KR100372380B1

KR100372380B1 - 용량가변형 압축기의 제어장치

Info

Publication number: KR100372380B1
Application number: KR10-2000-0064204A
Authority: KR
Inventors: 아다니야다꾸; 마쯔바라료; 스이또우켄; 가와구찌마사히로; 기무라가즈야; 오따마사끼
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2003-02-19
Also published as: CN1308182A; US6385979B2; JP2001180259A; EP1111239A2; KR20010060229A; CN1325793C; US20010013225A1; JP3799921B2; DE60034650D1; BR0006281A; DE60034650T2; EP1111239A3; EP1111239B1

Abstract

본 발명은 증발기에서의 열부하상황에 영향을 받지 않고, 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 차량 구동원의 고부하시 토출용량의 신속한 변경 및 그 후의 복귀를 양립시키는 것이 가능한 용량가변형 압축기의 제어장치를 제공한다.

제어밸브 (46) 는, 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 간의 차압 (PdH-PdL) 에 감응하는 작동로드 (53) 를 구비하고, 솔레노이드부 (52) 로부터의 전자력 (F) 에 의해 결정되는 2 점간 차압 (PdH-PdL) 의 목표치를 유지하도록, 작동로드 (53) 의 밸브부 (56) 에 의해 급기통로 (42, 44) 의 개도를 자율조절한다.

Description

용량가변형 압축기의 제어장치 {CONTROL DEVICE FOR VARIABLE CAPACITY COMPRESSOR}

본 발명은, 차량용 공조장치의 냉매순환회로를 구성하고, 차량의 구동원에 보조기로서 구동되는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 제어장치에관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클) 는, 응축기, 감압장치로서의 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하고 있다. 압축기는 증발기로부터의 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 그 압축가스를 응축기를 향해 토출한다. 증발기는 냉매순환회로를 흐르는 냉매와 차실내공기와의 열교환을 행한다. 열부하 또는 냉방부하의 크기에 따라, 증발기 주변을 통과하는 공기의 열량이 증발기내를 흐르는 냉매로 전달되기 때문에, 증발기의 출구 또는 하류측에서의 냉매가스압력은 냉방부하의 크기를 반영한다.

차량 탑재용 압축기로서 널리 채용되고 있는 용량가변형 사판식(斜板式) 압축기에는, 증발기의 출구압력 (흡입압 (Ps) 이라고 함) 을 소정의 목표치 (설정흡입압이라고 함) 로 유지하기 위해 동작하는 용량제어기구가 장착되어 있다. 용량제어기구는, 냉방부하의 크기에 어울리는 냉방유량이 되도록 흡입압 (Ps) 을 제어지표로서 압축기의 토출용량 즉 사판각도를 피드백제어한다. 이러한 용량제어기구의 전형적인 예는, 내부제어밸브라 불리는 제어밸브이다. 내부제어밸브에서는 벨로우즈나 다이어프램등의 감압부재로 흡입압 (Ps) 을 감지하고, 감압부재의 변위동작을 밸브체의 위치결정에 이용하여 밸브개도조절을 행함으로써, 사판실 (크랭크실이라고도 함) 의 압력 (크랭크압) 을 조절하여 사판각도를 결정하고 있다.

또, 단일의 설정흡입압밖에 가질 수 없는 단순한 내부제어밸브에서는 미세한 공조제어요구에 대응할 수 없기 때문에, 외부로부터의 전기제어에 의해 설정흡입압을 변경할 수 있는 설정흡입압가변형 제어밸브도 존재한다. 설정흡입압가변형 제어밸브는 예를 들면, 전술한 내부제어밸브에 전자솔레노이드 등의 전기적으로 가압력을 조절할 수 있는 액추에이터를 부가하고, 내부제어밸브의 설정흡입압을 결 정하고 있는 감압부재에 작용하는 기계적 스프링력을 외부제어에 의해 증감변경함으로써 설정흡입압의 변경을 실현하는 것이다.

차량 탑재용 압축기는 일반적으로, 내연기관 등의 차량의 구동원으로부터 동력공급을 받아 구동된다. 압축기는 내연기관의 동력을 가장 많이 소비하는 보조기의 하나이며 내연기관에 있어서 큰 부하임은 틀림없다. 게다가, 차량용 공조장치는, 차량의 급가속시 등에 있어서 내연기관의 동력성능을 차량의 주행에 최대한 향하게 하고 싶을 때에는, 압축기의 토출용량을 최소화함으로써, 내연기관의 압축기구동부하를 저감시키는 제어 (일시적인 부하저감조치로서의 가속컷제어) 를 행하도록 프로그램되어 있다. 전술한 설정흡입압 가변밸브가 부가된 용량가변형 압축기를 사용한 공조장치에서는, 제어밸브의 설정흡입압을 통상의 설정흡입압보다도 높은 값으로 변경하여 현 흡입압을 새로운 설정압에 비해 낮은 값으로 함으로써, 압축기의 토출용량을 최소화하는 방향으로 유도하여 실질적인 가속컷제어를 실현하고 있다.

그러나, 설정흡입압가변밸브가 부가된 용량가변형 압축기의 동작을 상세히 해석한 결과, 흡입압 (Ps) 을 지표로 한 피드백제어를 개재시키는 한, 의도한대로의 가속컷제어가 항상 실현되는 것이 아니라는 것이 판명되었다.

도 8 의 그래프는, 흡입압 (Ps) 과 압축기의 토출용량 (Vc) 과의 상관관계를 개념적으로 나타낸 것이다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 흡입압 (Ps) 과 토출용량 (Vc) 과의 상관곡선 (특성선) 은 한 종류가 아니라, 증발기에서의 열부하의 크기에 따라 복수의 상관곡선이 존재한다. 이 때문에, 어떤 압력 (Ps1) 을 피드백제어의 목표치가 되는 설정흡입압으로서 부여했다해도, 열부하의 상황에 따라 제어밸브의 자율동작에 기초하여 실현되는 실제의 토출용량 (Vc) 에는 일정폭 (그래프에서는 △Vc) 의 불균일이 발생해 버린다. 예를 들면, 증발기의 열부하가 과대한 경우에는, 설정흡입압을 충분히 높게 하였다해도, 실제의 토출용량 (Vc) 은 내연기관의 부하를 저감시키는 곳까지 떨어지지 못한다는 사태가 발생할 수 있다. 즉 흡입압 (Ps) 에 의거한 제어에서는, 단순히 설정흡입압을 높은 값으로 설정변경해도, 증발기에서의 열부하의 변화가 추종해 주지 않으면, 즉시 토출용량을 떨어뜨릴 수 없다는 딜레머가 있다.

증발기에서의 열부하를 반영하는 흡입압 (Ps) 에 기초하여 용량가변형 압축기의 토출용량 (Vc) 을 조절하는 제어방법은, 차량 외부의 춥고더움의 변화에 관계없이, 인간의 쾌적감을 좌우하는 실온의 안정유지를 도모한다는 공조장치 본래의 목적을 달성하는 점에서는 매우 타당한 제어방법이었다. 그러나, 상기 가속컷제어에서 볼 수 있는 바와 같이, 공조장치 본래의 목적을 일시적으로 포기해서라도, 내연기관의 사정을 최우선으로 하여 긴급피난적으로 신속한 토출용량다운을 실현하고, 그후에 충격 등을 회피할 수 있는 복귀패턴으로 원래의 토출용량 (Vc) 까지 복귀시키는 제어를 실현하기에는, 흡입압 (Ps) 에 의거한 제어로는 충분히 대응할 수 없다는 것이 실정이다.

본 발명의 목적은, 증발기에서의 열부하상황에 영향을 받는 일이 없이, 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 차량의 구동원의 고부하시에 있어서의 토출용량의 신속한 변경 및 그후의 복귀를 양립시키는 것이 가능한 용량가변형 압축기의 제어장치를 제공하는 것에 있다.

도 1 은 용량가변형 사판식 압축기의 단면도.

도 2 는 냉매순환회로의 개요를 도시한 회로도.

도 3 은 제어밸브의 단면도.

도 4 는 작동로드의 위치결정을 설명하기 위한 요부 확대단면도.

도 5 는 공조제어의 메인루틴의 플로우 차트.

도 6 은 통상시 제어루틴의 플로우 차트.

도 7 은 가속컷제어루틴의 플로우 차트.

도 8 은 종래 기술에서 흡입압과 토출용량의 관계를 개념적으로 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 실린더 블럭 12 : 프런트 하우징

13 : 밸브ㆍ포트형성체 14 : 리어 하우징

15 : 크랭크 실 16 : 구동축

17 : 래그 플레이트 18 : 사판

19 : 힌지 기구 20 : 실린더 보어

21 : 피스톤 22 : 흡입실

23 : 토출실 24 : 흡입 포트

25 : 흡입 밸브 26 : 토출 포트

27 : 토출 밸브 31 : 추기 통로

35 : 용량가변형 압축기와 함께 차량용 공조장치의 냉매순환회로를 구성하는 외부냉매회로

36 : 응축기 37 : 팽창 밸브

37a : 온도 감지통 38 : 증발기

39 : 유통관 40 : 유통관

41 : 제 1 검압통로 42 : 제 2 검압통로

43 : 고정조리개 44 : 크랭크 통로

45 : 크랭크 실

46 : 압축기제어수단을 구성하는 제어밸브

53 : 차압검출수단으로서의 작동로드

54 : 구획부 55 : 연결부

56 : 밸브부 57 : 가이드 로드부

58 : 밸브 하우징 58a : 마개 부재

58b : 상반부 본체 58c : 하반부 본체

59 : 밸브실 60 : 연통로

62 : 제 1 포트 64 : 밸브 시트

65 : 고압실 67 : 제 3 포트

68 : 복귀 스프링 69 : 수용통

70 : 고정철심 71 : 플런저실

72 : 플런저 73 : 가이드 구멍

74 : 완충 스프링 75 : 코일

81 : 냉방부하검출수단, 구동원부하검출수단, 설정차압산출수단, 구동원부하판정수단, 제한치설정수단, 설정차압결정수단 및 압축기제어수단을 구성하는 제어컴퓨터

82 : 구동회로 83 : A/C 스위치

84 : 냉방부하검출수단을 구성하는 온도센서

85 : 온도설정기

86 : 구동원부하검출수단을 구성하는 액셀개도센서

Eg : 차량의 구동원으로서의 내연기관

P1 : 제 1 압력감시점

P2 : 제 2 압력감시점

청구항 1 의 발명은, 차량용 공조장치의 냉매순환회로를 구성하고, 차량의 구동원에 보조기로서 구동되는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 제어장치에 있어서, 상기 냉매순환회로에 설정된, 용량가변형 압축기의 토출용량이 반영되는 2 개의 압력감시점간의 차압을 검출하는 차압검출수단과, 상기 차량용 공조장치의 냉방부하를 검출하는 냉방부하검출수단과, 상기 구동원의 부하를 검출하는 구동원부하검출수단과, 상기 냉방부하검출수단으로부터의 냉방부하정보에 기초하여, 2 개의 압력감시점간의 차압의 제어목표가 되는 설정차압을 산출하는 설정차압산출수단과, 상기 구동원부하검출수단으로부터의 구동원부하정보에 기초하여, 구동원이 고부하상태에 있는지 여부를 판정하는 구동원부하판정수단과, 상기 구동원부하판정수단의 판정에 기초하여, 구동원이 고부하상태에 있는 경우에는 2 개의 압력감시점간의 차압에 제한치를 설정하는 제한치설정수단과, 상기 설정차압산출수단에 의해 산출된 설정차압과 제한치설정수단에 의해 설정된 제한치를 비교하고, 설정차압이 시사하는 용량가변형 압축기의 토출용량이 제한치가 시사하는 토출용량 이하라면 설정차압을, 설정차압이 시사하는 토출용량이 제한치가 시사하는 토출용량을 상회한다면 제한치를 새로운 설정차압으로서 취급하는 설정차압결정수단과, 상기 설정차압결정수단으로부터의 설정차압에 차압검출수단이 검출한 차압에 근접하도록 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하는 압축기제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치이다.

