KR940008417B1 - 자동차용 공기 조화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 공기 조화장치

제1도는 발명에 관한 자동차용 공기 조화장치의 기능 블록도.

제2도는 제2의 발명에 관한 자동차용 공기 조화장치의 기능 블록도.

제3도는 본 장치의 하나의 실시예를 보여주는 구성도.

제4도는 제1의 공기 조화장치에 쓰이는 가변용량식 압축기의 하나의 실시예를 보여주는 단면도.

제5도(a)는 상기한 것에 쓰이는 일사 센서의 구성을 보여주는 전체 사시도.

제5도(b)는 상기한 것의 일사 센서의 장착상태를 보여주는 평면도.

제6도는 본 장치에 쓰이는 마이크로 컴퓨터에 의한 본 장치의 주 제어 루우틴(routine)을 보여주는 주 공정도.

제7도는 본 장치의 마이크로 컴퓨터에 의한 가속 제어의 루우틴을 보여주는 서브 루우틴 공정도.

제8도는 제2의 발명에 관한 공기 조화장치의 마이크로 컴퓨터에 의한 가속제어의 루우틴을 보여주는 공정도.

본 발명은 자동차용 공기 조화장치, 특히 가변용량 압축기(compressor)를 구비한 것에 관한 것이다.

종전에는 이러한 종류의 장치로서 예를 들어 일본 특개소 57-175422호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 엔진의 동력을 구동원으로 하여 구동하는 가변압축기를 구비하고, 그 토출용량을 증발기의 냉각온도에 따라 제어함과 동시에 가속도 검출수단을 마련하고, 이 가속도 검출수단에 의하여 가속이 검출된 경우에는 압축기의 토출용량을 최소로 하고 가속시에 엔진의 부하를 경감하도록 한 것은 공지이다.

또한 엔진의 출력의 일부가 압축기의 동력으로 소비되는 것에 의한 엔진시동시 및 가속시에서의 가속능력의 저하에 대하여, 일본 특개소 63-90420호 공보에는 엔진의 동력을 전자클러치를 개재하여 압축기의 구동축에 전달하고, 그 전자클러치를 가속시에 오프(off)로 하여 엔진과 압축기를 이탈시킴으로써 엔진 동력을 차량의 가속에 우선하여 사용하고 가속성능의 저하를 방지하도록 한 것이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 종전예에서는 외기온도나 차실내온도의 고저에 불구하고, 또한 가속의 정도에 관계없이, 가속 검출된 때에는 압축기의 토출용량을 무조건 최소로 하거나, 또는 압축기의 작동을 정지하여 버림으로 외기온도가 비교적 높은 경우나, 급속냉방의 용구가 있는 경우에는 불어내는 온도가 상승하여 공조감의 악화를 초래한다.

또한 동계절이나 중간계절에 내기순환으로 하여 데프로스트 모우드(Defrost mode)로 공조를 하는 경우에는 가속이 검출될 때마다 압축기를 최소의 토출용량으로 하거나, 또는 압축기를 정지하면 제습능력의 저하를 초래하고, 유리창이 흐려지게 되고, 안전운전을 확보할수 없게 되는 등, 여러가지 결함을 생기게 한다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 엔진의 구동상태에 의거한 압축기의 토출용량을 최소상태로 하는 것을 요구하는 신호가 생겨도 공조조건에 의하는 이러한 요구신호를 받아주지 않도록 하여 압축기의 토출용량을 저감하는 일없이 냉방능력을 계속 지니도록 하여 양호한 공조감의 유지를 도모하는 것에 있다.

본 발명의 기타 목적은 가속 주행시에서 최대 가속시에는 압축기를 정지시키거나 중간 가속시에서는 냉방요구신호가 높은 경우에 압축기의 토출용량을 저감시킴없이 냉방능력을 계속 지니게 하여 양호한 공조감의 유지를 도모하는 것에 있다.

이러한 제1의 발명에 관한 자동차용 공기 조화장치는 엔진에 의하여 구도되는 가변용량 압축기와 적어도 외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하를 연산하는 열부하 연산수단과, 상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 따라 압축기의 토출용량을 제어함과 동시에 외부로부터 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호가 입력된 경우에는 상기한 압축기의 토출용량을 상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 관계없이 최소로 제어하는 용량가변수단과, 차실내의 열부하 상태가 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 계속지니는 것을 요구하는 외부 입력신호가 있어도, 그 압축기의 토출용량을 최소상태로 계속지니는 일없이 운전해야 하는 공조 우선 상태인지 여부를 판정하는 공조 우선 판정수단과, 상기한 공조우선 판정수단에 의하여 공조 우선 상태라고 판정된 경우에 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 외부로부터의 신호의 상기한 용량 가변수단으로의 입력을 금지하는 입력 금지수단을 구비하는 것이다.

따라서 제1발명에 의하면 공조 우선 판정수단에 의하여 차실내의 열부하 상태가 공조 우선 상태라고 판정되는 경우, 즉 압축기의 토출용량을 최소상태로 계속 지님이 없이 압축기를 운전해야 하는 상태라고 판단된 경우에는 외부로부터 압축기의 토출용량을 최소상태로 계속 지님이 없이 요구하는 신호가 입력되어도 입력 금지수단에 의하여 용량 가변수단으로의 입력이 금지되어 압축기의 토출용량이 최소상태로 계속 지니는 것이 없게 된다.

