JP5091757B2 - Capacity control system for variable capacity compressor - Google Patents
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Description
本発明は、空調システムの冷凍サイクル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 a refrigeration cycle of an air conditioning system.
例えば車両用空調システムに用いられる可変容量圧縮機として、斜板式可変容量圧縮機はハウジングを備え、ハウジングの内部には吐出圧力領域(吐出室)、吸入圧力領域(吸入室)、クランク室及びシリンダボアが区画形成される。クランク室内を延びる駆動軸には斜板が傾動可能に連結され、斜板を含む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア内に配置されたピストンの往復運動に変換する。ピストンの往復運動は、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入、吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出工程を実行する。 For example, as a variable capacity compressor used in an air conditioning system for vehicles, a swash plate type variable capacity compressor includes a housing, and inside the housing is a discharge pressure region (discharge chamber), a suction pressure region (suction chamber), a crank chamber, and a cylinder bore. Are partitioned. A swash plate is tiltably connected to a drive shaft extending in the crank chamber, and a conversion mechanism including the swash plate converts the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of a piston disposed in the cylinder bore. The reciprocating motion of the piston performs the steps of sucking the working fluid from the suction chamber into the cylinder bore, compressing the sucked working fluid, and discharging the compressed working fluid into the discharge chamber.
ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、制御圧力としてのクランク室の圧力(クランク圧力Pc)を変化させることにより可変である。そこで吐出容量を制御するために、ハウジング内に容量制御弁が収容される。容量制御弁は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置され、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置される。 The stroke length of the piston, that is, the discharge capacity of the compressor is variable by changing the crank chamber pressure (crank pressure Pc) as the control pressure. In order to control the discharge capacity, a capacity control valve is accommodated in the housing. The capacity control valve is disposed in an air supply passage that communicates the discharge chamber and the crank chamber, and a throttle is disposed in an extraction passage that communicates the crank chamber and the suction chamber.
例えば、特許文献1の図11に記載された容量制御弁は作動ロッド及びソレノイドユニットを有し、作動ロッドに対して、吐出圧力Pdが開弁方向に作用し、吸入圧力Ps及びソレノイドユニットの電磁力が閉弁方向に作用する。
特許文献1の容量制御弁を用いた場合、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差(Pd−Ps差圧)が目標値に近付くように、吐出容量がフィードバック制御される。すなわち、特許文献1が開示する空調装置では、Pd−Ps差圧を制御対象としてソレノイドユニットのコイルへの通電量を変化させ、これに伴い吐出容量を変化させる。例えば、この空調装置では、Pd−Ps差圧が縮小しようとすれば、吐出容量を増大させてPd−Ps差圧を所定値に近付けるように動作する。
For example, the displacement control valve described in FIG. 11 of Patent Document 1 has an operating rod and a solenoid unit. A discharge pressure Pd acts on the operating rod in the valve opening direction, and the suction pressure Ps and the solenoid unit electromagnetic Force acts in the valve closing direction.
When the capacity control valve of Patent Document 1 is used, the discharge capacity is feedback controlled so that the difference between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps (Pd−Ps differential pressure) approaches the target value. That is, in the air conditioner disclosed in Patent Document 1, the energization amount to the coil of the solenoid unit is changed using the Pd-Ps differential pressure as a control target, and the discharge capacity is changed accordingly. For example, in this air conditioner, if the Pd-Ps differential pressure is to be reduced, the discharge capacity is increased to operate the Pd-Ps differential pressure close to a predetermined value.
なお、特許文献1の図1に記載された可変容量圧縮機には、当該圧縮機の吐出室と冷媒の循環路との間を遮断可能な逆止弁が設けられている。より詳しくは、逆止弁は、圧縮機が最小吐出容量状態となった場合には、吐出室と冷媒の循環路との間を遮断する(特許文献1の段落番号0081)。
車両用空調システムに可変容量圧縮機を適用する場合、可変容量圧縮機は、機械的に規定される最小の吐出容量が略ゼロになるよう設計され、その制御方式としては、外部信号により吐出容量を制御する外部制御方式が採用される。この場合、可変容量圧縮機の吐出容量の制御方法(制御モード)としては、一般に、必要な冷房能力に合わせて吐出容量を増減する制御モード(空調制御モード)が採用される。 When a variable capacity compressor is applied to a vehicle air conditioning system, the variable capacity compressor is designed so that the minimum mechanically defined discharge capacity is substantially zero. An external control method is used to control. In this case, as a control method (control mode) of the discharge capacity of the variable capacity compressor, generally, a control mode (air conditioning control mode) for increasing or decreasing the discharge capacity in accordance with the required cooling capacity is adopted.
ここで、空調制御モードに比べて可変容量圧縮機の消費動力を削減するための制御モードとしては、可変容量圧縮機の起動時の吐出容量を可及的に小さくし、起動後に吐出容量を徐々に増大するモード(起動制御モード)を採用することが考えられる。この起動制御モードによれば、可変容量圧縮機の起動時に、吐出圧力が急激に上昇することが防止され、可変容量圧縮機の駆動負荷が削減される。 Here, as a control mode for reducing the power consumption of the variable capacity compressor as compared with the air conditioning control mode, the discharge capacity at the start of the variable capacity compressor is made as small as possible, and the discharge capacity is gradually increased after the start. It is conceivable to adopt a mode (startup control mode) that increases rapidly. According to this start control mode, when the variable capacity compressor is started, the discharge pressure is prevented from rising rapidly, and the driving load of the variable capacity compressor is reduced.
また、可変容量圧縮機の吐出容量を、冷房能力の確保よりも消費動力の削減を優先するように制御する制御モード(エコ制御モード)を採用することも考えられる。
しかしながら、上述した特許文献1に記載された可変容量圧縮機には、逆止弁が設けられており、機械的に規定される最小の吐出容量よりもある程度吐出容量が大きくならなければ、逆止弁が開弁しない。つまり、起動制御モードで圧縮機を起動しようとしても、逆止弁によって圧縮機から冷媒が吐出されず、起動制御モードでは圧縮機を起動できないおそれがある。
It is also conceivable to adopt a control mode (eco control mode) in which the discharge capacity of the variable capacity compressor is controlled so as to give priority to the reduction of power consumption over the securing of the cooling capacity.
However, the variable displacement compressor described in Patent Document 1 described above is provided with a check valve, and if the discharge capacity does not become larger than the minimum discharge capacity that is mechanically defined, The valve does not open. That is, even if it is going to start a compressor in start control mode, a refrigerant | coolant is not discharged from a compressor by a non-return valve, and there exists a possibility that a compressor cannot be started in start control mode.
また、エコ制御モードを採用する場合、吐出容量の目標を小さくし過ぎると、逆止弁によって圧縮機から冷媒が吐出されなくなるおそれがあり、吐出容量の目標を大きくし過ぎると、消費動力を十分に削減できない。
一方、空調制御モードを行っている場合でも、冷房負荷の減少に伴い吐出容量の目標が小さくなり過ぎると、逆止弁によって圧縮機から冷媒が吐出されなくなり、吐出容量の制御が不安定になる虞がある。
In addition, when the eco-control mode is adopted, if the target of the discharge capacity is too small, there is a risk that the refrigerant will not be discharged from the compressor by the check valve. If the target of the discharge capacity is too large, the power consumption will be sufficient. Can not be reduced.
On the other hand, even when the air conditioning control mode is performed, if the target of the discharge capacity becomes too small as the cooling load decreases, the check valve does not discharge the refrigerant from the compressor, and the control of the discharge capacity becomes unstable. There is a fear.
上記した問題は、可変容量圧縮機とともに逆止弁を用いたときに、圧縮機からの冷媒の吐出が許容される最小の吐出容量が明確に規定されていないことに起因している。
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、逆止弁とともに用いられる可変容量圧縮機に適用され、当該圧縮機からの冷媒の吐出が許容される最小の吐出容量(以下、有効最小吐出容量という)が明確に規定されることにより、有効最小吐出容量近傍で吐出容量が安定に制御されるとともに可変容量圧縮機の消費動力の削減が図ら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 above-described problem is caused by the fact that the minimum discharge capacity that allows the refrigerant to be discharged from the compressor is not clearly defined when the check valve is used together with the variable capacity compressor.
The present invention has been made based on the above-described circumstances, and its object is to be applied to a variable capacity compressor used together with a check valve, and a minimum discharge that allows discharge of refrigerant from the compressor. A variable capacity compressor in which the capacity (hereinafter referred to as the effective minimum discharge capacity) is clearly defined so that the discharge capacity is stably controlled near the effective minimum discharge capacity and the power consumption of the variable capacity compressor is reduced. It is to provide a capacity control system.
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、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て、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、前記循環路における前記可変容量圧縮機と前記放熱器との間に設けられ、所定の設定差圧で開弁する逆止弁と、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力が作用するとともに、前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の圧力及びソレノイドユニットの電磁力が前記吐出圧力領域の圧力とは対抗する方向にて作用する弁体を有し、前記弁体の作動により前記制御圧力を変化させる容量制御弁と、少なくとも1つの外部情報を検知するための外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報及び前記逆止弁の設定差圧に基づいて前記ソレノイドユニットのコイルに供給される電流を調整する電流調整手段とを備える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-described object, according to the present invention, a refrigerant is circulated in a circulation path for constituting a refrigeration cycle together with a radiator, an expander and an evaporator, and the capacity is increased based on a change in control pressure. In a variable capacity compressor capacity control system, a check valve provided between the variable capacity compressor and the radiator in the circulation path and opened at a predetermined set differential pressure, and the variable capacity compression And a valve body that acts in a direction in which the pressure in the suction pressure region of the variable capacity compressor and the electromagnetic force of the solenoid unit oppose the pressure in the discharge pressure region. , A displacement control valve that changes the control pressure by the operation of the valve body, external information detection means for detecting at least one external information, and external information detected by the external information detection means And a current adjusting means for adjusting a current supplied to the coil of the solenoid unit based on a set differential pressure of the check valve. A capacity control system for a variable capacity compressor is provided (claim). Item 1).
