KR101095748B1 - 자동차용 공조장치 제어방법 - Google Patents

자동차용 공조장치 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 공조장치 제어방법에 관한 것으로서, 클러치 타입(Clutch Type) 가변용량형 사판식 압축기가 적용된 자동차용 공조장치에 있어서, 공조장치 가동중지시 전자클러치 오프(Off) 시간을 지연시키고, 그 지연시간동안 압축기의 구동도 지연시킴과 아울러 압축기의 부하를 서서히 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 자동차 공조장치 제어방법은, 공조장치의 가동을 중지하면 이를 인지하는 단계와; 냉방부하 감소율에 따라 가변용량형 사판식 압축기(100)의 토출용량을 점진적으로 감소시키는 단계와; 그리고, 상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하가 엔진(E) 회전수에 영향을 미치지 않는 부하 이하로 감소하면, 상기 가변용량형 사판식 압축기에 엔진의 동력을 전달하는 전자클러치(146)를 오프시키는 단계;를 포함하여 이루어진다. 상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하는 선형적으로 감소되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하를 조절하는 단계에서, 증발기를 거친 공기의 온도가 서서히 상승하도록, 온도조절도어의 개도를 조절하는 단계가 더 포함될 수 있다.
공조, 공기조화, 공조제어, 압축기, 가변용량형, 사판경사각, 압력조절

Description

자동차용 공조장치 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING AIR CONDITIONER OF VEHICLE}
도 1은, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법에 적용되는 가변용량형 사판식 압축기의 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법을 수행하기 위한 공조장치 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법을 설명하기 위한 타임 챠트(Time Chart)이다.
도 4는, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 가변용량형 사판식 압축기, 146 : 전자클러치,
200 : 증발기, 240 : 온도조절도어,
E : 엔진
본 발명은 자동차용 공조장치 제어방법에 관한 것으로서, 특히 클러치 타입(Clutch Type) 가변용량형 사판식 압축기가 적용된 자동차용 공조장치에 있어서, 공조장치 가동중지시 전자클러치 오프(Off) 시간을 지연시키고, 그 지연시간동안 압축기의 구동도 지연시킴과 아울러 압축기의 부하를 서서히 감소시키도록 이루어진 자동차용 공조장치 제어방법에 관한 것이다.
자동차용 공조장치를 구성하는 클러치 타입 압축기는, 풀리를 통하여 전달되는 엔진의 동력을 전자클러치의 단속작용에 의하여 선택적으로 전달받아 증발기로부터 냉매를 흡입하여 압축한 후, 응축기쪽으로 토출하는 장치이다. 이러한 압축기에는 다양한 종류가 있으며, 그 중 차량용으로 널리 채용되고 있는 종류는 사판식(斜板式) 압축기가 있다.
사판식 압축기는 고정용량형 사판식 압축기와 가변용량형 사판식 압축기로 나눌 수 있다. 고정용량형 압축기에 있어서는, 피스톤들을 왕복시키는 사판의 경사각이 고정된다.
한편, 가변용량형 사판식 압축기에 있어서는, 부하에 따라 압력조절밸브에 의하여 냉매의 압력이 변동됨으로써, 사판의 경사각이 조절될 수 있다. 이 사판의 경사각 조절에 의하여 피스톤의 행정거리가 변화함으로써, 냉매의 토출용량이 조절될 수 있는 것이다. 상기 압력조절밸브는 내부제어식의 것과 외부제어식의 것으로 나눌 수 있는데, 이러한 가변용량형 사판식 압축기의 구조는 일본 공개특허 제2001-107854호에 잘 개시되어 있다.
그런데, 클러치 타입 압축기를 가진 공조장치가 장착된 자동차에 있어서, 공 조장치의 가동중지시, 전자클러치가 즉각적으로 오프됨과 아울러 압축기의 구동도 즉시 정지된다. 따라서, 순간적으로 압축기 구동부하가 제거되어 엔진 회전수가 크게 변동되므로, 주행승차감이 저하된다. 또한, 공조장치의 냉방사이클이 즉각적으로 정지되어, 증발기 표면의 고온다습한 공기가 순간적으로 안면에 토출되므로, 탑승객이 불쾌감을 느끼게 되며, 차창에 포깅(Fogging) 현상이 발생하는 문제점도 있다.
