JPH01175518A - 車軸用空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は可変容量型コンプレッサにおける冷媒の吸入
圧力を制御する車輌用空気調和制御装置の制御方法に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、第１４図に示すように車輌用空気調和制御装置の
冷房サイクルはコンプレッサ１とコンデンサ８１とリキ
ッドタンク８３及びエバポレータ８０等で構成されてい
る。

近時、上記コンプレッサは容量制御型のものが普及しつ
つあり、これによれば熱負荷８２に見合って、容量をリ
ニアにコントロールすることができ、熱負荷８２に十分
対応できて、冷房フィーリングを向上できるとともに、
サイクリング制御時に発生していたコンプレッサ１のＯ
Ｎ、　ＯＦＦに基づくショックがエンジンにかからず、
走行性を優れたものとできる。この種の容量制御型コン
プレッサ１の一例としては、コンプレッサ１を斜板式の
ものから構成し、斜板の傾斜角度θを変え、コンプレッ
サ１の冷媒吸入圧力Ｐｓを制御して容量を自動調整する
ものが公知である。

この場合、上記のコンプレッサ１に電磁アクチエータ６
８を含む吸入圧力制御機構りを設け、熱負荷検出手段Ｓ
の出力でこれを外部より電気的に制御するようにして補
正を加えている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の車輌用空気調和装置の制御方法は以上のように構
成されているので、吸入圧力制御機構りを熱負荷検出手
段Ｓの出力で制御しているだけである。従って従来車両
が加速や登板走行となりエンジン負荷が増大した場合は
、コンプレッサへのエンジン負担を軽減し、加速や登板
がスムーズに行なえるようにしなければならないが、従
来のものではこのような要求に満足に答えられない。但
し、加速や登板時にコンプレッサの容量を小さくしたり
カットオフする案も公知ではあるが、エンジン負担を軽
減すること、空調性を満足することの両方に厳密に答え
ることは困難であった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、エンジン負荷が大きいときは、エンジン負荷
に対するコンプレッサへの駆動トルクの配分値Ｔ２を求
めることによりそれに見合ってコンプレッサの吸入圧力
を制御するようにして、高負荷時のエンジン負担を、空
調性を害する事なく満足するようにする車輌用空気調和
装置の制御方汽を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る車輌用空気調和装置の制御方法は、熱負
荷と吸入圧力設定値Ｐｓｉからコンプレッサ駆動トルク
の予想値Ｔ１を演算し、この予想値Ｔ１と、エンジン負
荷に関連して求めたコンプレッサへの駆動トルク配分値
Ｔ２とを比較し、この比較値に基づき、吸入圧力設定値
Ｐ５の大きさを制御する。

［１を用］ この発明における車輌用空気調和装置の制御方法は、熱
負荷の大きさに関連して設定した特性Ｘより吸入圧力設
定値Ｐｓ１を求める。この吸入圧力設定値ＰｓＩと熱負
荷と特性■とからコンプレッサの駆動トルクの予想値Ｔ
０を求める。またエンジン負荷の大きさに関連して設定
した特性Ｗでコンプレッサの駆動トルクの配分値Ｔ２を
求める。上記予想値Ｔ１と配分値Ｔ２とを比較し、上記
配分値Ｔ２が予想値Ｔ１より大きい場合は吸入圧力制御
手段により上記吸入圧力設定値Ｐｓｉに設定し、上記配
分値Ｔ２が予想値Ｔ１より小さい場合は、上記配分値Ｔ
２に関連して設定した上記特性Ｖより吸入圧力設定値Ｐ
ｓ２を求め、上記吸入圧力制御手段により上記吸入圧力
設定値Ｐｓ２に設定する。

