KR100455240B1

KR100455240B1 - 차량용 공조장치 및 내연기관의 아이들 회전속도 제어장치

Info

Publication number: KR100455240B1
Application number: KR10-2002-0013505A
Authority: KR
Inventors: 스이또우겐; 기무라가즈야; 가와구찌마사히로; 마쯔바라료; 우메무라사또시; 나지마가즈끼
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2004-11-06
Also published as: CN1384002A; KR20020083911A; US6505473B2; EP1253033A2; EP1253033A3; JP2002327686A; CN1251897C; US20020157410A1

Abstract

(과제) 용량가변형 압축기의 토출용량을 내연기관의 아이들링 상태에 대응한 바람직한 양태로 제어할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 것.

(해결수단) 엔진 (E) 의 아이들링 상태에 있어서 에어콘 ECU (72) 은, 제어밸브 (CV) 의 내부자율동작의 기준이 되는 설정차압을 변경하는 경우에는, 상기 제어밸브 (CV) 의 전자 액츄에이터부 (51) 를 구동하는 통전듀티비 (Dt) 를 서서히 변경함으로써 압축기의 토출용량을 서서히 변경한다.

Description

차량용 공조장치 및 내연기관의 아이들 회전속도 제어장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE AND APPARATUS FOR CONTROLLING IDLE ROTATION SPEED OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 차량의 주행구동원인 내연기관에 의해서 구동되는 용량가변형 압축기를 냉매순환회로에 구비한 차량용 공조장치, 및 내연기관의 아이들 회전속도를 제어하기 위한 아이들 회전속도 제어장치에 관한 것이다.

종래, 내연기관의 아이들링 상태에 있어서는, 차량용 공조장치의 용량가변형 압축기가 온(on)되면, 압축기 토크 (압축기를 구동하기 위해 필요한 토크) 의 급격한 증대에 의한 엔진 정지 (engine stop) 방지나, 고(高)냉방부하에도 대응할 수 있도록 내연기관의 회전속도를 증가시키도록 하고 있다 (소위 아이들업 (idle- up) 제어).

또, 상기 압축기의 온 상태는, 예컨대 내연기관과의 사이의 동력전달경로 상에 클러치기구를 구비하는 구성에 있어서는, 클러치기구가 접속된 상태를 의미하고, 클러치기구를 구비하지 않은 구성에 대해서는 후술하는 「실시형태」에서 상세히 서술한다.

그런데, 최근 연비절약 대책의 하나로서 내연기관의 아이들시의 저회전속도화가 도모되고 있다. 그러나, 전술한 압축기의 온에 수반되는 내연기관의 아이들업 제어에 의해 이것이 방해받도록 되어 있었다.

특히, 종래의 아이들업 제어는 압축기의 온 상태에서 일의적으로 이루어지게끔 되어 있다. 따라서, 압축기의 온·오프시마다 아이들 회전속도가 크게 변동되므로, 차량이 발생시키는 진동이나 소음이 커지는 문제가 있었다.

또, 아이들업 제어시의 아이들업량 (내연기관의 회전속도의 증가량) 은, 압축기의 토출용량이 최대인 경우, 즉 압축기 토크가 최대인 경우를 상정하여 설정되어 있다. 따라서, 예컨대 압축기의 토출용량이 적고 압축기 토크가 낮은 경우에는, 아이들업량이 과잉이 되어 전술한 문제 (연비절약 대책에 방해를 받는다) 가 심각화되어 있었다.

본 발명의 목적은, 용량가변형 압축기의 토출용량을, 내연기관의 아이들링 상태에 대응한 적합한 양태로 제어할 수 있는 차량용 공조장치 및 내연기관의 아이들 회전속도 제어장치를 제공하는 것에 있다.

도 1 은 용량가변형 사판식 압축기의 단면도이다.

도 2 는 제어밸브의 단면도이다.

도 3 은 엔진 ECU 의 연산처리를 나타내는 플로우차트이다.

도 4 는 에어콘 ECU 에 의한 통상시의 제어를 나타내는 플로우차트이다.

도 5 는 에어콘 ECU 에 의한 아이들시의 제어를 나타내는 플로우차트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 …냉매순환회로를 구성하는 외부냉매회로

46 …밸브체로서의 밸브체부

48 …감압기구를 구성하는 감압부재

51 …설정차압변경용 액츄에이터로서의 전자 액츄에이터부

72 …압축기 제어수단으로서의 에어콘 ECU

E …내연기관으로서의 엔진

CV …제어밸브

P1 …제 1 압력감시점

P2 …제 2 압력감시점

△Pd …2 점간 차압

PdH …제 1 압력감시점의 압력

PdL …제 2 압력감시점의 압력

상기 목적을 달성하기 위해 제 1 항의 발명은, 차량의 주행구동원인 내연기관에 의해 구동되는 용량가변형 압축기를 냉매순환회로에 구비한 차량용 공조장치에 있어서, 상기 용량가변형 압축기의 토출용량 변경으로 이어지는 밸브개방도 조절을 실시하기 위한 제어밸브와, 상기 제어밸브를 제어하는 압축기 제어수단을 구비하고, 상기 제어밸브는, 상기 냉매순환회로를 따라 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 압력차를 기계적으로 검출할 수 있는 감압부재를 구비하고, 이 2 개의 압력감시점 사이의 압력차의 변동에 기초하여 감압부재가 변위됨으로써, 상기 압력차의 변동을 없애는 측으로 용량가변형 압축기의 토출용량이 변경되도록 밸브체를 작동시키는 감압기구와, 상기 밸브체에 부여하는 힘을 압축기 제어수단으로부터의 지령에 기초하여 변경함으로써, 감압기구에 의한 밸브체의 위치결정 동작의 기준이 되는 설정차압을 변경할 수 있는 설정차압변경용 액츄에이터로 이루어지며, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 변경하는 경우에는, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치이다.

이 구성에 있어서는, 내연기관의 아이들링 상태에 있어서, 용량가변형 압축기의 토출용량의 변경이 서서히 이루어지게 된다. 따라서, 이 변경에 수반되는 압축기 토크의 변동이 완만해져 내연기관의 아이들링 상태가 안정된다.

그런데, 상기 제어밸브로는 본 발명의 것 이외에도, 설정흡입압력가변형의 것이 존재한다. 이 설정흡입압력가변형 제어밸브는, 흡입압력을 기계적으로 검출함과 동시에, 상기 검출흡입압력의 변동을 없애는 측으로 용량가변형 압축기의 토출용량이 변경되도록 밸브체를 작동시키는 감압기구와, 상기 밸브체에 부여하는 힘을 압축기 제어수단으로부터의 지령에 의해 조절함으로써, 감압기구에 의한 밸브체의 위치결정 동작의 기준이 되는 설정흡입압력을 변경할 수 있는 설정흡입압력 변경수단으로 이루어지고 있다.

그런데, 흡입압력의 절대치를 지표로 하여 작동하는 설정흡입압력가변형 제어밸브를 이용한 경우, 설정흡입압력을 서서히 변경하였다고 해서 압축기의 토출용량이 꼭 서서히 변경된다고는 할 수 없다. 예컨대, 증발기에서의 열부하가 높은 상태에서는, 에어콘 스위치가 온 조작되어, 설정흡입압력 변경수단이 감압기구에 부여하는 힘을 서서히 변경하였다고 해도, 실제의 흡입압력이 설정흡입압력을 크게 상회한 상태에서는 에어콘 스위치의 온 조작으로부터 곧 감압기구 (내부자율제어) 에 의해 용량가변형 압축기의 토출용량이 최대로 된다. 이 때문에, 내연기관의 아이들링 상태에 있어서는, 압축기 토크의 급격한 증대에 의한 엔진정지를 방지하기 위해, 에어콘 스위치의 온 조작에 따라 일의적으로 아이들업 제어를 실시하지 않을 수 없다.