이 구성에 있어서는, 용량가변형 압축기의 토출용량제어에 영향을 미치는 압력요인으로서, 용량가변형 압축기의 토출용량이 반영되는 냉매순환회로에 있어서의 2 개의 압력감시점간의 차압을 이용하고 있다. 따라서, 설정차압결정수단에 의해 결정된 설정차압에 기초하여, 이 설정차압을 유지하도록 압축기의 토출용량을 제어하는 압축기제어수단을 채용함으로써, 압축기의 부하토크와 상관성을 갖는 토출용량을 직접적으로 제어하는 것이 가능해지고, 종래의 흡입압감응형 제어밸브가 내재하고 있었던 결점을 극복할 수 있다. 즉, 통상시에 있어서 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어가 가능해질 뿐 아니라, 차량의 급가속시 등, 구동원의 부하가 높은 경우에 있어서 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경 및 그후의 복귀를 실현하는 것이 가능해진다.

여기서, 예를 들어 차량의 운전자가 액셀패달을 크게 밟아 급가속요구를 의사표시하였다고 하자. 구동원부하검출수단 예컨대 액셀개도센서로부터의 액셀개도는 따라서 소정치 이상이 되고, 이에 기초하여 구동원부하판정수단은 구동원이 고부하상태에 있다고 판정한다. 이 구동원의 고부하상태에 따라, 제한치설정수단은 2 개의 압력감시점간의 차압에 제한치를 설정함과 동시에, 설정차압결정수단은 이 제한치와 냉방부하에 따라 산출된 설정차압을 비교한다. 그리고, 설정차압결정수단은, 설정차압이 시사하는 용량가변형 압축기의 토출용량이 제한치가 시사하는 토출용량 이하라면, 즉 설정차압이 실현된 경우의 압축기의 소비동력이 급가속요구를 만족시키고자 하는 구동원의 걸림돌이 되지 않는다고 판정된 경우에는, 냉방부하에 따라 산출된 설정차압을 취급한다. 따라서, 이 설정차압에 기초하여, 압축기제어수단에 의해 제어되는 압축기의 토출용량은 냉방부하에 따른 것이 되며, 공조가 쓸데없는 희생을 강요당하는 일은 없다. 따라서, 소정치 이상의 액셀개도에 따라 일의적으로 압축기의 토출용량을 최소로 하는 종래의 가속컷제어와 비교하여, 차량의 가속성능을 동등하게 발휘시킬 수 있으며 또한 공조의 희생을 적게 할 수 있다.

청구항 2 의 발명은, 상기 구동원부하판정수단이 구동원의 고부하의 정도를 판정하고, 제한치설정수단은 구동원의 고부하의 정도에 따라 제한치를 조절하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서 구동원부하판정수단은, 예를 들면 액셀개도가 소정치 이상이라도 이 소정치 부근이라면 급가속요구 (고부하) 의 정도는 작다고 판정한다. 따라서, 제한치설정수단은, 이 급가속요구의 정도가 작은 것에 따라 제한치를 느슨하게 (토출용량을 약간 크게) 조절한다. 따라서, 설정차압산출수단이 산출한 설정차압이 시사하는 토출용량이, 이 느슨한 제한치가 시사하는 토출용량을 상회하고, 설정차압결정수단이 제한치를 새로운 설정차압으로서 취급하였다해도, 냉매순환회로 (냉동사이클) 에 있어서의 냉매유량은 어느 정도 많이 확보되게 된다. 그 결과, 구동원의 동력성능이, 운전자의 급가속요구를 만족시키는 것보다도 여분으로, 압축기의 구동에서 가속으로 향하게 되는 일이 없고, 공조가 과도한 희생을 강요받는 일이 없다. 따라서, 차량의 가속성능의 발휘와 공조의 희생을 작게 하는 것을 고차원으로 양립할 수 있다.

청구항 3 의 발명은, 상기 용량가변형 압축기가 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어함으로써 토출용량을 변경할 수 있고, 상기 압축기제어수단은 밸브개도조절에 의해 크랭크실의 내압을 조절할 수 있는 제어밸브를 구비하고, 상기 제어밸브는 2 개의 압력감시점간의 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 내장하고, 이 차압검출수단이 검출한 차압에 기초하여 자율적으로 밸브체의 개도조절이 가능하고, 또한 이 자율적인 개도조절동작의 기준이 되는 설정차압결정수단으로부터의 설정차압에 기초하는 밸브체로의 부여하중을, 외부로부터의 전기제어에 의해 변경할 수 있는 전기구동부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 예를 들면 2 개의 압력감시점의 압력을 각각 전기적으로 검출하여 밸브체의 위치결정에 반영시키는 복잡한 구성 (압력센서 등) 이나 복잡한 전기구동부의 전기제어프로그램을 필요로 하지 않는다. 또, 크랭크실의 내압의 제어구성으로서, 예를 들면 냉매순환회로의 주회로인 냉동사이클의 고압영역으로부터 크랭크실로의 냉매가스의 도입량, 및 크랭크실로부터의 냉동사이클의 저압영역으로의 냉매가스의 도출량의 적어도 일방을 조절함으로써 행하는 구성을 채용하였다고 한다. 이 경우, 냉동사이클의 고압영역으로부터 크랭크실을 경유하여 냉동사이클의 저압영역으로 이르는 용량제어용의 냉매회로는, 냉매순환회로의 부회로로서 취급할 수 있다. 즉 이 부회로에 압력감시점을 설정해도 된다.

청구항 4 의 발명은, 상기 설정차압결정수단이, 설정차압을 제한치로 한 후에 설정차압을 이 제한치로부터 설정차압산출수단에 의해 산출된 설정차압으로 변경하는 경우에는, 이 설정차압의 변경을 소정시간을 들여서 서서히 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 압축기의 토출용량의 변경과정에 있어서의 충격이나 이음(異音)의 발생을 효과적으로 방지 또는 억제하는 것이 가능해진다.

청구항 5 의 발명은, 현시점에서 판명되고 있는 냉방부하검출수단의 일례를 구체화한 것이다. 즉, 상기 냉방부하검출수단은, 차실내온도와 상관성이 있는 온도를 검출하는 온도센서와, 원하는 온도를 설정하기 위한 온도설정기를 구비하고, 설정차압산출수단은 온도센서로부터의 검출온도정보와 온도설정기로부터의 설정온도정보에 기초하여 설정차압을 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6 의 발명은, 현시점에서 판명되고 있는 구동원부하검출수단의 일례를 구체화한 것이다. 즉, 상기 구동원부하검출수단은 액셀개도센서를 구비하고, 상기 구동원부하판정수단은 액셀개도센서로부터의 액셀개도정보에 기초하여 구동원의 부하상태의 판정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 액셀개도정보는, 액셀개도의 절대량이어도 되고, 액셀개도의 단위시간당의 증가량이어도 된다.

발명의 실시형태

이하, 차량용 공조장치의 냉매순환회로를 구성하는 용량가변형 사판식 압축기의 제어장치에 대해 도 1 내지 도 7 을 참조하여 설명한다.

(용량가변형 사판식 압축기)

도 1 에 나타낸 바와 같이 용량가변형 사판식 압축기 (이하 단순히 압축기로 함) 는, 실린더블록 (11) 과, 그 전단에 접합고정된 프런트 하우징 (12) 과, 실린더 블럭 (11) 의 후단에 밸브ㆍ포트형성체 (13) 를 통하여 접합고정된 리어 하우징 (14) 을 구비하고 있다. 크랭크실 (15) 은, 실린더블록 (11) 과 프런트하우징 (12) 으로 둘러싸인 영역에 구성되어 있다. 구동축 (16) 은, 크랭크실 (15) 을 삽입통과하도록 하여, 실린더블록 (11) 및 프런트하우징 (12) 에 의해 회전이 가능하도록 지지되어 있다. 래그플레이트 (17) 는, 크랭크실 (15) 에서 구동축 (16) 에 일체회전이 가능하도록 고정되어 있다.

상기 구동축 (16) 의 전단부는 동력전달기구 (PT) 를 통하여, 차량의 구동원인 내연기관 (Eg) 에 작동연결되어 있다. 동력전달기구 (PT) 는, 외부로부터의 전기제어에 의해 동력의 전달/차단을 선택할 수 있는 클러치기구 (예를 들면 전자클러치) 라도 되고, 또는 그와 같은 클러치기구를 갖지 않는 상시(常時)전달형의 클러치리스기구 (예를 들면 벨트/풀리의 조합) 라도 된다. 또한, 본 건에서는 클러치리스타입의 동력전달기구 (PT) 가 채용되어 있는 것으로 한다.

캠 플레이트로서의 사판 (18) 은 상기 크랭크실 (15) 에 수용되어 있다. 사판 (18) 은, 구동축 (16) 에 슬라이드이동이 가능하며 또 경사이동이 가능하도록 지지되어 있다. 힌지기구 (19) 는, 래그플레이트 (17) 와 사판 (18) 과의 사이에 개재되어 있다. 따라서, 사판 (18) 은, 힌지기구 (19) 를 통한 래그플레이트 (17) 와의 사이에서의 힌지연결, 및 구동축 (16) 의 지지에 의해, 래그플레이트(17) 및 구동축 (16) 과 동기회전이 가능함과 동시에 구동축 (16) 의 축선방향으로의 슬라이드이동을 수반하면서 구동축 (16) 에 대해 경사이동이 가능하게 되어 있다.