［発明の実施例コ 以下この発明の一実施例を第１図乃至第１３図を用いて
説明する。なお第１４図と同じものは同一の符号を用い
て説明を省略する。第１図は本発明による車輌用空気調
和装置の制御方法の一実施例を示すブロック図であり、
同図において、４１はアク−セル踏み込み量センサ３１
又は傾きセンサ３２の信号を処理してエンジン負荷を演
算するエンジン負荷演算手段、４２は上記エンジン負荷
演算手段４１の出力（エンジン負荷）と第４図の特性Ｗ
とよりコンプレッサ１への駆動トルクの配分値Ｔ２を演
算する配分値演算手段、４７はコンプレッサ駆動トルク
の予想値演算手段４６により求められた駆動トルクの予
想値Ｔ１と、上記駆動トルクの配分値Ｔ２とを比較し、
判定結果を吸入圧力設定値及びミックスドア開度を演算
する補正演算手段４８に出力する比較手段、４３は内気
センサ３３．外気・日射センサ３４．ミックスドア開度
センサ３５からの出力に基づき熱負荷を演算する熱負荷
演算手段、４４は上記熱負荷演算手段４３の出力に基づ
き空気吹出し口から吹出すべき空気の温度の目標値を演
算する目標吹出し温度演算手段、４５は上記目標吹出し
温度演算手段４４の出力に基づきコンプレッサ吸入圧力
設定値Ｐｓ。

ミックスドアの開度θを演算する衾大牙輿曇素葉゛　　
　二　　　　演算手段である。

上記コンプレッサ駆動トルクの予想値演算手段４６は、
上記コンプレッサ吸入圧力設定値Ｐｓ、と第５図に示す
ように熱負荷の大小に応じてあらかじめ求められた特性
■に基づきコンプレッサ駆動トルクの予想値Ｔ１を演算
する。

上記補正演算１手段４８は比較手段４７の判定結果に応
じて演算手段４５で演算されたコンプレッサ吸入圧力設
定値Ｐｓ１＋　ミックスドア開度θ１に吸入圧力制御手
段４９とミックスドア制御手段４０を制御するか又は、
次の処理を行なう。すなわち熱負荷と駆動トルクの配分
値Ｔ２より特性Ｖに基づき吸入圧力設定値Ｐｓ２を演算
し、かつ吸入圧力設定値Ｐｓ２のときのミックスドアの
補正開度θ２を演算し、−この吸入圧力ｐｓ２＋　ミッ
クスドア開度θ２に吸入圧力制御手段４９とミックスド
ア制御手段４０を制御する。１はコンプレッサ、１２は
ミックスドア制御手段４０で制御されてミックスドアを
駆動するアクチュエータである。　ここで、特性Ｗはエ
ンジン負荷に対し、コンプレッサへの駆動トルクの配分
値Ｔ２がどのようになるかをあらかじめ求めたものであ
る。すなわち、エンジン負荷は車輌走行時の負荷で、登
板時、加速時に大きくなり、あるいはダイナモ、コンプ
レッサ等の補機の動作に基づき変化するもので、例えば
登板時の坂の傾斜が急な場合と緩やかな場合を考えると
、前者の場合の方が後者よりエンジン負荷が大きく、従
ってコンプレッサへ配分できるトルク≠（配分値Ｔ２）
は小さくなる。このため、特性Ｗに示すようにコンプレ
ッサ１への駆動トルクの配分値Ｔ２ケエンジン負荷が大
きくなるにつれて小さくなっている。特性Ｗはあらかじ
めエンジン型に応じて種々の実験により求められ、上記
配分値Ｔ２に対応した吸入圧力Ｐｓ２に設定すれば、エ
ンジン負荷に見合ってコンプレッサにトルクを配分して
エンジンに負担をかけることなく、空調が行なえるので
ある。なお、エンジン負荷の検出方法としては、第６図
に示すようにアクセル踏み込み量センサにより検出され
るアクセル踏み込み量の大きさに対するエンジン負荷の
大きさを表す特性Ｆを、走両の速度又は加速度毎に求め
てテーブル化しておき、これからエンジン負荷を読み出
す方法、又は第７図に示すようにアクセル踏み込み量の
大きさに対するエンジン負荷の大きさを表わす特性Ｅを
、エンジンの回転数毎に求めてテーブル化しておき、こ
れからエンジン負荷を読み出す方法、又は第８図に示す
ようにキャブレター内のアクセル開度センサにより検出
されるアクセルの開度の大きさに対するエンジン負荷の
大きさを表わす特性Ｇを、マニホールドの負圧毎に求め
てテーブル化しておき、これからエンジン負荷を読み出
す方法、あるいは第９図（ａ）、　（ｂ）に示すように
車輌全長方向に水平に位置されるガラス管１７に水銀１
８を封入して傾きセンサ１９を構成し、この傾きセンサ
１９の水銀１８により短絡される導体１４を抵抗体１５
に埋め込んで抵抗体１５の両端１５ａより抵抗値を検出
するようにしてもよい。すなわち第９図（ｂ）に示す如
く登板の傾斜が大きいときと、第９図（ａ）に示す如く
小さいときでは後者に対して前者は短絡される導体１４
に本数が少なく、このため抵抗体１５の両端１５ａ間の
抵抗は大きくなる。

