JP2661121B2 - 車両用空調装置および可変容量型コンプレッサ - Google Patents

車両用空調装置および可変容量型コンプレッサ

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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、可変容量形コンプレッサを備えた車両用空
調装置に関する。
B.従来の技術 この種の車両用空調装置では、エバポレータが凍結し
ないようにエバポレータの温度を制御している。一般に
は、エバポレータを通過する空気の温度が下がるとコン
プレッサの吸入圧力Psが低下するという相関があるの
で、エバポレータの凍結開始可能温度に対応して定まる
設定圧力Pr以下にならないように上記吸入圧力Psを一定
に制御している。つまり、吸入圧力Psが設定圧力Pr以下
になるとコンプレッサの吐出容量を小さくして冷却能力
を低減し、これによりエバポレータの凍結を防止してい
る。
ところで、この種の車両用空調装置においては、夏季
日中など車室内を急速に冷却する(以下で急速クールと
いう)必要があり、例えば実開昭60−22418号公報に開
示された可変容量形コンプレッサの制御装置では、手動
にてマックスクールスイッチ操作してコンプレッサの吐
出容量を大きくしている。
C.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、急速クール中でも、コンプレッサの吸
入圧力Psが上記設定圧力Prになるとその吐出容量が小さ
くなり、これにより吸入圧力Psが設定圧力Pr以下になら
ないように、すなわちエバポレータが凍結しないように
制御している。このため、急速クール中の冷却能力が不
足し、所定温度まで冷却するのに時間がかかり、またそ
の間のトルク損失が大きい。
本発明は、急速クールが必要な夏季日中などでは、エ
バポレータを凍結開始可能温度以下にしても凍結しない
状況があることを発見して成されたもので、急速クール
運転時の冷却能力を一時的に向上させた車両用空調装置
を提供することを目的とする。
D.問題点を解決するための手段 クレーム対応図である第1図(a)により説明する
と、請求項1の発明は、冷媒を圧送する吐出手段101
と、エバポレータ102の温度を代表する物理量を検出す
る検出手段103と、該検出手段103で検出された物理量が
設定値を越えると吐出手段101の吐出容量を増大し、設
定値以下になるとその吐出容量を低減する容量変更手段
104と、急速冷却を指令する出力手段105と、急速冷却指
令がないときには、上記設定値を、エバポレータ102の
凍結開始可能温度に対応して定まる第1の値とし、急速
冷却指令があるときは、上記設定値を、凍結開始可能温
度よりも低い温度に対応する第2の値とする設定値変更
手段106とを具備することにより上述の問題点を解決す
る。
また請求項2の発明は、第1図(b)に示すとおり、
冷媒を圧送して吐出する吐出手段201と、エバポレータ
の温度を代表する物理量が設定値を越えると吐出手段20
1の吐出容量を増大し、設定値以下になるとその吐出容
量を低減する容量変更手段202と、急速冷却指令に基づ
いて、当該指令がないときは、上記設定値を、エバポレ
ータの凍結開始可能温度に対応して定まる第1の値と
し、上記指令があるときは、上記設定値を凍結開始可能
温度よりも低い温度に対応する第2の値とする設定値変
更手段203を具備することにより上述の問題点を解決す
る。
E.作用 急速冷却の指令が出力されると、上記設定値が、エバ
ポレータ102の凍結開始可能温度よりも低い温度に対応
した第2の値となる。このため、エバポレータの凍結限
界ぎりぎりでコンプレッサが運転され、夏季日中のよう
に負荷熱量が極めて大きい条件下では、従来よりも短時
間に車室内を冷却できる。
F.従来例 第2図〜第19図により本発明の一実施例を説明する。
(I)実施例の構成 <I−1:全体構成> 本発明に係る車両用空調装置は、第2図に示すよう
に、エンジン1による駆動される可変容量形コンプレッ
サ2,コンデンサ3,エバポレータ4,リキッドタンク5,膨張
弁6から成る圧縮冷凍サイクルのクーラーユニット100
を備えている。可変容量形コンプレッサ2は、吸入圧力
Psが設定圧力Prを越えると傾き角を大きくして吐出容量
を大きくするもので、その設定圧力Prは、第5図に示す
制御回路40から供給されるソレノイド電流ISOLによって
制御される。またエバポレータ4は、外気導入口7aおよ
び内気導入口7bを有する空調ダクト7内に配設されてい
る。
各導入口7a,7bには、空調ダクト7内へ導入される空
気流量を制御する内外気切換ドア8が設けられる。更に
空調ダクト5内には、周知のとおりブロアファン9、ヒ