好ましくは、前記電流調整手段により前記コイルに供給される電流の下限値は、前記吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差圧が、前記逆止弁の設定差圧を超えるように設定されている(請求項2)。
好ましくは、前記外部情報検知手段は、前記吐出圧力領域の圧力を検知する吐出圧力検知手段を含み、前記電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力の目標値である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段を含み、且つ、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出圧力領域の圧力、前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力及び前記逆止弁の設定差圧に基づいて前記コイルに供給される電流を調整する(請求項3)。
Preferably, the lower limit value of the current supplied to the coil by the current adjusting means is such that the differential pressure between the pressure in the discharge pressure region and the pressure in the suction pressure region exceeds the set differential pressure of the check valve. (Claim 2).
Preferably, the external information detection means includes discharge pressure detection means for detecting a pressure in the discharge pressure area, and the current adjustment means is based on the external information detected by the external information detection means. Target suction pressure setting means for setting a target suction pressure that is a target value of the pressure of the pressure, and the pressure in the discharge pressure region detected by the discharge pressure detection means, the target set by the target suction pressure setting means The current supplied to the coil is adjusted based on the suction pressure and the set differential pressure of the check valve.
好ましくは、前記外部情報検知手段は、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含み、前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機を非作動状態から作動状態にする要求があったときに、前記可変容量圧縮機が非作動状態であったときに前記熱負荷検知手段で検知された熱負荷に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定する(請求項4)。 Preferably, the external information detection means includes a thermal load detection means for detecting a thermal load of the refrigeration cycle, and the target suction pressure setting means has a request to change the variable capacity compressor from an inoperative state to an activated state. If so, an initial value of the target suction pressure is set based on the thermal load detected by the thermal load detecting means when the variable capacity compressor is in an inoperative state.
好ましくは、前記吐出圧力検知手段は、前記熱負荷検知手段を兼ね、前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機が非作動状態であったときに前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力領域の圧力又は当該圧力と関連を有する値に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定する(請求項5)。
好ましくは、前記吐出圧力検知手段は、前記逆止弁より下流に設置されて前記吐出圧力領域の圧力と関連を有する値として前記冷凍サイクルの高圧領域の圧力を検知する圧力センサを含み、前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機が非作動状態にあり前記逆止弁が閉じているときに前記圧力センサによって検知された前記高圧領域の圧力に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定する(請求項6)。
Preferably, the discharge pressure detection means also serves as the thermal load detection means, and the target suction pressure setting means is detected by the discharge pressure detection means when the variable capacity compressor is in an inoperative state. An initial value of the target suction pressure is set based on the pressure in the discharge pressure region or a value related to the pressure.
Preferably, the discharge pressure detecting means includes a pressure sensor that is installed downstream from the check valve and detects a pressure in the high pressure region of the refrigeration cycle as a value related to the pressure in the discharge pressure region. The suction pressure setting means determines the initial value of the target suction pressure based on the pressure in the high pressure region detected by the pressure sensor when the variable capacity compressor is in an inoperative state and the check valve is closed. Set (Claim 6).
好ましくは、前記目標吸入圧力設定手段は、前記目標吸入圧力を前記初期値から徐々に低下させる(請求項7)。
好ましくは、前記目標吸入圧力の初期値が、予め設定された下限値未満または予め設定された上限値超であるときに、前記可変容量圧縮機は非作動状態にて維持される(請求項8)。
Preferably, the target suction pressure setting means gradually decreases the target suction pressure from the initial value (claim 7).
Preferably, when the initial value of the target suction pressure is less than a preset lower limit value or exceeds a preset upper limit value, the variable capacity compressor is maintained in a non-operating state (Claim 8). ).
好ましくは、前記電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて、前記吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差圧の目標値である目標差圧を設定する目標差圧設定手段を含み、且つ、前記目標差圧設定手段により設定された目標差圧及び前記逆止弁の設定差圧に基づいて前記コイルに供給される電流を調整する(請求項9)。 Preferably, the current adjusting means calculates a target differential pressure that is a target value of a differential pressure between the pressure in the discharge pressure area and the pressure in the suction pressure area based on the external information detected by the external information detecting means. A target differential pressure setting means for setting is included, and a current supplied to the coil is adjusted based on the target differential pressure set by the target differential pressure setting means and the set differential pressure of the check valve. 9).
好ましくは、前記可変容量圧縮機が非作動状態から作動状態に切換わるとき、前記電流調整手段により前記コイルに供給される電流の初期値は、前記逆止弁の設定差圧を基準として設定される(請求項10)。
好ましくは、前記電流の初期値は、前記可変圧縮機が確実に起動されるよう、前記逆止弁の設定差圧及び前記容量制御弁の動作特性のうち一方又は両方のばらつきを考慮して設定される(請求項11)。
Preferably, when the variable capacity compressor is switched from the non-operating state to the operating state, the initial value of the current supplied to the coil by the current adjusting means is set based on a set differential pressure of the check valve. (Claim 10).
Preferably, the initial value of the current is set in consideration of a variation in one or both of a set differential pressure of the check valve and an operation characteristic of the capacity control valve so that the variable compressor is reliably started. (Claim 11).
好ましくは、前記電流調整手段は、前記コイルに供給される電流を前記初期値から徐々に増大する(請求項12)。
好ましくは、前記可変容量圧縮機は、内部に前記吐出圧力領域、クランク室、前記吸入圧力領域及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路とを備え、前記容量制御弁は、前記給気通路に介挿されている(請求項13)。
Preferably, the current adjusting means gradually increases the current supplied to the coil from the initial value (claim 12).
Preferably, the variable displacement compressor has a housing in which the discharge pressure region, the crank chamber, the suction pressure region, and a cylinder bore are defined, a piston disposed in the cylinder bore, and a rotation in the housing. A drive shaft supported by the drive shaft, a conversion mechanism including a variable tilt swash plate element that converts the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of the piston, an air supply passage communicating the discharge chamber and the crank chamber, A bleed passage that communicates the crank chamber and the suction chamber is provided, and the capacity control valve is interposed in the air supply passage.
好ましくは、前記可変容量圧縮機はクラッチレス圧縮機である(請求項14)。 Preferably, the variable capacity compressor is a clutchless compressor.
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、外部情報及び逆止弁の設定差圧に基づいてコイルに供給される電流が調整される。逆止弁の設定差圧を考慮することで、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、有効最小吐出容量近傍での吐出容量制御が安定になる。また、有効最小吐出容量近傍で吐出容量制御が的確に行われることによって、可変容量圧縮機の消費動力が削減される。 In the capacity control system of the variable capacity compressor according to the first aspect of the present invention, the current supplied to the coil is adjusted based on the external information and the set differential pressure of the check valve. By considering the set differential pressure of the check valve, the discharge capacity control is accurately performed up to the effective minimum discharge capacity, and the discharge capacity control near the effective minimum discharge capacity becomes stable. In addition, the power consumption of the variable capacity compressor is reduced by accurately controlling the discharge capacity in the vicinity of the effective minimum discharge capacity.
請求項2の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、コイルに電流が供給されるときには、可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力(吐出圧力)と吸入圧力領域の圧力(吸入圧力)との差(Pd−Ps差圧)が、逆止弁の設定差圧を超えるため、圧縮機から冷媒が吐出される。この結果として、この容量制御システムによれば、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われる。 In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 2, when a current is supplied to the coil, the difference between the pressure (discharge pressure) in the discharge pressure area and the pressure (intake pressure) in the suction pressure area of the variable capacity compressor. Since (Pd-Ps differential pressure) exceeds the set differential pressure of the check valve, the refrigerant is discharged from the compressor. As a result, according to this capacity control system, discharge capacity control is accurately performed up to the effective minimum discharge capacity.
請求項3の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出圧力及び目標吸入圧力に基づいてコイルに供給される電流を調整することによって、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、更に、逆止弁の設定差圧に基づいて電流が調整されることによって、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
請求項4の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、熱負荷検知手段で検知された熱負荷を利用することにより、圧縮機が非作動状態にあるときの吸入圧力が検知または推定される。そして、検知又は推定された吸入圧力に基づいて、目標吸入圧力の初期値が容易且つ的確に設定される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 3, the discharge capacity control range is wide by adjusting the current supplied to the coil based on the discharge pressure and the target suction pressure. In addition, by adjusting the current based on the set differential pressure of the check valve, the discharge capacity control is accurately performed up to the effective minimum discharge capacity, and the entire area of the wide control range is effectively utilized.
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to the fourth aspect, the suction pressure when the compressor is in the non-operating state is detected or estimated by using the heat load detected by the heat load detecting means. The initial value of the target suction pressure is easily and accurately set based on the detected or estimated suction pressure.
請求項5の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、吐出圧力検知手段が熱負荷検知手段を兼ねることにより、新たに熱負荷検知手段を付加する必要が無く、システムの構成が簡素化される。
請求項6の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、逆止弁が閉じているときに圧力センサによって高圧領域の圧力を検知することによって、可変容量圧縮機が非作動状態にあるときにおける吸入圧力が実質的に検知される。そして、検知された高圧領域の圧力を基準として目標吸入圧力の初期値を設定することで、目標吸入圧力の初期値が容易且つ的確に設定される。
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of claim 5, since the discharge pressure detecting means also serves as the heat load detecting means, it is not necessary to newly add the heat load detecting means, and the system configuration is simplified. The
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of claim 6, when the check valve is closed, the pressure in the high pressure region is detected by the pressure sensor, so that the variable capacity compressor is in the non-operating state. The suction pressure is substantially detected. Then, the initial value of the target suction pressure is set easily and accurately by setting the initial value of the target suction pressure with reference to the detected pressure in the high pressure region.
この結果として、この容量制御システムによれば、可変容量圧縮機を非作動状態から作動状態へと起動するときに、可変容量圧縮機の駆動負荷や吐出圧力が急激に増大することが抑制され、消費動力が削減されるととともに吐出容量制御が安定する。
請求項7の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、目標吸入圧力を徐々に低下させることにより、可変容量圧縮機が作動状態になってからも、駆動負荷や吐出圧力の急激な増大が抑制される。このため、例えばこの可変容量圧縮機の容量制御システムを適用した空調システムによれば、可変容量圧縮機の起動後に空調が円滑に行われる。
As a result, according to this capacity control system, when the variable capacity compressor is started from the non-operating state to the operating state, the drive load and discharge pressure of the variable capacity compressor are suppressed from rapidly increasing, As the power consumption is reduced, the discharge capacity control is stabilized.