또한 제2의 발명에 관한 자동차용 공조장치는 엔진에 의하여 구동되는 가변용량 압축기와 적어도 외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하의 연산하는 열부하 연산수단과, 이 열부하 연산수단의 연산결과에 따라 압축기의 토출용량을 제어하는 용량 가변수단과 차량의 가속도를 검출하는 가속도 검출수단과, 이 가속도 검출수단의 출력에 의거하여 차량이 소정 이상의 가속상태, 그 소정 이상의 가속상태에 이르지 않은 중간 가속상태, 또는 가속하지 않은 상태의 어느 것에 속하는가를 판정하는 주행 판정수단과 차실내가 상기한 압축기의 토출용량을 저감시킴 없이 운전해야 하는 공조(냉방) 우선 상태인지 여부를 판정하는 공조 우선 판정수단과 상기한 주행 상태 판정수단에 의하여 차량이 소정이상의 가속상태에 속한다고 판정된 경우에는 상기한 압축기의 작동을 정지하고 상기한 주행상태 판정수단에 의하여 차량이 중간 가속상태에 속한다고 판정되고, 또한 상기한 공조(냉방) 우선 판정수단에 의하여 공조 우선상태가 아니라고 판정된 경우에는 상기한 압축기의 토출용량을 상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 관계없이 저감시키고, 기타 경우에는 상기한 용량 가변수단의 열부하에 따른 제어를 유지하는 압축기 구동 규제수단을 구비하는데 있다.

따라서, 제2의 발명에 의하면 주행상태 판정수단에 의하여 소정 이상의 가속상태라고 판정된 경우는 가속요구의 필요도가 높은 경우이므로 가속성능의 저하에 의하여 차량의 원활한 운행이 방해되지 않도록 압축기에 의한 엔진부하가 제거되나 중간 가속상태의 경우에는 가속요구의 필요도가 그리 높지 않으므로 압축기 구동 규제수단에 의하여 차실내의 공조(냉방) 요구의 고저에 따라 냉방능력과 가속능력과의 조정이 도모된다. 즉, 공조(냉방) 요구가 높은 경우에는 압축기의 가동에 의하여 가속능력이 어느 정도 제한되어도 통상적 냉방능력이 유지되고 공조(냉방) 요구가 낮은 경우만 가속능력의 향상을 우선시키기 때문에 압축기의 토출용량이 저감되는 것이 된다.

다수의 기타 이점, 구조 및 부가적인 목적은 상세한 설명 및 본 발명의 원리를 조합한 호적한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 만들어내는 것은 업자 당사자이면 용이하게 해낼 수 있는 것으로 안다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도 및 제2도에 있어서 제1 및 제2의 발명에 관하여 그 기능을 설명하는 기능 블록도를 구체적인 실시예의 설명에 앞서 설명한다.

제1의 발명은 제1도에 보여주는 바와 같이 엔진에 의하여 구동되는 가변용량 압축기(19)와 적어도 외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하를 연산하는 열부하 연산수단(100)과, 이 열부하 연산수단(100)의 연산결과에 따라 압축기(9)의 토출용량을 제어함과 동시에 외부로부터 상기한 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호가 입력된 경우에는 압축기(9)의 토출용량을 열부하 연산수단(100)의 연산결과에 관계없이 최소로 제어하는 용량 가변수단(110)과, 차실내의 열부하 상태가 압축기(9)의 토출용량을 최소로 계속 지니기를 요구하는 외부 입력신호가 있어도 그 압축기(9)의 토출용량을 최소상태로 계속 지님이 없이 운전해야 하는 공조 우선 판정수단(120)과, 이 공조 우선 판정수단(12)에 의하여 공조 우선 상태라고 판정된 경우에 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하기를 요구하는 외부로부터의 신호의 용량가변수단(110)으로의 입력을 금지하는 입력 금지수단(130)을 구비하는 것이다.

또한 제2의 발명은 제2도에 보여주는 바와 같이 엔진에 의하여 구동되는 가변용량 압축기(9)와 적어도 외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하를 연산하는 열부하 연산수단(100)과, 이 열부하 연산수단(100)의 연산결과에 따라 압축기(9)의 토출용량을 제어하는 용량 가변수단(110)과, 차량이 가속도를 검출하는 가속도 검출수단(140)과, 이 가속도 검출수단(140)의 출력에 의거하여 차량이 소정 이상의 가속상태, 그 소정 이상의 가속상태에 이르지 않은 중간 가속상태 또는 가속하지 않은 상태의 어느 것에 속하는지를 판정하는 주행 판정수단(150)과, 차실내가 압축기(9)의 토출용량을 저감시킴 없이 운전해야하는 공조 우선 상태인지 여부를 판정하는 공조 우선 판정수단(120)과, 주행상태 판정수단(150)에 의하여 차량이 소정 이상의 가속상태에 속한다고 판정된 경우에는 압축기(9)의 작동을 정지하고 주행상태 판정수단(150)에 의하여 차량이 중간 가속상태에 속한다는 판정되고, 또한 공조 우선 판정수단(120)에 의하여 공조 우선상태가 아니라고 판정되는 경우에는 압축기(9)의 토출용량을 열부하 연산수단(100)의 연산결과에 관계없이 저감시키고, 기타 경우에는 용량 가변수단(110)의 열부하에 따른 제어를 유지하는 압축기 구동 규제수단(160)을 구비하는 것이다.

다음에 구체적인 실시예를 설명하면 제3도에서 자동차용 공기 조화장치는 공조 덕트(duct)(1)의 최상류측에 인테이크 도어(intake door) 절환장치(2)가 마련되고, 인테이크 도어 절환장치(2)는 내기입구(3)와 외기입구(4)가 갈라진 부분에 내외 절환도어(5)가 배치되고, 이러한 내외기 절환도어(5)를 작동기(6)에 의하여 조작하고, 공조 덕트(1)내에 도입하는 공기를 내기와 외기로 선택하는 것으로서 소망의 흡입모드가 얻어지게 되어 있다.

송풍기(7)는 공조 덕트(1)내에 공기를 흡입하여 하류측에 송풍하는 것으로 이 송풍기(7)의 후방에는 증발기(8)가 배치되어 있다. 이 증발기(8)는 압축기(9), 콘덴서(10), 레시버 탱크(receiver tank)(11), 엑스팬숀 밸브(expansion valve)(12)와 함께 배관 결합되어서 냉동 사이클을 구성하고 있고, 압축기(9)는 엔진(13)에 전자클러치(14)를 개재하여 연결되고, 이 전자클러치(14)를 단속함으로써 구동이 제어되게 되어 있다.

