JPH0386620A - 車両用空調装置 - 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〕 本発明は、車室内への吹出空気温度を安定して制御する
ことができる。車両用空調装置に関する。

〔従来技術〕

車両用空調装置の冷凍サイクルにおいては、車室内への
吹出空気温度が種々の原因によって変化し、不安定とな
ることがある。

そのため、特開昭５７−１４１５６号公報においては、
容量可変式のコンプレッサを用いると共に膨張弁制御の
ための目標温度差やゲインを変化させることができる制
御装置を備えた空調装置が提案されている。

また、特開昭６３−７３０５５号公報においては、コン
プレッサ回転数が変化した後は所定時間の間１回転数を
変化させないよう制御する空調装置がｔＩ案されている
。

更に、特開昭６３−１３１９５８号公報においては、冷
凍サイクルの低圧側圧力と圧力設定部側圧力との圧力差
に応じて、コンプレッサの容量を変化させる時間を可変
する時間設定部を設けた空調装置が提案されている。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記いずれの従来の空調装置も。

車室内への吹出空気温度の安定性は未だ充分とは言えな
い。

本発明者らは、車両用空調装置における冷凍サイクルに
関して１種々の実験、検討を行った。そして、冷凍サイ
クルは、熱負荷、即ちエバポレータへの冷媒流量によっ
て、その特性が変化することを見出した。

本発明は、上記の点に着眼し、車室内への吹出空気温度
を安定して制御することができる車両用空調装置を提供
しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、エンジンによって駆動される能力可変コンプ
レッサ、エバポレータ、凝縮器等を具備する車両用冷凍
サイクルと、エバポレータ入口側の入口空気温度、風量
などの熱負荷に関連する物理量を検出するフィードフォ
ワード項検出手段と。

エバポレータ出口側の出口空気温度と該出口側の目標空
気温度との偏差を検出するフィードバック項検出手段と
、上記フィードフォワード項検出手段とフィードバック
項検出手段とからの入力値から上記コンプレッサの能力
制御の目標値を決定し。

咳コンプレッサの制御を行うコンプレッサ制御手段とよ
りなることを特徴とする車両用空調装置にある。

本発明において、最も注目すべきことは、能力可変コン
プレッサを有する冷凍サイクルにおいて。

エバポレータ入り口側の入口空気温度や風量などの熱負
荷に関するフィードフォワード環と、エバポレータ出口
側の出口空気温度と該出口側の目標空気温度との偏差に
よるフィードバック環とから。

コンプレッサの能力制御の目標値を決定することである
。

上記能力可変コンプレッサとは、その回転数を可変式と
したもの、或いはその容量を可変式としたものがある。

上記フィードフォワード項検出手段によって検出する熱
負荷に関する物理量としては、前記入口空気温度、エバ
ポレータの風量、入口空気湿度などがある。

上記コンプレッサ制御手段は、フィードフォワード項検
出手段とフィードバック項検出手段における検出値を入
力し１両検出値からコンプレッサの能力制御の目標値を
決定し、コンプレッサを制御する。上記目標値の決定は
、上記フィードフォワード項検出手段とフィードバック
項検出手段とからの出力の和で算出する。また、上記目
標値とは、コンプレッサの目標回転数又は目標容量（圧
力）をいう。

また１本発明においては、フィードバック項検出手段は
、前記熱負荷の大きさに応じて、出口空気温度のサンプ
リング時間の間隔を変えるよう構成することができる。

即ち２例えば、熱負荷によるフィードフォワード環のサ
ンプリング時間はそのままとしく熱負荷によって変化し
ない）、エバポレータの出口空気温度によるフィードバ
ックのサンプリング時間をコンプレッサ回転数の関数と
し１例えば低回転数時には出口空気温度のサンプリング
時間の間隔を長くすることもできる（第２実施例参照）
。

ここに、サンプリング時間とは目標とするエバポレータ
出口温度と実際の出口空気温度との差に応じて、コンプ
レッサの能力制御の目標値を修正する修正動作の時間間
隔をいう、これにより１例えば低熱負荷時にコンプレッ
サ回転数が低くなり。

冷凍サイクルの応答が遅くなり、冷凍サイクルへの外乱
に対して、出口空気温度に変化が表れるまでに大きな時
間遅れを生じるようになっても、出口空気温度のフィー
ドバック制御のサンプリング時間を、冷凍サイクルの応
答に合わせて適応させることにより、制御の安定化を図
ることができる。