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of claim 7, the drive load and the discharge pressure are rapidly increased even after the variable capacity compressor is in an operating state by gradually decreasing the target suction pressure. It is suppressed. For this reason, for example, according to the air conditioning system to which the capacity control system of the variable capacity compressor is applied, the air conditioning is smoothly performed after the variable capacity compressor is started.
請求項8の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、可変容量圧縮機の作動が制限されるべき領域での可変容量圧縮機の運転が回避され、可変容量圧縮機の信頼性が確保される。
請求項9の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、Pd−Ps差圧の目標値である目標差圧に基づいてコイルに供給される電流を調整しているため、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、更に、逆止弁の設定差圧に基づいて電流が調整されることによって、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of claim 8, the operation of the variable capacity compressor is avoided in the region where the operation of the variable capacity compressor is to be restricted, and the reliability of the variable capacity compressor is ensured. The
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 9, since the current supplied to the coil is adjusted based on the target differential pressure that is the target value of the Pd-Ps differential pressure, the control range of the discharge capacity is wide. . In addition, by adjusting the current based on the set differential pressure of the check valve, the discharge capacity control is accurately performed up to the effective minimum discharge capacity, and the entire area of the wide control range is effectively utilized.
請求項10の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、可変容量圧縮機を非作動状態から作動状態へと起動するとき、電流の初期値を逆止弁の設定差圧を基準として設定することで、吐出容量の制御範囲内で、差圧が略最小になる。このため、可変容量圧縮機を起動するとき、可変容量圧縮機の駆動負荷や吐出圧力が急激に増大することが抑制され、消費動力が削減されるととともに吐出容量制御が安定する。
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of
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、可変容量圧縮機が確実に起動される。
請求項12の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、コイルに供給される電流値が徐々に増大することにより、可変容量圧縮機が作動状態になってからも、駆動負荷や吐出圧力の急激な増大が抑制される。このため、例えばこの可変容量圧縮機の容量制御システムを適用した空調システムにあっては、可変容量圧縮機が作動状態になってから、空調が円滑に行われる。
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of claim 11, the variable capacity compressor is reliably started.
According to the capacity control system of the variable capacity compressor of the twelfth aspect, even when the variable capacity compressor is in an operating state by gradually increasing the value of the current supplied to the coil, the drive load and the discharge pressure are controlled. Rapid increase is suppressed. For this reason, for example, in an air conditioning system to which the variable capacity compressor capacity control system is applied, air conditioning is smoothly performed after the variable capacity compressor is in an operating state.
請求項13の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、可変容量圧縮機が斜板要素を有する往復動型の可変容量圧縮機であり、吐出容量の機械的な可変範囲が広く、この広い可変範囲が有効に活用される。
請求項14の可変容量圧縮機の容量制御システムは、クラッチレス圧縮機が逆止弁ととともに使用されることが多いため、新たに逆止弁を追加することなくクラッチレス圧縮機に簡易に適用される。
In the capacity control system of the variable capacity compressor according to claim 13, the variable capacity compressor is a reciprocating type variable capacity compressor having a swash plate element, and the mechanical variable range of the discharge capacity is wide, and this wide variable range. Is effectively utilized.
Since the clutchless compressor is often used together with a check valve, the variable capacity compressor capacity control system according to
図1は、車両用空調システムの冷凍サイクル(冷凍回路)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(外部循環路)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)14、膨張器(膨張弁)16及び蒸発器18が順次介挿され、圧縮機100が作動すると、循環路12を冷媒が循環する。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。
FIG. 1 shows a refrigeration cycle (refrigeration circuit) 10 of a vehicle air conditioning system. 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り、冷却される。
第1実施形態の容量制御システムAが適用される圧縮機100は可変容量圧縮機であり、例えば往復動型の斜板式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。すなわち、斜板107の法線と駆動軸106の軸線とがなす角(傾角)は可変であり、傾角の最小値(最小傾角)は略0°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には、吸入室(吸入圧力領域)140及び吐出室(吐出圧力領域)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 suction chamber (suction pressure region) 140 and a discharge chamber (discharge pressure region) 142 are defined in the
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200が配置されている。
図2に示したように、逆止弁200はベース202を有し、ベース202はそれぞれ中空円筒状の大径部204と小径部206とを有する。大径部204の外周面には周溝が形成され、周溝にはOリング208が嵌められている。小径部206は、大径部204に対して一体且つ同軸に連なっており、小径部206にはケーシング210が固定されている。
A
As shown in FIG. 2, the
ケーシング210は円筒状をなし、周壁212と端壁214とを有する。端壁214は、中央に凹み及び連通孔216を有し、端壁214とは反対側の周壁212の端部は小径部206に気密に嵌合している。
ケーシング210内には、カップ状の弁体218が配置され、弁体218は円板形状の板部220と、板部220の外周縁に一体に連なる筒部222とを有する。筒部222は、ケーシング210の周壁212に対して摺動自在であり、板部220とケーシング210の端壁214との間には圧縮コイルばね224が配置されている。圧縮コイルばね224は、板部220をベース202の小径部206の端面に向けて付勢する。
The
A cup-shaped
ケーシング210の周壁212のベース202側には、複数の開口部226が周方向に間隔をもって形成されている。弁体218の板部220が小径部206の端面に当接しているとき、ベース202の中空部とケーシング210の開口部226との間は弁体218によって遮断されるが、板部220が小径部206の端面から離間しているとき、ベース202の中空部とケーシング210の開口部226とが連通する。すなわち、小径部206の端面は弁座を構成し、弁体218の板部220が小径部206の端面に当接しているとき逆止弁200は閉弁し、弁体218の板部220が小径部206の端面から離間しているとき逆止弁200は開弁する。
A plurality of
弁体218の板部220には、ベース202の中空部の圧力Pinと、ケーシング210内の圧力Poutと、圧縮コイルばね224の付勢力fs1とが作用しており、逆止弁200は、圧力Pinと圧力Poutとの差が所定の設定差圧ΔP1を超えると開弁する。設定差圧ΔP1は、以下の式(1)で表される。
ΔP1=Pin−Pout=fs1/Sv1 ・・・(1)
なお、Sv1は弁体218が弁座に当接しているときに、弁体218の板部220に圧力Pinが作用する面積(シール面積)である。
The
ΔP1 = Pin−Pout = fs1 / Sv1 (1)
Sv1 is an area (seal area) where pressure Pin acts on the
したがって吐出室142は、吐出通路156、マフラ空間154、逆止弁200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。
なお、逆止弁200には、圧力Pinとして吐出通路156側の圧力と、圧力Poutとしての吐出ポート152a側の圧力が作用する。
Accordingly, the
Note that the pressure on the
再び図1を参照すると、リアハウジング104には、容量制御弁(電磁制御弁)300が収容され、容量制御弁300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。
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。
Referring to FIG. 1 again, the
On the other hand, the
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300に接続されている。
より詳しくは、図3に示したように、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アクチュエータとしての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。
The
More specifically, as shown in FIG. 3, 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
ソレノイド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、樹脂部材314によって囲まれた円筒形状のコイル316が収容されている。
The solenoid 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側は筒状部材320によって囲まれ、筒状部材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と筒状部材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。筒状部材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。
The
A pressure-
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(以下、吸入圧力Psと呼ぶ)が作用する。弁体304とソレノイドロッド326の一体構成物は、感圧部材として機能する。
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(以下、吐出圧力Pdと呼ぶ)が作用する弁体304の受圧面積(シール面積Sv2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。この場合、弁体304には、開閉方向にクランク室105の圧力(以下、クランク圧力Pcと呼ぶ)は作用しない。
Accordingly, the
In the
コイル316には、圧縮機100の外部に設けられた制御装置400が接続され、制御装置400からコイル316に制御電流Iが供給されると、ソレノイドユニットは電磁力F(I)を発生する。ソレノイドユニットの電磁力F(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。
従って、弁体304には、吐出圧力Pd、吸入圧力Ps、電磁力F(I)及び圧縮コイルばねの付勢力fs2が作用し、これらの間の関係は次式(2)、(3)によって示される。
A
Accordingly, the discharge pressure Pd, the suction pressure Ps, the electromagnetic force F (I), and the urging force fs2 of the compression coil spring act on the
なお、Sv2は、弁体304が弁孔304aを閉じているときに、弁体304に対して弁孔304aを通じて吐出圧力Pdが作用する面積(シール面積)である。
式(2)及び(3)によれば、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差であるPd−Ps差圧ΔP(=Pd−Ps)は、ソレノイドユニットで発生する電磁力F(I)で調整可能である。図4は、制御電流IとPd−Ps差圧ΔPとの関係を示しており、制御電流Iの増加に伴い、Pd−Ps差圧ΔPが増大する。このような関係によれば、制御電流Iを操作することによって、Pd−Ps差圧ΔPが所定値になるように吐出容量がフィードバック制御される。このような制御はPd−Ps差圧制御とも称される。
Sv2 is an area (seal area) where the discharge pressure Pd acts on the
According to the equations (2) and (3), the Pd−Ps differential pressure ΔP (= Pd−Ps), which is the difference between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps, is an electromagnetic force F (I) generated in the solenoid unit. It can be adjusted. FIG. 4 shows the relationship between the control current I and the Pd-Ps differential pressure ΔP, and as the control current I increases, the Pd-Ps differential pressure ΔP increases. According to such a relationship, by operating the control current I, the discharge capacity is feedback-controlled so that the Pd−Ps differential pressure ΔP becomes a predetermined value. Such control is also referred to as Pd-Ps differential pressure control.