상기한 증발기(8)의 후방에는 히이터 코어(15)가 배치되고 이러한 히이터 코어(15)의 상류측에는 에어믹스 도어(16)가 마련되어 있고, 이 에어믹스 도어(16)의 열림정도를 작동기(17)에 의하여 조절함으로써 상기한 히이터 코어(15)를 통과하는 공기와 히이터 코어(15)를 바이패스하는 공기와의 비율이 변화되게 되고 이것에 의하여 불어내는 공기가 온도 제어되게 되어 있다.

그리하여 상기한 공조 덕트(1)의 하류측은 데프로스트(Defrost) 불어내는 출구(18), 환기 불어내는 출구(19) 및 발밑의 불어내는 출구(20)가 차실(32)에 개구하고 각각 불어내는 출구에 모우드 도어(21a), (21b), (21c)가 마련되어 있고, 이들 모우드 도어(21a), (21b), (21c)를 작동기(22)를 선택적으로 개폐함으로써 불어내는 모우드가 변화되게 되어 있다.

또한 모우드 도어(21b)의 후류측에는 차실(32)내의 우측 위치에서개구하는 우측 불어내는 출구(23), 또한 좌측위치에서 개구하는 좌측 불어내는 출구(24) 및 중앙 불어내는 출구(25)가 마련되어 있고 중앙 불어내는 출구(25)는 격벽판(26)에 의하여 또한 우측 중앙 불어내는 출구(25a) 및 좌측 중앙 불어내는 출구(25b)로 분할되어 있다. 그리하여 격벽판(26)의 전방, 즉 공조 덕트(1)의 상류측에는 배풍(配風)도어(27)가 마련되어 있고 이러한 배풍도어(27)를 작동기(28)에 의하여 개폐함으로써 상기한 우측 불어내는 출구(23) 및 우측 중앙 불어내는 출구(25a)로부터의 불어내는 풍량과 좌측 불어내는 출구(24) 및 좌측 중앙 불어내는 출구(25b)로부터의 불어내는 풍량을 조절할 수 있게 되어 있다.

또한 이러한 장치에서 공조 덕트(1)의 일부를 바이패스하는 냉풍 바이패스 통로(29)가 마련되어 있다. 구체적으로는 냉풍 바이패스 통로(29)는 일단이 공조 덕트(1)의 증발기(8)보다도 하류측이고, 또한 에어믹스 도어(16)보다도 상류측에 타단은 환기 불어내는 출구(19)의 바로 앞에 각각 접속되어 있고, 증발기(8)를 통과한 공기의 일부를 직접 환기 불어내는 출구(19)에 공급될 수 있게 하였다. 그리하여 이러한 냉풍 바이패스 통로(29)를 개재하여 공급되는 냉풍량은 이러한 통로(29)내에 마련되는 냉풍 바이패스 도어(30)의 열림정도를 작동기(31)로 제어함으로써 조절할 수 있게 되어 있다.

여기서 상기한 압축기(9)는 가변용량식인 것이 쓰이고 있고, 예를 들어 와블 플레이트(wabble plate)형의 것이다. 제4도에는 이러한 와블 플레이트형의 예가 도시되어 있고 이하 그 도면을 참조하여 가며 그 구성을 개략 설명하면, 전자클러치(14)를 개재하여 엔진(13)에 연결된 구동축(33)이 압축기 본체(9a)에 끼워 넣어지고 이러한 구동축(33)에 와블 플레이트(34)가 힌지 보울(hinge ball)(35)을 개재하여 결합되어 있다. 이러한 와블 플레이트(34)는 압축기 본체(9a)내에 형성된 크랭크실(36)에 힌지 보울(35)을 지점으로 하여 구동축(33)에 대하여 요동 자재하게 지지되어 있고, 그 와블 플레이트(34)에 연결된 피스톤(37)을 요동각에 따라 실린더 보어(38)내에서 왕복 운동시키도록 되어 있다. 또한 압축기(9)에는 압력 제어밸브(39)가 크랭크실(36)에 들여다 보는 것 같이 마련되어 이러한 압력 제어밸브(39)는 크랭크실(36)과 흡입측에 통하는 흡입실(40)과의 연통상태를 조절하는 밸브본체(41)와, 흡입실(40)내의 압력에 따라 상기한 밸브본체(41)를 움직이는 압력응동부재(壓力應動部材)(42)와, 상기한 밸브본체(41)를 전자코일(43)로의 통전량 I_SOL에 따라 움직이는 솔레노이드(44)를 갖고, 전자코일(43)로의 통전량 I_SOL을 외부로부터 제어함으로써 피스톤(37)과 실린더 보어(38)와의 사이에서 크랭크실(36)내로 누설하는 블로우 바이 가스(blow by gass)가 흡입측에 돌아오는 양을 조절하게 되어 있다.

그리하여 압력 제어밸브(39)등에서 압축기(9)의 용량을 변화시키는 용량 가변장치(45)가 구성되고, 전자코일(43)에 흐르는 전류랑 I_SOL이 상승하여 솔레노이드(44)의 자력이 상승하면 밸브본체(41)에 크랭크실(36)과 흡입실(40)과의 연통을 조이는 방향의 힘이 작용하고 크랭크실(36)에서부터 흡입실(40)로 누설되는 블로우 바이 가스의 양이 작게 된다. 이 때문에 크랭크실(36)의 압력이 증대하여 피스톤(37)이 배면에 작용하는 힘이 크게 되기 때문에 와블 플레이트(34)가 힌지보울(35)을 지점으로 하여 요동각도가 작아지는 방향으로 회동하고, 피스톤(37)의 스트로우크(stroke), 즉 압축기의용량이 작아지는 것이다.

또한 용량가변장치(45)는 상기한 흡입측에 블로우 바이 가스의 양을 압력 제어밸브에 의하여 조절할 뿐 아니라 압축기가 사용하는 기통수를 변화시키는 것, 압축기(9)와 엔진(13)을 연결하는 벨트 전달장치의 플리(pully)비를 변화시키는 것, 혹은 베인(vane)형 압축기에서 유효베인의 장수를 변화하는 것 등, 실질적으로 용량을 변화시키는 것이면 좋다.