以上の構成による車輌用空気調和装置の制御方法を第２
図のフローチャートを用いて以下説明する。

まず、ステップＳ１で、各センサ３３．３４．３５より
熱負荷信号が熱負荷演算手段４３に入力されると、ステ
ップＳ２で熱負荷が演算され、ステップＳ３で目標吹出
し温度演算手段４４により目標吹出し温度が演算され、
ステップＳ４で演算手段４５により特性Ｘに基づき吸入
圧力設定値Ｐｓｌ及びミックスドア開度θ１が演算され
、ステップＳ５で吸入圧力設定値Ｐ５１．ミックスドア
開度θ１．及び特性Ｖに基づきコンプレッサの駆動トル
クの予想値Ｔｌが演算される。

またステップＳ６で、各センサ３１．３２の信号をエン
ジン負荷演算手段４１が取り込んでステップＳ７でエン
ジン負荷を演算し、ステップＳ８でエンジン負荷と特性
Ｗよりコンプレッサ１への駆動トルクの配分値Ｔ２を演
算する。

ステップＳ９では駆動トルクの予想値Ｔｌと駆動トルク
の配分値Ｔ２との大小を比較し、Ｔ１≦Ｔ２のとき、す
なわち例えばエンジン負荷が小さくてコンプレッサの駆
動トルクの予想値Ｔ１より駆動トルクの配分値Ｔ２が大
きいときは、十分な能力でコンプレッサを運転できるの
で、ステップ１０で演算手段４５によって上記吸入圧力
設定値Ｐｓ１．ミックスドア開度θ１になるように吸入
圧力制御手段４９．ミックスドア制御手段４０を設定す
る。これにより熱負荷の大きさに見合ってこれ等が制御
され、空調が十分なされる。

しかるに、Ｔ１≦Ｔ２ではないとき、すなわち登板等で
エンジン負荷が大きいときは、ステップ１１及びステッ
プ１２で補正演算手段４８により吸入圧力設定値Ｐｓ２
　、ミックスドア開度θ２が演算され、ステップ１３で
上記吸入圧力設定値Ｐｓ２　、ミックスドア開度θ２と
なるように吸入圧力制御手段４９及びミックスドア開度
制御手段４０が設定されるので、エンジン負荷に見合っ
てトルクがコンプレッサに配分され、登板、加速等をス
ムーズに行なうことができる。

つぎに吸入圧力制御機構りを備えた容量可変型コンプレ
ッサ１の１例について、第１０図乃至第１３図を用いて
説明する。

図において、１はコンプレッサであり、このコンプレッ
サ１は円筒状のケース２と、このケース２の端面にバル
ブプレート３を介して気密に取り付けられたシリンダヘ
ッド４と、他端面に気密に取り付けられたヘッド部材５
とによって構成されている。