つまり、吹出空気温度を一層安定して制御することがで
きる。

また、上記のサンプリングは、センサーにおいては常時
データ検出を行わせておき、必要なときにのみその検出
データを演算部にピックアップすること、或いは演算に
必要なときのみセンサーからデータを送信させることい
ずれでも良い。

〔作　用〕

本発明においては、フィードフォワード項検出手段とフ
ィードバック項検出手段とからの検出値がコンプレッサ
制御手段に入力される。そして。

再検出値から上記コンプレッサの能力制御の目標値が決
定され、コンプレッサの制御が行われる。

例えば、能力可変式コンプレッサとして１回転数可変式
のものを用いた場合には、コンプレッサが目標回転数と
なるように、車両におけるエンジンの回転数に応じて、
コンプレッサの変速機の変速比を制御することになる。

これにより、エンジン回転数が変動しても、コンプレッ
サ回転数は。

目標回転数に制御される。

また、コンプレッサとして容量可変式のものを用いた場
合には、コンプレッサの容量もしくはコンプレッサ吸入
圧力を制御して容量制御を行う。

このように本発明においては、エンジン回転数の変動な
ど冷凍サイクルに対する不安定要因が発生しても、エバ
ポレータ回りの諸要因を検出してコンプレッサを制御す
る。それ故、エバポレータの出口空気温度を精度良く制
御できる。

〔効　果〕

したがって１本発明によれば、車室内への吹出空気温度
を安定して制御することができる車両用空調装置を提供
することができる。

〔実施例〕

第１実施例 本発明の実施例にかかる。車両用空調装置につき、第１
図〜第５図を用いて説明する。

本例は２回転数可変式の能力可変コンプレッサを用いた
ものである。また、その全体の制御系は第１図に示すご
とく、冷凍サイクル３１中におけるエバポレータの入口
空気温度Ｔｉｎと風ＩＶａをフィードフォワード項検出
手段で検出してその検出値をコンプレッサ制御手段とし
ての制御アンプ３５に送る。一方、冷凍サイクル３１に
おけるエバポレータの出口空気温度Ｔａをフィードバッ
ク項検出手段で検出して、その検出値を上記制御アンプ
３５に送る。制御アンプ３５においては。

目標回転数演出回路３２において上記検出値から目標値
であるコンプレッサの目標回転数Ｎｃ　ｏ。

を決定し、コンプレッサの可変連装″１３４を制御する
。このとき、上記目標回転数Ｎｅｏ○とエンジン回転数
Ｎｅとに応じて、制御アンプ３５内の速度比算出回路３
３によって可変速装置３４の速度比が算出される。そし
て、上記のごとく、可変速装置３４により、コンプレッ
サ回転数が制御される。これにより、安定して吹出空気
温度を制御することができる。

以下、これを詳述する。

まず、車両用空調装置全体のシステム構成を第５図に示
す。

同図においてコンプレッサｌＯは、可変速装置（例えば
、リングコーン変速装置やハーフトロイダル変速装置等
の無段階変速装置）１１を介して自動車エンジン１２に
より駆動される。コンプレッサ１０の吐出側にはコンデ
ンサ１３が接続されている。このコンデンサ１３は、コ
ンプレッサ１０から吐出された気体冷媒を、冷却用ファ
ン１４によって送風される冷却空気により冷却して凝縮
する。冷却ファン１４はモータ１４１により駆動される
。

コンデンサ１３の下流側には、液体冷媒を溜めるレシー
バ１５が設けられ、該レシーバ１５の出口管１５１は、
膨張弁１６に至っている。この膨張弁１６は、エバポレ
ータ出口における冷媒の過熱度に応じてその弁開度が制
御されるもので、レシーバ１５からの液体冷媒を低温低
圧の気液２相状態の冷媒として膨張噴出せしめる。

上記膨張弁１６の下流側にはエバポレータ１７が接続さ
れ、このエバポレータ１７は膨張弁１６より供給される
気液冷媒と、送風ファン１８によって送風される車室内
ないし車室外空気とを熱交換して液体冷媒を蒸発させる
。そして、冷媒の蒸発潜熱により冷却された冷風は、ヒ
ータユニット２１を介して車室内へ吹出す。