그리하여 상기한 작동가(6), (17), (22), (28), (31), 송풍기(7)의 모우터 전자클러치(14) 및 용량가변장치(45)는 각각 구동회로(46a), (46b), (46c), (46d), (46e), (46f), (46g), (46h)로부터의 출력신호에 기본하여 제어되고 이러한 구동회로(46a~46h)는 마이크로 컴퓨터(47)에 접속되어 있다.

한편 에어믹스 도어(16)의 열림정도 θ를 검출하는 포텐숀미터(48) 차량의 좌우방향에서의 일사량을 검출하는 일사센서(日射 sensor)(49), 외기의 온도 Ta를 검출하는 외기 온도센서(50), 차실내의 온도 Tr을 검출하는 차실내 온도센서(51) 및 증발기(8)의 온도를 검출하는 증발 온도센서(52)로부터의 검출신호, 연료분사 제어장치(53)로부터의 제어신호 및 엔진 제어유닛(도시않음)으로부터의 신호는 멀티플렉서(multiplexer)(54)에 의하여 선택되어서 A/D변환기(55)에 입력되고, 여기서 디지틀신호로 변환된 후, 상기한 마이크로 컴퓨터에 입력된다.

여기서 상기한 일사센서(49)는 예를 들어 제5도에 보여주는 바와 같이, 지붕형으로 형성된 센서대(sensor 臺)(49a)의 좌우의 사면에 포토다이오드(photo diode)등의 광전 변환소자(49b), (49c)를 각각 배치한 기본 구성을 갖는 것이다.

그리하여 이러한 일사센서(49)는 상기한 제5(b)도에 보여주는 바와 같이 차의 인스트루먼트 패널의 상면(56)에 대략 중앙위치에 상기한 센서대(49a)의 모서리선이 차의 진행방향(도면중 화살표 F로 표시)에 평행이 되도록 장착되고, 그 도면에서 상기한 센서대(49a)의 모서리선의 연장선에 보여주는 파선을 0°의 기준선으로 하고, 이 기준선의 진행방향 우측을 플러스(+) 방위 각도, 반대측을 마이너스(-)방위각으로 한다.

또한 연료분사 제어장치(53)는 예를 들어 가속페달(61)의 밟는 양을 검출하는 가속센서(62)로부터의 검출신호가 입력되어서 차량의 주행상태에 따라 엔진(13)의 작동상태를 제어하는 것으로 도시하지 않은 연료분사장치의 연료분사시기를 조절함으로써 엔진(13)의 작동상태를 제어하는 것이다. 이 실시예에서는 연료분사 제어장치(53)는 엔진(13)의 작동상태에서 압축기(9)의 토출량을 최소 용량으로 하여 엔진(13)의 부담을 경하게 해야 하느냐 여부를 판정하고 엔진(13)의 부담을 겸하게 해야 한다고 판단한 경우는 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호를 출력함과 동시에 가속시등의 소정의 경우에는 압축기(9)를 구동 정지상태로 하는 것을 요구하는 신호를 출력하도록 되어 있다.

또한 마이크로 컴퓨터(47)에는 조작패널(57), 두부온도 설정기(58), 배풍설정기(59)로부터의 신호가 입력되도록 되어 있다.

조작패널(57)은 송풍기등의 공조기기의 전체를 자동 제어상태로 하는 자동스위치(57a), 공조기기의 구동을 정지시키는 오프(OFF) 스위치(57b) 수동에 의한 냉방 사이클을 시동시키는 A/C스위치(57c), 불어내는 모우드를 VENT 모우드, BI-L 모우드, HEAT 모우드 및 DEE 모우드에 설정하기 위한 모우드 스위치(57d~57g), 송풍기(7)의 회전속도를 저속(FAN 1), 중속(FAN 2), 고속(FAN 3)으로 절환하는 팬(FAN) 스위치(57h~57j), 차실내의 설정온도(Td)를 조절하기 위한 온도 설정기(60)를 구비하고 있는 것이다. 여기서 온도설정기(60)는 업다운 스위치(up-down switch)(60a), (60b)와 설정온도를 표시하는 표시부(60c)로 되고, 업다운 스위치(60a), (60b)와 설정온도를 표시하는 표시부(60c)로 되어 있고, 업다운 스위치(60a), (60b)의 조작으로 표시부(60c)에 표시되는 설정온도를 소정의 범위에서 변화할 수가 있게 되어 있는 것이다.

또한 두부 온도설정기(58)는 예를 들어 다이얼(58a)를 갖고 있고, 이 다이어(58a)을 조작함으로써 사전에 설정된 소정의 범위에서 두부 설정온도(Ths)를 변화할 수 있게 되어 있는 것이다.

또한 배풍설정기(59)는 앞에서 설명한 배풍 도어(27)의 위치를 수동 설정하기 위한 것으로 조절 레버(59a)를 중앙위치로부터 좌방향(도면중 「L」로 기입된 방향) 또는 우방향 도면중 「R」로 기입된 방향)으로 이동함에 따라, 좌측 불어내는 출구(24) 및 좌측 중앙 불어내는 출구(25b) 또는 우측 불어내는 출구(23) 및 우측 중앙 불어내는 출구(25a)로부터의 불어내는 양이 증대하도록 작용하는 것이다.

마이크로 컴퓨터(47)는 도시하지 않은 중앙처리장치(CPU), 읽어내는 전용 기억장치(ROM), 랜덤 악세스 메모리(RAM), 입출력포트(I/O) 등을 갖는 그 자체 주지인 것으로 상기한 모우터 작동기(6) 등의 구동을 제어하기 위하여 구동회로(46a~46h)에 필요한 제어신호를 출력하는 것이다.

다음에 상기한 마이크로 컴퓨터(47)에 의한 본 장치의 주 제어 루우틴에 대하여 제6도에 보여주는 메인플로우챠트(main flow chart)를 참조하면서 이하에 설명한다.

우선 마이크로 컴퓨터(47)는 스텝(200)에서 실행을 개시하고 스텝(202)으로 진행하고 각종 센서등의 검출신호의 입력처리를 시행하고 스텝(204)으로 진행한다.