上記シリンダヘッド４内部には圧力調整弁６から成る吸
入圧力制御機構りが配設され、この圧力調整弁６の外周
に吸入室７及び吐出室８が形成されている。上記吸入室
７は空気調和装置の冷媒サイクルのエバポレータ８ｏの
出口に接続され、上記吐出室８は上記冷媒サイクルのコ
ンデンサ８１の入口に接続されている。

上記ケース２の内部には、冷媒圧縮のためのピストン機
構２０が配設されている。このピストン機構２０はシリ
ンダブロック２１と、ピストン２２によって構成され軸
線が中心軸線と平行にして円周方向に複数等配されてい
る。

上記ピストン２２は、各シリンダ２３内に矢印に方向に
摺動自在に嵌装されている。又このビスｔ・ン２２はピ
ストンロッド２４が穿設され、このピストンロッド２４
には先端にボールジヨイント２４ａが設けられている。

なお吐出室８の吐出ボート９の開口端には吐出弁１ｏが
設けられ、吸入室７の吸入ボート１１にも図示しない吸
入弁が設けられている。

こうして、上記ピストン機構２０は、吸入室７内の低圧
冷媒を吸入ボート１１及び吸入弁を介してシリンダ２３
内へ吸入し、ピストン２２により圧縮して、高温高圧冷
媒を吐出ボート９及び吐出弁１０を介して吐出室８内に
吐出するようにされている。

次に上記ピストン機構を駆動するために、駆動機構５０
がクランク室２６内に配設されている。この駆動機構５
０は、コンプレッサ１の略中心軸線上に沿って回転自在
に配設された駆動軸２５と、上記駆動軸２５の他端に嵌
着された腕部材５２と、上記駆動軸２５の外周に配設さ
れたスライダ５４と、このスライダの外周に配設された
揺動板５５とによって構成されている。

上記駆動軸２５の他端は、ヘッド部材５を貫通して外方
に延出され、この延出された延出端部２５ｂには車載エ
ンジンの出力軸側プーリと駆動ベルト（図示せず）によ
って連結される図示しないマグネットクラッチが装着さ
れる。

一方、上記スライダ５４は、略円筒状をなし、上記駆動
軸２５上を軸線方向く矢印に方向）に摺動可能で、かつ
駆動軸２５と共に回転するようになっており、駆動軸２
５内に嵌装された内部スライダ５４ａとコイルスプリン
グ１３によってシリンダブロック２１側に押圧されてい
る。

上記揺動板５５は、円板状をなし、中心孔が上記スライ
ダ５４に遊嵌され、このスライダ５４にトラニオンピン
５９を介して回転自在に連結されている。

従って上記揺動板５５はコイルスプリング１３により傾
斜角度θ減少側に付勢されている。

上記揺動板５５の腕部材５２側端面の所定位置には第２
図に示すように径方向に向けて平行案内部５５ａが突設
されており、この平行案内部５５ａ、腕部材５２との間
にはコイルスプリング１６が張設され、このスプリング
１６によって腕部材５２の先端のカム面５２ｃに揺動板
５５の端面が当接される。

こうして、上記揺動板５５は、カム面５２ｃを回動中心
として、矢印Ｈ方向に回動し垂直面に対する角度θが所
定範囲内で変化するようになっているる。更に揺動板５
５の一端面には、各ピストン２２のピストンロッド２４
のボールジヨイント２４ａが円周方向に摺動自在に連結
されている。

こうして、上記揺動板５５の回転によって、あるシリン
ダ２３に揺動板５５のカム面５２ｃの当接する位置が近
づくとピストン２２はシリンダヘッド４側に摺動して冷
媒を圧縮吐出し、離れるとピストン２２はヘッド部材５
側５へ摺動して冷媒を吸入する。