그러나, 본 발명에 있어서는, 증발기에서의 열부하의 크기에 영향을 받는 흡입압력 자체를 제어밸브에 의한 용량가변형 압축기의 토출용량 제어에 있어서의 직접적인 지표로 하지 않고, 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 직접 제어대상으로 하여 용량가변형 압축기의 토출용량의 피드백 제어를 실현하고 있다.

따라서 증발기에서의 열부하 상황에 거의 영향을 받지 않고, 설정차압을 서서히 변경함으로써 용량가변형 압축기의 토출용량을 서서히 변경하는 것이 가능해진다. 따라서, 압축기 토크의 변동을 완만하게 할 수 있어, 예컨대 내연기관의 아이들업 제어를 에어콘 스위치의 온 조작에 따라 일의적으로 할 필요가 없어진다.

제 2 항의 발명은, 제 1 항에 있어서, 설정차압의 적절한 변경 방법에 대해서 언급하는 것이다. 즉, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 변경하는 경우에는, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를, 내연기관의 비(非)아이들링 상태에 있어서 냉방부하에 따라 설정차압을 변경하는 경우보다도 완만하게 변경한다.

제 3 항의 발명은, 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 용량가변형 압축기의 토출용량이 증대되는 측으로 변경하는 경우, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 압축기 토크의 증대가 서서히 이루어지게 되어, 예컨대 아이들업을 실시하지 않아도 내연기관의 엔진정지를 방지하는 것이 가능해진다.

제 4 항의 발명은, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 용량가변형 압축기의 토출용량이 감소되는 측으로 변경하는 경우, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 압축기 토크의 감소가 서서히 이루어지게 되어, 예컨대 내연기관의 회전속도를 특별히 제어 (예컨대 목표 아이들 회전속도의 감소) 하지 않고, 상기 내연기관의 취상(吹上)을 방지하는 것이 가능해진다.

제 5 항의 발명은, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 차량용 공조장치가 구비하는 용량가변형 압축기의 구동원인 내연기관의 아이들 회전속도를 제어하기 위한 아이들 회전속도 제어장치로서, 상기 내연기관의 보조흡입공기량을 조절하는 보조흡입공기량조절용 액츄에이터와, 상기 내연기관의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 상기 내연기관의 회전속도가 목표 아이들 회전속도가 되도록 회전속도 검출수단으로부터의 회전속도정보에 따라 보조흡입공기량조절용 액츄에이터를 작동시키는 아이들 회전속도 제어수단과, 상기 압축기 제어수단이 설정차압변경용 액츄에이터에 대하여 지령하는 설정차압이, 용량가변형 압축기의 토출용량이 증대하는 측으로 소정치를 초과한 경우, 목표 아이들 회전속도를 증가시키는 목표 아이들 회전속도 변경수단을 구비한 것을 특징으로 하는 아이들 회전속도 제어장치이다.

이 구성에 있어서는, 압축기가 온 상태이더라도, 냉방능력적으로 필요한 경우에만 내연기관의 목표 아이들 회전속도의 증가 (아이들업) 가 이루어진다. 따라서, 내연기관의 목표 아이들 회전속도의 변경이 빈번하게 이루어지는 것에 의한, 차량이 발생시키는 진동이나 소음을 경감할 수 있다. 또한, 냉방능력적으로 불필요한 아이들업에 의한 차량의 연비 악화도 방지할 수 있다.

제 6 항의 발명은, 제 5 항에 있어서, 상기 소정치는, 내연기관의 회전속도가 증가처리전의 목표 아이들 회전속도의 상태에 있어서, 용량가변형 압축기의 토출용량이 최대 이상이 되지 않으면 실현되지 않는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 있어서는, 내연기관의 목표 아이들 회전속도의 변경이 빈번하게 이루어지는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수가 있어, 차량이 발생시키는 진동·소음의 경감이나 차량의 연비 악화의 방지가 보다 효과적으로 이루어진다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시형태에 관해서 설명한다.

(차량용 공조장치 및 아이들 회전속도 제어장치)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 차량의 주행구동원인 엔진 (내연기관: E) 에는, 그의 보조흡입공기량을 조절하기 위한 보조흡입공기량조절용 액츄에이터로서, 예컨대 스텝모터식의 ISCV (65: 아이들·스피드·컨트롤·밸브) 가 장착되어 있다. 상기 엔진 (E) 의 출력축에는, 동력전달기구 (PT) 를 사이에 두고 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클) 를 구성하는 용량가변형 사판식 압축기 (이하 간단히 압축기로 한다) 가 작동연결되어 있다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 상기 차량에는 ISCV (65) 를 제어하는 엔진 ECU (71)과, 압축기를 제어하는 에어콘 ECU (72) 이 탑재되어 있다. 각 엔진 ECU (71) 과 에어콘 ECU (72) 은 컴퓨터를 내장하는 전자제어유닛이다. 엔진 ECU (71) 과 에어콘 ECU (72) 은 상호 통신이 가능하도록 접속되어 있다. 엔진 ECU (71) 이 아이들 회전속도 제어수단 및 목표 아이들 회전속도 변경수단을 형성하고, 에어콘 ECU (72) 이 압축기 제어수단 및 목표 아이들 회전속도 변경수단을 형성하고 있다.

상기 엔진 ECU (71) 에는 정보검지수단 (73) 이 접속되어 있다. 상기 정보검지수단 (73) 은, 차량의 주행속도를 검출하는 차속센서 (74) 나, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 를 검출하는 회전속도 검출수단으로서의 회전속도센서 (75) 나, 엔진 (E) 의 주된 흡입공기량을 조절하는 스로틀밸브 (도시생략) 의 개도를 검출하는 스로틀 개도센서 (76) 등을 구비하고 있다.

상기 에어콘 ECU (72) 에는 정보검지수단 (77) 이 접속되어 있다. 상기 정보검지수단 (77) 은, 공조장치의 온·오프스위치인 에어콘 스위치 (79) 나, 차실의 온도 (Te(set)) 를 설정하는 온도설정기 (80), 차실의 온도 (Te(t)) 를 검출하는 온도센서 (81) 등을 구비하고 있다.

(압축기)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 압축기의 하우징 (11) 내에는 제어실로서의 크랭크실 (12) 이 구획되어 있다. 상기 크랭크실 (12) 내에는, 구동축 (13) 이 회전가능하도록 배치되어 있다. 상기 구동축 (13) 은, 동력전달기구 (PT) 를 사이에 두고 엔진 (E) 에 작동연결되어, 상기 엔진 (E) 으로부터의 동력을 공급받아 회전구동된다.

상기 동력전달기구 (PT) 는, 외부로부터 전기제어에 의해 동력의 전달/차단을 선택할 수 있는 클러치기구 (예컨대 전자클러치) 이어도 되고, 또는 이와 같은 클러치기구를 가지지 않은 상시전달형의 클러치리스기구 (예컨대 벨트/풀리의 조합) 이어도 된다. 본 실시형태에서는, 클러치리스 타입의 동력전달기구 (PT) 가 채용되어 있다.