스텝(204)에서는 스텝(202)에서 입력된 신호를 사용하여 차실내의 열부하에 상당하는 총합신호 T를 예를 들어 하기의 (1)식에 따라 연산한다.

T₁=K₁(Tr-25)+K₂(Tad-25)+K₃Tsc-K₄(Td-25)+C₁+C₂………(1)

여기서 K₁~K₄는 연산계수, C₂는 연산정수이다. 또한 Tr는 차실내온도, Tad는 외기 온도센서(50)로 검출된 외기의 온도(Ta)에 소정의 신호지연처리를 시행한 것으로(그 상세한 설명은 생략한다), 편의상 「지연외기온도」라 칭한다. Tsc는 일사센서(49)에 의하여 검출된 일사량에 소정의 신호처리를 진행한(여기서는 상세한 설명은 생략한다)것이다.

또한 C₁은 다음 (2)식에 의하여 결정되는 것이다.

C₁=K₅(0-Tad)…………………………………………………………(2)

여기서, Tad가 0℃ 이하인 경우에만 적용되는 것으로, 따라서 0℃보다 큰 경우는 C₁=0이 되는 것이다. 또한 여기서 K₅는 연산계수이다.

이상의 연산에 의하여 T₁을 산출한 후는, 스텝(300)에 진행한다.

스텝(300)에서는 냉풍 바이패스 도어(30)의 열림정도를 결정하기 위하여 사용되는 두부총합신호 T₃을 다음 (3)식에 의하여 연산한다.

T₃=K₆·Tsc-K₇(Ths-25)…………………………………………(3)

여기서 K₆, K₇은 연산계수, Tsc는 상기한 신호처리된 일사량을 표시하는 신호, Ths는 두부설정 온도이다. 이러한 연산뒤에는 스텝(400)으로 진행한다.

스텝(400)에서는 불어내는 모우드의 절환의 판정값으로 사용되는 T_F신호를 다음식 (4)에 의하여 연산한다.

T_F=Te+K₈θxt…………………………………………………………(4)

여기서 K₈은 연산게수, Te는 증발후 온도, θxt는 에어믹스 도어(16)의 목표열림 정도이다. 이러한 연산을 한 뒤에 스텝(500)으로 간다.

스텝(500)에서는 에어믹스 도어(16)의 제어가 상기한 총합신호 T₁의 값에 따라 시행되고 다음에 스텝(600)으로 진행되고 같은 모양으로 T₁의 값에 따라 송풍기(7)의 풍량제어가 시행된다.

그리하여 스텝(600)의 뒤는 스텝(700)으로 가고 가변압축기(9)의 구동제어가 시행된다. 여기서의 구동제어는 증발기(8)의 온도에 의하여 압축기(9)의 용량을 제어하는 가변용량 제어나 냉방 기동시의 쿨다운(cool down)성을 향상하기 위한 소정 조건하에서 압축기(9)의 토출용량을 최대상태로 하여 구동하는 급속 쿨다운 제어라고 칭하는 제어외에 상세하게는 후술하겠으나 연료분사 제어장치(53)로부터 보내져 오는 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호를 받는지 여부를 결정하는 제어(이후 편의상 「가속제어」라 칭함)등으로 이루어지는 것으로 압축기(9)의 총합적인 제어를 시행하는 것이다.

이러한 스텝(700)의 처리후는 도시하지 않은 제어스텝을 거쳐서 앞서 설명한 스텝(202)에 복귀하고 이제까지 처리가 반복되게 되는 것이다.

다음에 상기한 가변압축기 제어의 일환으로서의 시행되는 가속제어에 대하여 제7도에 보여주는 서브루우틴(subroutine) 공정도를 참조하면서 이하 설명한다.

우선, 마이크로 컴퓨터(47)는 스텝(702)으로부터 실행을 개시하고 스텝(704)으로 진행하고 연료분사 제어장치(53)에서부터 압축기(9)의 구동을 단절하기를 지시하는 신호가 입력되어 있는지 여부를 판정하고, 이러한 신호입력이 있다고 판정된 경우(yes)는 스텝(706)으로 진행하여 즉시 압축기(9)의 구동을 정지하게끔 구동회로(46g)에 소정의 제어신호를 출력하여 전자클러치(14)를 오프(off)상태로 한다.

또한 연료분사 제어장치(53)가 압축기(9)의 구동을 단절하기를 요구하는 경우로서는 엔진(13)으로 부하가 크게 된 때 예를 들어 가속시인 것이다. 이와 같은 경우에는 주행안정성을 중시한다는 관점에서 무조건 압축기(9)를 단절하는 것으로 하고 있다.

그리하여 스텝(706)의 처리후는 스텝(708)으로 진행하고 플래그(flag) A에 "1"을 설정하고, 그후 스텝(732)을 개재하여 메인 루우틴에 복귀한다. 또한 여기서 플래그 A는 압축기(9)의 구동상태를 식별하기 위한 것으로 압축기(9)가 구동정지상태에 있을 경우는 "1"에 구동상태인 경우는 "0"에 각각 설정되는 것이다.

한편 스텝(704)에서 노(NO)로 판정되는 경우에는 스텝(710)에 가고 플래그 A가 "1"인지 여부를 판정하고, "1"인 경우(YES)에서 스텝(720)에, "1"이 아닌 경우(NO)에는 스텝(712)에 각각 진행한다.

우선 스텝(72)에서는 타이머가 작동(ON)하고 있는지 여부를 판정하고, 작동하고 있다고 판정되는 경우(YES)에는 다음의 스텝(722)을 비월하여 직접 스텝(724)으로 가고 작동하지 않는다고 판정되는 경우(NO)에는 스텝(722)으로 진행하여 타이머를 시동시킨 후 스텝(724)으로 간다.

스텝(724)에서는 타이머를 시동시키고서의 경과시간 T가 소정값 α를 초월했는지 여부를 판정하고 T가 α보다 크다고 판정된 경우(YES)에는 스텝(726)에 가서 압축기(9)를 구동상태로 한다. 여기서 α는 예를 들어 0.5초 정도이다.