クラッチレス圧縮機100を非作動状態とする場合は、コイル316に供給される制御電流Iをゼロとする。これにより、開放ばね328の付勢力により弁体304が弁座から離れて弁孔301aが開き、容量制御弁300を通じて吐出室142の冷媒がクランク室105に導入され、吐出容量は最小に維持される。
なお空調システム(エアコン)又は圧縮機100を起動するとは、圧縮機100を非作動状態から作動状態にすることであり、圧縮機100が非作動状態であるとは、逆止弁200が閉弁状態にあり圧縮機100から冷媒が外部に吐出されていない状態をさす。一方、圧縮機100が作動状態であるとは、逆止弁200が開弁状態にあり圧縮機100から冷媒が外部に吐出されている状態をさす。
When the
The activation of the air conditioning system (air conditioner) or the
逆止弁200の設定差圧ΔP1は、圧縮機100が機械的な最小吐出容量状態で発生するPd−Ps差圧ΔPより大きく設定され、最小吐出容量状態では逆止弁200は常時閉弁状態にある。なお、斜板107の最小傾角は略0°であるため、最小吐出容量状態でのPd−Ps差圧ΔPは小さく、逆止弁200の設定差圧ΔP1は、最小吐出容量状態でのPd−Ps差圧ΔPを多少上回る程度に設定される。
The set differential pressure ΔP1 of the
したがって、圧縮機100が機械的な最小吐出容量状態にあるとき、圧縮機100から放熱器14への冷媒の流れが逆止弁200によって阻止される。そして、最小吐出容量状態では、シリンダボアから101aから吐出室142に排出された冷媒は、給気通路160の上流側、容量制御弁300、給気通路160の下流側、クランク室105、抽気通路162及び吸入室140を経由して再びシリンダボア101a内に吸入される。つまり、最小吐出容量状態では、冷媒が圧縮機100の内部を循環する。
Therefore, when the
逆止弁200が閉じた状態では、逆止弁200よりも下流側(放熱器14側)での冷媒の流れは無くなる。このとき、膨張弁16が開状態であれば、逆止弁200の出口での冷媒の圧力Poutは、吸入圧力Psと実質的に同等の圧力となる。また、膨張弁16が閉状態であっても、弁漏れにより、圧力Poutは吸入圧力Psに近付く。
つまり逆止弁200が閉じた状態では、逆止弁200の入口での冷媒の圧力Pinは吐出圧力Pdに等しく、圧力Poutは吸入圧力Psに等しいと考えてよい。従って、クラッチレス圧縮機100が非作動状態から作動状態に切替わる時、すなわち、逆止弁200が閉弁状態から開弁状態になる時は、Pd−Ps差圧ΔPは、逆止弁200の設定差圧ΔP1と実質的に同等であると考えてよい。
In the state where the
That is, when the
図4に示すように、容量制御のために使用される制御電流Iの使用範囲は、ゼロである場合を除き、下限値Imin及び上限値Imaxで規定される。下限値Iminには、制御可能な範囲におけるPd−Ps差圧ΔPの最小値(最小差圧ΔPmin)が対応し、上限値Imaxには、制御可能な範囲におけるPd−Ps差圧ΔPの最大値(最大差圧ΔPmax)が対応する。ここで、最小差圧ΔPminが逆止弁200の設定差圧ΔP1と同等の値になるよう、下限値Iminは決定される。
As shown in FIG. 4, the usage range of the control current I used for capacity control is defined by a lower limit value Imin and an upper limit value Imax, except when it is zero. The lower limit value Imin corresponds to the minimum value (minimum differential pressure ΔPmin) of the Pd-Ps differential pressure ΔP in the controllable range, and the upper limit value Imax corresponds to the maximum value of the Pd-Ps differential pressure ΔP in the controllable range. (Maximum differential pressure ΔPmax) corresponds. Here, the lower limit value Imin is determined so that the minimum differential pressure ΔPmin becomes equal to the set differential pressure ΔP1 of the
このように下限値Iminが決定されるのは、クラッチレス圧縮機100が非作動状態では、逆止弁200が閉じて吐出室142から放熱器14への冷媒の流れが阻止され、逆止弁200の設定差圧ΔP1以下の値には、Pd−Ps差圧ΔPを近付けることができないからである。つまり逆止弁200の設定差圧ΔP1を基準として、Pd−Ps差圧ΔPの最小側の制御限界である最小差圧ΔPminが規定され、最小差圧ΔPminに対応する制御電流Iの下限値Iminをコイル316に供給することで、圧縮機100の吐出容量が作動状態としては最小の最小吐出容量(有効最小吐出容量)になる。
Thus, the lower limit value Imin is determined when the
ただし、逆止弁200の設定差圧ΔP1、及び、式(2)で示した容量制御弁300の動作特性には生産上のばらつきがそれぞれあり、最小差圧ΔPminと制御電流Iの下限値Iminは、これらのばらつきを考慮して設定されるのが好ましい。逆止弁200の設定差圧ΔP1を基準として最小差圧ΔPminを規定することには、こられのばらつきを考慮する場合も含まれる。
However, the set differential pressure ΔP1 of the
具体的には、図5に示すように、最小差圧ΔPminがΔP1±α、容量制御弁300のPd−Ps差圧ΔPがΔP±βの範囲でばらつくとすれば、制御電流Iの下限値IminとしてはILからIMを経てIHに渡る範囲を想定することが考えられる。
図6は、制御装置400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。容量制御システムAは、エアコンスイッチ402、蒸発器目標温度設定手段401、温度センサ403を有する。
Specifically, as shown in FIG. 5, if the minimum differential pressure ΔPmin varies within the range of ΔP1 ± α and the Pd−Ps differential pressure ΔP of the
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the capacity control system A including the
なお、蒸発器目標温度設定手段401は、例えば、空調システム全体の動作を制御するエアコン用ECU(電子制御ユニット)の一部により構成することができる。また、制御装置400は、独立のECUによって構成することができるが、エアコン用ECUの一部により構成してもよい。
エアコンスイッチ402は乗員によって操作され、エアコンスイッチ402をオン状態又はオフ状態に切り換えることで、可変容量圧縮機100が非作動状態から作動状態又は作動状態から非作動状態に切り換えられる。
The evaporator target temperature setting means 401 can be constituted by, for example, a part of an air conditioner ECU (electronic control unit) that controls the operation of the entire air conditioning system. The
The
蒸発器目標温度設定手段401は、蒸発器18の目標冷却状態を設定するための手段であり、乗員により設定される車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、蒸発器目標出口空気温度Tesを設定する。蒸発器目標出口空気温度Tesは、圧縮機100の吐出容量制御の目標であり、蒸発器18の出口での空気流の温度(蒸発器出口空気温度)Teの目標値である。
The evaporator target temperature setting means 401 is a means for setting the target cooling state of the
温度センサ403は、外部情報検知手段の1つであり、蒸発器18の冷却状態を検知すべく、蒸発器出口空気温度Teを検知する。温度センサ403は、空気回路における蒸発器18の出口に設置される(図1参照)。
制御装置400は目標差圧設定手段404及びソレノイド駆動手段405を有し、目標差圧設定手段404は目標差圧ΔPtを設定する。目標差圧ΔPtは、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差であるPd−Ps差圧ΔPの目標値である。前述の式(3)から明らかなように、コイル316に供給される制御電流Iに対応してPd−Ps差圧ΔPが決まるため、目標差圧ΔPtを設定することは、コイル316に供給すべき制御電流Iを設定することに等しい。つまり、目標差圧設定手段404は制御電流Iを設定するものであるともいえる。
The
The
ソレノイド駆動手段405は、目標差圧設定手段404で設定された制御電流Iをコイル316に供給して容量制御弁300を駆動する。制御電流Iは、例えば所定の駆動周波数(例えば400〜500Hz)のPWM(パルス幅変調)により、デューティ比を変更することにより調整される。
つまり、目標差圧設定手段404及びソレノイド駆動手段405は、目標差圧ΔPtに基づいて、容量制御弁300のコイル316に供給される制御電流I若しくは当該制御電流Iに関連するパラメータを調整する電流調整手段を構成している。
The
That is, the target differential
ここで、目標差圧設定手段404には、蒸発器目標温度設定手段401及び温度センサ403が電気的に接続されており、蒸発器目標出口空気温度Tes及び蒸発器出口空気温度Teが適当な時間間隔で入力される。目標差圧設定手段404は、冷房負荷に応じた空調制御モードとして、蒸発器目標出口空気温度Tesと蒸発器出口空気温度Teとの差が縮小するように、目標差圧ΔPt又は制御電流Iを設定する。
Here, an evaporator target temperature setting means 401 and a
ただし、目標差圧設定手段404には、設定差圧ΔP1も予め入力されており、目標差圧設定手段404は、目標差圧ΔPt又は制御電流Iの最小側では、目標出口空気温度Tes、蒸発器出口空気温度Te及び設定差圧ΔP1に基づいて、目標差圧ΔPt又は制御電流Iを設定する。
すなわち、エアコンスイッチがオン状態にあるとき、目標差圧ΔPtの最小側では、設定差圧ΔP1以上の値になるように目標差圧ΔPtが設定される。若しくは、エアコンスイッチがオン状態にあるとき、制御電流Iの最小側では、制御電流Iに対応する目標差圧ΔPtが設定差圧ΔP1以上の値になるように制御電流Iが設定される。
However, the set differential pressure ΔP1 is also inputted in advance to the target differential pressure setting means 404, and the target differential pressure setting means 404 has the target outlet air temperature Tes and evaporation on the minimum side of the target differential pressure ΔPt or the control current I. The target differential pressure ΔPt or the control current I is set based on the outlet air temperature Te and the set differential pressure ΔP1.
That is, when the air conditioner switch is in the ON state, the target differential pressure ΔPt is set to be a value equal to or larger than the set differential pressure ΔP1 on the minimum side of the target differential pressure ΔPt. Alternatively, when the air conditioner switch is in the ON state, the control current I is set so that the target differential pressure ΔPt corresponding to the control current I is equal to or greater than the set differential pressure ΔP1 on the minimum side of the control current I.