상기 크랭크실 (12) 에 있어서 구동축 (13) 상에는 러그플레이트 (14) 가 일체 회전이 가능하도록 고정되어 있다. 상기 크랭크실 (12) 내에는 캠플레이트로서의 사판 (15) 이 수용되어 있다. 상기 사판 (15) 은, 구동축 (13) 에 슬라이딩 운동이 가능하고 또한 경사운동이 가능하도록 지지되어 있다. 힌지기구 (16) 는 러그플레이트 (14) 와 사판 (15) 의 사이에 개재되어 있다. 따라서,사판 (15) 은, 힌지기구 (16) 를 사이에 둠으로써 러그플레이트 (14) 및 구동축 (13) 과 동기회전이 가능함과 동시에, 구동축 (13) 에 대하여 경사운동이 가능하도록 되어 있다.

상기 하우징 (11) 내에는 복수 (도면에는 하나만을 나타낸다) 의 실린더보어 (11a) 가 형성되어 있고, 각 실린더보어 (11a) 내에는 편두형의 피스톤 (17) 이 왕복구동이 가능하도록 수용되어 있다. 각 피스톤 (17) 은, 슈 (18) 를 사이에 두고 사판 (15) 의 외주부에 걸림고정되어 있다. 따라서, 구동축 (13) 의 회전에 수반되는 사판 (15) 의 회전운동이, 슈 (18) 를 사이에 두고 피스톤 (17) 의 왕복운동으로 변환된다.

상기 실린더보어 (11a) 내의 후방 (도면 오른쪽) 측에는, 피스톤 (17) 과, 하우징 (11) 에 내장된 밸브·포트형성체 (19) 로 둘러싸여 압축실 (20) 이 구획되어 있다. 하우징 (11) 의 후방측 내부에는, 흡입실 (21) 및 토출실 (22) 이 각각 구획 형성되어 있다.

그리고, 흡입실 (21) 의 냉매가스는, 각 피스톤 (17) 의 상사점 위치로부터하사점측으로의 이동에 의해 밸브·포트형성체 (19) 에 형성된 흡입포트 (23) 및 흡입밸브 (24) 을 사이에 두고 압축실 (20) 에 흡입된다. 압축실 (20) 에 흡입된 냉매가스는, 피스톤 (17) 의 하사점 위치로부터 상사점측으로의 이동에 의해 소정 압력까지 압축되어, 밸브·포트형성체 (19) 에 형성된 토출포트 (25) 및 토출밸브 (26) 를 사이에 두고 토출실 (22) 에 토출된다.

(압축기의 용량 제어 구조)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징 (11) 내에는 추기통로 (27) 및 급기통로 (28) 가 형성되어 있다. 추기통로 (27) 는 크랭크실 (12) 과 흡입실 (21) 을 연결하여 통해져 있다. 급기통로 (28) 는 토출실 (22) 과 크랭크실 (12) 을 연결시켜 통하게 한다. 하우징 (11) 에 있어서 급기통로 (28) 에는 제어밸브 (CV) 가 배치되어 있다.

그리고, 상기 제어밸브 (CV) 의 개도를 조절함으로써, 급기통로 (28) 를 통한 크랭크실 (12) 로의 고압 토출가스의 도입량과 추기통로 (27) 를 통한 크랭크실 (12) 로부터의 가스도출량의 밸런스가 제어되어 상기 크랭크실 (12) 의 내압이 결정된다. 크랭크실 (12) 의 내압변경에 따라, 피스톤 (17) 을 사이에 둔 크랭크실 (12) 의 내압과 압축실 (20) 의 내압의 차가 변경되어 사판 (15) 의 경사각도가 변경됨으로써, 피스톤 (17) 의 스트로크, 즉 압축기의 토출용량이 조절된다.

예컨대, 크랭크실 (12) 의 내압이 저하되면 사판 (15) 의 경사각도가 증대하여 압축기의 토출용량이 증대된다. 도 1 에 있어서 2 점 쇄선은, 사판 (15) 의 그 이상의 경사운동이 러그플레이트 (14) 에 의해 맞닿아 규제된 최대경사각도 상태를 나타내고 있다. 반대로, 크랭크실 (12) 의 내압이 상승되면 사판 (15) 의 경사각도가 감소하여 압축기의 토출용량이 감소된다. 도 1 에 있어서 실선은 사판 (15) 의 최소경사각도 상태를 나타내고, 상기 최소경사각도는 제로가 아닌 각도로 설정되어 있다.

(냉매순환회로)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 차량용 공조장치의 냉매순환회로 (냉동사이클)는, 상술한 압축기와 외부냉매회로 (30) 로 구성되어 있다. 외부냉매회로 (30) 는 응축기 (31), 팽창밸브 (32) 및 증발기 (33) 를 구비하고 있다.

상기 냉매순환회로에서, 압축기의 토출실 (22) 과 응축기 (31) 사이의 냉매통로상에는 차단밸브 (34) 가 배치되어 있다. 상기 차단밸브 (34) 는, 토출실 (22) 측의 압력이 소정치보다도 낮아지면 냉매통로를 차단하여 외부냉매회로 (30) 를 경유한 냉매의 순환을 정지시킨다.

또, 상기 차단밸브 (34) 는, 그 전후의 압력차를 기계적으로 검지하여 작동하는 차압밸브 타입이어도 되고, 토출압력센서 (도시생략) 의 검출치에 따라 상기 에어콘 ECU (72) 에 의해 제어되는 전자밸브 타입이어도 된다. 또한, 상기 차단밸브 (34) 는, 사판 (15) 의 최소경사각도에 기계적으로 연동하여 차단하는 타입이어도 된다.

상기 토출실 (22) 내에는 제 1 압력감시점 (P1) 이 설정되어 있다. 제 2 압력감시점 (P2) 은, 제 1 압력감시점 (P1) 으로부터 응축기 (31) 측 (하류측) 으로 소정거리만큼 떨어진 냉매통로의 도중에 설정되어 있다. 이 제 1 압력감시점 (P1) 의 압력 (PdH) 과 제 2 압력감시점 (P2) 의 압력 (PdL) 의 차에는 냉매순환회로의 냉매유량이 반영되어 있다. 제 1 압력감시점 (P1) 과 제어밸브 (CV) 는 제 1 검압통로 (35) 를 사이에 두고 연결하여 통해져 있다. 제 2 압력감시점 (P2) 과 제어밸브 (CV) 는 제 2 검압통로 (36) (도 2참조) 를 사이에 두고 연결하여 통해져 있다.

(제어밸브)

도 2 에 나타낸 바와 같이, 상기 제어밸브 (CV) 의 밸브하우징 (41) 내에는 밸브실 (42), 연통로 (43) 및 감압실 (44) 이 구획되어 있다. 밸브실 (42) 및 연통로 (43) 내에는, 작동로드 (45) 가 축방향 (도면에서는 수직방향) 으로 이동가능하게 배치되어 있다. 연통로 (43) 와 감압실 (44) 은, 상기 연통로 (43) 에 삽입된 작동로드 (45) 의 상단부에 의해 차단되어 있다. 밸브실 (42) 은, 급기통로 (28) 의 상류부를 사이에 두고 토출실 (22) 과 연결하여 통해져 있다. 연통로 (43) 는, 급기통로 (28) 의 하류부를 사이에 두고 크랭크실 (12) 과 연결하여 통해져 있다. 밸브실 (42) 및 연통로 (43) 는 급기통로 (28) 의 일부를 구성한다.