복수 (도면에는 1 개만 나타냄) 의 실린더보어 (20) 는, 상기 실린더블록 (11) 에 있어서 구동축 (16) 을 둘러싸도록 하여 관통되어 형성되어 있다. 편두형(片頭型)의 피스톤 (21) 은, 각 실린더보어 (20) 에 왕복운동이 가능하도록 수용되어 있다. 실린더보어 (20) 의 전,후 개구는 밸브ㆍ포트형성체 (13) 및 피스톤 (21) 에 의해 폐쇄되어 있고, 이 실린더보어 (20) 내에는 피스톤 (21) 의 왕복운동에 따라 용적변화하는 압축실이 구성되어 있다. 피스톤 (21) 은 슈 (28) 를 통하여 사판 (18) 의 외주부에 계류되어 있다. 따라서, 구동축 (16) 의 회전에 수반되는 사판 (18) 의 회전운동이, 슈 (28) 를 통하여 피스톤 (21) 의 왕복운동으로 변환된다.

흡입압력 (Ps) 영역을 구성하는 흡입실 (22) 및 토출압력 (Pd) 영역을 구성하는 토출실 (23) 은, 상기 밸브ㆍ포트형성체 (13) 와 리어하우징 (14) 으로 둘러싸인 영역으로 각각 구성되어 있다. 그리고, 흡입실 (22) 의 냉매가스는, 피스톤 (21) 의 상사점위치로부터 하사점측으로의 이동에 의해, 밸브ㆍ포트형성체 (13) 의 흡입포트 (24) 및 흡입밸브 (25) 를 통하여 실린더보어 (20) (압축실) 로 흡입된다. 실린더보어 (20) 에 흡입된 냉매가스는, 피스톤 (21) 의 하사점위치로부터 상사점측으로의 이동에 의해 소정의 압력으로까지 압축된 후에, 밸브ㆍ포트형성체 (13) 의 토출포트 (26) 및 토출밸브 (27) 를 통하여 토출실 (23) 로 토출된다.

상기 사판 (18) 의 경사각도 (구동축 (16) 에 직교하는 가상평면과의 사이에서 이루는 각도) 는, 실린더보어 (20) (압축실) 의 내압과, 피스톤 (21) 의 배압인 크랭크실 (15) 의 내압 (크랭크압 (Pc)) 과의 관계를 변경함으로써 조절이 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 크랭크압 (Pc) 을 적극적으로 변경함으로써 사판 (18) 의 경사각도를 조절한다.

(냉매순환회로)

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 차량용 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클) 는, 전술한 압축기와 외부냉매회로 (35) 로 구성된다. 외부냉매회로 (35) 는, 응축기 (36), 감압장치로서의 온도식 팽창밸브 (37) 및 증발기 (38) 를 구비하고 있다. 팽창밸브 (37) 의 개도는, 증발기 (38) 의 출구측 또는 하류측에 형성된 온도 감지통 (37a) 의 검지온도 및 증발압력 (증발기 (38) 의 출구압력) 에 기초하여 피드백제어된다. 팽창밸브 (37) 는, 열부하에 적합한 액체 냉매를 증발기 (38) 에 공급하여 외부냉매회로 (35) 에 있어서 냉매유량을 조절한다. 유통관 (39) 은, 외부냉매회로 (35) 의 하류영역에서, 증발기 (38) 의 출구와 압축기의 흡입실 (22) 을 접속하고 있다. 유통관 (40) 은, 외부냉매회로 (35) 의 상류영역에서, 압축기의 토출실 (23) 과 응축기 (36) 의 입구를 접속하고 있다. 압축기는 외부냉매회로 (35) 의 하류영역으로부터 흡입실 (22) 로 유도된 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 압축한 가스를 외부냉매회로 (35) 의 상류영역으로 연결되는 토출실 (23) 에 토출한다.

그리고, 냉매순환회로를 흐르는 냉매의 유량이 커질수록, 회로 또는 배관의단위길이당의 압력손실도 커진다. 즉, 냉매순환회로를 따라 설정된 제 1 압력감시점 (P1) 과 제 2 압력감시점 (P2) 과의 사이의 압력손실 (차압) 은, 이 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량과 플러스의 상관관계를 나타낸다. 따라서, 이 제 1 압력감시점 (P1) 의 가스압력 (P1 압력) (PdH) 과 제 2 압력감시점 (P2) 의 가스압력 (P2 압력) (PdL) 과의 차이 (2 점간 차압 (PdH-PdL)) 를 파악하는 것은, 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량을 간접적으로 검출하는 것이 된다. 본 실시형태에서는, 유통관 (40) 의 최상류에 해당되는 토출실 (23) 내에 상류측 (고압측) 의 제 1 압력감시점 (P1) 을 정함과 동시에, 그곳에서 소정의 거리만큼 떨어진 유통관 (40) 의 도중에, 하류측 (저압측) 의 제 2 압력감시점 (P2) 을 정하고 있다.

또한, 상기 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량은, 압축기에 있어서 구동축 (16) 의 단위회전당의 냉매가스토출량 (토출용량) 과, 구동축 (16) 의 회전속도와의 곱으로 나타낼 수 있다. 구동축 (16) 의 회전속도는, 내연기관 (Eg) (그 출력축) 의 회전속도와 동력전달기구 (PT) 의 풀리비로부터 산출할 수 있다. 즉, 내연기관 (Eg) 의 회전속도가 일정한 조건하에서는, 압축기의 토출용량이 증대하면 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량도 증대하고, 압축기의 토출용량이 감소하면 냉매유량도 감소한다. 반대로, 압축기의 토출용량이 일정한 조건하에서는, 내연기관 (Eg) 의 회전속도가 증대하면 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량도 증대하고, 내연기관 (Eg) 의 회전속도가 감소하면 냉매유량도 감소한다.

상기 유통관 (40) 에 있어서 양 압력감시점 (P1, P2) 간에는, 2 점간 차압확대수단으로서의 고정조리개 (43) 가 배치되어 있다. 고정조리개 (43) 는, 양압력감시점 (P1, P2) 을 그다지 멀리 설정하지 않아도, 2 점간 차압 (PdH-PdL) 을 명확화 (확대) 하는 역할을 한다. 이와 같이, 고정조리개 (43) 를 양 압력감시점 (P1, P2) 간에 구비함으로써, 특히 제 2 압력감시점 (P2) 을 압축기 (토출실 (23)) 쪽으로 설정할 수 있고, 나아가 이 제 2 압력감시점 (P2) 과 압축기에 구비되어 있는 제어밸브 (46) 사이의 후술하는 제 2 검압통로 (42) 를 짧게 할 수 있다.

(제어장치를 구성하는 크랭크실의 압력제어기구)

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 압축기의 크랭크압 (Pc) 을 제어하기 위한 크랭크압제어기구는, 추기통로 (31), 제 1 검압통로 (41), 제 2 검압통로 (42), 및 크랭크통로 (44) 그리고 제어밸브 (46) 에 의해 구성되어 있다. 추기통로 (31) 는 크랭크실 (15) 와 흡입실 (22) 을 연통한다. 제 1 검압통로 (41) 는, 냉매순환회로의 제 1 압력감시점 (P1) 과 제어밸브 (46) 를 연통한다. 제 2 검압통로 (42) 는, 냉매순환회로의 제 2 압력감시점 (P2) 과 제어밸브 (46) 를 연통한다. 크랭크통로 (44) 는 제어밸브 (46) 와 크랭크실 (15) 을 연통한다.

그리고, 제어밸브 (46) 의 개도를 조절함으로써, 제 2 검압통로 (42) 및 크랭크통로 (44) (소위 급기통로) 를 통한 제 2 압력감시점 (P2) 으로부터 크랭크실 (15) 로의 고압인 토출가스의 도입량과, 추기통로 (31) 를 통한 크랭크실 (15) 로부터 흡입실 (22) 로의 가스도출량과의 균형이 제어되어 크랭크압 (Pc) 이 결정된다. 크랭크압 (Pc) 의 변경에 따라, 피스톤 (21) 을 통한 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 (20) 의 내압과의 차이가 변경되어 사판 (18) 의 경사각도가 변경된다.사판 (18) 의 경사각도의 변경에 따라, 피스톤 (21) 의 스트로크 즉 토출용량이 조절된다.

(제어밸브)

도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 압축기제어수단을 구성하는 제어밸브 (46) 는, 그 상반부를 차지하는 입력측밸브 (51) 와, 하반부를 차지하는 전기구동부로서의 솔레노이드부 (52) 를 구비하고 있다. 입력측밸브 (51) 는, 제 2 압력감시점 (P2) 과 크랭크실 (15) 을 접속하는 급기통로 (42, 44) 의 개도 (조리개량) 를 조절한다. 솔레노이드부 (52) 는, 제어밸브 (46) 내에 배치된 작동로드 (53) 를, 외부로부터의 통전제어에 기초하여 가압 제어하기 위한 일종의 전자액추에이터이다. 작동로드 (53) 는 그 도면 상단부로부터 하단부를 향하여 구획부 (54), 연결부 (55), 밸브체로서의 밸브부 (56) 및 가이드로드부 (57) 를 동일한 순서로 구비하고 있다. 밸브부 (56) 는 가이드로드부 (57) 의 일부에 해당한다. 연결부 (55) 의 축직교단면적을 「S3」, 가이드로드부 (57) (밸브부 (56)) 의 축직교단면적을 「S4」 로 하면, S4＞S3 의 관계가 성립한다.

상기 제어밸브 (46) 의 밸브하우징 (58) 은, 마개 부재 (58a) 와, 입력측밸브부 (51) 의 주로 외곽을 구성하는 상반부본체 (58b) 와, 솔레노이드부 (52) 의 주로 외곽을 구성하는 하반부본체 (58c) 로 구성되어 있다. 밸브실 (59) 및 연통로 (60) 는, 밸브하우징 (58) 의 상반부본체 (58b) 내에 구성되어 있다. 제 1 압력실로서의 고압실 (65) 은, 상반부본체 (58b) 와 그 상부에 나사식 삽입된 마개 부재 (58a) 와의 사이에 구성되어 있다. 작동로드 (53) 는, 밸브실 (59),연통로 (60) 및 고압실 (65) 내에, 밸브하우징 (58) 의 축선방향 (도면 상하방향) 으로 이동이 가능하도록 설치되어 있다. 밸브실 (59) 및 연통로 (60) 는 작동로드 (53) 의 배치에 따라 연통이 가능하게 된다.