また、目標差圧設定手段404は、圧縮機100を起動するときには、起動制御モードを実行するのが好ましい。起動制御モードでは、目標差圧設定手段404は、目標差圧ΔPt又は制御電流Iを最小値に設定し、最小値から徐々に増大する。
例えば、目標差圧設定手段404は、図7に示したように、エアコンスイッチ402がオフ状態からオン状態に切り換えられると、所定時間t1の間、制御電流Iを初期値Is1に設定・維持する。それから、目標差圧設定手段404は、所定時間t2までの間に、制御電流Iを初期値Is1から暫定値Is2まで増大する。
Further, the target differential pressure setting means 404 preferably executes the start control mode when starting the
For example, as shown in FIG. 7, the target differential
ここで制御電流Iの初期値Is1は、圧縮機100が確実に起動する最小電流として設定されており、例えば、図5を参照すると、Is1はIHより僅かに大きな電流値に設定されている。
また、図8に示すように、目標差圧設定手段404は、初期値Is1を維持しなくても良い。この場合、エアコンスイッチ402がオン状態にされた直後から時間の経過とともに所定時間t2まで制御電流Iが徐々に増大するため、初期値Is1をIHより小さいILに設定しても確実に圧縮機100は起動する。ただし、暫定値Is2は、IHよりも大に設定される。
Here, the initial value Is1 of the control current I is set as a minimum current at which the
Further, as shown in FIG. 8, the target differential
目標差圧設定手段404は、時間t2の経過と同時に起動制御モードを終了し、空調制御モードに移行する。目標差圧設定手段404は、空調制御モードでは、温度センサ403で検知された実際の蒸発器出口空気温度Teが蒸発器目標温度設定手段401で設定された蒸発器目標温度Tesに近づくように、制御目標となる目標差圧ΔPt、つまり制御電流Iを演算する。
The target differential pressure setting means 404 ends the activation control mode at the same time as time t2 and shifts to the air conditioning control mode. In the air conditioning control mode, the target differential
上述した容量制御システムAでは、外部情報及び逆止弁200の設定差圧ΔP1に基づいてコイル316に供給される制御電流Iが調整される。逆止弁200の設定差圧ΔP1を考慮することで、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、有効最小吐出容量近傍での吐出容量制御が安定になる。また、有効最小吐出容量での吐出容量制御が的確に行われることによって、可変容量圧縮機の消費動力が削減される。
In the capacity control system A described above, the control current I supplied to the
そして、上述した容量制御システムAでは、Pd−Ps差圧ΔPの目標値である目標差圧ΔPtに基づいてコイル316に供給される制御電流Iを調整しているため、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、更に、逆止弁200の設定差圧ΔP1に基づいて制御電流Iが調整されることによって、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
In the capacity control system A described above, the control current I supplied to the
また、容量制御システムAによれば、可変容量圧縮機100を非作動状態から作動状態に切り換えるとき、制御電流Iの初期値Is1を逆止弁200の設定差圧ΔP1を基準として設定することで、吐出容量の制御範囲内で、Pd−Ps差圧ΔPが略最小になる。このため、可変容量圧縮機100を非作動状態から作動状態に切り換えるとき、可変容量圧縮機100の駆動負荷や吐出圧力Pdが急激に増大することが抑制され、消費動力が削減されるととともに吐出容量制御が安定する。
Further, according to the capacity control system A, when the
更に、上述した容量制御システムAでは、制御電流Iの初期値Is1が逆止弁200の設定差圧ΔP1及び容量制御弁200の動作特性のうち一方又は両方のばらつきを考慮して設定されることで、圧縮機100が確実に起動される。
また更に、上述した容量制御システムAによれば、コイル316に供給される制御電流Iが徐々に増大することにより、可変容量圧縮機100が作動状態になってからも、駆動負荷や吐出圧力Pdの急激な増大が抑制される。このため、この容量制御システムAを適用した空調システムにあっては、可変容量圧縮機100が作動状態になってから、空調が円滑に行われる。
Further, in the capacity control system A described above, the initial value Is1 of the control current I is set in consideration of one or both of the set differential pressure ΔP1 of the
Furthermore, according to the capacity control system A described above, the control load I supplied to the
本発明は、上述した第1実施形態に限定されることはなく種々変形が可能である。以下、第2実施形態に係る容量制御システムBについて説明する。
容量制御システムBは、圧縮機100及び容量制御弁300に適用可能であるが、図9に示したように、容量制御システムBは、いくつかの点において容量制御システムAとは異なる。以下、容量制御システムAとの相違点を中心に容量制御システムBについて説明する。
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various modifications can be made. Hereinafter, the capacity control system B according to the second embodiment will be described.
The capacity control system B can be applied to the
容量制御システムBは、外部情報検知手段として、吐出圧力検知手段を有する。吐出圧力検知手段は、高圧圧力センサ451及び吐出圧力演算手段452からなる。高圧圧力センサ451は、例えば、放熱器14の入口側に設置され、放熱器14の入口で冷媒の圧力を高圧圧力Phとして検知する。高圧圧力センサ451は、吐出室142から膨張器16の入口までの冷凍サイクル10の高圧領域に設置することができる。
The capacity control system B includes discharge pressure detection means as external information detection means. The discharge pressure detecting means includes a
吐出圧力演算手段452は、高圧圧力センサ451の設置位置と吐出室142との間での圧力差ΔPdを考慮して、次式により吐出圧力Pdを演算する。
Pd=Ph+ΔPd
逆止弁200が開弁状態にあり且つ熱負荷が小さい場合には、吐出室142と高圧圧力センサ451の設置位置との間での圧力損失ΔPlossに基づく圧力差ΔPdは設定差圧ΔP1とほぼ同等にみなせるから、Pd=Ph+ΔP1となる。
The discharge pressure calculating means 452 calculates the discharge pressure Pd according to the following equation in consideration of the pressure difference ΔPd between the installation position of the
Pd = Ph + ΔPd
If the
また、吐出圧力演算手段452は、逆止弁200が閉弁状態にあるときには、圧力差ΔPdとして設定差圧ΔP1を考慮して、吐出圧力Pdを検知する。具体的には、次式に示すように、設定差圧ΔP1とそのばらつきαとの和よりも僅かに大きい所定値ΔP2を圧力差ΔPdとして用いることができる。
Pd=Ph+ΔP2
なお、高圧圧力センサ451は目標吸入圧力Pssの初期値を演算するための熱負荷検知手段を兼ねている。
Further, when the
Pd = Ph + ΔP2
The
また、制御装置450は、目標差圧設定手段404手段に代えて、目標吸入圧力設定手段453及び制御信号演算手段454を有する。従って、目標吸入圧力設定手段453、制御信号演算手段454及びソレノイド駆動手段405が電流調整手段を構成している。
目標吸入圧力設定手段453は目標吸入圧力Pssを設定する。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。目標吸入圧力設定手段453は、圧縮機100を起動する要求があったときに、目標吸入圧力Pssの初期値を適当に設定する。好ましくは、圧縮機100を起動するときには、目標吸入圧力設定手段453は、熱負荷情報に基づいて目標吸入圧力Pssの初期値を設定する。熱負荷情報としては、高圧圧力Phを用いることができる。具体的には、次式により目標吸入圧力Pssの初期値が演算される。
Further, the
The target suction pressure setting means 453 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. The target suction pressure setting means 453 appropriately sets the initial value of the target suction pressure Pss when there is a request for starting the
Pss=Ph―ΔP3
逆止弁200が閉じているときはPh=Psであり、目標吸入圧力Pssの初期値は、所定の値ΔP3を差し引くことにより、高圧圧力Phよりも僅かに低い値に設定される。
目標吸入圧力Pssの初期値を設定した後は、目標吸入圧力設定手段453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及び温度センサ403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を設定することができる。すなわち、蒸発器出口空気温度Teが蒸発器目標出口空気温度Tesに近付くように、初期値に補正が加えられ、空調制御モードが実行される。
Pss = Ph−ΔP3
When the
After setting the initial value of the target suction pressure Pss, the target suction pressure setting means 453 is configured so that the evaporator target outlet air temperature Tes set by the evaporator target temperature setting means 401 and the evaporator outlet detected by the
ただし、目標吸入圧力設定手段453は、圧縮機100を起動してから所定時間、起動制御モードとして、目標吸入圧力Pssを設定するのが好ましい。起動制御モードでは、目標吸入圧力Pssの初期値が設定された後、目標吸入圧力Pssが徐々に低くされる。起動制御モードの終了後、空調制御モードとして、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及び温度センサ403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が設定される。
However, it is preferable that the target suction pressure setting means 453 sets the target suction pressure Pss as the start control mode for a predetermined time after the
制御信号演算手段454は、吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力Pd及び目標吸入圧力設定手段453で設定された目標吸入圧力Pssに基づいて、制御電流Iを演算する。
具体的には、以下の式(4)に目標吸入圧力Pss及び吐出圧力Pdを代入することによって、制御電流Iが演算される。ここで、前述の式(3)を変形すると次式(4)が得られ、電磁力F(I)が制御電流Iにほぼ比例するようにソレノイドユニットを設計すれば、F(I)=A・I(ただし、Aは定数である。)として、式(4)が式(5)となる。
The control
Specifically, the control current I is calculated by substituting the target suction pressure Pss and the discharge pressure Pd into the following formula (4). If the above equation (3) is modified, the following equation (4) is obtained, and if the solenoid unit is designed so that the electromagnetic force F (I) is substantially proportional to the control current I, then F (I) = A As I (where A is a constant), equation (4) becomes equation (5).
なお、目標吸入圧力Pssは、式(5)中の吸入圧力Psに代入される。
式(5)によって演算された制御電流I若しくは制御電流Iに相当するデューティ比は、吐出容量制御信号として、ソレノイド駆動手段405に入力される。
起動制御モード及び空調制御モードでは、容量制御弁300のコイル316に供給される制御電流Iを調整することによって、吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近づくように圧縮機100の吐出容量が制御される。このような制御は、容量制御弁300の動作特性が上述した式(5)及び図10で表され、吐出圧力Pdと制御電流Iが決まれば、吸入圧力Psが決まるという関係に基づいている。
The target suction pressure Pss is substituted for the suction pressure Ps in the equation (5).