상기 밸브실 (42) 내에는, 작동로드 (45) 에 형성된 밸브체부 (46) 가 배치되어 있다. 밸브실 (42) 과 연통로 (43) 의 경계에 위치하는 단차는 밸브시트 (47) 를 형성하고 있고, 연통로 (43) 는 일종의 밸브구멍을 형성하고 있다. 그리고, 작동로드 (45) 가 도 2 의 위치 (최하방이동 위치) 로부터 밸브체부 (46) 가 밸브시트 (47) 에 착좌하는 최상방이동 위치로 상승이동하면 연통로 (43) 가 차단된다. 즉, 작동로드 (45) 의 밸브체부 (46) 는 급기통로 (28) 의 개도를 조절할 수 있는 밸브체로서 기능한다.

상기 감압실 (44) 내에는, 벨로스로 이루어지는 감압부재 (48) 가 수용 배치되어 있다. 상기 감압부재 (48) 의 상단부는 밸브하우징 (41) 에 고정되어 있다. 감압부재 (48) 의 하단부에는 작동로드 (45) 의 상단부가 끼워맞춰져 있다. 감압실 (44) 안은, 바닥이 있는 원통형상을 이루는 감압부재 (48) 에 의해, 상기 감압부재 (48) 의 내(內)공간인 제 1 압력실 (49) 과, 상기 감압부재 (48) 의 외(外)공간인 제 2 압력실 (50) 로 구획되어 있다. 제 1 압력실 (49) 에는, 제 1 검압통로 (35) 를 사이에 두고 제 1 압력감시점 (P1) 의 압력 (PdH) 이 유도되고 있다. 제 2 압력실 (50) 에는, 제 2 검압통로 (36) 를 사이에 두고 제 2 압력감시점 (P2) 의 압력 (PdL) 이 유도되고 있다. 상기 감압부재 (48) 나 감압실 (44) 등이 감압기구를 구성하고 있다.

상기 밸브하우징 (41) 의 하방측에는, 설정차압변경용 액츄에이터로서의 전자 액츄에이터부 (51) 가 형성되어 있다. 상기 전자 액츄에이터부 (51) 는, 밸브하우징 (41) 내의 중심부에 바닥이 있는 원통형상의 수용통 (52) 을 구비하고 있다. 상기 수용통 (52) 에 있어서 상방측 개구에는 센터포스트 (고정자: 53) 가 끼워져 고정되어 있다. 이 센터포스트 (53) 를 끼워맞춤으로써, 수용통 (52) 내의 최하부에는 플런저(plunger)실 (54) 이 구획되어 있다.

상기 플런저실 (54) 내에는, 자성재로 이루어지는 플런저 (가동자: 56) 가 축방향으로 이동가능하도록 수용되어 있다. 센터포스트 (53) 의 중심에는 축방향으로 뻗어있는 가이드구멍 (57) 이 관통형성되고, 상기 가이드구멍 (57) 내에는 작동로드 (45) 의 하단측이 축방향으로 이동가능하도록 배치되어 있다. 작동로드 (45) 의 하단은, 플런저실 (54) 내에서 플런저 (56) 의 상단면에 맞닿아 있다.

상기 플런저실 (54) 에 있어서 수용통 (52) 의 내저면과 플런저 (56) 의 사이에는, 코일스프링으로 이루어지는 플런저 탄성스프링 (60) 이 수용되어 있다. 이 플런저 탄성스프링 (60) 은, 플런저 (56) 를 작동로드 (45) 측으로 향하여 탄성지지한다. 또, 작동로드 (45) 는, 감압부재 (48) 자체가 갖는 스프링성 (이하 벨로스스프링 (48) 이라고 부른다) 에 기초하여, 플런저 (56) 측으로 향하여 탄성지지되어 있다. 따라서, 플런저 (56) 와 작동로드 (45) 는 항상 일체가 되어 상하운동한다. 또, 벨로스 스프링 (48)은, 플런저 탄성스프링 (60) 보다도 스프링력이 큰 것을 사용하고 있다.

상기 수용통 (52) 의 외주에는, 센터포스트 (53) 및 플런저 (56) 에 걸친 범위로 코일 (61) 이 감겨 배치되어 있다. 이 코일 (61) 에는, 상기 정보검지수단 (77) 으로부터의 정보에 따른 에어콘 ECU (72) 의 지령에 기초하여 구동회로 (78) 로부터 전력이 공급된다.

상기 구동회로 (78) 로부터 코일 (61) 로의 전력공급량에 따른 크기의 전자력 (전자흡인력) 이 플런저 (56) 와 센터포스트 (53) 의 사이에 발생하고, 이 전자력은 플런저 (56) 를 통하여 작동로드 (45) 에 전달된다. 또, 상기 코일 (61) 로의 통전 제어는 인가전압을 조정함으로써 이루어지며, 이 인가전압의 조정에는 PWM (펄스폭변조) 제어가 채용되어 있다.

(제어밸브의 작동 특성)

상기 제어밸브 (CV) 에서는, 다음과 같은 방법으로 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 의 배치위치, 즉 밸브개도가 결정된다.

우선, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 코일 (61) 로의 통전이 없는 경우 (듀티비 (Dt) = 0 %) 는, 작동로드 (45) 의 배치에는 벨로스스프링 (48)의 하향 탄성지지력의 작용이 지배적으로 된다. 따라서, 작동로드 (45) 는 최하방이동 위치에 배치되어, 밸브체부 (46) 는 연통로 (43) 를 전체 개방으로 한다. 이 때문에, 크랭크실 (12) 의 내압은 그 때 놓여진 상황하에서 취할 수 있는 최대치가 되어, 이 크랭크실 (12) 의 내압과 압축실 (20) 의 내압과의 피스톤 (17) 을 사이에 둔 차가 커지고, 사판 (15) 은 경사각도를 최소로 하여 압축기의 토출용량은 최소로 되어 있다.

상기 압축기의 토출용량이 최소인 경우에서는, 차단밸브 (34) 에 있어서 토출실 (22) 측의 압력이 소정치보다도 낮아져 상기 차단밸브 (34) 가 닫혀진다. 따라서, 외부냉매회로 (30) 를 경유한 냉매순환이 정지된다. 이 때문에, 압축기에 의한 냉매가스 압축이 계속되었다고 하더라도 공조가 실시되지 않고, 상기 압축기는 공조기능적으로 오프된 상태로 되어 있다 (압축기의 오프 상태).

상기 사판 (15) 의 최소경사각도는 제로가 아니기 때문에, 압축기의 토출용량이 최소화되더라도 흡입실 (21) 로부터 압축실 (20) 로의 냉매가스의 흡입, 및 흡입냉매가스의 압축, 그리고 압축실 (20) 로부터 토출실 (22) 로의 냉매가스의 토출은 계속된다. 따라서, 압축기 내부에는, 토출실 (22) →급기통로 (28) →크랭크실 (12) → 추기통로 (27) →흡입실 (21) →압축실 (20) →(토출실 (22)) 로 이루어지는 순환회로가 형성되고, 상기 내부 냉매순환회로에 냉매와 동시에 윤활유가 순환된다. 이 때문에, 압축기의 외부로 윤활유가 배출되지 않아, 각 슬라이딩 부분 (예컨대 사판 (15) 과 슈 (18) 사이) 의 윤활상태는 양호하게 유지된다.