이와 같이 하여 압축기(9)를 단속하는 경우에 즉각 단속하지 않고 소정 시간 α의 경과후에 시행하는 것은 압축기(9)의 단속에 의하여 생기는 엔진(13)의 부하 토오크(torgue) 변동에 대하여 엔진(13)이 대응할 수 있는 상태가 되기 위하여는 약간의 시간이 필요하기 때문에 이러한 소정시간 α의 사이에 엔진(13)은 연료분사 제어장치(53)로부터의 연료 및 연료분사 타이밍 등의 조절에 의하여 토오크 변동에 대응할 수 있는 상태가 되는 것이다.

그리하여 스텝(726)의 처리후는 스텝(728)으로 진행하고 플래그 A는 영(0)을 설정하고 스텝(730)으로 진행하고 타이머의 작동을 정지하고 스텝(732)을 개재하여 메인 루우틴에 복귀한다.

다음에 스텝(710)에서 노(NO)로 판정되어 스텝(712)으로 간 경우 스텝(712)에서는 연료분사 제어장치(53)에서부터 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것을 지시하는 신호가 입력되어 있는지 여부를 판정하고 신호입력 있음이 판정된 경우(YES)는 스텝(714)으로 신호 입력 없음으로 판정된 경우(NO)는 스텝(716)에 각각 진행한다.

스텝(714)에서는 공조상태가 공조 우선상태인지 여부를 판정한다. 이러한 공조 우선상태는 다음 어느 것인가의 조건을 만족한 경우에 성립하는 것이다. 즉,

① A/C 스위치(57c)가 눌려진 경우

② DEF 모우드 스위치(57g)가 눌려진 경우

③ 설정온도(Td)가 최소값으로 설정된 경우

④ 총합신호(T₁)의 값이, 소정값 β이상인 경우

⑤ 두부총합신호(T₃)의 값이 소정값 γ이상이고, 또한 지연 외기온도(Tad)가 소정값 δ이상인 경우이다.

여기서 ①의 A/C 스위치(57c)가 눌러져 있을 경우와는 압축기(9)가 구동되어 증발기(8)로 소정온도(예를 들어 3℃ 정도)가 되도록 냉방 사이클이 작동하는 경우이고, 승차원이 A/C 스위치(57c)를 눌렀다는 것은 냉방요구가 크다는 이유에 의하여 우선 조건의 하나로 되는 것이다.

②의 DEF 모우드 스위치(57g)가 눌러진 경우는 유리창의 흐려짐을 깨끗하게 하는 경우로 차량의 안전면의 관점에서 우선조건의 하나로 되는 것이다.

③의 설정온도(Td)가 최소값에 설정되어 있는 경우는 최대 냉방상태의 설정을 의미하여 이것을 우선 조건의 하나로 하는 것은 냉방을 요구하는 승차원의 의사를 우선하는 취지에서 이다.

④의 총합신호(T₁)의 값이 소정값 β이상인 경우 냉방부하가 비교적 큰 경우를 의미하고 공조상태를 크게 변동시키지 않는 관점보다 우선 조건이 되는 것이다.

⑤의 두부총합신호(T₃)의 값이 소정값 γ이상이고, 또한 지연외기(Tad)가 소정값 δ이상인 경우는 외기온도가 비교적 높고 두부근방의 냉풍감의 증대의 요구가 큰 경우를 의미하여 이러한 경우에 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것은 공조감의 극단한 악화를 초래하는 것이 되므로 이것을 회피하기 위하여 우선 조건의 하나로 되는 것이다.

본 스텝(714)에서 상기한 어느 것인가의 조건이 성립한다고 판단되는 경우(YES), 즉 공조 우선상태라고 판정된 경우에는 스텝(716)에 그 이외의 경우(NO)는 스텝(718)에 각각 진행한다.

우선 스텝(716)에서는 I_SOL의 통상적 제어, 즉 압축기(9)가 통상적 제어 상태에 놓이게 된다. 본 장치의 압축기(9)는 이미 설명한 대로 가변용량식인 것으로 그 용량제어는 앞서 설명한 압축기(9)내의 전자코일(43)로의 통전전류 I_SOL을 변화하는 것으로 시행된다. 그리하여 이러한 I_SOL는 총합신호(T₁)에 따라 사전에 정해진 목표증발 센서온도와 실제의 증발센서 온도와의 편차에 따라 결정되도록 되어 있고, 상기한 통상적 제어는 이와 같은 제어상태를 말하는 것이다.

또한 스텝(718)에서는 I_SOL가 소정값 i₁에 설정된다. 여기서 i₁은 압축기(9)를 최소용량으로 하기 위하여 필요한 값이다. 즉, 이러한 스텝(718)에서 압축기(9)의 토출용량은 최소로 설정되는 것이 된다.

그리하여 스텝(716) 또는 (718) 뒤에는 스텝(732)을 개재하여 메인 루우틴에 복귀하게 된다.

그리하여 상기한 구성에서의 본 장치의 작용을 이하 총괄적으로 설명한다.

우선 장치가 도시하지 않은 시동 스위치의 투입으로 시동되고, 연료분사 제어장치(53)로부터 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하기를 요구하는 신호 및 압축기(9)를 단절하기를 요구하는 신호의 어느 것이든 입력되어 있지 않은 상태이고, AUTO 스위치(57a)가 눌러저 있는 경우에는 압축기(9)는 총합신호에 따라 용량제어됨과 동시에 종전부터 잘 공지되어 있는 더어모(thermo)(열) 제어(증발기(8)의 온도가 소정값이 되면 압축기(9)를 단절하게 되는 제어)도 시행된다.

이러한 상태에서 승차원이 DEF 모우드 스위치(57g)를 누른 경우 불어내는 모우드는 데프로스트 모우드가 되고 테프로스트 불어내는 출구(8)보다 비교적 낮은 온도의 공기가 불어내지고 차실(32)의 제습과 차창의 흐려짐을 깨끗이 하는 기능이 발휘된다. 이와 같은 상태에서 연료분사 제어장치(53)로부터, 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하기를 요구하는 신호가 입력되면 마이크로 컴퓨터(47)는 공조 우선상태라고 하여 상기한 공조상태가 그대로 계속되게 된다.

