に基づいて、吸入圧力の目標である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、
前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力から前記吐出容量制御信号を演算するための演算式を前記演算式として記憶した記憶手段と、
前記制御対象検知手段によって検知された制御量に基づいて前記記憶手段に記憶されている演算式を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 It further comprises a thermal load detection means for detecting the thermal load of the refrigeration cycle,
The controller is
Target suction pressure setting means for setting a target suction pressure, which is a target of suction pressure, based on the target value and the thermal load detected by the thermal load detection means;
Storage means for storing an arithmetic expression for calculating the discharge capacity control signal from the target suction pressure set by the target suction pressure setting means as the arithmetic expression;
5. The variable capacitor according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects an arithmetic expression stored in the storage unit based on a control amount detected by the control target detection unit. Compressor capacity control system.
前記目標吸入圧力設定手段は、前記目標値、前記熱負荷、及び、前記回転数検知手段で検知された物理量に基づいて前記目標吸入圧力を設定する
ことを特徴とする請求項5に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 A rotation speed detecting means for detecting a physical quantity corresponding to the rotation speed of the variable capacity compressor;
6. The variable according to claim 5, wherein the target suction pressure setting means sets the target suction pressure based on the target value, the thermal load, and a physical quantity detected by the rotation speed detection means. Capacity control system for capacity compressor.
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