다음으로, 상기 제어밸브 (CV) 에 있어서, 코일 (61) 에 대하여 듀티비 가변범위의 최소듀티비 (Dt(min)) (> 0 %) 이상의 통전이 이루어지면, 플런저 가압스프링 (60) 에 가세된 상향의 전자력이 벨로스스프링 (48) 에 의한 하향 탄성지지력을 능가하여, 작동로드 (45) 가 상승이동을 시작한다. 이 상태에서는, 플런저 가압스프링 (60) 의 상향 탄성지지력에 의해 가세된 상향 전자력이 벨로스스프링 (48) 의 하향 탄성지지력에 의해 가세된 2 점간 차압 (△Pd: = PdH-PdL) 에 기초하는 하향 가압력(누름력)에 대항한다. 그리고, 이들 상하의 탄성지지력이 균형을 이루는 위치 에 작동로드 (45) 의 밸브체부 (46) 가 밸브시트 (47) 에 대하여 위치결정되고, 압축기의 토출용량이 조절된다 (압축기의 온 상태).

예컨대, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 감소하여 냉매순환회로의 냉매유량이 감소하면, 하향의 2 점간 차압 (△Pd) 에 기초하는 힘이 감소하여 그 시점에서의 전자력으로는 작동로드 (45) 에 작용하는 상하 탄성지지력의 균형을 꾀할 수 없게 된다. 따라서, 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 가 상승이동하여 연통로 (43) 의 개방도가 감소하고, 크랭크실 (12) 의 내압이 저하 경향으로 된다. 이 때문에, 사판 (15) 이 경사각도 증대방향으로 경사운동하고, 압축기의 토출용량은 증대된다. 압축기의 토출용량이 증대하면 냉매순환회로에서의 냉매유량도 증대하여 2 점간 차압 (△Pd) 은 증가한다.

반대로, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 증가하여 냉매순환회로의 냉매유량이 증대하면, 하향의 2 점간 차압 (△Pd) 에 기초하는 힘이 증대하여, 그 시점에서의 전자력으로는 작동로드 (45) 에 작용하는 상하 탄성지지력의 균형을 꾀할 수 없게 된다. 따라서, 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 가 하방이동하여 연통로 (43) 의 개방도가 증가하고, 크랭크실 (12) 의 내압이 증대경향으로 된다. 이 때문에, 사판 (15) 이 경사각도 감소방향으로 경사운동하고, 압축기의 토출용량은 감소된다. 압축기의 토출용량이 감소하면 냉매순환회로에서의 냉매유량도 감소하여 2 점간 차압 (△Pd) 은 감소한다.

또한, 예컨대 코일 (61) 로의 통전듀티비 (Dt) 를 크게 하여 상향의 전자력을 크게 하면, 그 시점에서의 2 점간 차압 (△Pd) 에 기초하는 힘으로는 상하 탄성지지력의 균형을 꾀할 수 없게 된다. 이 때문에, 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 가 상방이동하여 연통로 (43) 의 개방도가 감소하고, 압축기의 토출용량이 증대된다. 그 결과, 냉매순환회로에서의 냉매유량이 증대하여, 2 점간 차압 (△Pd) 도 증대한다.

반대로, 코일 (61) 로의 통전듀티비 (Dt) 를 작게 하여 상향의 전자력을 작게 하면, 그 시점에서의 2 점간 차압 (△Pd) 에 기초하는 힘으로는 상하 탄성지지력의 균형을 꾀할 수 없게 된다. 이 때문에, 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 가 하방이동하여 연통로 (43) 의 개도가 증가하고, 압축기의 토출용량이 감소한다. 그 결과, 냉매순환회로에서의 냉매유량이 감소하여, 2 점간 차압 (△Pd) 도 감소한다.

요컨대, 상기 제어밸브 (CV) 는, 코일 (61) 로의 통전듀티비 (Dt) 에 의해 결정된 2 점간 차압 (△Pd) 의 제어목표 (설정차압) 를 유지하도록, 이 2 점간 차압 (△Pd) 의 변동에 따라 내부자율적으로 작동로드 (45) (밸브체부 (46)) 를 위치결정하는 구성으로 되어 있다. 또한, 이 설정차압은, 코일 (61) 로의 통전듀티비 (Dt) 를 조절함으로써 외부로부터 변경이 가능하도록 되어 있다.

(엔진 ECU 의 연산처리)

상기 엔진 (E) 의 가동상태에 있어서 엔진 ECU (71) 은, 도 3 의 플로우차트에 따른 연산처리를 실시한다.

즉, 상기 엔진 ECU (71) 은, 스텝 301 (이하 간단히「S301」라고 한다, 다른 스텝도 이하 동일) 에 있어서, 정보검지수단 (73) 으로부터 제공되는 정보에 따라서, 보조흡입공기량 제어 (이하 아이들링 제어라고 한다) 의 실행조건이 성립했는지에 대한 여부를 판정한다. 즉, 예컨대 정보검지수단 (73) 으로부터「차속 …제로」 및 「스로틀밸브 …전체개방」의 정보를 수신하면, 아이들링 제어의 실행조건이 성립한 것으로 판정한다.

상기 S301 판정이 NO, 즉 아이들링 제어의 실행조건이 불성립이면, S302 에 있어서 이 불성립정보가 에어콘 ECU (72) 에 대하여 송신된다. 상기 S302 으로부터는 S301 으로 처리가 이행되고, 아이들링 제어의 실행조건의 감시가 반복된다.

상기 S301 판정이 YES, 즉 아이들링 제어의 실행조건이 성립하면, S303 에 있어서 이 성립정보가 에어콘 ECU (72) 에 대하여 송신된다. 상기 S303 으로부터는 S304 로 처리가 이행되고, 에어콘 ECU (72) 으로부터 아이들업 요구 (후술한다) 가 이루어져 있는지에 대한 여부가 판정된다. 상기 S304 판정이 NO 이면, S305 에 있어서 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를, 미리 기억시켜 놓은 제 1 값 (Ne(setl)) (예컨대 700 rpm) 으로 설정한다.

상기 S304 판정이 YES, 즉 에어콘 ECU (72) 으로부터 아이들업 요구가 이루어져 있는 경우에는, S306 에 있어서 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를, 미리 기억시켜 놓은 제 1 값 (Ne(set1)) 보다도 큰 제 2 값 (Ne(set2)) (예컨대 900 rpm) 으로 설정한다.

그리고, 상기 S305 또는 S306 으로부터는 처리가 S307 로 이행되어, 주지의 아이들링 제어가 이루어진다. 즉, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 가 되도록, 정보검지수단 (73) 으로부터의 회전속도정보 (Ne) 를 참조하면서 ISCV (65) 를 동작시켜 보조흡입공기량을 증가 또는 감소 조절한다.

(에어콘 ECU 의 연산처리)

·통상시의 제어

상기 엔진 (E) 의 가동상태에 있어서 에어콘 ECU (72) 은, 엔진 ECU (71) 으로부터 아이들링 제어의 실행조건의 불성립정보를 수신하면, 상기 조건의 성립정보를 수신할 때까지 도 4 의 플로우차트에 따른 연산처리를 실시한다.

즉 상기 에어콘 ECU (72) 은, S101 에 있어서 초기유도 프로그램에 따라 각종 초기 설정을 실시한다. 예컨대, 제어밸브 (CV) 의 듀티비 (Dt) 에 초기치로서「0」를 부여한다 (코일 (61) 의 무통전 상태). 그 후, 처리는 S102 이하에 나타낸 상태감시 및 듀티비 (Dt) 의 내부연산처리로 진행된다.