다음에 DEF 모우드 스위치(57g)가 재차 눌려져서 데프로스트 모우드가 해제되면 공조제어는 최초의 자동제어상태로 복귀한다. 그리하여 이러한 경우에 연료분사 제어장치(53)로부터 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호가 입력되면 마이크로 컴퓨터(47)는 용량가변장치(45)를 제어하고 압축기의 토출용량을 최소상태로 확보유지한다.

또한 연료분사 제어장치(53)로부터의 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하는 요구신호가 소면하는 압축기(9)는 상기한 통상적 제어상태로 복귀한다.

다음에 제2의 발명에서 이 자동차용 공기 조화장치의 압축기 제어의 실시예를 설명한다.

이것을 설명하는데 있어, 상기한 실시예와 상이한 점을 들면, 연료분사 제어장치(53)는 가속센서(62)로부터의 신호에 기본하여 엔진(13)의 작동상태를 제어하는 점에서 상이하지 않으나, 가속센서(62)로부터의 신호가 입력되면 차량의 가속정보에 관한 신호를 멀티플렉서(54)에 출력하게 되어 있다.

이러한 실시예에서는 제5도에 보여주는 가변 압축기 제어(스텝 700)의 일환으로서 시행되는 가속제어는 제8도에 보여주는 것 같은 것으로, 이하 제8도의 공정도에 기본하여 설명한다. 또한 기타 구성부분과 메인 공정에서의 처리는 제3도~제6도와 같은 모양이므로 설명을 생략한다.

마이크로 컴퓨터(47)는 스텝(750)에서 실행을 개시하고 스텝(752)으로 가서, 연료분사 제어장치(53)로부터의 차량의 가속정보에 관한 신호를 입력한다. 그리하여 다음의 스텝(754)에서, 앞의 스텝(752)에서 입력된 가속정보에 관한 신호와 함께 최대 가속상태인지 여부를 판정하고, 또한 스텝(756)에서 중간 가속상태인지 여부를 판정한다. 여기서 최대 가속상태의 판정에서는 가속페달(61)의 밟는 양이 최대인지 여부에 따라 시행토록 하여도 좋고, 또한 중간 가속상태의 판정에서는 가속페달(61)의 밟는 양의 최대는 아니나 가속상태인지 여부에 따라 시행토록 하여도 좋다.

차량이 가속상태가 아닌 경우, 예를 들어 차량이 정속상태인 경우에는 스텝(758)으로 진행하여 압축기(9)의 통상적 제어(제7도의 스텝(716)에 보여주는 제어)를 한다.

또한 스텝(754)에서 차량의 가속상태가 최대라고 판정된 경우(YES)에는 스텝(760)으로 진행하고 마이크로 컴퓨터(47)내의 타이머를 작동(ON)시켜서 최대 가속상태를 검출하고서부터의 시간을 계측하기 시작하고, 다음의 스텝(762)에서 압축기(9)의 구동을 정지하도록 구동회로(46g)에 소정의 제어신호를 출력하여 전자클러치(14)를 오프(OFF) 상태로 한다. 그리하여 스텝(764)에서는 스텝(760)에서 계시를 시작하여서부터 소정시간(예를 들어 5초 정도)이 경과하였는지 여부를 판정하고 소정시간 경과한 경우에는 스텝(66)에 가서 타이머의 작동을 정지(OFF)하도록 타이머를 재설정하고 다음 스텝(768)에서 전자클러치(14)를 온(ON) 상태로 하여 압축기(9)를 통상적인 제어로 복귀시킨다. 즉, 스텝(760~780)의 일환하는 제어에서는 최대 가속시에 일시적으로 압축기(9)의 가동이 정지되기 때문에 엔진의 부하의 경감이 실현된다.

이것에 대하여 최대 가속상태는 아니나, 중간 가속상태인 경우에는 스텝(756)에서 스텝(770)으로 진행하고 A/C 스위치가 투입되어서 냉방 사이클이 가동되고 있는 상태에서 냉방 설정이 최대 냉방(MAX)을 요구하는 상태에 설정되어 있는지 여부를 판정한다. 여기서 최대 냉방(MAX)을 요구하는 상태라는 것은 A/C 모우드하에서 송풍능력을 최대로 수동 설정하거나, 온도설정기(60)에 의한 온도 설정을 최소로 한 경우 등을 말한다. 이러한 스텝(770)에서 최대냉방 요구상태가 아니라고 판정된 경우(NO)에는 스텝(772)에서 Tr(차실내온도)가 소정값 X 이상인지 여부로서 차실내온도가 높은지 여부를 판정한다. 그리하여 스텝(770) 및 (772)에 의하여 냉방요구가 소정요구 이상이 되는 공조(냉방) 우선 상태인지 여부를 판정하는 공조우선 판정수단이 구성되어 있다.

이러한 공조우선 판정수단에 의하여 냉방요구가 소정요구 이하라고 판정된 경우에는 스텝(774)으로 가고 마이크로 컴퓨터(47)내의 타이머를 작동(ON)시켜서 중간 가속상태라고 판정되고서부터의 시간을 계측하기 시작하여 다음 스텝(776)에서 압축기(9)의 토출용량을 최소로 하도록 I_SOL을 i₁에 고정한다. 그리하여 스텝(778), (780), (782)에서는 상기한 스텝(764), (766), (768)과 같이 처리가 시행된다. 그리하여 냉방요구가 작은 경우에는 차실내의 냉방이 요구되면서도 그 냉방요구는 급함을 요하는 것이 아님을 감안하여 가속시의 엔진부하의 경감을 우선하는 것으로서 가속능력이 확보되는 것이다.

또한 공조우선 판정수단에 의하여 냉방요구가 소정요구 이상이라고 판정된 경우(스텝(770) 또는 (772)에서 YES인 경우)에는 스텝(784)로 진행하고 냉방요구를 우선시켜서 압축기(9)를 통상적 제어상태에 가동시키고 차실내의 급속냉방을 실현시킨다.