전자클러치 오프에 의한 엔진 회전수의 불연속적 변동을 방지하고자, 단속적인 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의하여 전자클러치의 출력을 조절하는 방법이 적용되고 있으나, 압축기의 부하를 효과적으로 감소시키는 데에는 한계가 있고, 상기한 문제점을 효과적으로 방지하기가 어려운 것으로 알려져 있다. 그리고, 일본 공개특허 평6-159251호에서는, 엔진 정지시 전자클러치의 통전을 계속 행하는 기술이 제안되어 있으나, 이는 자동차 주행중에 공조장치의 가동이 중지될 때 발생하는 문제점을 해결할 수가 없다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 클러치 타입 가변용량형 사판식 압축기가 적용된 자동차용 공조장치에 있어서, 공조장치 가동중지시 전자클러치 오프(Off) 시간을 지연시키고, 그 지연시간 동안 압축기는 계속 구동되되 압축기의 구동부하를 서서히 감소시켜 냉방사이클의 즉각 정지로 인한 승차감 저하 문제와 고온다습한 공기 토출로 인한 불쾌감 및 포깅 발생을 방지할 수 있는 자동차용 공조장치 제어방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법은, 공조장치의 가동이 중지되면 이를 인지하는 단계와; 냉방부하 감소율에 따라 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 점진적으로 감소시키는 단계와; 그리고, 상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하가 엔진 회전수에 영향을 미치지 않는 부하 이하로 감소하면, 상기 가변용량형 사판식 압축기에 엔진의 동력을 전달하는 전자클러치를 오프시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하는 선형적으로 감소되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하를 조절하는 단계에서, 증발기를 거친 공기의 온도가 서서히 상승하도록, 온도조절도어의 개도를 조절하는 단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 공조장치 가동중지시, 급가속중인 것이 판단되면, 즉각적으로 전자클러치를 오프시키는 것이 바람직하다.
또한, 공조장치 가동중지시, 외기온도와 증발기 온도와의 온도차가, 불쾌감을 유발할 우려가 있는 온도차보다 작을 경우에, 즉각적으로 전자클러치를 오프시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1에는 클러치 타입의 가변용량형 사판식 압축기(100)의 예가 도시되어 있다. 상기 가변용량형 사판식 압축기(100)는, 동심원을 따라 길이방향으로 다수의 실린더 보어(Cylinder Bore, 112)가 형성된 실린더 블록(Cylinder Block, 110)과; 상기 실린더 블록(110)의 각 실린더 보어(112)에 삽입되는 다수의 피스톤(Piston, 114)과; 상기 실린더 블록(110)의 전방에 결합되어 내부에 크랭크실(122)을 형성하는 전방하우징(120)과; 상기 실린더 블록(110)의 후방에 결합되어 내부에 냉매흡입실(132) 및 냉매토출실(134)을 형성하는 후방하우징(130)과; 상기 전방하우징(120) 및 실린더 블록(110)에 걸쳐 지지되고, 전자클러치(146)에 의하여 엔진(E)의 동력을 단속적으로 전달받는 동력을 구동축(140)과; 상기 크랭크실(122)의 내부에서 구동축(140)과 함께 회전하는 로터(Rotor, 142)와; 상기 구동축(140) 둘레로 유동가능하게 설치되고, 피스톤(114)을 전후진시키도록 가장자리가 각 피스톤(114)에 결합되며 가장자리 일측이 로터(142)에 힌지결합되는 사판(144)과; 상기 실린더 블록(110)과 후방하우징(130) 사이에 개재되어, 냉매흡입실(132)로부터 실린더 보어(112)로 냉매를 흡입함과 아울러 실린더 보어(112)로부터 냉매토출실(134)로 압축냉매를 배출시키는 밸브 유니트(Valve Unit, 150)와; 그리고, 구동축(140)에 대한 사판(144)의 경사각을 조절하도록 후방하우징(130)에 설치되는 외부제어식 압력조절밸브(160);를 포함하여 이루어진다.
상기한 바와 같은 가변용량형 사판식 압축기(100)에 따르면, 전자클러치(146)에 전원이 인가될 경우, 엔진(E)의 동력이 전자클러치(146)를 통하여 구동축(140)에 전달됨으로써, 사판(144)이 회전한다. 이 사판(144)의 회전에 의하여 다수 의 피스톤(114)들이 순차적으로 전후진하게 된다. 실린더 보어(112)로부터의 피스톤(114)의 후진시(즉, 흡입행정시)에는, 실린더 보어(112) 내부의 압력강하에 의하여 밸브 유니트(150)의 흡입측이 개방되어 실린더 보어(112)와 흡입실이 서로 통하므로, 흡입실로부터 실린더 보어(112)로 냉매가 흡입된다. 그리고, 실린더 보어(112)쪽으로의 피스톤(114)의 전진시(즉, 압축행정시)에는, 실린더 보어(112) 내부의 압력증가에 의하여 실린더 보어(112)에 흡입된 냉매가 압축되면서, 밸브 유니트(150)의 토출측이 개방되어 실린더 보어(112)와 냉매토출실(134)이 서로 통하므로, 실린더 보어(112)로부터 냉매토출실(134)로 압축냉매가 토출된다.