상기 밸브실 (59) 의 저벽은, 솔레노이드부 (52) 를 구성하는 고정철심 (70) 의 상단면에 의해 제공되고 있다. 제 1 포트 (62) 는, 밸브실 (59) 을 둘러싸는 밸브하우징 (58) 의 둘레벽에 있어서, 그 반경방향으로 연장되도록 하여 형성되어 있다. 제 1 포트 (62) 는, 제 2 검압통로 (42) 를 통하여 밸브실 (59) 을 제 2 압력감시점 (P2) 으로 연통시킨다. 따라서, 제 2 압력감시점 (P2) 의 P2 압력 (PdL) 이, 제 2 검압통로 (42) 및 제 1 포트 (62) 를 통하여 밸브실 (59) 로 도입되고 있다. 제 2 포트 (63) 는, 연통로 (60) 를 둘러싸는 밸브하우징 (58) 의 둘레벽에 있어서, 그 반경방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 제 2 포트 (63) 는, 크랭크통로 (44) 를 통하여 연통로 (60) 를 크랭크실 (15) 에 연통시킨다. 따라서, 밸브실 (59) 및 연통로 (60) 는, 제 2 압력감시점 (P2) 의 압력을 크랭크실 (15) 에 공급하기 위한 제어밸브내 급기통로를 구성한다.

상기 작동로드 (53) 의 밸브부 (56) 는 밸브실 (59) 내에 배치되어 있다. 연통로 (60) 의 구경면적 (S1) 은, 가스유통이 방해되지 않도록, 거기로 삽입통과되는 작동로드 (53) 의 연결부 (55) 의 축직교단면적 (S3) 보다 크게 되어 있다. 또, 연통로 (60) 의 구경면적 (S1) 은, 가이드로드부 (57) (밸브부 (56)) 의 축직교단면적 (S4) 보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 밸브실 (59) 과 연통로 (60) 와의 경계에 위치하는 단차는 밸브시트 (64) 로서 기능하여 연통로 (60) 는 일종의밸브구멍이 된다. 작동로드 (53) 가 도 3 의 위치 (최하이동위치) 로부터 밸브부 (56) 가 밸브시트 (64) 에 안착되는 최상이동위치로 상향 이동되면 연통로 (60) 가 차단된다. 즉 작동로드 (53) 의 밸브부 (56) 는, 급기통로 (42, 44) 의 개도를 임의로 조절할 수 있는 입력측 밸브체로서 기능한다.

상기 작동로드 (53) 의 구획부 (54) 는 고압실 (65) 에 삽입되어 있다. 이 구획부 (54) 는 고압실 (65) 과 연통로 (60) 와의 사이의 압력격벽의 역할을 하여 양자 (60, 65) 의 직접 연통을 허용하지 않는다. 구획부 (54) 의 시일부분 (압력격벽으로서 기능하는 부분) 의 축직교단면적을 「S2」 로 하면, 이 축직교단면적 (S2) 은 연통로 (60) 의 구경면적 (S1) 과 동일하게 되어 있다 (S1=S2).

제 3 포트 (67) 는, 상기 고압실 (65) 을 둘러싸는 밸브하우징 (58) 의 둘레벽에 형성되어 있다. 고압실 (65) 은, 제 3 포트 (67) 및 제 1 검압통로 (41) 를 통하여, 제 1 압력감시점 (P1) 인 토출실 (23) 과 항상 연통되고 있다. 따라서, P1 압력 (PdH) 이 제 1 검압통로 (41) 및 제 3 포트 (67) 를 통하여 고압실 (65) 에 도입되고 있다. 복귀스프링 (68) 은 상기 고압실 (65) 에 수용되어 있다. 이 복귀스프링 (68) 은, 구획부 (54) (작동로드 (53)) 를 고압실 (65) 로부터 밸브실 (59) 을 향하여 가압한다.

상기 솔레노이드부 (52) 는 저면을 갖는 원통형상의 수용통 (69) 을 구비하고 있다. 고정철심 (70) 은 수용통 (69) 의 상부에 끼워 맞춰지고, 이 끼워맞춤에 의해 수용통 (69) 내에는 제 2 압력실로서의 플런저실 (71) 이 구성되어 있다. 플런저 (가동철심) (72) 는, 플런저실 (71) 내에서 밸브하우징 (58) 의 축선방향으로 이동이 가능하도록 수용되어 있다. 가이드구멍 (73) 은 고정철심 (70) 에 형성되고, 이 가이드구멍 (73) 내에는 작동로드 (53) 의 가이드로드부 (57) 가 밸브하우징 (58) 의 축선방향으로 이동이 가능하도록 배치되어 있다. 가이드구멍 (73) 의 내벽면과 가이드로드부 (57) 와의 사이에는 약간의 간격 (도시 생략) 이 확보되어 있고, 이 간격을 통하여 밸브실 (59) 과 플런저실 (71) 과는 항상 연통되고 있다. 즉, 플런저실 (71) 에는 밸브실 (59) 의 압력, 즉 제 2 압력감시점 (P2) 의 P2 압력 (PdL) 이 도입되고 있다.

상기 작동로드 (53) 의 가이드로드부 (57) 는 그 하단부가 플런저실 (71) 내로 연장돌출되고, 이 연장돌출부분에는 플런저 (72) 가 끼워 맞춰 고정되어 있다. 따라서, 플런저 (72) 와 작동로드 (53) 는 일체가 되어 상하 이동한다. 완충스프링 (74) 은 플런저실 (71) 에 수용되어 있다. 이 완충스프링 (74) 의 가압력은, 플런저 (72) 를 고정철심 (70) 에 근접시키는 방향으로 작용하여 플런저 (72) 및 작동로드 (53) 를 도면 상방으로 가압한다. 이 완충스프링 (74) 은 복귀스프링 (68) 보다도 스프링력이 약한 것이 사용되고, 이 때문에 복귀스프링 (68) 은, 플런저 (72) 및 작동로드 (53) 를 최하이동위치 (비 통전시에 있어서의 초기위치) 로 복귀시키기 위한 초기화수단으로서 기능한다.

코일 (75) 은, 상기 고정철심 (70) 및 플런저 (72) 의 주위에서, 이들을 걸치는 범위로 감겨져 있다. 이 코일 (75) 에는 제어컴퓨터 (81) 의 지령에 기초하여 구동회로 (82) 로부터 구동신호가 공급되고, 코일 (75) 은 그 전력공급량에 따른 크기의 전자력 (F) 을 고정철심 (70) 과 플런저 (72) 와의 사이에 발생시킨다. 그리고, 그 전자력 (F) 에 의해 플런저 (72) 가 고정철심 (70) 을 향하여 흡인되어 작동로드 (53) 가 상향 이동한다.

또한, 상기 코일 (75) 로의 통전제어는, 이 코일 (75) 로의 인가전압을 조정함으로써 이루어진다. 인가전압의 조정은, 전압치 그 자체를 변경하는 수단과, PWM 제어 (일정주기의 펄스형상 전압을 인가하고, 그 펄스의 시간적인 폭을 변경함으로써 평균전압을 조정하는 방법. 인가전압은 펄스의 전압치 ×펄스폭 / 펄스주기가 됨. 펄스폭/펄스주기는 듀티비라 불리우고, PWM 제어를 응용한 전압제어를 듀티제어라고 부르는 경우도 있음) 에 의한 수단이 일반적으로 채용되고 있다. PWM 제어로 한 경우, 전류가 맥동적으로 변화하여 이것이 디더(dither)가 되어 전자석의 히스테리시스를 경감시키는 효과도 기대할 수 있다. 또, 코일전류를 측정하고, 인가전압조정에 피드백함으로써 전류제어로 하는 것도 일반적으로 행해지고 있다. 본 실시형태에서는 듀티제어를 채용한다. 제어밸브 (46) 의 구조상, 듀티비 (Dt) 를 작게 하면 밸브개도 (급기통로 (42, 44) 의 개도) 가 커지고, 듀티비 (Dt) 를 크게 하면 밸브개도가 작아지는 경향이 있다.

(제어밸브의 동작조건 및 특성에 관한 고찰)

도 3 의 제어밸브 (46) 의 밸브개도는, 밸브체로서의 밸브부 (56) 를 포함하는 작동로드 (53) 의 배치여하에 따라 결정된다. 작동로드 (53) 의 각부에 작용하는 다양한 힘을 종합적으로 고찰함으로써, 이 제어밸브 (46) 의 동작조건이나 특성이 명백해진다.

도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 작동로드 (53) 의 연결부 (55) 에는, 복귀스프링 (68) 의 하향 가압력 (f1) 에 의해 가세된 구획부 (54) 의 상하의 차압 (P1 압력 (PdH)-크랭크압 (Pc)) 에 기초하는 하향 가압력이 작용한다. 단, 구획부 (54) 에 있어서 P1 압력 (PdH) 의 수압면적은 S2 이지만, 구획부 (54) 에 있어서 크랭크압 (Pc) 의 수압면적은 (S2-S3) 이다. 하향 방향을 정방향으로 하여 연결부 (55) 에 작용하는 모든 힘 (∑F1) 을 정리하면, ∑F1 은 다음 수학식 1 과 같이 나타난다.

∑F1 = PdHㆍS2 - Pc(S2-S3) + f1

한편, 작동로드 (53) 의 가이드로드부 (57) (밸브부 (56) 를 포함함) 에는, 완충스프링 (74) 의 상향 가압력 (f2) 에 의해 가세된 상향 전자가압력 (F) 이 작용한다. 여기서, 밸브부 (56), 가이드로드부 (57) 및 플런저 (72) 의 전노출면에 작용하는 압력을 단순화하여 고찰하면, 우선 밸브부 (56) 의 상단면 (56a) 은, 연통로 (60) 의 내주면으로부터 늘어뜨린 가상원통면 (2 개의 수직파선으로 나타냄) 에 의해 내측부분과 외측부분으로 나뉘어지고, 상기 내측부분 (면적: S1-S3) 에는 크랭크압 (Pc) 가 하향으로 작용하고, 상기 외측부분 (면적: S4-S1) 에는 P2 압력 (PdL) 이 하향으로 작용하는 것으로 간주할 수 있다. 한편, 플런저실 (71) 에 미치고 있는 P2 압력 (PdL) 은, 플런저 (72) 의 상하면에서의 압력상쇄를 고려하면, 가이드로드부 (57) 의 축직교단면적 (S4) 에 상당하는 면적으로 가이드로드부 (57) 의 하단면 (57a) 을 상향으로 누르고 있다. 상향 방향을 정방향으로 하여 밸브부 (56) 및 가이드로드부 (57) 에 작용하는 모든 힘 (∑F2) 을 정리하면, ∑F2 은 다음 수학식 2 와 같이 나타난다.