S102 에서는, 에어콘 스위치 (79) 가 온 될 때까지 상기 스위치 (79) 의 온/오프 상황이 감시된다. 에어콘 스위치 (79) 가 온 되면, S103 에 있어서 제어밸브 (CV) 의 듀티비 (Dt) 를 최소듀티비 (Dt(min)) 로 하고, 상기 제어밸브 (CV) 의 내부자율 제어기능 (설정차압 유지기능) 을 기동한다.

S104 에 있어서 에어콘 ECU (72) 은, 온도 센서 (81) 의 검출온도 (Te(t))가 온도설정기 (80) 로부터의 설정온도 (Te(set)) 보다 큰지에 대한 여부를 판정한다. S104 판정이 NO 인 경우, S105 에 있어서 상기 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 보다 작은지에 대한 여부를 판정한다. S105 판정 역시 NO 인 경우에는 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 에 일치되어 있기 때문에, 냉방능력의 변화로 이어지는 듀티비 (Dt) 를 변경할 필요가 없다. 이로 인해, 에어콘 ECU (72) 은 구동회로 (78) 에 듀티비 (Dt) 의 변경 지령을 발하지 않고, 처리는 S108 로 이행된다.

S104 판정이 YES 인 경우, 차실내는 덥고 열부하가 큰 것으로 예측되기 때문에, S106 에 있어서 에어콘 ECU (72) 은 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 증대시키고, 그 수정치 (Dt+ △D) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (78) 에 지령한다. 따라서, 제어밸브 (CV) 의 밸브개방도가 약간 감소하고, 압축기의 토출용량이 증대하여 증발기 (33) 에서의 제열능력이 높아져, 온도 (Te(t)) 는 저하 경향으로 된다.

S105 판정이 YES 인 경우, 차실내는 춥고 열부하가 작은 것으로 예측되기 때문에, S107 에 있어서 에어콘 ECU (72) 은 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 감소시키고, 그 수정치 (Dt-△D) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (78) 에 지령한다. 따라서, 제어밸브 (CV) 의 밸브개방도가 약간 증가하고, 압축기의 토출용량이 감소하여 증발기 (33) 에서의 제열능력이 낮아져, 온도 (Te(t)) 는 상승 경향으로 된다.

S108 에 있어서는, 에어콘 스위치 (79) 가 오프되었는지에 대한 여부가 판정된다. S108 판정이 NO 이면 처리는 S104 로 이행되고, 전술한 처리가 반복된다. 반대로 S108 판정이 YES 이면 처리는 S101 로 이행되고, 제어밸브 (CV) 는 무통전 상태로 되어 압축기는 오프 상태가 된다.

이상과 같이, S106 및/또는 S107 에서의 듀티비 (Dt) 의 수정 처리를 거침으로써, 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 로부터 어긋나 있더라도 듀티비 (Dt) 가 점차로 최적화되며, 또한 제어밸브 (CV) 에서의 내부자율적인 밸브개방도 조절도 더불어서 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 부근으로 수렴된다.

·아이들시의 제어

상기 엔진 (E) 의 가동상태에 있어서 에어콘 ECU (72) 은, 엔진 ECU (71) 으로부터 아이들링 제어의 실행조건의 성립정보를 수신하면, 상기 조건의 불성립정보를 수신할 때까지 도 5 의 플로우차트에 따른 연산처리를 실시한다. 또, 엔진 ECU (71) 은, 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를 제 1 값 (Ne(set1)) 으로 하여 엔진 (E) 의 아이들링 제어를 실시하고 있는 것으로 한다.

즉, 상기 에어콘 ECU (72) 은, S201 에 있어서 초기 설정을 실시하고 (도 4 처리의 S101 와 동일), S202 에 있어서 에어콘 스위치 (79) 의 온/오프 상황의 감시를 실시하여 (S102 와 동일), 상기 에어콘 스위치 (79) 가 온 되면 S203 에 있어서 듀티비 (Dt) 를 최소듀티비 (Dt(min)) 로 한다 (S103 와 동일). 그리고, S204 및 S205 에 있어서는, 검출온도 (Te(t)) 와 설정온도 (Te(set)) 의 대소관계를 판정한다 (S104 및 S105 와 동일).

상기 S204 판정이 YES 인 경우, S206 에 있어서 듀티비 (Dt) 를 단위량(△D/10) 만큼 증대시키고, 그 수정치 (Dt+△D/10) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (78) 에 지령한다. 또한, S205 판정이 YES 인 경우, S207 에 있어서 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D/10) 만큼 감소시키고, 그 수정치 (Dt-△D/10) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (78) 에 지령한다.

즉, 상기 S206 및 S207 에 있어서는, 일회의 처리에 의해 듀티비 (Dt) 를 증감변경하는 단위량이 통상시 제어와 비교하여 적게 설정되어 있다 (본 실시형태에서는 1/10). 또, 단위량 (△D/10) 은, 예컨대 듀티비 (Dt) 의 최소치 (Dt(min)) 부터 최대치까지의 증가가 5 ∼ 15 초 정도에서 이루어지도록 설정되어 있다.

따라서, 아이들시의 제어에 있어서는, 듀티비 (Dt) 가 동일량만큼 변경되는 데에 통상시의 제어보다도 시간이 걸려, 상기 듀티비 (Dt) 의 변경이 서서히 이루어지게 된다. 그 결과, 압축기의 토출용량의 증감이 완만하게 이루어져, 압축기 토크 (압축기를 구동하는 데 필요한 토크) 의 변동도 완만하게 된다. 따라서, 이 압축기 토크의 증감에 따른 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 의 변동에 대해서도, 엔진 ECU (71) 에 의한 아이들링 제어는 충분히 대응 (반응) 할 수 있다. 따라서, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 에 대하여 크게 어긋나는 것, 다시 말해 엔진 (E) 의 아이들링 상태가 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.

상기 S206 로부터는 S208 로 처리가 이행되어, 제어밸브 (CV) 에 지령하는 듀티비 (Dt) 가 미리 기억된 소정치 (Dt(set)) 를 상회하고 있는지에 대한 여부가판정된다. 상기 소정치 (Dt(set)), 즉 그것에 의하여 설정되는 제어밸브 (CV) 의 설정차압은, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 제 1 값 (Ne(setl)) 인 상태에서 그리고 압축기의 토출용량이 최대일 때에 실현되는 2 점간 차압 (△Pd) 이다.

따라서, 상기 S208 판정이 NO 이면, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 제 1 값 (Ne(set1)) 이더라도, 압축기의 토출용량의 증대에 의해 냉매순환회로의 필요 냉매유량을 확보할 수 있다. 따라서 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 의 증가 (아이들업) 에 의존한 냉매유량의 증대가 불필요하고, S209 에 있어서 아이들업이 불필요하다는 메세지가 엔진 ECU (71) 에 대하여 송신된다. 따라서 엔진 ECU (71) 은, 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를 제 1 값 (Ne(set1)) 으로 하여 아이들링 제어를 실시하게 된다 (도 3 의 S305 참조).

상기 S208 판정이 YES 이면, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 제 1 값 (Ne(setl)) 에서는, 압축기의 토출용량이 최대이더라도 냉매순환회로의 필요 냉매유량을 확보할 수 없게 된다. 따라서, S210 에 있어서 아이들업이 필요하다는 메세지가 엔진 ECU (71) 에 대하여 송신된다. 따라서, 엔진 ECU (71) 은, 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를 제 2 값 (Ne(set2)) 으로 하여 아이들링 제어를 실시하게 된다 (도 3 의 S306).