The control current I calculated by the equation (5) or the duty ratio corresponding to the control current I is input to the
In the start control mode and the air conditioning control mode, the discharge capacity of the
以下、容量制御システムBの使用方法として、容量制御システムBが実行するプログラムの一例を説明する。
図11は、プログラムのメインルーチンを示し、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。
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(S100)。具体的には、S100では、フラグF1、フラグF2、計測時間t及び制御電流Iがゼロに設定される。
Hereinafter, an example of a program executed by the capacity control system B will be described as a method of using the capacity control system B.
FIG. 11 shows a main routine of the program. The main routine is activated when, for example, an engine key of the vehicle is turned on, and is stopped when the vehicle is turned off.
In the main routine, initial conditions are first set when starting (S100). Specifically, in S100, the flag F1, the flag F2, the measurement time t, and the control current I are set to zero.
続いて、エアコンスイッチ402がオン状態であるか否かが判定される(S102)。エアコンスイッチ402がオン状態であれば、蒸発器目標温度設定手段401、温度センサ403及び高圧圧力センサ451の出力(外部情報)が読み込まれる(S104)。
S104の後、目標吸入圧力設定・吸入圧力演算ルーチンS108で目標吸入圧力Pssが設定されるとともに吐出圧力Pdが演算される。
Subsequently, it is determined whether or not the
After S104, the target suction pressure Pss is set and the discharge pressure Pd is calculated in the target suction pressure setting / suction pressure calculation routine S108.
この後、吐出圧力Pd及び目標吸入圧力Pssに基づいて制御電流Iが演算される(S110)。すなわち、吐出圧力Pd及び目標吸入圧力Pssを式(5)に代入して制御電流Iが演算される。
S110で演算された制御電流Iは、予め設定された下限値Imin以上であるか否か比較判定される(S112)。S112の判定の結果、演算された制御電流Iが下限値Iminよりも小さい場合(Noの場合)、下限値Iminが、制御電流値Iとして読み込まれて(S114)、その制御電流Iがコイル316に出力される(S116)。
Thereafter, the control current I is calculated based on the discharge pressure Pd and the target suction pressure Pss (S110). That is, the control current I is calculated by substituting the discharge pressure Pd and the target suction pressure Pss into equation (5).
It is determined whether or not the control current I calculated in S110 is equal to or greater than a preset lower limit value Imin (S112). As a result of the determination in S112, when the calculated control current I is smaller than the lower limit value Imin (in the case of No), the lower limit value Imin is read as the control current value I (S114), and the control current I is converted to the
一方、S112の判定の結果、演算された制御電流Iが下限値Imin以上であれば(Yesの場合)、予め設定された下限値Iminより大きい上限値Imaxと演算された制御電流Iが比較判定される(S118)。S118の判定の結果、制御電流値Iが上限値Imaxを超えていれば(Noの場合)、上限値Imaxが制御電流Iとして読み込まれ(S120)、制御電流Iがコイル316に出力される(S116)。 On the other hand, if the calculated control current I is equal to or greater than the lower limit value Imin as a result of the determination in S112 (Yes), the calculated control current I is compared with the upper limit value Imax that is larger than the preset lower limit value Imin. (S118). As a result of the determination in S118, if the control current value I exceeds the upper limit value Imax (in the case of No), the upper limit value Imax is read as the control current I (S120), and the control current I is output to the coil 316 ( S116).
従って、S110で演算された制御電流Iは、Imin≦I≦Imaxで示される範囲にあれば、そのままコイル316に出力される(S116)。制御電流Iが出力されると、プログラムはS102に戻る。
なお、下限値Imin及び上限値Imaxは、容量制御システムBの場合と同様に設定される。
Accordingly, if the control current I calculated in S110 is within the range indicated by Imin ≦ I ≦ Imax, it is output to the
The lower limit value Imin and the upper limit value Imax are set in the same manner as in the capacity control system B.
図12及び図13は、目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108の概略を示すフローチャートである。
目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108では、まず、フラグF1が0であるか否か比較判定される(S152)。エアコンスイッチがオン状態にされた直後は、フラグF1は0であるので、S152の判定結果は必ずYesとなり、フラグF2が0であるか否か比較判定される(S154)。エアコンスイッチがオン状態にされた直後は、フラグF2も0であるので、S154の判定結果は必ずYesとなり、目標吸入圧力Pssの初期値が演算される(S156)。
12 and 13 are flowcharts showing an outline of the target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108.
In the target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108, it is first determined whether or not the flag F1 is 0 (S152). Immediately after the air conditioner switch is turned on, the flag F1 is 0. Therefore, the determination result in S152 is always Yes, and it is determined whether or not the flag F2 is 0 (S154). Immediately after the air conditioner switch is turned on, the flag F2 is also 0, so that the determination result in S154 is always Yes and the initial value of the target suction pressure Pss is calculated (S156).
具体的には、高圧圧力センサ451によって検知された高圧圧力Phから、所定値ΔP3を差し引いて、目標吸入圧力Pssの初期値が得られる。
S156で演算された目標吸入圧力Pssの初期値は、予め設定された下限値PssL以上であるか否か比較判定される(S158)とともに、予め設定された上限値PssH以下であるか否か比較判定される(S160)。S156で演算された目標吸入圧力Pssの初期値が下限値PssL以上上限値PssH以下であれば、吐出圧力Pdの初期値Pd0が演算される(S162)。
Specifically, the initial value of the target suction pressure Pss is obtained by subtracting the predetermined value ΔP3 from the high pressure Ph detected by the
Whether or not the initial value of the target suction pressure Pss calculated in S156 is equal to or higher than a preset lower limit value PssL is compared (S158), and whether or not it is equal to or lower than a preset upper limit value PssH. It is determined (S160). If the initial value of the target suction pressure Pss calculated in S156 is not less than the lower limit value PssL and not more than the upper limit value PssH, the initial value Pd0 of the discharge pressure Pd is calculated (S162).
具体的には、高圧圧力センサ451によって検知された高圧圧力Phに、所定値ΔP2を足して、吐出圧力Pdの初期値Pd0が得られる。なお、前述したように、所定値ΔP2は、逆止弁200の設定差圧ΔP1とそのばらつきαとの和よりも僅かに大きい。
S162で演算された吐出圧力Pdの初期値Pd0は、吐出圧力Pdとして読み込まれ(S164)。そして、タイマがスタートされて計測時間tの計測が開始される(S166)とともにフラグF2が1に設定され(S168)てから、プログラムはメインルーチンのS110に戻る。
Specifically, the initial value Pd0 of the discharge pressure Pd is obtained by adding a predetermined value ΔP2 to the high pressure Ph detected by the
The initial value Pd0 of the discharge pressure Pd calculated in S162 is read as the discharge pressure Pd (S164). Then, the timer is started and measurement of the measurement time t is started (S166) and the flag F2 is set to 1 (S168), and then the program returns to S110 of the main routine.
次に目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108が実行されるときには、S168でフラグF2が1に設定されていることから、S154の判定結果がNoとなるため、図13に示したように、計測時間tが所定の時間t2以下であるか否かが比較判定される(S170)。時間t2は、例えば5秒以上30秒以下に設定され、計測時間tが時間t2以下の場合、現在の目標吸入圧力Pssから、所定値ΔP4を差し引いて新しい目標吸入圧力Pssが演算される(S172)。所定値ΔP4は、目標吸入圧力Pssを徐々に小さくするために設定される数である。 Next, when the target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108 is executed, since the flag F2 is set to 1 in S168, the determination result in S154 is No. Therefore, as shown in FIG. It is compared and determined whether or not the measurement time t is equal to or shorter than the predetermined time t2 (S170). The time t2 is set to, for example, 5 seconds or more and 30 seconds or less, and when the measurement time t is not more than the time t2, a new target suction pressure Pss is calculated by subtracting a predetermined value ΔP4 from the current target suction pressure Pss (S172). ). The predetermined value ΔP4 is a number set to gradually reduce the target suction pressure Pss.
一方、メインルーチンに戻ってから次に目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108が実行されるまでに、S104で高圧圧力Phが改めて読み込まれており、改めて読み込まれた高圧圧力Phと圧力損失ΔPlossとの和が、吐出圧力Pdの初期値Pd0以下であるか否か比較判定される(S174)。なお、圧力損失ΔPlossは、逆止弁200が開弁状態にあると仮定したときの、高圧圧力センサ451の設置位置と吐出室142との間での圧力損失である。
On the other hand, after returning to the main routine, until the next target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108 is executed, the high pressure Ph is read again in S104, and the newly read high pressure Ph and pressure loss ΔPloss are read. It is compared and determined whether or not the sum is equal to or less than the initial value Pd0 of the discharge pressure Pd (S174). The pressure loss ΔPloss is a pressure loss between the installation position of the
S174の判定結果がNoの場合、高圧圧力Phと圧力損失ΔPlossとの和が、吐出圧力Pdとして読み込まれ(S176)、S174の判定結果がYesの場合、吐出圧力Pdは初期値Pd0に維持される。
S172で演算された目標吸入圧力Pssは、下限値PssL以上であるか否か比較判定され(S178)、S178の判定結果がNoの場合、下限値PssLが目標吸入圧力Pssに設定される。S178の判定結果がYesの場合、S172で演算された目標吸入圧力Pssは、上限値PssH以下であるか否か比較・判定される(S182)。S182の判定結果がNoの場合、上限値PssHが目標吸入圧力Pssに設定される(S184)。S182の判定結果がYesの場合には、S172で演算された目標吸入圧力Pssがそのまま目標吸入圧力Pssに設定される。
If the determination result in S174 is No, the sum of the high pressure Ph and the pressure loss ΔPloss is read as the discharge pressure Pd (S176). If the determination result in S174 is Yes, the discharge pressure Pd is maintained at the initial value Pd0. The
Whether or not the target suction pressure Pss calculated in S172 is equal to or higher than the lower limit value PssL is determined (S178). If the determination result in S178 is No, the lower limit value PssL is set to the target suction pressure Pss. If the determination result in S178 is Yes, whether or not the target suction pressure Pss calculated in S172 is equal to or lower than the upper limit value PssH is determined (S182). When the determination result in S182 is No, the upper limit value PssH is set to the target suction pressure Pss (S184). When the determination result in S182 is Yes, the target suction pressure Pss calculated in S172 is set as the target suction pressure Pss as it is.