∑F2 = F + f2 - Pc(S1-S3) - PdL(S4-S1) + PdLㆍS4

= F + f2 + PdLㆍS1 - Pc(S1-S3)

또한, 상기 수학식 2 를 정리하는 과정에서, -PdLㆍS4 와, +PdLㆍS4 가 상쇄되어 PdLㆍS1 항만이 남았다. 즉 이 계산과정은, 가이드로드부 (57) (밸브부 (56) 를 포함함) 의 상,하면 (56a, 57a) 및 플런저 (72) 의 상,하면에 작용되고 있는 P2 압력 (PdL) 의 영향을, 이 P2 압력 (PdL) 이 가이드로드부 (57) 및 플런저 (72) 의 일면 (하단면) 에만 집약적으로 작용하는 것으로 가정하여 고찰할 때에, 밸브부 (56) 를 포함하는 가이드로드부 (57) 의 P2 압력 (PdL) 에 관한 유효수압면적이 S4-(S4-S1)=S1 으로 표현할 수 있는 것을 의미하고 있다. 즉 P2 압력 (PdL) 에 관한 한, 가이드로드부 (57) 의 유효수압면적은, 가이드로드부 (57) 의 축직교단면적 (S4) 에 관계없이, 연통로 (60) 의 구경면적 (S1) 에 일치한다. 이와 같이 본 명세서에서는, 로드 등의 부재의 양단에 같은 종류의 압력이 작용하고 있는 경우에, 그 압력이 부재의 일방의 단부에만 집약적으로 작용하는 것으로 가정하여 고찰하는 것을 허용하는 실질적인 수압면적의 경우를 특히, 그 압력에 관한 「유효수압면적」 으로 부르기로 한다.

그리고, 상기 작동로드 (53) 는, 구획부 (54), 연결부 (55), 및 가이드로드부 (57) (밸브부 (56)) 로 이루어지는 일체물이기 때문에, 그 배치는 다음 수학식 3 에 나타낸 ∑F1 = ∑F2 의 역학적 균형을 충족시키는 위치로 결정된다. 또한, 수학식 3 은 ∑F1 = ∑F2 를 정리한 후를 나타낸다.

PdHㆍS2 - PdLㆍS1 - Pc(S2-S1) = F - f1 + f2

여기서, 본 실시형태에 있어서는, 연통로 (60) 의 구경면적 (S1) 과 구획부 (54) 의 축직교단면적 (S2) 이 동일하게 되어 있고 (S1=S2), 따라서 수학식 3 을 좀더 정리하면 다음 수학식 4 가 된다.

PdH - PdL = (F-f1+f2) / S1

상기 수학식 4 에 있어서, f1, f2, S1 은 기계설계의 단계에서 일의적으로 결정되는 확정적인 파라미터이고, 전자가압력 (F) 은 코일 (75) 로의 전력공급량에 따라 변화하는 가변파라미터이다. 이 수학식 4 부터 명백한 바와 같이 도 3 의 제어밸브 (46) 는, 전자가압력 (F) 에 의해 결정된 2 점간 차압 (PdH-PdL) 의 제어목표 (설정차압) 를 유지하도록, 이 2 점간 차압 (PdH-PdL) 에 따라 내부 자율적으로 작동로드 (53) 의 위치를 결정한다. 코일 (75) 로의 듀티비 (Dt) 를 크게 하여 전자가압력 (F) 을 크게 하면 설정차압은 커지고, 반대로 듀티비 (Dt) 를 작게 하여 전자가압력 (F) 을 작게 하면 설정차압은 작아진다. 본 실시형태에 있어서는, 구획부 (54) 에서 P1 압력 (PdH) 을 승계받음과 동시에, 가이드로드부 (57) 에서 P2 압력 (PdL) 을 승계받는 작동로드 (53) 가 차압검출수단을 구성하고 있다.

(제어체계)

도 2 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 차량용 공조장치는 그 제어전반을 취급하는 제어컴퓨터 (81) 를 구비하고 있다. 제어컴퓨터 (81) 는, CPU, ROM, RAM, 타이머 및 I/O 인터페이스를 구비하고 있다. A/C 스위치 (승무원이 조작하는 공조장치의 ON/OFF 스위치) (83), 차실내온도 Te (t) 를 검출하기 위한 온도센서 (84), 차실내온도의 바람직한 설정온도 Te (set) 를 설정하기 위한 온도설정기 (85), 내연기관 (Eg) 의 흡기관로에 형성된 스로틀밸브의 개도 또는 액셀페달의 밟음량을 검지하기 위한 액셀개도센서 (86) 는, 제어컴퓨터 (81) 의 I/O 의 입력단자에 접속되어 있다. 구동회로 (82) 는, 제어컴퓨터 (81) 의 I/O 의 출력단자에 접속되어 있다. 제어컴퓨터 (81) 는, 냉방부하검출수단, 구동원부하검출수단, 설정차압산출수단, 구동원부하판정수단, 제한치설정수단, 설정차압결정수단 및 압축기제어수단을 구성한다. 온도센서 (84) 및 온도설정기 (85) 는 냉방부하검출수단을 구성하고, 액셀개도센서 (86) 는 구동원부하검출수단을 구성한다.

상기 제어컴퓨터 (81) 는, 각 검지수단 (83 내지 86) 으로부터 제공되는 각종의 외부정보에 기초하여 적절한 듀티비 (Dt) (설정차압) 를 연산하고, 구동회로 (82) 에 대해 그 듀티비 (Dt) 에서의 구동신호의 출력을 지령한다. 구동회로 (82) 는, 지령받은 듀티비 (Dt) 의 구동신호를 제어밸브 (46) 의 코일 (75) 에 출력한다. 코일 (75) 에 제공되는 구동신호의 듀티비 (Dt) 에 따라, 제어밸브 (46) 의 솔레노이드부 (52) 의 전자가압력 (F) 이 변화된다.

다음으로, 도 5 내지 도 7 의 플로우 차트를 참조하여 제어컴퓨터 (81) 에 의한 제어밸브 (46) 로의 듀티제어의 개요를 간단히 설명한다.

(메인루틴)

도 5 의 플로우 차트는, 공조제어 프로그램의 줄기가 되는 메인루틴을 나타낸다. 차량의 이그니션스위치 (또는 스타트스위치) 가 ON 되면, 제어컴퓨터 (81) 는 전력을 공급받아 연산처리를 개시한다. 제어컴퓨터 (81) 는, 스텝 S101 (이하 간단히 「S101」 이라 함, 다른 스텝도 이하 동일) 에 있어서 초기유도 프로그램에 따라 각종의 초기설정을 행한다. 예를 들면, 구동회로 (82) 로 지령하는 듀티비 (Dt) 를 초기값 또는 잠정값으로 한다. S102 에서는, A/C 스위치 (83) 가 ON 되기까지 이 스위치 (83) 의 ON/OFF 상황을 감시한다. A/C 스위치 (83) 가 ON 되면, S103 내지 S108 에 있어서 내연기관 (Eg) 이 고부하상태인지 여부의 판정, 및 이 고부하의 정도에 따른 듀티비 (Dt) (설정차압) 의 제한치 (상한치) Dtlm (x) 의 설정이 행해진다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 내연기관 (Eg) 의 고부하상태로서, 운전자에 의해 차량 급가속요구의 의사가 표시된 경우를 상정하고 있다.

즉, S103 에서는, 액셀개도센서 (86) 의 액셀개도 ACC (x) 가 제 1 소정치 ACC (1) 이상인지 여부를 판정한다. S103 판정이 NO 인 경우, 즉 운전자가 액셀페달을 그다지 크게 밟지 않고, 차량의 가속요구가 없거나 있었다 하더라도 급가속이라 할 수는 없는 정도로 추정될 수 있는 경우, 제어컴퓨터 (81) 는 구동회로 (82) 로 지령하는 듀티비 (Dt) 에 상한을 설정하지 않고 S110 으로 점프된다.

S103 판정이 YES 인 경우, 즉 운전자가 액셀페달을 크게 밟고 있고, 가속요구가 급가속이라 부를 수 있는 것으로서, 경우에 따라서는 냉매순환회로의 냉매유량 즉 압축기의 소비동력에 제한을 가할 필요가 있다고 판단된 경우에는 S104 로 이행된다. 이 S104 에서는, 액셀개도센서 (86) 로부터의 액셀개도 ACC (x) 가, 제 2 소정치 ACC (2) (＞ACC (1)) 이상인지 여부를 판정한다. S104 판정이 NO 인 경우, 즉 ACC (1) ≤ACC (x) ＜ ACC (2) 인 경우, 급가속요구의 정도는 작다고 판단된다. 따라서, S105 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 구동회로 (82) 에 지령하는 듀티비 (Dt) 의 상한치 Dtlm (x) 를, 제한이 가장 느슨한 제 1 상한치 Dtlm (1) 으로 설정한다.

S104 판정이 YES 인 경우에는, S106 에 있어서 액셀개도센서 (86) 로부터의 액셀개도 ACC (x) 가, 제 3 소정치 ACC (3) (＞ACC (2)) 이상인지 여부를 판정한다. S106 판정이 NO 인 경우, 즉 ACC (2) ≤ACC (x) ＜ ACC (3) 인 경우, 급가속요구의 정도는 중간 정도로 판단된다. 따라서, S107 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 구동회로 (82) 에 지령하는 듀티비 (Dt) 의 상한치 Dtlm (x) 을, 중간치인 제 2 상한치 Dtlm (2) (＜Dtlm (1)) 으로 설정한다.

S106 판정이 YES 인 경우, 즉 ACC (x) ≥ACC (3) 인 경우, 급가속요구의 정도는 크다고 판단된다. 따라서, S108 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 구동회로 (82) 에 지령하는 듀티비 (Dt) 의 상한치 Dtlm (x) 을, 제한이 가장 엄격한 제 3 상한치 Dtlm (3) (＜Dtlm (2)), 예를 들면 0 % (코일 (75) 로의 전력공급정지) 로 설정한다.

S109 에서는, 제어컴퓨터 (81) 가 구동회로 (82) 에 대해 현재 지령하고 있는 듀티비 (Dt) 가, 전술한 액셀개도 ACC (x) 에 따라 설정된 상한치 Dtlm (x) 보다 큰지 여부를 판정한다. 즉, 현재 제어목표로서 들고 있는 설정차압이 실현되었다고 가정한 경우의 압축기의 토출용량이, 그와 동일한 조건 (내연기관 (Eg) 의 회전속도가 동일함등) 에 있어서 설정차압의 상한치가 실현되었다고 가정한 경우의 압축기의 토출용량보다 큰지 여부를 판정한다. S109 판정이 NO 인 경우, 즉 운전자의 급가속요구를 내연기관 (Eg) 이 만족시킴에 있어서, 냉매순환회로에 있어서의 현재의 냉매유량정도, 상세하게는 이 냉매유량을 실현하고 있는 압축기의 소비동력 정도로는 방해가 되지 않는다고 판단된 경우, 제어컴퓨터 (81) 는 S110 으로 이행하여 도 6 의 통상시 제어루틴에 나타낸 일련의 처리를 실행한다.