又揺動板５５はクランク室２６内に漏れてきた冷媒の圧
力Ｐｃ及びコイルスプリング１３の付勢力とシリンダ２
３内の圧力Ｐｄ（ピストン２２の反力）との差に応じて
垂直面に対する傾斜角度θが変化し、この傾斜角度の変
化によりピストン２２のストロークが増減される。すな
わち冷媒の吐出吸入量が増減される。　上記クランク室
２６内の圧力を調整して揺動板５５の傾斜角度θを制御
するために、圧力調整弁６がシリンダヘッド４内に設け
られている。

この圧力調整弁６は第１２図及び第１３図に示すように
ケース６１と吸入室７（低圧冷媒側）とクランク室２６
との連通口２１ｃ開閉し、かつ吸入室７内の圧力を受け
る受圧面６２ａを有する弁体６２と、熱負荷８２からの
外部信号（内気センサ３３、外気・日射センサ３４．ミ
ックスドア開度センサ３５からの状態信号）に基づいて
上記制御方法を行なって吸入圧力制御手段４９からケー
ブル７７を介して供給される電流値によってソレノイド
６３が励磁し、これにより可動鉄芯６４がこの可動鉄芯
６４を付勢するコイルスプリング６５と共に固定鉄芯６
６に近づくように生動して伝達して伝達ロッド６７を介
して弁体６２の開度を制御する電磁アクチエータ６８と
、弁体６２と可動鉄芯６４との間に位置し、固定鉄芯６
６とサポート板６９とに摺動自在に嵌合され、弁体６２
と可動鉄芯６４との相互変位を伝達するとともに可動鉄
芯６４と固定鉄芯との位置関係（隙間Ｚ）を設定する機
能を有する伝達ロッド６７と、サポート板６９と伝達ロ
ッド６７とを覆い、かつ弁体６２とロー付（あるいは半
田付ン等によって一体にアッセンブリされるベローズ７
８とから成る。またコイルスプリング６５はその取叶座
７４がネジ軸７５に螺着されていることによって取付座
７４のセット位置を変更するとばね力が変えられるよう
になっている。

こうして、弁体６２の開度は、ソレノイド６３に電流が
供給されないとき、すなわち電磁アクチエータ６８がｏ
ｆｆ時にはばね力（コイルスプリング６５゜ベローズ７
８）と吸入室７内の圧力Ｐｓとによって決まる（通常開
弁圧が高く開いている。）が熱負荷８２によってエバポ
レータ８０の吐出圧力Ｐｍが変化すること及びエバポレ
ータ８ｏとコンプレッサ１との間の圧力損失のため冷媒
の実質的に蒸発圧力が変化し、所定の冷房能力が得られ
ない。そこでソレノイド６３に吸入圧力制御手段４９か
ら電流が供給される。すなわち電磁アクチエータ６８０
ｎ時にはソレノイド６３に供給される電流値によって変
わる固定鉄芯６６の吸引力とばね力変化分と吸入室７内
の圧力Ｐｓによって決まり、電磁アクチエータ６３の補
正が加えられてクランク室２６内の圧力Ｐｃが調整され
、揺動板５５の傾斜角度θが決まり冷媒の吐出吸入量が
調整される。

例えば熱負荷８２が低下するとエバポレータ８０の吐出
圧力Ｆｍ温度が共に低くなる。その結果吸入圧力制御手
段４９からソレノイド６３に供給する電流が多くなり、
固定鉄芯６６の吸引力が強くなって弁体６２の開度が小
さくなるためクランク室２６内の圧力Ｐｃが高くなり、
揺動板５５の傾斜角度θが小さくなってコンプレッサ１
の吐出吸入容量が減少する。