かくして目標吸入圧力Pssが設定されると、プログラムは再びメインルーチンのS110に戻る。
メインルーチン及び目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108を繰り返しているうちに、計測時間tが時間t2を超えると、S170の判定結果がNoとなり、フラグF1が1に設定される(S186)。それから、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ΔTが演算され(S188)、現在の目標吸入圧力Pss及び偏差ΔTを例えばPI制御のための所定の演算式に代入して新たな目標吸入圧力Pssが演算される(S190)。
Thus, when the target suction pressure Pss is set, the program returns to S110 of the main routine again.
If the measurement time t exceeds the time t2 while repeating the main routine and the target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108, the determination result in S170 is No and the flag F1 is set to 1 (S186). Then, a deviation ΔT between the evaporator target outlet air temperature Tes and the evaporator outlet air temperature Te is calculated (S188), and the current target suction pressure Pss and deviation ΔT are substituted into a predetermined arithmetic expression for PI control, for example. A new target suction pressure Pss is calculated (S190).
S190演算式は、偏差ΔTが小さくなるように目標吸入圧力Pssを演算するものであればよい。この演算式中の偏差ΔTの添字nは、偏差ΔTが今回のS188で演算されたものであることを示す。同様に添字n−1は、偏差ΔTが前回のS188で演算されたものであることを示す。
一方、高圧圧力Phと圧力損失ΔPlossとの和が演算され、吐出圧力Pdとして読み込まれる(S192)。
The S190 calculation formula only needs to calculate the target suction pressure Pss so that the deviation ΔT is small. The subscript n of the deviation ΔT in this arithmetic expression indicates that the deviation ΔT has been calculated in the current S188. Similarly, the subscript n-1 indicates that the deviation ΔT has been calculated in the previous S188.
On the other hand, the sum of the high pressure Ph and the pressure loss ΔPloss is calculated and read as the discharge pressure Pd (S192).
それから、S190で演算された目標吸入圧力Pssは、S172で演算された目標吸入圧力Pssと同様に、上限値PssH以下であるか否か比較・判定される(S182)。S182の判定結果がNoの場合、上限値PssHが目標吸入圧力Pssに設定される(S184)。S182の判定結果がYesの場合には、S190で演算された目標吸入圧力Pssがそのまま目標吸入圧力Pssに設定される。目標吸入圧力Pssが設定されると、プログラムは再びメインルーチンのS110に戻る。 Then, similarly to the target suction pressure Pss calculated in S172, it is compared and determined whether or not the target suction pressure Pss calculated in S190 is equal to or lower than the upper limit value PssH (S182). When the determination result in S182 is No, the upper limit value PssH is set to the target suction pressure Pss (S184). When the determination result in S182 is Yes, the target suction pressure Pss calculated in S190 is set as the target suction pressure Pss as it is. When the target suction pressure Pss is set, the program returns to S110 of the main routine again.
S186でフラグF1が1に設定された後は、エアコンスイッチ402がオフ状態にされるまで、S152の判定結果がNoとなり、S188、S190及びS192が実行される。エアコンスイッチ402がオフ状態にされると、S102の判定結果がNoとなり、フラグF1が1であるか否か、又は、フラグF2が1であるか否かが比較判定される(S122)。
After the flag F1 is set to 1 in S186, the determination result in S152 becomes No until the
フラグF1又はフラグF2が1である場合、メインルーチンのS122の判定結果がYesとなり、フラグF1、フラグF2、計測時間t、制御電流Iが0に設定される(S124)。S124の後に、S116で制御電流Iがコイル316に出力されるが、出力される制御電流Iは0である。
一方、フラグF1及びフラグF2が0の場合、S122の判定結果はNoとなり、S116で制御電流Iがコイル316に出力される。なお、フラグF1及びフラグF2が0の場合には、制御電流Iは0に設定されており、S122の判定結果にかかわらず、コイル316に出力される制御電流Iは0である。つまり、エアコンスイッチ402がオフ状態にされると、圧縮機100は非作動状態になる。
When the flag F1 or the flag F2 is 1, the determination result in S122 of the main routine is Yes, and the flag F1, the flag F2, the measurement time t, and the control current I are set to 0 (S124). After S124, the control current I is output to the
On the other hand, when the flag F1 and the flag F2 are 0, the determination result in S122 is No, and the control current I is output to the
なお、上述した目標吸入圧力設定・吐出圧力演算ルーチンS108において、S158及びS160の判定結果がNoの場合、プログラムはメインルーチンのS116に進み、制御電流Iとしてゼロが出力される。すなわちこの場合、圧縮機100は、非作動状態に維持される。
上述した容量制御システムBでは、制御電流Iが式(5)に基づいて演算されるため、圧縮機100の吐出容量は、吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近づくように制御される。
In the above-described target suction pressure setting / discharge pressure calculation routine S108, if the determination results in S158 and S160 are No, the program proceeds to S116 of the main routine, and zero is output as the control current I. That is, in this case, the
In the capacity control system B described above, since the control current I is calculated based on the equation (5), the discharge capacity of the
そして、制御装置450は、エアコンスイッチ402がオン状態にされてから所定時間t2の間、起動制御モードを実行してから、空調制御モードを実行する。起動制御モードによれば、圧縮機100の起動時には、圧縮機100が非作動状態での高圧圧力Phを変数とする演算式に基づいて目標吸入圧力Pssの初期値が演算される。それから、目標吸入圧力Pssは、時間の経過とともに初期値から徐々に低下させられる。空調制御モードでは、蒸発器目標出口空気温度Tesと実際の蒸発器出口空気温度Teとの偏差ΔTが演算され、この偏差ΔTが縮小されるように目標吸入圧力Pssが演算される。
Then, the
上述した容量制御システムBでは、吐出圧力Pdと目標吸入圧力Pssとに基づいてコイル316に供給される制御電流Iを調整することによって、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、更に、逆止弁200の設定差圧ΔP1に基づいて制御電流Iが調整されることによって、有効最小吐出容量まで吐出容量制御が的確に行われ、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
In the capacity control system B described above, the control range of the discharge capacity is wide by adjusting the control current I supplied to the
そして、上述した容量制御システムBでは、熱負荷検知手段で検知された熱負荷を利用することにより、圧縮機100が非作動状態にあるときの吸入圧力Psが検知または推定される。これにより、この容量制御システムBでは、目標吸入圧力Pssの初期値が容易且つ的確に設定される。
また、上述した容量制御システムBによれば、吐出圧力検知手段の一部が熱負荷検知手段を兼ねることにより、新たに熱負荷検知手段を付加する必要が無く、その構成が簡素化される。
And in the capacity | capacitance control system B mentioned above, the suction pressure Ps when the
Further, according to the capacity control system B described above, a part of the discharge pressure detection means also serves as the thermal load detection means, so that it is not necessary to newly add a thermal load detection means, and the configuration is simplified.
更に、上述した容量制御システムBによれば、逆止弁200が閉じているときに高圧圧力センサ451によって高圧圧力Phを検知することによって、可変容量圧縮機100が非作動状態にあるときおける吸入圧力Psが実質的に検知される。そして、検知された高圧圧力Phを基準として目標吸入圧力Pssの初期値を設定することで、目標吸入圧力Pssの初期値が現在の吸入圧力Psに近い値に的確に設定される。
Furthermore, according to the capacity control system B described above, the high-
この結果として、この容量制御システムBによれば、可変容量圧縮機100を非作動状態から作動状態へと起動するときに、可変容量圧縮機100の駆動負荷や吐出圧力Pdが急激に増大することが抑制され、消費動力が削減されるととともに吐出容量制御が安定する。
また更に、容量制御システムBによれば、目標吸入圧力を徐々に低下させることにより、可変容量圧縮機100が作動状態になってからも、駆動負荷や吐出圧力Pdの急激な増大が抑制される。このため、この容量制御システムBを適用した空調システムにあっては、可変容量圧縮機100が作動状態になってから、空調が円滑に行われる。
As a result, according to the capacity control system B, when the
Furthermore, according to the capacity control system B, the target suction pressure is gradually decreased, so that a sudden increase in the driving load and the discharge pressure Pd is suppressed even after the
また、容量制御システムBによれば、可変容量圧縮機100の作動が制限されるべき領域での可変容量圧縮機100の運転が回避され、可変容量圧縮機100の信頼性が確保される。
一方、上述した第1容量制御システムA及び容量制御システムBでは、可変容量圧縮機100が斜板要素を有する往復動型の可変容量圧縮機であり、吐出容量の機械的な可変範囲が広く、広い可変範囲が有効に活用される。
Further, according to the capacity control system B, the operation of the
On the other hand, in the first capacity control system A and the capacity control system B described above, the
また、容量制御システムA及び容量制御システムBは、クラッチレス圧縮機100は逆止弁200ととともに使用されることが多く、新たに逆止弁200を追加することなくクラッチレス圧縮機100に簡易に適用される。
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、逆止弁200の設定差圧ΔP1は、機械的に規定される最小吐出容量状態で発生するPd−Ps差圧ΔPより大きく設定され、最小吐出容量状態では逆止弁200は常時閉じるようにしているが、逆止弁200は、最小吐出容量状態のときに常時閉じている必要はない。最小吐出容量状態で発生するPd−Ps差圧ΔPは、圧縮機100の回転数が上昇するにつれ増大するので、例えば、所定の回転数以下では逆止弁200が閉じ、所定の回転数を超える領域では逆止弁200が僅かに開弁するように設定差圧ΔP1を設定してもよい。
Further, in the capacity control system A and the capacity control system B, the
In the first embodiment and the second embodiment described above, the set differential pressure ΔP1 of the
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、図5に示すように逆止弁200の設定差圧ΔP1及び容量制御弁300の特性にばらつきがあるが、このばらつきは、逆止弁200及び容量制御弁300の組立て直後の初期的なばらつきのみを示すものではなく、逆止弁200及び容量制御弁300が使用されている間に生じる経時的な特性の変化も含むのが好ましい。
In the first embodiment and the second embodiment described above, as shown in FIG. 5, there are variations in the set differential pressure ΔP1 of the
上述した第1実施形態及び第2実施形態では、制御電流Iの下限値Imin近傍での容量制御弁300の特性のばらつきを小さくするため、容量制御弁300の組立時の特性調整を下限値Imin近傍において行うのが好ましい。
第1実施形態の容量制御システムAの起動制御モードでは、図7及び図8に示したように、制御電流Iが時間に比例するように増大するが、起動制御モードでは制御電流Iが漸増すればよく、非線形に増大してもよい。
In the first embodiment and the second embodiment described above, in order to reduce variation in the characteristics of the
In the startup control mode of the capacity control system A of the first embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the control current I increases in proportion to time, but in the startup control mode, the control current I gradually increases. What is necessary is just to increase nonlinearly.