ヒータユニット２１には２周知のごとく、エンジン冷却
水を熱源とするヒータコア２４が設けである。また、ヒ
ータコア２４のバイパス路２２を通過する冷風の風量割
合を調節して車室内への吹出空気温度を調整する温度制
御ダンパ２３等が内蔵されている。上記エバポレータ１
７の下流側は。

コンプレッサ１０の吸入側に接続されている。

こ【バポレータ１７の冷風出口には、出口空気温度検出
用の温度センサ２６が設けられて、出口空気温度Ｔａを
検出している。

また、エバポレータ１７の上流側にも、入口空気温度検
出用の温度センサ２５を設け、入口空気温度Ｔｉｎを検
出している。更に、エバポレータの通過ｆｆ１Ｊｉｉ　
Ｖ　ａを検出するために、ブロア１Ｂの印加電圧を検出
し、風量Ｖａを検出する。これらは、フィードフォワー
ド項検出手段に相当する。

エンジン回転数Ｎｅについても９回転数センサもしくは
点火系統のパルスを測定することによって検出する。

また、コンプレッサ回転数制御を行う、コンプレッサ制
御手段としての制御装置２７は、上記各センサの信号、
即ち出口空気温度Ｔａ、入ロ空気温度Ｔｉｎ、風量Ｖａ
、エンジン回転数Ｎｅが入力される入力回路２７１を有
する。また、該制御装！２７は、マイクロコンピュータ
２７２．および変速装置１１に作動信号を出力する出力
回路２７３より構成されている。

上記入力回路２７１は、アナログ信号をデジタル信号に
変換するＡ−Ｄ変換器等を内蔵しており。

また出力回路２７３は、変速装置１１の変速比を変化さ
せる例えばサーボモータ等を駆動する回路等を内蔵して
いる。マイク「２コンピユータ２７２はメモリを有し、
該メモリ内には、以下に詳述する制御プログラムがスト
アされている。

次に、制御フローチャートを、第２図により説明する。

まず、空調装置のスイッチをオンにすることにより、ス
テップ５００よりプログラムが実行される。そして、５
０１で初期条件として、エバポレータの入口側データ（
フィードフォワード側）を検出するためのサンプリング
時間Δ、エバポレータの出口側の目標空気温度Ｔａｇ、
フィードバック制御の比例ゲインに、及び積分時間ＴＩ
を設定する０例えば、サンプリング時間Δを０．　１秒
。

目標空気温度ＴａＯを３°Ｃに設定する。

５０２で、エバポレータの出口空気温度Ｔａ。

入ロ空気温度Ｔｉｎ、風Ｉ　Ｖ　ａ　、エンジン回転数
Ｎｅを検出する。

５０３で、第３図に示すごとき、熱負荷（例えば、風量
Ｖａ、入ロ入気空気温度ｎ）と基準コンプレッサ回転数
Ｎｃｏｂの関係から、基準コンプレッサ回転数Ｎｃｏｂ
を求める。

次に、５０４で、第４図に示すごとき基準コンプレッサ
回転数Ｎｃｏｂと、フィードバック制御のサンプリング
時間θの関係から、サンプリング時間θを求める。５０
５でカウンタｎの積算をし。

５０６でフィードバック制御のサンプリング時間θが経
過しているか否かを判定する。もし、経過している場合
には、５０８に進み、出口空気温度Ｔａと目標空気温度
ＴａＯとの偏差Ｅｎを求める。

次に、５０９で偏差Ｅｎを積分しΣＥｎを求める。５１
０で、偏差の積分項（Ｋｐ・ΣＥ　ｎ　／　Ｔｌ）を求
め、フィードバック補正項Ｎｘとする。

５１１でカウンタｎをクリアする。そして、５０７で目
標コンプレッサ回転数ＮｃｏＯ−Ｎｃｏｂ＋ＮＸとする
。なお、ステップ５０６の判定がＮＯのときは、ステッ
プ５０７においては、前回におけるＮｘを用いて計算を
行う。

次に、５１２でエンジン回転数Ｎｅと目標コンプレッサ
回転数Ｎｃ　ｏｏとの比（ＮｃｏＯ／Ｎｅ）を算出し、
変速装置に必要な変速比φを求める。５１３で変速装置
を変速比φに制御する。５１４でエバポレータ入口側の
フィードフォワード項のサンプリング時間Δをきざむ。