상기 S205, S207, S209 또는 S210 로부터는 처리가 S211 로 이행되고, 상기 S211 에 있어서는 에어콘 스위치 (79) 가 오프되었는지에 대한 여부가 판정된다. S211 판정이 NO 이면 처리는 S204 로 이행되어 전술한 설정온도 (Te(set)) 와 검출온도 (Te(t)) 의 대소관계에 따른 듀티비 (Dt) 의 변경처리가 반복된다.

상기 S211 판정이 YES 이면 처리는 S212 로 이행되어 듀티비 (Dt) 가 최소듀티비 (Dt(min)) 를 초과하고 있는지에 대한 여부가 판정된다. S212 판정이 NO 이면 처리는 S201 로 이행하여 듀티비가「0」으로 되고 압축기가 오프된다. 즉, 듀티비 (Dt) 가 최소듀티비 (Dt(min)) 이하이면 압축기 토크는 작아, 이 상태로부터 압축기를 오프하여 압축기 토크를 최소화하더라도 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 증가는 거의 없는 것이다.

상기 S212 판정이 YES 이면 처리는 S213 로 이행된다. 상기 S213 에 있어서는, 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D/10) 만큼 감소시키고, 그 수정치 (Dt-△D/10) 로의 듀티비 (Dt) 의 변경을 구동회로 (78) 에 지령한다. 따라서, 예컨대 듀티비 (Dt) 가 최소듀티비 (Dt(min)) 를 크게 상회하고 있더라도, S213 처리를 반복함으로써 상기 듀티비 (Dt) 가 서서히 감소된다. 그 결과, 압축기의 오프 (토출용량의 최소화) 가 완만하게 이루어져, 상기 오프까지의 압축기 토크의 감소도 완만하게 이루어진다. 따라서, 이 압축기 토크의 감소에 따른 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 증가에 대해서도, 엔진 ECU (71) 에 의한 아이들링 제어는 충분히 대응할 수 있다. 따라서, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 에 대하여 크게 상승하는 것 (소위 취상(吹上)) 을 방지할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는 다음과 같은 효과를 얻는다.

(1) 엔진 (E) 의 아이들링 상태에 있어서, 압축기의 토출용량의 증가 및 감소가 서서히 이루어진다. 따라서, 이 변경에 따른 압축기 토크의 변동이, 엔진 ECU (71) 에 의한 아이들링 제어로 대응가능할 정도로 완만해져, 엔진 (E) 의 아이들링 상태가 엔진 정지의 징후나 취상 등이 없이 안정된다. 그 결과, 엔진 (E) 의 아이들시의 저회전속도화, 즉 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 를 낮게 설정하는 것을 용이하게 실현할 수 있게 된다.

(2) 제어밸브 (CV) 에서는 본 실시형태의 것 외에도, 설정흡입압력가변형의 것이 존재한다. 이 설정흡입압력가변형 제어밸브는, 예컨대 흡입압력을 기계적으로 검출함과 동시에, 상기 검출흡입압력의 변동을 없애는 측으로 압축기의 토출용량이 변경되도록 밸브체를 작동시키는 감압기구와, 밸브체에 부여하는 힘을 에어콘 ECU (72) 으로부터의 지령에 의해서 조절함으로써, 감압기구에 의한 밸브체의 위치결정 동작의 기준이 되는 설정흡입압력을 변경할 수 있는 설정차압 변경수단으로 이루어져 있다.

그런데, 흡입압력의 절대치를 지표로 하여 동작하는 설정흡입압력가변형 제어밸브를 사용한 경우, 설정흡입압력을 서서히 변경하였다고 해서 압축기의 토출용량이 꼭 서서히 변경된다고는 할 수 없다. 예컨대, 증발기 (33) 에서의 열부하가 높은 상태에서는, 에어콘 스위치 (79) 가 온 조작되고 설정차압 변경수단이 감압기구에 부여하는 힘을 서서히 변경하였다고 해도, 실제의 흡입압력이 설정흡입압력을 크게 상회한 상태에서는, 에어콘 스위치 (79) 의 온 조작으로부터 바로 감압기구의 내부자율동작에 따라 압축기의 토출용량이 최대로 된다. 이 때문에, 엔진 (E) 의 아이들링 상태에 있어서는, 압축기 토크가 급격한 증대에 의한 엔진정지의 방지를 위해 에어콘 스위치 (79) 의 온 조작에 따라 아이들업 제어를 실시하지 않을 수 없다.

그러나, 본 실시형태에 있어서는, 증발기 (33) 에서의 열부하의 크기에 영향을 받는 흡입압력 자체를, 에어콘 ECU (72) 에 의한 압축기의 토출용량 제어에 있어서의 직접 지표로 하지 않고, 냉매순환회로의 냉매유량이 반영되는 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 (△Pd) 을 직접 제어대상으로 하여 압축기의 토출용량의 피드백 제어를 실현하고 있다. 따라서, 증발기 (33) 에서의 열부하 상황에 거의 영향을 받지 않고, 제어밸브 (CV) 의 통전듀티비 (Dt) 를 서서히 변경함으로써 압축기의 토출용량을 서서히 변경할 수 있다. 따라서, 상기 (1) 의 효과를 확실히 얻을 수 있게 된다.

(3) 에어콘 스위치 (79) 가 오프 조작된 경우, 압축기의 토출용량을 서서히 감소한 후에 상기 압축기를 오프 상태로 하고 있다. 따라서, 압축기가 급격히 오프되는 일이 없기 때문에, 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 를 에어콘 스위치 (79) 의 오프에 따라 특별히 제어 (예컨대 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 의 감소) 하지 않고, 상기 엔진 (E) 의 취상을 방지할 수 있게 된다.

(4) 압축기가 온 상태이더라도, 냉방능력적으로 필요한 경우에만 엔진 (E) 의 아이들업이 이루어지게 되어 있다. 따라서, 엔진 (E) 의 목표 아이들 회전속도 (Ne(set)) 가 빈번하게 변경되는 것으로 인한, 차량이 발생시키는 진동이나 소음을 경감할 수 있다. 또한, 냉방능력적으로 불필요한 아이들업에 의한 차량의 연비 악화도 방지할 수 있게 된다.

(5) 엔진 (E) 의 아이들업을 실시하는지에 대한 여부를 판정 (도 5 의 S208 처리) 하기 위한 임계값인 소정치 (Dt(set)) 는 엔진 (E) 의 회전속도 (Ne) 가 제1 값 (Ne(set1)) 인 상태, 즉 아이들업 처리전의 상태에 있어서 압축기의 토출용량이 최대일 때에 실현되는 2 점간 차압 (△Pd) 으로 설정되어 있다. 따라서, 냉방능력적으로 불필요한 아이들업이 확실히 실시되지 않도록 할 수 있어, 상기 (4) 를 보다 효과적으로 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않은 범위에서 다음과 같은 양태에서도 실시할 수 있다.

·아이들시의 제어인 S206 처리 및 S207 처리 (도 5 참조) 에서의 듀티비의 증감 단위량을, 통상시의 제어인 S106 처리 및 S107 처리 (도 4 참조) 에서의 듀티비 (Dt) 의 증감 단위량 (△D) 과 동일하게 한다. 그리고, 아이들시의 제어에 있어서는, S206 처리 또는 S207 처리로의 도달을 늦추는 지연처리스텝을 설정함으로써, 듀티비 (Dt) 의 변경이 통상시 제어보다도 완만하게 이루어지도록 하는 것.