S109 판정이 YES 인 경우, 즉 운전자의 급가속요구를 내연기관 (Eg) 이 만족시킴에 있어서, 냉매순환회로에 있어서의 현재의 냉매유량, 상세하게는 이 냉매유량을 실현하고 있는 압축기의 소비동력 정도가 너무 커서 방해가 된다고 판단된 경우, 제어컴퓨터 (81) 는 S111 로 이행하여 도 7 의 가속컷제어루틴에 나타낸 일련의 처리를 실행한다.

(통상시 제어루틴)

도 6 에 나타낸 바와 같이, S121 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 온도센서 (84) 의 검출온도 Te (t) 가 온도설정기 (85) 에 의한 설정온도 Te (set) 보다 큰지 여부를 판정한다. S121 판정이 NO 인 경우, S122 에 있어서 상기 검출온도 Te (t) 가 설정온도 Te (set) 보다 작은지 여부를 판정한다. S122 판정도 NO 인 경우에는, 검출온도 Te (t) 가 설정온도 Te (set) 에 일치하고 있는 것이 되기 때문에, 냉방능력의 변화에 연결되는 듀티비 (Dt) 을 변경할 필요는 없다. 또한, 제어컴퓨터 (81) 는 구동회로 (82) 에 듀티비 (Dt) 의 변경지령을 내지 않고 통상시 제어루틴을 이탈한다.

한편 ,S121 판정이 YES 인 경우, 차실내는 덥고 증발기 (38) 의 열부하가 크다고 예측되기 때문에, S123 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 증대시키고, 그 수정치 (Dt+△D) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (82) 에 지령한다. 그러면, 솔레노이드부 (52) 의 전자력 (F) 이 약간 강해지고, 그 시점에서의 2 점간 차압 (PdH-PdL) 에서는 상하 가압력의 균형을 취할 수 없기 때문에, 작동로드 (53) 가 상향 이동하여 복귀스프링 (68) 에 힘이 축적되고 , 이 복귀스프링 (68) 의 하향 가압력 (f1) 의 증가분이 상향 전자가압력 (F) 의 증가분을 보상하여 다시 수학식 4 가 성립하는 위치에 작동로드 (53) 의 밸브부 (56) 의 위치가 결정된다. 그 결과, 제어밸브 (46) 의 개도, 즉 연통로 (60) 의 개도가 약간 감소하고, 크랭크압 (Pc) 이 저하경향이 되고, 이 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 (20) 의 내압과의 피스톤 (21) 을 통한 차이도 작아져 사판 (18) 이 경사각도 증대방향으로 경사이동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 증대하여 부하토크도 증대하는 방향으로 이행된다. 압축기의 토출용량이 증대하면 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량도 증대하고, 증발기 (38) 에서의 제열능력도 높아져 온도 Te (t) 도 저하경향으로 향할 것이며, 또 2 점간 차압 (PdH-PdL) 은 증가한다.

한편, S122 판정이 YES 인 경우, 차실내는 춥고 증발기 (38) 의 열부하가 작다고 예측되기 때문에, S124 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 감소시키고, 그 수정치 (Dt-△D) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로(82) 에 지령한다. 그러면, 솔레노이드부 (52) 의 전자력 (F) 이 약간 약해지고, 그 시점에서의 2 점간 차압 (PdH-PdL) 에서는 상하 가압력의 균형을 취할 수 없기 때문에, 작동로드 (53) 가 하향 이동하여 복귀스프링 (68) 에 축적된 힘도 감소되고, 이 복귀스프링 (68) 의 하향 가압력 (f1) 의 감소분이 상향 전자가압력 (F) 의 감소분을 보상하여 다시 수학식 4 가 성립하는 위치에 작동로드 (53) 의 밸브부 (56) 의 위치가 결정된다. 그 결과, 제어밸브 (46) 의 개도, 즉 연통로 (60) 의 개도가 약간 증가하고, 크랭크압 (Pc) 이 증대경향이 되고, 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 (20) 의 내압과의 피스톤 (21) 을 통한 차이도 커져 사판 (18) 이 경사각도 감소방향으로 경사이동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 감소하여 부하토크도 감소하는 방향으로 이행된다. 압축기의 토출용량이 감소하면, 증발기 (38) 에서의 제열능력도 낮아져 온도 Te (t) 도 증가경향으로 향할 것이며, 또 2 점간 차압 (PdH-PdL) 은 감소한다.

이와 같이 S123 및/또는 S124 에서의 듀티비 (Dt) 의 수정처리를 거침으로써, 검출온도 Te (t) 가 설정온도 Te (set) 로부터 밀려있어도 듀티비 (Dt) 가 점점 최적화되고, 또한 제어밸브 (46) 에서의 내부 자율적인 밸브개도조절 (설정차압의 유지동작) 도 함께 어울려 온도 Te (t) 가 설정온도 Te (set) 부근으로 수속된다.

(가속컷제어루틴)

도 7 에 나타낸 바와 같이, S131 (준비스텝) 에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 현재 구동회로 (82) 로 지령하고 있는 듀티비 (Dt) 를 복귀목표치 (DtR) 로서 기억한다. DtR 은, 후술하는 S135 에서의 듀티비 (Dt) 의 복귀제어에 있어서의 목표치이다. 그리고 제어컴퓨터 (81) 는, S132 에서 내장타이머의 계측동작을 스타트시키고, S133 에서 구동회로 (82) 에 지령하는 듀티비 (Dt) (설정차압) 를, 급가속요구의 정도에 따른 상한치 Dtlm (x) (=Dtlm (1), Dtlm (2) 또는 Dtlm (3)) 으로 감소시킨다. 다시 말하면, 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량의 감소, 즉 압축기의 소비동력의 감소를 지령한다.

S133 에서의 듀티비 (Dt) 의 감소에 의해, 솔레노이드부 (52) 의 전자력 (F) 이 약해져 제어밸브 (46) 의 개도가 증가하고, 사판 (18) 이 경사각도 감소방향으로 경사이동하여 압축기의 토출용량 (부하토크) 이 감소하고, 냉매순환회로의 냉매유량 즉 압축기의 소비동력도 감소하는 방향으로 이행된다. S134 에 있어서, 타이머에 의해 계측된 경과시간이 미리 정해진 설정시간 (ST) 을 초과하였는지 여부를 판정한다. S134 판정이 NO 인 한, 듀티비 (Dt) 는 상한치 Dtlm (x) 로 유지된다. 다시 말하면, 타이머스타트로부터의 경과시간이 적어도 설정시간 (ST) 을 초과하기까지 냉매순환회로의 냉매유량은 약간 작게 유지되고, 압축기의 소비동력이 확실히 작게 된다. 그리고, 급가속시에 있어서의 내연기관 (Eg) 의 압축기구동부하의 저감을 적어도 시간 (ST) 만큼은 확실히 달성한다. 일반적으로 차량의 가속은 일시적인 것이기 때문에 설정시간 (ST) 은 짧아도 된다.

시간 (ST) 의 경과 후, S135 에 있어서 듀티비 (Dt) 의 복귀제어가 행해진다. 이 복귀제어의 취지는, 듀티비 (Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 로부터 서서히 복귀목표치 (DtR) 로 복귀 (증대) 시킴으로써, 사판 (18) 의 각도의 급변에 의한 충격을 회피하는 것에 있다. S135 의 틀내에 나타낸 그래프에 의하면, S134 의 판정이 YES 가 되었을 때가 시점 t4 이고, 듀티비 (Dt) 가 복귀목표치 (DtR) 에 도달했을 때가 시점 t5 이다. 소정시간 (t5-t4) 을 들여서 직선적 패턴의 Dt 복귀가 실시된다. 또한, 시간간격 (t4-t3) 은, 상기 설정시간 (ST) 과 S134 판정에서 NO 를 반복하는 시간과의 합에 상당한다. 듀티비 (Dt) 가 상한치 Dtlm (x) 으로부터 목표치 (DtR) 에 도달하면, 가속컷제어루틴의 처리가 종료하고, 처리가 도 5 의 메인루틴으로 복귀된다.

상기 구성의 본 실시형태에 있어서는, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

(1) 본 실시형태에서는, 증발기 (38) 에서의 열부하의 크기에 영향을 받는 흡입압 (Ps) 그 자체를 제어밸브 (46) 의 개도제어에 있어서의 직접 지표로 하지 않고, 냉매순환회로에 있어서의 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 간의 차압 (PdH-PdL) 을 직접 제어대상으로 하여 압축기의 토출용량의 피드백제어를 실현하고 있다. 이 때문에, 증발기 (38) 에서의 열부하상황에 거의 영향을 받지 않고, 내연기관 (Eg) 측의 사정을 우선하기 위해 가속시에는 외부제어에 의해 즉시 토출용량을 감소시킬 수 있다. 또한, 가속컷제어의 응답성이나 신뢰성 및 안정성이 우수하다.

(2) 통상시에 있어서도, 검출온도 Te (t) 및 설정온도 Te (set) 에 기초하여 듀티비 (Dt) 를 자동수정 (도 6 의 S121 내지 S124) 함과 동시에, 2 점간 차압 (PdH-PdL) 을 지표로 한 제어밸브 (46) 의 내부자율적인 밸브개도조절에 기초하여 압축기의 토출용량을 제어함으로써, 검출온도 Te (t) 와 설정온도 Te (set) 와의차이가 작아지는 방향으로 냉매유량을 유도하여 인간의 쾌적감을 만족시킨다는 공조장치 본래의 목적을 충분히 달성할 수 있다. 즉 본 실시형태에 의하면, 통상시에 있어서의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 차량의 급가속시에 있어서의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수 있다.

(3) 차압검지수단 (53) 은, 냉매순환회로의 냉매유량의 변화에 따라 2 점간 차압 (PdH-PdL) 이 증대 또는 감소경향을 나타낼 때, 압축기로부터의 냉매가스의 토출량이 2 점간 차압 (PdH-PdL) 의 변화를 제거하는 것이 되도록, 이 2 점간 차압 (PdH-PdL) 에 기초하는 가압작용을 밸브체 (밸브부 (56)) 에 미친다. 따라서, 다양한 요인으로 냉매순환회로의 냉매유량이 변화하였다해도, 그 변화를 제거하는 방향으로 크랭크압 (Pc) 의 조절 즉 토출용량의 조절을 달성할 수 있다.