したがってコンプレッサｌの吸入量が減少したのでエバ
ポレータ８０の吐出圧力Ｐｍが上昇し、かつ吐出量が減
少したので冷媒流量も減少しコンプレッサ１とエバポレ
ータ８０との間の圧力損失も減少してエバポレータ８０
の圧力Ｐｍは一定に保たれる。−方熱負荷が増加した場
合は上記の逆の作用によってコンプレッサ１の吐出吸入
量が増大し、圧力Ｐｍが一定に保たれる。

このように、同−設定条件においては熱負荷の変化にか
かわらず蒸発圧力が一定になるように吸入圧力制御手段
４９で圧力調整弁６を補正するので、所望の冷房状態を
葆すとができる。

以上本発明において、エンジン負荷に対するコンプレッ
サ駆動トルクの配分値Ｔ２を求めることによりそれに見
合ってコンプレッサの吸入圧力を制御するようにして、
高負荷時のエンジン負担を、空調性を害することなく満
足できる車輌用空気調和装置の制御方法を得る。

［効果］ 以上説明したように本発明によれば熱負荷と、この熱負
荷の大きさに関連して求めた吸入圧力設定値Ｐｓｉとか
らコンプレッサの駆動トルクの予想値Ｔ１を演算する一
方、この駆動トルクの予想値Ｔ、と、エンジン負荷の大
きさに関連して特性Ｗで求めた駆動トルクの配分値Ｔ２
とを比較し、この駆動トルクの配分値Ｔ２が駆動トルク
の予想値Ｔｌより大きいときは、吸入圧力制御手段４９
を吸入圧力設定値Ｐ５、に設定し、駆動トルクの配分値
Ｔ２が駆動トルクの予想値Ｔｌより小さいときは、吸入
圧力制御手段４９を吸入圧力設定値Ｐｓ２に設定したの
で、コンプレッサ駆動に基づくエンジン負荷が増加せず
、登板、加速がスムーズに行なえる。また、駆動トルク
予想値Ｔ１と駆動トルクの配分値Ｔ１の大小に応じて吸
入圧力制御手段４９の制御を切換えているので、より実
際に即した正確な空気調和の制御がなさる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例の車輌用空気調
和装置の制御方法のブロック図及びフローチャート図、
第３図乃至第９図は各演算手段のための特性図及びセン
サ、第１０図乃至第１３図は可変容量型コンプレッサの
断面平面図、断面側面図、及び吸入圧力制御機構の断面
側面図、断面部分図、第１４図は従来の車輌用空気調和
装置の構成図である。 １・・・・・・コンプレッサ、１２・・・・・・アクチ
エータ３１、３２．３３．３４．３５・・・・・・セン
サ、４１．４２．４３．４４゜４５、４６．４７．４８
・・・・・・演算手段、４７・・・・・・比較手段、４
ｏ４９・・・・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷媒吸入圧力制御機構Ｄを有する可変容量型コンプレ
   ッサ及び上記吸入圧力制御機構Ｄを制御する吸入圧力制
   御手段を備えた車輌用空気調和装置の制御方法において
   、熱負荷とあらかじめ設定した特性Ｘとから吸入圧力設
   定値Ｐｓ＿１を求め、この吸入圧力設定値Ｐｓ＿１と熱
   負荷とあらかじめ設定した特性Ｖとからコンプレッサ駆
   動トルクの予想値Ｔ＿１を求める一方エンジン負荷とあ
   らかじめ設定した特性Ｗで求めたコンプレッサ駆動トル
   ク配分値Ｔ＿２と上記予想値Ｔ＿１との大きさを比較し
   、上記配分値Ｔ＿２が上記予想値Ｔ＿２より大きいとき
   は吸入圧力制御手段により吸入圧力を上記吸入圧力設定
   値Ｐｓ＿１に設定し、上記配分値Ｔ＿２が上記予想値Ｔ
   ＿１より小さいときは上記予想値Ｔ＿２とあらかじめ設
   定した上記特性Ｖとから求めた吸入圧力設定値Ｐｓ＿２
   に吸入圧力を設定したことを特徴とする車輌用空気調和
   装置の制御方法。