同様に、第2実施形態の容量制御システムBの起動制御モードでは、図14に示したように、目標吸入圧力Pssが時間に比例するように減少するが、起動制御モードでは目標吸入圧力Pssが漸減すればよく、非線形に減少してもよい。
第2実施形態の容量制御システムBでは、吐出圧力検知手段の高圧圧力センサ451が熱負荷検知手段を兼ねているが、熱負荷検知手段はこれに限定されることはない。例えば、熱負荷検知手段としては、外気温度を検知する外気温度センサを用いても良く、この場合、外気温度を変数とする演算式で目標吸入圧力Pssの初期値を設定しても良い。また、熱負荷検知手段としては、冷凍サイクル10の低圧領域の圧力を検知する低圧圧力センサ、車室内の各部温度を検知する温度センサ、冷媒温度を検知する温度センサ等を用いることができる。
Similarly, in the startup control mode of the capacity control system B of the second embodiment, as shown in FIG. 14, the target suction pressure Pss decreases in proportion to the time, but in the startup control mode, the target suction pressure Pss decreases. What is necessary is just to reduce gradually and may reduce nonlinearly.
In the capacity control system B of the second embodiment, the
第2実施形態の例では高圧圧力センサ451は放熱器14の入口側に設置されるとしたが、例えば圧縮機100に設置し、吐出室142で吐出圧力Pdを直接検知するようにしても良い。この場合、吐出室142は逆止弁200の上流に位置するため、高圧圧力センサ451は吐出圧力Pdを常に直接検知可能である一方、吸入圧力Psを直接検知することはできない。従って、目標吸入圧力Pssの初期値を演算するときには、例えばエアコンがオフ状態での吐出圧力Pdから、逆止弁200の設定差圧ΔP1の上限値ΔP1+αを僅かに超えるΔP5を差し引いた値を、目標吸入圧力Pssの初期値とすればよい。
In the example of the second embodiment, the
第1実施形態及び第2実施形態では、容量制御弁300の弁体304には、吐出圧力Pd及び吸入圧力Psが作用するようにしたが、更にクランク圧力Pcを作用させてもよい。
第1実施形態及び第2実施形態では、圧縮機100がクラッチレス圧縮機であったけれども、圧縮機100は、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機であってもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps act on the
In the first embodiment and the second embodiment, the
また、圧縮機100は斜板式であったけれども、揺動板式、ベーン式又はスクロール式であってもよい。更に、圧縮機100は、電気モーターで駆動される可変容量圧縮機であってもよい。すなわち、圧縮機100は、制御圧力室の圧力を変更して可変容量機構を作動させる可変容量圧縮機であればよい。なお、斜板式及び揺動板式の斜板要素としての斜板又は揺動板を有する往復動型可変容量圧縮機では、制御圧力室の圧力とは、クランク室の圧力である。
Further, although the
第1実施形態及び第2実施形態では、抽気通路162に固定オリフィス103cを設けたけれども、流量可変の絞りを設けてもよいし、弁開度を調整可能な弁を配置してもよい。
第1実施形態及び第2実施形態では、冷媒はR134aや二酸化炭素に限定されず、その他の新冷媒を用いてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, although the fixed
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, a refrigerant | coolant is not limited to R134a or a carbon dioxide, You may use another new refrigerant | coolant.
最後に、本発明の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。 Finally, the capacity control system of the variable capacity compressor of the present invention is applicable to air conditioning systems in general, such as indoor air conditioning systems other than vehicle air conditioning systems.
100 可変容量圧縮機
200 逆止弁
300 容量制御弁
304 弁体
316 コイル
401 蒸発器目標温度設定手段
402 エアコンスイッチ
403 温度センサ(外部情報検知手段)
404 目標差圧設定手段(電流調整手段)
405 ソレノイド駆動手段(電流調整手段)
451 高圧圧力センサ(外部情報検知手段)
452 吐出圧力演算手段(外部情報検知手段)
410 目標吸入圧力設定手段(電流調整手段)
454 制御信号演算手段(電流調整手段)
DESCRIPTION OF
404 Target differential pressure setting means (current adjusting means)
405 Solenoid driving means (current adjusting means)
451 High pressure sensor (external information detection means)
452 Discharge pressure calculation means (external information detection means)
410 Target suction pressure setting means (current adjusting means)
454 Control signal calculation means (current adjustment means)
Claims (14)
前記循環路における前記可変容量圧縮機と前記放熱器との間に設けられ、所定の設定差圧で開弁する逆止弁と、
前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力が作用するとともに、前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の圧力及びソレノイドユニットの電磁力が前記吐出圧力領域の圧力とは対抗する方向にて作用する弁体を有し、前記弁体の作動により前記制御圧力を変化させる容量制御弁と、
少なくとも1つの外部情報を検知するための外部情報検知手段と、
前記外部情報検知手段によって検知された外部情報及び前記逆止弁の設定差圧に基づいて前記ソレノイドユニットのコイルに供給される電流を調整する電流調整手段と
を備えることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。 In a capacity control system of a variable capacity compressor that is inserted together with a radiator, an expander and an evaporator in a circulation path through which a refrigerant circulates to constitute a refrigeration cycle, and whose capacity changes based on a change in control pressure,
A check valve provided between the variable capacity compressor and the radiator in the circulation path and opened at a predetermined differential pressure;
A valve in which the pressure in the discharge pressure region of the variable capacity compressor acts, and the pressure in the suction pressure region of the variable capacity compressor and the electromagnetic force of the solenoid unit act in a direction opposite to the pressure in the discharge pressure region. A displacement control valve that has a body and changes the control pressure by the operation of the valve body;
External information detection means for detecting at least one external information;
Variable capacity compression comprising: current adjusting means for adjusting current supplied to the coil of the solenoid unit based on external information detected by the external information detecting means and a set differential pressure of the check valve Capacity control system.
前記電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力の目標値である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段を含み、且つ、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出圧力領域の圧力、前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力及び前記逆止弁の設定差圧に基づいて前記コイルに供給される電流を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 The external information detection means includes discharge pressure detection means for detecting the pressure in the discharge pressure region,
The current adjusting means includes target suction pressure setting means for setting a target suction pressure that is a target value of the pressure in the suction pressure region based on the external information detected by the external information detection means, and the discharge pressure Adjusting the current supplied to the coil based on the pressure in the discharge pressure region detected by the detection means, the target suction pressure set by the target suction pressure setting means, and the set differential pressure of the check valve. The capacity control system for a variable capacity compressor according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機を非作動状態から作動状態にする要求があったときに、前記可変容量圧縮機が非作動状態であったときに前記熱負荷検知手段で検知された熱負荷に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定することを特徴とする請求項3に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 The external information detection means includes a heat load detection means for detecting a heat load of the refrigeration cycle,
The target suction pressure setting means is detected by the thermal load detecting means when the variable capacity compressor is in an inoperative state when the variable capacity compressor is requested to be in an inoperative state. 4. The capacity control system for a variable capacity compressor according to claim 3, wherein an initial value of the target suction pressure is set based on the heat load that is made.
前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機が非作動状態であったときに前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力領域の圧力又は当該圧力と関連を有する値に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定する
ことを特徴とする請求項4に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 The discharge pressure detection means also serves as the thermal load detection means,
The target suction pressure setting means is based on a pressure in the discharge pressure region detected by the discharge pressure detection means or a value related to the pressure detected by the discharge pressure detection means when the variable capacity compressor is in an inoperative state. 5. The capacity control system for a variable capacity compressor according to claim 4, wherein an initial value of the suction pressure is set.
前記目標吸入圧力設定手段は、前記可変容量圧縮機が非作動状態にあり前記逆止弁が閉じているときに前記圧力センサによって検知された前記高圧領域の圧力に基づいて前記目標吸入圧力の初期値を設定する
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。 The discharge pressure detection means includes a pressure sensor that is installed downstream from the check valve and detects a pressure in the high pressure region of the refrigeration cycle as a value related to the pressure in the discharge pressure region.
The target suction pressure setting means is configured to detect an initial target suction pressure based on a pressure in the high pressure region detected by the pressure sensor when the variable capacity compressor is in an inoperative state and the check valve is closed. 6. The capacity control system for a variable capacity compressor according to claim 5, wherein a value is set.
前記可変容量圧縮機は、
内部に前記吐出圧力領域、クランク室、前記吸入圧力領域及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
前記シリンダボアに配設されたピストンと、
前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、
前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、
前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路とを備え、
前記容量制御弁は、前記給気通路に介挿されている
ことを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。 )
The variable capacity compressor is:
A housing in which the discharge pressure region, the crank chamber, the suction pressure region, and the cylinder bore are defined;
A piston disposed in the cylinder bore;
A drive shaft rotatably supported in the housing;
A conversion mechanism including a variable swash plate element that converts rotation of the drive shaft into reciprocating motion of the piston;
An air supply passage communicating the discharge chamber and the crank chamber;
A bleed passage for communicating the crank chamber and the suction chamber;
The capacity control system for a variable capacity compressor according to any one of claims 1 to 12, wherein the capacity control valve is inserted in the air supply passage.
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