(4) 제어밸브 (46) (코일 (75)) 의 듀티비 (Dt) 를 외부제어함으로써, 냉매순환회로의 냉매유량 (나아가서는 압축기의 토출용량) 을 거의 일의적으로 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 특히 가속컷제어에 있어서의 압축기의 토출용량의 복귀패턴을, 도 7 의 S135 (t4-t5 간) 에서 나타낸 바와 같은 어느 정도 완만한 직선적 패턴으로 하는 것이 용이해지고, 토출용량의 복귀과정에 있어서의 충격이나 이음의 발생을 효과적으로 방지 또는 억제하는 것이 가능해진다.

(5) 제어밸브 (46) 는, 솔레노이드부 (52) 의 코일 (75) 로의 통전제어에 의해, 2 점간 차압 (PdH-PdL) 에 기초하는 가압력과 대항하는 전자력 (F) 을 적절히 변경할 수 있다. 이 때문에, 냉매순환회로에 있어서의 냉매유량의 목표치 (설정차압) 를 외부로부터의 제어에 의해 설정변경할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 제어밸브 (46) 는, 솔레노이드부 (52) 의 전자력 (F) 을 변경하지 않는 한 정 류량(定流量)밸브적으로 작용하지만, 외부로부터의 코일 (75) 의 통전제어에 의해 냉매유량의 목표치 (설정차압) 를 필요에 따라 변경할 수 있다는 의미에서 외부제어방식의 냉매유량제어밸브 (46) (또는 토출용량제어밸브 (46)) 로서 기능한다. 또, 이러한 냉매유량 (또는 토출용량) 의 외부제어성을 위해, 필요시 (또는 차량의 급가속시) 에는, 냉매순환회로의 증발기 (38) 에서의 열부하상황에 관계없이, 압축기의 토출용량 (나아가서는 부하토크) 을 단시간에 급변시키는 긴급피난적인 용량변경도 가능해진다. 따라서 이 제어밸브 (46) 에 의하면, 통상시에 있어서 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 차량의 급가속시에 있어서의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시키는 것이 가능해진다.

(6) 종래의 가속컷제어로서는, 액셀개도 ACC (x) 가 소정치 (예를 들면 ACC (1)) 이상이 되면, 일의적으로 제어밸브 (46) (코일 (75)) 로의 전력 공급을 정지하여 압축기의 토출용량을 최소로 하고, 압축기의 소비동력을 저감하여 내연기관 (Eg) 의 동력성능을 최대한 가속으로 향하게 하는 것이 행해지고 있다.

그러나, 냉방부하가 작고, 냉매순환회로의 냉매유량이 최소 부근에서 제어되고 있는 경우에는, 원래 압축기의 소비동력은 적기 때문에, 가속컷제어를 개재시키지 않고 이대로의 상태를 계속 유지해도, 차량의 가속성능의 저하는 거의 없다. 따라서, 이 경우에 있어서, 소정치 ACC (1) 이상의 액셀개도 ACC (x) 에 따라 일의적으로 압축기의 토출용량을 최소로 하는 것은, 차량의 가속성능을 향상시킴에 있어서 거의 의미가 없고, 단순히 공조가 쓸데없는 희생을 강요받을 뿐이었다.

또, 액셀개도 ACC (x) 가 소정치 ACC (1) 이상이며 또 이 소정치 ACC (1) 부근의 경우, 즉 급가속요구가 발생해 있어도 그 정도가 작은 경우에는, 내연기관 (Eg) 의 동력성능의 대부분을 차량의 가속에 향하게 할 필요도 없다. 따라서, 급가속요구의 정도가 작은 경우에, 소정치 ACC (1) 이상의 액셀개도 ACC (x) 에 따라 일의적으로 토출용량을 최소로 하면, 이 급가속요구를 만족시키기보다도 여분의 내연기관 (Eg) 의 동력성능이, 압축기의 구동으로부터 가속으로 향하게 되어 공조가 과도한 희생을 강요받게 되어 있었다.

그러나, 본 실시형태에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 운전자에 의한 차량의 급가속요구가 발생하면, 구동회로 (82) 에 지령하는 듀티비 (Dt) 에 상한치 Dtlm (x) 을 설정한다. 그리고, 현재의 듀티비 (Dt) 가 상한치 Dtlm (x) 를 상회하고 있는 경우에만, 구동회로 (82) 로 지령하는 듀티비 (Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 로 설정변경하는 가속컷제어를 행하도록 구성되어 있다 (S109, S111). 따라서, 냉매순환회로의 냉매유량이 원래 적은 경우에는, 다시 말하면 내연기관 (Eg) 의 동력성능이 원래 압축기의 동력에 그다지 향하게 되어 있지 않을 경우에는 (듀티비 (Dt) ≤Dtlm (x)), 냉방부하에 따라 산출된 듀티비 (Dt) 를 구동회로 (82) 로 지령함으로써, 공조를 저해할 뿐인 쓸데없는 가속컷제어가 행해지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 종래의 가속컷제어와 비교하여 차량의 가속성능을 동등하게 발휘시키며 또한 공조의 희생을 적게 할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 급가속요구의 유무뿐 아니라 이 급가속요구의 정도도 판정하고, 이 급가속요구의 정도에 따라 듀티비 (Dt) 의상한치 Dtlm (x) 를 조절한다 (S103 내지 S108). 따라서, 급가속요구가 발생하고 있는 경우라도 이 요구 정도가 작으면, 듀티비 (Dt) 의 상한치 Dtlm (x) 는 느슨하게 (높게) 설정된다. 이 때문에, 이 느슨한 상한치 Dtlm (x) 를 현재의 듀티비 (Dt) 가 상회하여 가속컷제어가 행해졌다 해도, 냉매순환회로의 냉매유량은 어느 정도 많이 확보되게 된다. 그 결과, 급가속요구를 만족시키기보다도 여분의 내연기관 (Eg) 의 동력성능이, 압축기의 구동으로부터 가속으로 향하게 되는 일이 없고, 공조의 과다한 희생을 방지할 수 있다. 즉, 차량의 가속성능의 발휘와 공조의 희생을 적게 하는 것을 고차원으로 양립할 수 있다.

(7) 제어밸브 (46) 에는 차압검출수단으로서의 작동로드 (53) 가 구비되어 있고, 이 작동로드 (53) 는 냉매순환회로의 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 의 압력 (PdH, PdL) 에 감응함으로써, 이 차압 (PdH-PdL) 에 기초하는 하중을 밸브부 (56) 에 대해 부여하고 있다. 따라서, 예를 들면 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 의 압력 (PdH, PdL) 을 각각 전기적으로 검출하여 전자흡인력 (F) 에 반영시키는 복잡한 구성 (압력센서 등) 이나, 복잡한 코일 (75) (구동회로 (82)) 의 전기제어프로그램을 필요로 하지 않는다.

(8) 압축기는, 크랭크실 (15) 의 내압 (Pc) 을 제어함으로써 피스톤 (21) 의 스트로크를 변경이 가능하도록 구성된 사판식의 용량가변형 압축기이고, 본 실시형태의 제어장치는 이 사판식의 용량가변형 압축기의 용량제어에 가장 적합하다.

또한, 본 실시형태의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 이하의 형태로도 실시할 수 있다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서는, 운전자의 급가속요구의 유무뿐 아니라 이 급가속요구의 정도도 판정하고, 이 급가속요구의 정도에 따라 상한치 Dtlm (x) 를 조절하고 있었다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 운전자의 급가속요구의 유무만을 판정하고 (S103), 급가속요구가 발생하고 있다면 그 정도에 관계없이 일의적으로 상한치 (예를 들면 Dtlm (3)) 를 설정하도록 해도 된다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서, 운전자의 급가속요구의 정도는 소ㆍ중ㆍ대의 3 단계로 판정되고, 이 각 단계에 따라 상한치 Dtlm (x) 가 조절되고 있었다. 그러나, 급가속요구의 정도의 판정은 3 단계로 행해지는 것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 3 이외의 2, 4, 5, 6 또는 7 등의 복수단계라도 된다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서 제어컴퓨터 (81) 는, 급가속요구의 정도를 소에서 대로 단계적으로 판정하고, 이 급가속요구의 정도에 따라 단계적으로 상한치 Dtlm (x) 를 조절하고 있었다. 이것을 변경하고, 급가속요구의 정도를 소에서 대로 연속적으로 판정하고, 이 급가속요구의 정도에 따라 연속적으로 상한치 Dtlm (x) 를 조절하도록 구성하는 것이다. 이와 같이 하면, 급가속요구의 정도에 따라 상한치 Dtlm (x) 를 보다 고정도(高精度)로 공조측으로 가게 하여 조절할 수 있고, 차량의 가속성능의 발휘와 희생을 적게 하는 것을 더욱 고차원으로 양립할 수 있다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서 듀티비 (Dt) 의 복귀제어 (도 7 의 S135) 는, 듀티비 (Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 로부터 복귀목표치 (DtR) 로, 소정시간 (t5-t4) 을 들여서 직선적으로 복귀시킴으로써 행해지고 있었다. 이것을 변경하고, 듀티비(Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 로부터 복귀목표치 (DtR) 로, 소정시간 (t5-t4) 을 들여서 단계적으로 복귀시키도록 하는 것이다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서 듀티비 (Dt) 의 복귀제어 (S135) 는, 듀티비 (Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 로부터 복귀목표치 (DtR) 로 복귀시킬 때에는 반드시 행해지고 있었다. 이것을 변경하고, 예를 들면 복귀목표치와 상한치의 차이 (DtR-Dtlm (x)) 가 소정치 이상으로 큰 경우에만, 또는 상한치 Dtlm (x) 가 Dtlm (3) 인 경우에만, 듀티비 (Dt) 의 복귀제어가 행해지도록 하고, 그 이외의 경우에는 듀티비 (Dt) 를 상한치 Dtlm (x) 으로부터 복귀목표치 (DtR) 로 시간을 두지 않고 변경하는 것이다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서 운전자의 급가속요구의 유무 및 이 급가속요구의 정도의 판정은, 액셀개도센서 (86) 로부터의 액셀개도 ACC (x) 가 제 1 내지 제 3 설정치 ACC (1) 내지 ACC (3) 이상인지 여부에 기초하여 행해지고 있었다. 이것을 변경하고, 액셀개도 ACC (x) 의 단위시간당의 증가량 (액셀페달의 밟음속도) 에 기초하고, 운전자의 급가속요구의 유무 및 이 급가속요구의 정도의 판정을 행하는 것이다. 예를 들면, 금회(今回)의 액셀개도가 전회(前回)의 액셀개도보다 제 1 소정치 이상으로 증대하고 있으면, 운전자가 급가속을 요구하고 있는 것으로 판단한다. 그리고, 이 액셀개도의 증대량이, 제 1 소정치 이상이며 또 제 2 소정치 미만인 경우 (급가속요구의 정도가 작은 경우) 와, 제 2 소정치 이상이며 또 제 3 소정치 미만인 경우 (급가속요구의 정도가 중간 정도인 경우) 와, 제 3 소정치 이상인 경우 (급가속요구의 정도가 큰 경우) 에서, 상기 실시형태와 동일하게상한치 Dtlm (x) 를 각각 Dtlm (1), Dtlm (2), Dtlm (3) 으로 설정한다.