또한 공조우선을 판정하는데 있어서는 상기한 스텝(770)이나 스텝(772)에 한하지 않고, 상기한 총합신호(T₁)의 값이 소정값 이상인지 여부를 혹은 상기한 두부총합신호(T₃)의 값이 소정값 이상인지 여부를 판정기준으로 하고 부가하여도 좋고 T₁이 소정 이상인 경우 또는 T₃가 소정이상인 경우에는 가속능력 보다도 공조능력의 향상을 우선시키도록 하여도 좋다.

그리하여 공기 조화장치가 도시하지 않은 시동스위치의 투입에 의하여 시동하고 연료분사 제어장치(53)로 부터 차량이 가속상태 이외로 주행하고 있는 신호가 입력되어 있는 상태이고 자동스위치(57a)가 눌러져 있을때는 압축기(9)는 더어모 제어와 함께 총합신호에 따라 용량제어된다.

이러한 상태에서 차량이 소정 가속 이상이 될때 이러한 실시예에서는 최대 가속상태가 될때는 압축기가 정지되고, 또한 차량이 중간 가속상태인 경우에는 공조우선의 요구가 있으면, 압축기를 이제까지와 같이 총합신호에 따라 용량 제어함으로써 냉방능력이 확보되고 공조우선의 요구가 없는 경우에서만 압축기의 토출용량을 저감시킴으로써 엔진의 동력이 차량의 가속에 우선하여 사용된다.

Claims (9)

1. 자동차용 공기 조화장치에 있어서, (가)엔진에 의하여 구동되는 가변용량 압축기와 ; (나)적어도 외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하를 연산하는 열부하 연산수단과 ; (다)상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 따라 압축기의 토출용량을 제어함과 동시에 외부로부터 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 신호가 입력된 경우에는 상기한 압축기의 토출용량을 상기한 부하 연산수단의 연산결과에 관계없이 최소로 제어하는 용량가변수단과 ; (라)차실내의 열부하 상태가 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 계속지니는 것을 요구하는 외부 입력신호가 있어도 그 압축기의 토출용량을 최소상태로 계속지니는 일없이 운전해야 하는 공조우선 상태여부를 판정하는 공조우선 판정수단과 ; (마)상기한 공조우선 판정수단에 의하여 공조우선 상태인 것을 판정한 경우에 상기한 압축기의 토출용량을 최소로 하는 것을 요구하는 외부로부터 신호의 상기한 용량가변수단으로의 입력을 금지하는 입력 금지수단을 구비하는 자동차용 공기 조화장치.
2. 제1항에 있어서, 가변압축기는 와블 플레이트형의 압축기로서 크랭크실내의 압력에 따라 와블 플레이트의 각도가 변화되어서 토출용량이 제어되는 자동차용 공기 조화장치.
3. 제1항에 있어서, 용량가변수단은 가변용량 압축기의 크랭크실에 마련된 압력 제어밸브로 형성되고 그 압력 제어밸브에 인가되는 전류량에 의하여 비례하여 변화되는 자동차용 공기 조화장치.
4. 제1항에 있어서, 공기 우선 조건은 A/C 스위치가 눌려지는 경우 데프로스트 모우드 스위치가 눌려지는 경우, 설정온도가 최소값에 설정되어 있는 경우, 총합신호의 값이 소정값 이상인 경우, 두부총합신호의 값이 소정값 이상이고, 또한 지연 외기온도가 소정값 이상인 경우의 개개의 하나를 만족하는 경우에 공조우선이 시행되는 자동차용 공기 조화장치.
5. 자동차용 공기 조화장치에 있어서, (가)엔진에 의하여 구동되는 가변용량 압축기와 ; (나)외기온도, 차실내온도 및 설정온도에 의거하여 차실내의 열부하를 의거하는 열부하 연산수단과 ; (다)상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 따라 압축기의 토출용량을 제어하는 용량가변수단과 ; (라)차량의 가속도를 검출하는 가속도 검출수단과 ; (마)상기한 가속도 검출수단의 출력에 의거하여 차량이 소정 이상의 가속상태, 이소정 이상의 가속상태에 이르지 않은 중간 가속상태 또는 가속하지 않은 상태의 어느 것에 속하는가를 판정하는 주행판정수단 ; (바)차실내가 상기한 압축기의 토출용량을 저감시킴 없이 운전해야 하는 냉방 우선상태인지 여부를 판정하는 냉방우선 판정수단과 ; 그리고 (사)상기한 주행상태 판정수단에 의하여 차량이 소정 이상의 가속상태에 속한다고 판정된 경우에는 상기한 압축기의 작동을 정지하고 상기한 주행상태 판정수단에 의하여 차량이 중간 가속상태에 속한다고 판정되고, 또한 상기한 냉방우선 판정수단에 의하여 냉방우선 상태가 아니라고 판정된 경우에는 상기한 압축기의 토출용량을 상기한 열부하 연산수단의 연산결과에 관계없이 저감시키고 기타 경우에는 상기한 용량가변수단의 열부하에 따라 제어를 유지하는 압축기 구동 규제 수단을 구비하는 자동차용 공기 조화장치.
6. 제5항에 있어서, 가변압축기는 와블 플레이트형의 압축기로 크랭크실내의 압력에 따라 와블 플레이트의 각도가 변화되어서 토출용량이 제어되는 자동차용 공기 조화장치.
7. 제5항에 있어서, 용량가변수단은 가변용량 압축기의 크랭크실에 마련된 압력 제어밸브로 형성되고, 그 압력제어밸브에 인가되는 전류량에 의하여 비례하여 변화되는 자동차용 공기 조화장치.
8. 제5항에 있어서, 가속도 검출수단은 가속페달의 밟는 양에 의하여 결정하는 자동차용 공기 조화장치.
9. 제5항에 있어서, 공조우선조건은 설정온도가 최소값에 설정되어 있는 경우 중간 가속상태로 또한 차실내온도가 소정값 이상인 경우에 개개를 만족한 경우에 공조우선이 시행되는 자동차용 공기 조화장치.

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