그리고, 부하에 따라 압력조절밸브(160)에 의하여 사판(144)의 경사각이 변동함으로써, 냉매의 토출용량이 변동된다. 즉, 구동축(140)쪽으로 사판(144)이 기울어질수록 피스톤(114)의 행정거리가 커져, 냉매의 토출용량이 증가한다. 또한, 구동축(140)에 대하여 사판(144)이 수직인 상태에 가까워질수록 피스톤(114)의 행정거리가 짧아져, 냉매의 토출용량이 감소한다.
도 2에는 상기한 바와 같은 가변용량형 사판식 압축기(100)가 적용된 자동차용 공조장치가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공조장치는, 공조케이스(210)와, 상기 공조케이스(210)의 입구측에 설치되는 송풍기(220)와; 상기 공조케이스(210)의 상/하류측에 차례로 내장되는 증발기(200) 및 히터코어(Heater Core, 230)와; 상기 증발기(200)를 거친 공기에 대한 히터코어(230)쪽 유로 및 히터코어(230)를 우회하는 유로의 개도를 조절하는 온도조절도어(240)와; 상기 증발기(200)로부터 냉매를 흡입 하여 토출시키는 가변용량형 사판식 압축기(100)(이하, 편의상 '압축기'라 칭함)와; 상기 압축기(100)로부터 공급되는 냉매를 응축하여 토출시키는 응축기(170)와; 응축기(170)로부터 공급되는 냉매를 기액(氣液)분리하는 리시버 드라이어(Receiver Dryer, 180)와; 그리고, 상기 리시버 드라이어(180)로부터 공급되는 냉매를 교축하여 증발기(200)로 보내는 팽창밸브(190)를 포함하여 이루어진다. 참조부호 212, 214, 216은 각각 벤트(Vent)를 나타내고, 참조부호 212d, 214d, 216d는 각각 벤트(212, 214, 216)의 개도를 조절하는 도어를 나타낸다.
한편, 압축기(100)에 엔진(E)의 동력을 단속적으로 전달하는 전자클러치(146)와, 사판(144)의 경사각을 조절함으로써 압축기(100)의 토출용량을 제어하기 위한 압력조절밸브(160)와, 온도조절도어(240)의 개도를 조절하기 위한 액츄에이터(Actuator, 310)는, 제어유니트(300)에 의하여 그 구동출력이 제어된다. 즉, 공조장치의 가동중지시, 그 신호를 입력받은 제어유니트(300)는, 전자클러치(146)의 전원인가를 차단하도록 제어하고, 온도조절도어(240)가 히터코어(230)를 우회하는 유로쪽으로 선회하도록 액츄에이터(310)에 대한 출력전압을 제어하며, 구동축(140)에 대한 사판(144)의 경사각이 변화하여 압축기(100) 토출용량이 감소하도록 압력조절밸브(160)에 대한 구동출력을 제어한다.
도 2중 미설명 부호 320은 증발기 온도 센서, 330은 차속센서, 그리고 340은 외기온도센서를 나타낸다.
다음에서는, 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법에 대하여 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공조장치 가동중에 공조장치를 가동중지시키면 (S100), 제어유니트(300)에 가동중지신호와 함께 증발기 온도 센서(320), 차속센서(330), 외기온도센서(340) 등의 각종 센서로부터 신호가 제어유니트(300)에 입력된다(S110). 물론, 이 센서들의 신호는 공조장치 가동중에도 제어유니트(300)에 입력된다.
센서들로부터 제어유니트(300)에 신호가 입력되면, 제어유니트(300)는 차속센서(330)의 신호에 의하여 급가속중인지 아닌지를 판단한다(S120). 급가속중일 경우에는 제어유니트(300)에 의하여 즉각적으로 전자클러치(146)에 대한 전원인가가 차단됨으로써(S180), 압축기(100)의 구동도 정지된다. 즉, 급가속중일 때에는 압축기(100)의 구동부하가 엔진(E) 회전수에 그다지 영향을 끼치지 않으므로, 전자클러치(146)를 오프시키는 것이다.