⊙ 구동원부하검출수단으로서는 액셀개도센서 (86) 이외에도, 내연기관 (Eg) 의 흡입공기량을 검출하는 흡입공기량센서, 내연기관 (Eg) 의 흡입공기압을 검출하는 흡입공기압센서, 내연기관 (Eg) 의 출력축의 회전속도를 검출하는 회전속도센서, 또는 차량의 주행속도를 검출하는 차속도센서라도 된다. 즉, 내연기관 (Eg) 의 부하상태를 추정할 수 있는 것이라면, 그 파라미터로서는 상기 실시형태의 액셀개도나 흡입공기량 또는 흡입공기압과 같은 내연기관 (Eg) 의 부하상태에 영향을 주는 것이거나, 회전속도나 차속도와 같은 내연기관 (Eg) 의 부하상태에 영향을 받는 것 등 어느 쪽이라도 된다.

⊙ 상기 실시형태에 있어서는 내연기관 (Eg) 의 고부하상태로서, 운전자에 의해 차량의 급가속이 요구된 경우를 상정하고 있었다. 이것을 변경하고, 내연기관 (Eg) 의 고부하상태로서 등판주행이나 고속주행 등을 상정하고, 그에 적합하게 대응하도록 부하상태판정파라미터를 변경해도 된다. 예를 들면 등판주행의 경우에는, 파라미터로서는 액셀개도와 차속도로부터 부하상태를 판정하고 (액셀개도가 큼에도 불구하고 차속도가 올라가지 않을 경우에는 급한 오르막), 고속주행의 경우에는 차속도만 또는 내연기관 (Eg) 의 회전속도와 변속기의 변속비로 부하상태를 판정해도 된다.

⊙ 냉방부하검출수단으로서, 온도센서 및 온도설정기에 부가하여 일사량센서나 외기온도센서 등을 구비해도 된다.

⊙ 제 1 압력감시점 (P1) 을 증발기 (38) 와 흡입실 (22) 과의 사이의 흡입압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 동일한 흡입압력영역에 있어서 제 1 압력감시점 (P1) 의 하류측에 설정한다.

⊙ 제 1 압력감시점 (P1) 을 토출실 (23) 과 응축기 (36) 와의 사이의 토출압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 증발기 (38) 와 흡입실 (22) 과의 사이의 흡입압력영역에 설정한다.

⊙ 제 1 압력감시점 (P1) 을 토출실 (23) 과 응축기 (36) 사이의 토출압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 크랭크실 (15) 에 설정한다. 또는, 제 1 압력감시점 (P1) 을 크랭크실 (15) 에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 증발기 (38) 와 흡입실 (22) 과의 사이의 흡입압력영역에 설정한다. 즉, 압력감시점 (P1, P2) 은, 상기 실시형태와 같이, 냉매순환회로의 주회로인 냉동사이클 (외부냉매회로 (35) (증발기 (38)) →흡입실 (22) →실린더보어 (20) →토출실 (23) →외부냉매회로 (35) (응축기 (36)) 로 설정하는 것, 더욱 상세히 설명하면 냉동사이클의 고압영역 및/또는 저압영역에 설정하는 것에 한정되는 것이 아니고, 냉매순환회로의 부회로로서 위치결정되는, 용량제어용 냉매회로 (급기통로 (42, 44) →크랭크실 (15) →추기통로 (31)) 를 구성하는 중간압영역으로서의 크랭크실 (15) 에 설정해도 된다. 또한, 후자의 별례의 경우에는, 압축기의 토출용량이 증대하면 2 점간 차압 (Pc-Ps) 이 감소하는 구성이다 (상기 실시형태와는 반대임). 따라서, 제한치설정수단은, 내연기관 (Eg) 이 고부하상태에 있는 경우에는, 2 개의 압력감시점간의 차압에 제한치로서의 하한치를 설정한다. 그리고, 설정차압결정수단은, 설정차압산출수단에 의해 산출된 설정차압과 제한치설정수단에 의해 설정된 하한치를 비교하고, 설정차압이 하한치 이상이면 설정차압을, 설정차압이 하한치를 하회하면 하한치를 새로운 설정차압으로서 취급하게 된다.

⊙ 예를 들면, 제어밸브 (46) 를 전기밸브구동 구성만으로 하고, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 의 압력 (PdH, PdL) 을 각각 압력센서에 의해 검출한다. 이 경우, 각 압력감시점 (P1, P2) 의 압력 (PdH, PdL) 을 검출하는 압력센서가 차압검출수단을 구성한다.

⊙ 제어밸브 (46) 를, 급기통로 (42, 44) 가 아니라 추기통로 (31) 의 개도조절에 의해 크랭크압 (Pc) 을 조절하는 소위 인발측 제어밸브로 해도 된다.

⊙ 제어밸브 (46) 를, 급기통로 (42, 44) 및 추기통로 (31) 양쪽의 개도조절에 의해 크랭크압 (Pc) 을 조절하는 3 방향밸브로 구성해도 된다.

⊙ 동력전달기구 (PT) 로서, 전자클러치 등의 클러치기구를 구비한 것을 채용한다. 이 경우, 예를 들면 액셀개도 ACC (x) 가 제 3 소정치 ACC (3) 이상인 경우에는, 일의적으로 클러치기구를 차단하여 압축기를 정지시키도록 해도 된다.

⊙ 와블식의 용량가변형 압축기의 제어장치에 있어서 구체화하는 것.

⊙ 차량의 구동원으로서는 내연기관 이외에도, 전기모터나 이 전기모터와 내연기관을 함께 갖는 하이브리드타입 등을 들 수 있다.

상기 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대해 기재한다.

(1) 상기 구동원부하판정수단 (81) 은 구동원 (Eg) 의 고부하의 정도를 단계적 (ACC (1) ≤ACC (x) ＜ ACC (2), ACC (2) ≤ACC (x) ＜ ACC (3), ACC (3) ≤ACC (x)) 으로 판정하고, 제한치설정수단 (81) 은 구동원 (Eg) 의 고부하의 정도에 따라 제한치 Dtlm (x) 를 단계적 (Dtlm (1), Dtlm (2), Dtlm (3)) 으로 조절하는 청구항 2 에 기재된 용량가변형 압축기의 제어장치.

(2) 상기 압축기는, 크랭크실 (15) 의 내압 (Pc) 을 제어함으로써 피스톤 (21) 의 스트로크를 변경이 가능하도록 구성된 사판식 또는 와블식의 용량가변형 압축기인 청구항 1 내지 6 또는 상기 (1) 중 어느 하나에 기재된 용량가변형 압축기의 제어장치.

본 발명에 따른 상기 구성에 의하면 증발기에서의 열부하상황에 영향을 받지 않고, 실온의 안정유지를 위한 압축기의 토출용량제어와, 차량의 구동원의 고부하시에 있어서의 토출용량의 신속한 변경 및 그후의 복귀를 양립시키는 것이 가능해진다.

또, 예를 들면 급가속요구가 발생한 경우에는, 일의적으로 압축기의 토출용량을 최소화하는 종래의 가속컷제어와 비교하여 차량의 가속성능을 동등하게 발휘시키며 또한 공조의 희생을 적게 할 수 있다.

Claims

차량용 공조장치의 냉매순환회로를 구성하고, 차량의 구동원에 보조기로서 구동되는 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하기 위한 제어장치에 있어서,

상기 냉매순환회로에 설정된, 용량가변형 압축기의 토출용량이 반영되는 2 개의 압력감시점간의 차압을 검출하는 차압검출수단과,

상기 차량용 공조장치의 냉방부하를 검출하는 냉방부하검출수단과,

상기 구동원의 부하를 검출하는 구동원부하검출수단과,

상기 냉방부하검출수단으로부터의 냉방부하정보에 기초하여, 2 개의 압력감시점간의 차압의 제어목표가 되는 설정차압을 산출하는 설정차압산출수단과,

상기 구동원부하검출수단으로부터의 구동원부하정보에 기초하여, 구동원이 고부하상태에 있는지 여부를 판정하는 구동원부하판정수단과,

상기 구동원부하판정수단의 판정에 기초하여, 구동원이 고부하상태에 있는 경우에는 2 개의 압력감시점간의 차압에 제한치를 설정하는 제한치설정수단과,

상기 설정차압산출수단에 의해 산출된 설정차압과 제한치설정수단에 의해 설정된 제한치를 비교하고, 설정차압이 시사하는 용량가변형 압축기의 토출용량이 제한치가 시사하는 토출용량 이하라면 설정차압을, 설정차압이 시사하는 토출용량이 제한치가 시사하는 토출용량을 상회한다면 제한치를 새로운 설정차압으로서 취급하는 설정차압결정수단과,

상기 설정차압결정수단으로부터의 설정차압에 차압검출수단이 검출한 차압이 근접하도록 용량가변형 압축기의 토출용량을 제어하는 압축기제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동원부하 판정수단은 구동원의 고부하의 정도를 판정하고, 상기 제한치 설정수단은 구동원의 고부하의 정도에 따라 제한치를 조절하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어함으로써 토출용량을 변경할 수 있고,

상기 압축기제어수단은, 밸브개도조절에 의해 크랭크실의 내압을 조절할 수 있는 제어밸브를 구비하고,

상기 제어밸브는, 2 개의 압력감시점간의 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 내장하고, 이 차압검출수단이 검출한 차압에 기초하여 자율적으로 밸브체의 개도조절이 가능하고, 또한 이 자율적인 개도조절동작의 기준이 되는 설정차압결정수단으로부터의 설정차압에 기초하는 밸브체로의 부여하중을, 외부로부터의 전기제어에 의해 변경할 수 있는 전기구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 설정차압결정수단은 설정차압을 제한치로 한 후에, 설정차압을 이 제한치로부터 설정차압산출수단에 의해 산출된 설정차압으로 변경하는 경우에는, 이 설정차압의 변경을 소정시간동안 서서히 행하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉방부하검출수단은, 차 실내온도와 상관성이 있는 온도를 검출하는 온도센서와, 원하는 온도를 설정하기 위한 온도설정기를 구비하고, 설정차압산출수단은 온도센서로부터의 검출온도정보와 온도설정기로부터의 설정온도정보에 기초하여 설정차압을 산출하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동원부하검출수단은 액셀개도센서를 구비하고, 상기 구동원부하판정수단은 액셀개도센서로부터의 액셀개도정보에 기초하여 구동원의 부하상태의 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어장치.