ーターユニット10、エアミックスドア11が設けられると
ともに、空調ダクト7に設けられたベント吹出口7cおよ
び足下吹出口7dからの吹き出し量をそれぞれ調整するベ
ントドア12、フットドア13が設けられる。更に、空調ダ
クト7に設けられたデフロスタ吹出口7eにはデフロスタ
ドア14が設けられる。
<I−2:可変容量形コンプレッサ> 第3図(a)により可変容量形コンプレッサ2につい
て説明する。これはいわゆる斜板形のもので、斜板が配
設されるケーシング内に吸入圧力Psまたは吐出圧力Pdを
導き、これによって斜板の傾き角を変えて吐出容量を変
更するもので、例えば特開昭58−158382号公報に開始さ
れている。
すなわち同図において、コンプレッサ2のケーシング
21内には、エンジン1により駆動されるベルト22によっ
てプーリ23を介して回転する回転軸24が設けられ、この
回転軸24には、これと一体に回転するロータリードライ
ブプレート25がピポット支持されて斜設されている。ロ
ータリードライブプレート25のジャーナル25aには、ノ
ンロータリーワップル26が装着され、このノンロータリ
ーワップル26には、シリンダブロック27内を摺動するピ
ストン28がロッド29を介して連結される。したがって、
ロータリードライブプレート25が回転するとピストン28
が往復動し、吸入側室30sから吸い込まれた冷媒を吐出
側室30dへ送り出し、コンデンサ3に圧送する。周知の
とおり、ピストン28は回転軸24の軸心を中心とする円周
上に等間隔で複数個配設される。
ここで、ノンロータリーワップル26の傾き角は、ケー
シング21内、すなわちケーシング室21R内に吸入圧力Ps
または吐出圧力Pdを導いて各ピストン28の前後の圧力
差、換言するとシリンダ室とケーシング室との圧力差を
調節することによって変更され、第3図(b)のように
吸入圧力Psが導かれると傾き角が大きくなり、第3図
(c)のように吐出圧力Pdが導かれると傾き角が小さく
される。このような傾き角制御のため、このコンプレッ
サ2は、ケーシング室21Rを吸入側室30sまたは吐出側室
30dと択一的に連通する目的で、エンドカバー31内に、
第4図に詳細を示すコントロールバルブ32を有する。
<I−3:コントロールバルブ32> 第4図はコントロールバルブ32の詳細内部構造を示
す。コントロールバルブ32は、先端側開口に弁シート部
材321が嵌合されたバルブボディ322を有し、そのバルブ
ボディ322には、先端にボール323を一体的に取付けたバ
ルブピン324が内挿される。バルブボディ322内には、吐
出側室30dとポート327で連通する高圧室328と、ポート3
29A,329Bを介してケーシング室21Rに連通する室330とが
形成され、ボール323をスプリング325でシート326に押
し付けて両者が遮断される。
また、バルブボディ322の基部側には、内部にベロー
ズ331を備えたエンドキャップ332が装着される。このベ
ローズ331の両端にはスプリングシート333とエンドメン
バ334とが取付けられ、スプリングシート333とエンドメ
ンバ334との間に介装されたスプリング335でベローズ33
1が伸長方向に付勢される。
更に、スプリングシート333の凹部からエンドメンバ3
34を貫通してロッド336が設けられ、このロッド336の先
端がバルブピン324の基部に設けた凹部に当接される。
エンドキャップ332とベローズ331との間には、エンド
キャップ332とエンドカバー31にそれぞれ形成されたポ
ート337,ポート338を介して吸入側室30sに通ずる制御室
339が構成され、この制御室339は、バルブピン324の基
部に設けた弁体340とバルブボディ322のシート343との
間の通路を介して室341と連通可能される。この室341は
ポート342を介してケーシング室21Rと連通される。
更に、スプリングシート333には可動板343が固着さ
れ、この可動板343には、電磁アクチュエータ344のプラ
ンジャ345が連結される。この電磁アクチュエータ344の
周囲には可動板343をスプリングシート333に押圧するリ
ターンスプリング346が配設される。このリターンスプ
リング346のばね力はスプリング335のばねよりも十分に
大きくされる。電磁アクチュエータ344のソレノイド部
は第5図に示すようにリレー56を介して出力回路49に接
続され、後述の如くソレノイド電流ISOLにより制御され
る。
一般には、コンプレッサ2の吸入圧力Psが予め設定さ
れた圧力Pr(以下、設定圧力)を越えるとコントロール
バルブ32が作動する。すなわち、スプリング335のばね
力に抗してベローズ331が収縮してロッド336が下方に変
位し、スプリング325のばね力でバルブピン324もその下
降動作に追動する(このとき可動板343は不動であ