·동력전달기구 (PT) 로서, 외부로부터의 전기제어에 의해 동력의 전달/차단을 선택할 수 있는 클러치기구 (예컨대 전자클러치) 를 구비한 것을 채용하는 것.

·제 1 압력감시점 (P1) 을, 증발기 (33) 와 흡입실 (21) 을 포함하는 양자간의 흡입압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 같은 흡입압력영역에서 제 1 압력감시점 (P1) 의 하류측에 설정하는 것.

·제 1 압력감시점 (P1) 을, 토출실 (22) 과 응축기 (31) 를 포함하는 양자간의 토출압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 흡입압력영역에 설정하는 것.

·제 1 압력감시점 (P1) 을 토출압력영역에 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 크랭크실 (12) 에 설정하는 것. 또는, 제 2 압력감시점 (P2) 을 크랭크실 (12) 에 설정함과 동시에, 제 1 압력감시점 (P1) 을 흡입압력영역에 설정하는 것.

결국, 압력감시점 (P1, P2) 은, 상기 실시형태와 같이 냉매순환회로의 주회로인 냉동사이클 (외부냉매회로 (30)(증발기 (33) →흡입실 (21) →압축실 (20) →토출실 (22) →외부냉매회로 (30)(응축기 (31)) 에 설정하는 것, 더욱 상세하게 설명하면, 냉동사이클의 고압영역 및/또는 저압영역에 설정하는 것에 한정되지 않고, 냉매순환회로의 부회로로서 위치하는, 용량제어용 냉매회로 (급기통로 (28) →크랭크실 (12) →추기통로 (27)) 를 구성하는, 중간압력영역으로서의 크랭크실 (12) 에 설정해도 된다.

·급기통로 (28) 의 상류부를 사이에 두고 연통로 (43) 를 토출실 (22) 에 접속함과 동시에, 급기통로 (28) 의 하류부를 사이에 두고 밸브실 (42) 을 크랭크실 (12) 에 접속하는 것. 이렇게 하면, 연통로 (43) 와 이 연통로 (43) 에 인접하는 제 2 압력실 (50) 의 사이의 압력차를 작게 할 수 있고, 나아가서는 양자 (43, 50) 사이에서의 압력 누설을 억제할 수 있어, 정밀도가 높은 토출용량 제어를 실시할 수 있다.

·제어밸브 (CV) 로서, 급기통로 (28) 가 아니라 추기통로 (27) 의 개방도 조절에 의해 크랭크실 (12) 의 내압을 조절하는, 소위 발측(拔側) 제어밸브를 채용하는 것.

·용량가변형 압축기로서 워블 타입의 것을 채용하는 것.

상기 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대해서 기재한다.

(1) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서 상기 압축기 제어수단은, 에어콘 스위치가 온 조작되고 나서, 처음으로 제어밸브의 설정차압을 용량가변형 압축기의 토출용량이 증대되는 측으로 변경하는 경우에, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 것을 특징으로 하고 있다.

(2) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 상기 (1) 에 있어서 상기 압축기 제어수단은, 용량가변형 압축기의 온 상태에서 에어콘 스위치가 오프 조작되면, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 용량가변형 압축기의 토출용량이 감소되는 측으로 서서히 변경함과 동시에, 상기 지령치가 소정치 이하가 된 후에 용량가변형 압축기를 오프 상태로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

(3) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 상기 (1) 또는 (2) 에 있어서 상기 용량가변형 압축기는, 캠플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 조절함으로써 토출용량을 변경할 수 있고, 상기 크랭크실과 냉매순환회로의 흡입압력영역은 추기통로를 사이에 두고 연결되어 통해져 있음과 동시에, 냉매순환회로의 토출압력영역과 크랭크실은 급기통로를 사이에 두고 연결되어 통해지며, 상기 제어밸브의 밸브체는 추기통로 또는 급기통로의 개방도를 조절함으로써 크랭크실의 내압을 조절하는 구성인 것을 특징으로 하고 있다.

(4) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 있어서 상기 2 개의 압력감시점은, 냉매순환회로의 토출압력영역에 각각 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 용량가변형 압축기의 토출용량 변경에 의해서도 내연기관의 아이들링 상태를 안정시킬 수 있다. 따라서, 예컨대 내연기관의 아이들업을 용량가변형 압축기의 온에 대하여 일의적으로 실시할 필요가 없어져 차량의 연비절약을 달성할 수 있다.

Claims

차량의 주행구동원인 내연기관에 의해 구동되는 용량가변형 압축기를 냉매순환회로에 구비한 차량용 공조장치에 있어서,

상기 용량가변형 압축기의 토출용량 변경으로 이어지는 밸브개방도 조절을 실시하기 위한 제어밸브와, 이 제어밸브를 제어하는 압축기 제어수단을 구비하고,

상기 제어밸브는,

상기 냉매순환회로를 따라 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 압력차를 기계적으로 검출할 수 있는 감압부재를 구비하고, 이 2 개의 압력감시점 사이의 압력차의 변동에 기초하여 감압부재가 변위함으로써, 상기 압력차의 변동을 없애는 측으로 용량가변형 압축기의 토출용량이 변경되도록 밸브체를 작동시키는 감압기구와,

상기 밸브체에 부여하는 힘을 압축기 제어수단으로부터의 지령에 기초하여 변경함으로써, 감압기구에 의한 밸브체의 위치결정 동작의 기준이 되는 설정차압을 변경할 수 있는 설정차압변경용 액츄에이터로 이루어지며,

상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기의 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 변경하는 경우에는, 설정차압 변경용 액츄에이터에 대한 지령치를, 내연기관의 비(非)아이들링 상태에 있어서 냉방부하에 따라 설정차압을 변경하는 경우보다도 완만하게 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 용량가변형 압축기의 토출용량이 증대되는 측으로 변경하는 경우, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 차량용 공조장치.
제 1 항에 있어서, 상기 내연기관의 아이들링 상태에 있어서 압축기 제어수단은, 제어밸브의 설정차압을 용량가변형 압축기의 토출용량이 감소되는 측으로 변경하는 경우, 설정차압변경용 액츄에이터에 대한 지령치를 서서히 변경하는 차량용 공조장치.
제 1 항에 기재된 차량용 공조장치가 구비하는 용량가변형 압축기의 구동원인 내연기관의 아이들 회전속도를 제어하기 위한 아이들 회전속도 제어장치로서,

상기 내연기관의 보조흡입공기량을 조절하는 보조흡입공기량조절용 액츄에이터와,

상기 내연기관의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과,

상기 내연기관의 회전속도가 목표 아이들 회전속도가 되도록, 회전속도 검출수단으로부터의 회전속도정보에 따라 보조흡입공기량조절용 액츄에이터를 작동시키는 아이들 회전속도 제어수단과,

상기 압축기 제어수단이 설정차압변경용 액츄에이터에 대하여 지령하는 설정차압이, 용량가변형 압축기의 토출용량이 증대하는 측으로 소정치를 초과한 경우, 목표 아이들 회전속도를 증가시키는 목표 아이들 회전속도 변경수단을 구비한 것을 특징으로 하는 아이들 회전속도 제어장치.
제 5 항에 있어서, 상기 소정치는, 내연기관의 회전속도가 증가처리전의 목표 아이들 회전속도의 상태에 있어서, 용량가변형 압축기의 토출용량이 최대 이상이 되지 않으면 실현되지 않는 값으로 설정되어 있는 아이들 회전속도 제어장치.