以上のように、エバポレータ入口側のサンプリング時間
Δで、熱負荷のフィードフォワード補正を行って変速比
φを制御する。また、基準コンプレッサ回転数Ｎｃｏｂ
に応じてエバポレータ出口側のサンプリング時間θを変
えて、エバポレータの出口空気温度Ｔａのフィードバッ
ク制御を行う。

以上より知られるごとく、エンジン回転数の変動は勿論
、熱負荷変動に対しても、吹出空気温度を安定して制御
することができる。

なお、上記においては、第３図によりエバポレータの入
口空気温度Ｔｉｎと風ｌＶａより基準コンプレッサ回転
数Ｎｃｏｂを求め、更に第４図によりこの基準コンプレ
ッサ回転数Ｎｃｏｂよりフィードバック制御のサンプリ
ング時間θを求めた。

しかし、他の例として入口空気温度Ｔｉｎと風量Ｖａよ
り、基準コンプレッサ回転数Ｎｃｏｂとフィードバック
制御のサンプリング時間θの両方を求めてもよい。

また、第４図においては、基準コンプレッサ回転数Ｎｃ
ｏｂからフィードバック制御のサンプリング時間θを求
めているが、コンプレッサ回転数Ｎｃｏからサンプリン
グ時間θを求めることもできる。

第２実施例 前記第１実施例は、コンプレッサの制御に可変速装置を
用いたが１本例では本発明を可変容量コンプレッサに適
用した例を示す。これを、第６図及び第７図を用いて説
明する。

即ち、該コンプレッサにおいては、エバポレーク出口圧
力もしくはコンプレッサ吸入圧力を、設定圧力に制御す
ることができる。可変容量コンプレッサを用いる。この
場合の制御フローチャートを、第６図に示す。なお、以
下は前記第１実施例におけるフローチャート（第２図）
と異なる部分のみについて説明する。

ステップ７０３，７０４では第７図及び第８図に示す関
係より、エバポレータの人口空気温度Ｔｉｎと風ｌＶａ
より、基準エバポレータ出口圧力Ｆｅｂと、フィードバ
ック制御のサンプリング時間θをそれぞれ求める。

７１０では、基準エバポレータ出口圧力Ｐｅｂと偏差Ｅ
ｎの積分項の和より、目標エバポレータ出口圧力ＰｅＯ
を求める。

７１２で、実際のエバポレータ出口圧力Ｐｅが目標エバ
ポレータ出口圧力ＰｅＯになるように可変容量コンプレ
ッサを制御する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は第１実施例の空調装置を示し。 第１図はその制御ブロック図３第２図は制御フローチャ
ート、第３図は熱負荷（風量、入口空気温度）と基準コ
ンプレッサ回転数との関係線図、第４図は基準コンプレ
ッサ回転数とフィードバック制御のサンプリング時間と
の関係線図、第５図は車両用空調装置の全体説明図１第
６図及び第７図は第２実施例を示し、第６図は制御フロ
ーチャート、第７図は風量と基準エバポレータ出口圧力
の関係線図、第８図は風量とフィードバック制御のサン
プリング時間との関係線図である。 １０　・　・ １３　・　・ １６　・　・ １７　・　・ ２７　・　・ Ｔｉｎ　　・ Ｖａ　　・　・ コンプレッサ 凝縮器。 膨張弁 エバポレータ。 制御装置 ・人口空気温度。 風量 Ｔａ・・・出口空気温度。 Ｎｅ・・・エンジン回転数。 出 電 装 株 式 第３図 第４ 図 第５ 図 第７図 凰 Ｖ山

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンによって駆動される能力可変コンプレッ
   サ、エバポレータ、凝縮器等を具備する車両用冷凍サイ
   クルと、 エバポレータ入口側の入口空気温度、風量などの熱負荷
   に関連する物理量を検出するフィードフォワード項検出
   手段と、 エバポレータ出口側の出口空気温度と該出口側の目標空
   気温度との偏差を検出するフィードバック項検出手段と
   、 上記フィードフォワード項検出手段とフィードバック項
   検出手段とからの入力値から上記コンプレッサの能力制
   御の目標値を決定し、該コンプレッサの制御を行うコン
   プレッサ制御手段とよりなることを特徴とする車両用空
   調装置。
2. （２）第１請求項において、フィードバック項検出手段
   は、前記熱負荷の大きさに応じて、出口空気温度のサン
   プリング時間の間隔を変えることができることを特徴と
   する車両用空調装置。