る)。これにより、ボール323がシート326に着座すると
ともに、弁体340がシート343から離れる。この状態を模
式的に示したのが第3図(b)である。この図からも分
かるように、制御室339から吸入圧力Psが室341,ポート3
42を介してケーシング室21Rに導かれて傾き角が大きく
なり吐出容量が増大する。
吸入圧力Psが設定圧力Pr以下の場合には、スプリング
335のばね力によりロッド336がバルブピン324を上方に
押動し、弁体340がシート343に着座すると共に、ボール
323がシート326から離れる(このとき可動板343は不動
である)。この状態を模式的に示したのが第3図(c)
である。この図からも分かるように、高圧室328,室330
およびポート329Bを経て吐出圧力Pdがケーシング室21R
内に導かれ傾き角が小さくなり、吐出容量が減少する。
ここで、上記設定圧力Prは次のように変更制御され
る。
電磁アクチュエータ344のソレノイド部が消磁されて
いるときは、可動板343はスプリング335と346とがバラ
ンスする位置にあり、ソレノイド電流が増加するのに比
例して可動板343は上方に移動し、スプリング335のばね
力がソレノイド電流に比例して大きくなる。この結果、
コントロールバルブ32の設定圧力Prもソレノイド電流に
比例して大きくなる。
<I−4:制御回路40> 第5図に本発明に係る車両用空調装置の制御回路40の
一例を示す。CPU41には入力回路42を介して、外気温度T
AMBを検出する外気温センサ43,車室内温度TINCを検出す
る室内温度センサ44,日射量QSUNを検出する日射センサ4
5,エバポレータ4下流の空気温度(以下、吸込温度とい
う)TINTを検出する吸込温度センサ46,膨張弁6の出口
側管面に設けられて冷媒温度Trefを検出する冷媒温度セ
ンサ47,エンジン冷却水温Twを検出する水温センサ48が
それぞれ接続され、これらのセンサ43〜48から各種温度
情報や熱量情報がCPU41に入力される。また、入力回路4
2には、エアコンスイッチ57、ブロアファンスイッチ5
8、イグニションスイッチ59、デフロスタスイッチ60、
インテークマニホルドの吸気圧力を検出する吸気圧力セ
ンサ61およびエンジンの回転数を検出する回転数センサ
62、エアミックスドア11の開度を検出するエアミックス
ドア開度センサ63も接続される。
更に、CPU41には、出力回路49を介してインテークド
アクチュエータ50,エアミックドアアクチュエータ51,ベ
ントドアアクチュエータ52,フットドアアクチュエータ5
3,デフロスタドアアクチュエータ54およびブロアファン
制御回路55が接続され、ブロアファン制御回路55にはブ
ロアファンモータ9が接続されている。出力回路49には
さらに、リレー56を介して、コントロールバルブ32に付
設された電磁アクチュエータ344のソレノイド部が接続
されている。
CPU41は、各センサ43〜48,61〜63、各スイッチ57〜60
から入力された各種情報に基づいて、インテークドアク
チュエータ50,エアミックスドアアクチュエータ51など
の各種アクチュエータを駆動制御して空気の吸込口や吹
出口および吹出し温度あるいはコントロールバルブ32の
設定圧力Prを適切に制御する。さらに、風量制御信号に
よりブロアファン制御回路55を介してブロアファンモー
タ9を駆動制御してブロアファンの風量を適切に制御す
る。
(II)実施例の動作 次に実施例の動作を説明する。
<II−1:基本フローチャート−> 第6図はCPU41で実行される空調制御装置の基本制御
を示すフローチャートである。
ステップS10では初期設定を行い、通常のオートエア
コンモードにおいては、例えば設定温度TPTCを25℃に初
期設定する。ステップS20では各センサからの各種情報
を入力する。
これらの各センサのデータ情報を具体的に説明する
と、設定温度TPTCは図示しないコントロールパネルか
ら、車室内温度TINCは室内温度センサ44から、外気温度
TAMBは外気温センサ43から、吸込温度TINTは吸込温度セ
ンサ46から、冷媒温度Trefは冷媒温度センサ47からそれ
ぞれ与えられる。また、エンジン水温Twは水温センサ48
から、日射量QSUNは日射センサ45から与えられる。
次にステップS30では、外気温センサ43から得られる
外気温度TAMBに対して他の熱源からの影響を除き、現実
の外気温度に相当した値TAMに処理する。次にステップS
40では日射センサ45からの光量としての日射量情報を以
降の換算に適した熱量としての値Q′SUNに処理する。
ステップS50ではコントロールパネルで設定された設定
温度TPTCを外気温度に応じて補正した値T′PTCに処理
する。ステップS60ではT′PTC,TINC,TAM,Q′SUNから目