급가속 상태가 아닌 것이 판단될 경우, 제어유니트(300)는, 외기온도센서(340)로부터 입력되는 외기온도와 증발기 온도 센서(320)로부터 입력되는 증발기 온도와의 온도차가, 불쾌감을 유발할 수 있는 온도차보다 큰지 아닌지를 판단한다(S130). 그 차이가 작을 경우, 제어유니트(300)는 즉각적으로 전자클러치(146)를 오프시킨다(S180). 즉, 외기온도와 증발기 온도와의 차이가 불쾌감 우려 온도차보다 작을 경우에는, 차창에 포깅현상을 유발할 우려가 적으므로, 전자클러치(146)를 오프시키는 것이다.
외기온도와 증발기 온도와의 차이가 불쾌감 우려 온도차보다 클 경우에, 제어유니트(300)는 그 온도차에 따라 냉방부하 감소율을 선정하고, 이와 대응하여 압축기(100)를 제어한다(S150). 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 공조장치 가 동중지 직전에 압축기(100)의 토출용량이 최대가 되도록 사판(144)의 경사각이 압력조절밸브(160)에 의하여 조절되었다고 가정하고, 압축기(100)의 토출용량이 전자클러치(146)가 오프될 때까지의 소정의 지연시간동안 선형적으로 최소가 되도록 사판(144)의 경사각을 변화시키기 위하여, 제어유니트(300)는 압력조절밸브(160)에 대한 구동출력을 제어한다. 즉, 전자클러치(146)가 오프될 때까지 압축기의 구동부하를 선형적으로 감소시킨다.
그리고, 압축기(100)의 구동부하를 조절하는 단계에서, 제어유니트(300)에 의하여, 증발기(200)를 거친 공기의 온도가 서서히 상승하도록, 온도조절도어(240)의 개도가 제어될 수 있다(S160). 즉, 제어유니트(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 히터코어(230)를 우회하는 유로쪽으로 온도조절도어(240)가 선회하도록 액츄에이터에 대한 출력전압을 제어한다. 따라서, 증발기(200)를 거친 공기가 히터코어(230)를 거쳐 온도가 서서히 증가하면서 자동차 실내로 공급되므로, 고온다습한 공기가 갑자기 자동차 실내로 토출되어 탑승객으로 하여금 불쾌감을 느끼게 하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 차창에 포깅현상이 발생하는 것도 방지할 수 있다.
이러한 압축기(100)의 구동부하와 온도조절도어(240)의 개도는, 압축기(100)의 구동부하가 엔진(E) 회전수에 영향을 미치지 않는 부하가 될 때까지 제어유니트(300)에 의하여 피드백(Feedback) 제어된다(S170). 즉, 압축기(100)의 구동부하가 엔진(E) 회전수에 영향을 미치지 않는 부하 이하인 경우에, 제어유니트(300)에 의하여 압축기(100)에 엔진(E)의 동력을 전달하는 전자클러치(146)에 대한 전원인가 가 오프된다(S180).
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 공조장치 제어방법에 의하면, 공조장치 가동중지시 전자클러치 오프 시간을 지연시키고, 그 지연시간동안 압축기의 구동도 지연시킴과 아울러 압축기의 부하를 서서히 감소시킴으로써, 가변용량형 사판식 압축기(100)의 부하가 엔진(E)의 회전수에 급격하게 영향을 끼지는 것을 방지할 수 있으므로, 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 가변용량형 사판식 압축기(100)의 부하를 서서히 감소시킴과 더불어, 증발기(200)를 거친 공기의 온도가 서서히 상승하도록 온도조절도어(240)의 개도를 제어함으로써, 차창에 포깅현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 안전성을 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 공조장치의 가동을 중지하면 이를 인지하는 단계와;
    냉방부하 감소율에 따라 가변용량형 사판식 압축기의 토출용량을 점진적으로 감소시키는 단계와; 그리고,
    상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하가 엔진 회전수에 영향을 미치지 않는 부하 이하로 감소하면, 상기 가변용량형 사판식 압축기에 엔진의 동력을 전달하는 전자클러치를 오프(Off)시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하는 선형적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변용량형 사판식 압축기의 구동부하를 조절하는 단계에서, 증발기를 거친 공기의 온도가 서서히 상승하도록, 온도조절도어의 개도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치 제어방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    공조장치 가동중지시, 급가속 여부를 판단하여 급가속중인 것으로 판단되면, 즉각적으로 상기 전자클러치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치 제어방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    공조장치 가동중지시, 외기온도와 증발기 온도와의 온도차가 불쾌감을 유발할 우려가 있는 온도차보다 작을 경우에, 즉각적으로 상기 전자클러치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치 제어방법.
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