標吹出温度Toを算出すると共に、この目標吹出温度Toと
実際の吹出温度との偏差に応じてエアーミックスドア11
の開度を算出する。ステップS70ではコンプレッサ2を
以下に述べるように制御する。ステップS80では各吹出
口を制御する。ステップS90では吸込口、即ち、外気導
入口7aおよび内気導入口7bの選択切換を制御する。ステ
ップS100ではブロアファン9を制御することにより、吹
出口からの風量を制御する。
<II−2:コンプレッサ制御> 第7図(a)は第6図のコンプレッサ制御(ステップ
S70)を詳細に説明するフローチャートである。
第7図(a)においてステップS701ではブロアファン
9が作動しているか(オンしているか)否かをブロアフ
ァンスイッチ58からの信号により判定し、非作動ならば
ステップS702でコンプレッサ2を停止(オフ)する。作
動中ならばステップS703において、検出された冷媒温度
Trefに基づいて状態1か2かを読み取りその状態を所定
の格納領域に可能する。なお、ステップS703におけるTr
ef1は熱負荷が小さい状態での冷媒温度であり、Tref2
Tref1よりもある程度高い冷媒温度である。次いで、ス
テップS704で状態2と判定されると、ステップS702にお
いてコンプレッサを停止する。状態1と判定されると、
ステップS705において、回転数センサ62からの信号によ
りエンジン回転数の状態を判定し、低回転領域のとき
(第7図(b)に示すようにエンジン回転数が所定回転
数Rref2に上昇するまでの間)にはステップS706に進
み、高回転領域のとき(同図(c)に示すように回転数
が所定回転数Rref1に低下するまでの間)にはステップS
712のデストローク制御に進む。高低の回転領域は、回
転数の大きさに応じて第7図(b)のように定められ
る。ステップS706では、補正処理された外気温度TAM
基づいて、状態3〜5のいずれかを判定して所定の格納
領域に格納し、ステップS707に進む。なお、ステップS7
06において、TAM1およびTAM2は外気温度が極めて低い状
態を言い、TAM3およびTAM4は外気温度がある程度高い状
態を言う。
ステップS707ではデフロスタスイッチ60がオンしてい
るか否かを判定し、オフならばステップS708において、
ステップS60で演算された目標吹出温度Toが、ヒータユ
ニット10へ流入する空気をエアミックスドア11が全て遮
断するような温度Trcd以下か否かを判定する。Trcd以下
ならばステップS709に進んで急速クールダウン制御を行
う。
なお、このステップS708の判定は、イグニションスイ
ッチ59のオフからオン時に1回だけ行ったり、ブロアフ
ァンスイッチ58のオフからオン時に1回だけ行うように
する。
<II−3:急速クールダウン制御> 第8図(a)は第7図(a)のステップS709における
急速クールダウン制御のフローチャートを示す。ステッ
プS7091において、エバポレータを通過する空気の出口
側の目標温度(以下、目標吸込温度という)T′INT
エバポレータの凍結開始可能温度以下の温度T1とすると
ともに、タイマの計時時間Time1としてt1を設定する。
ここで、目標吸込温度T′INTをかかる温度T1とした
のは、夏季日中のように周囲温度が高い場合には、エバ
ポレータ下流の実際の空気温度TINTを凍結開始可能温度
よりも更に低い温度T1にしても所定時間内ならば凍結し
ないことを本発明者が確認したことによるものであり、
また、このように目標吸込温度T′INTを温度T1のよう
に低くすることにより、コンプレッサ2の吐出容量を調
節するコントロールバルブ32の設定圧力Prを低くでき、
もって、より低い吸入圧力Psの領域でコンプレッサ2の
吐出容量を大きく保持でき、冷却能力を十分に発揮でき
るからである。
次にステップS7092において、ソレノイド通電電流I
SOL1を演算する。
この演算は第9図のフローチャートに示されるよう
に、まず吸込温度TINTと目標吸込温度T′INTの差(T
INT−T′INT)を演算し(ステップS941)、この差から
比例項電流IPおよび積分項電流IIをそれぞれ第10図およ
び第11図に従ってステップS942で求める。ここで、比例
項電流IPはステップS941で演算された差に基づいて第11
図から求められ、積分項電流IIは、同様の差に基づいて
第10図からΔIIを求め、このΔIIに前回までのIIを加え
た値II(=II+ΔII)として求められる。そしてステッ
プS943において、比例項電流IPと積分項電流IIとの差に
相当する電流をソレノイド通電電流ISOL1として求め
る。すなわちソレノイド通電電流ISOL1は、 ISOL=IP−II ・・・(1) で求められる。
ただし、IPはアンペア、IIはミリアンペアである。
また、第8図(a)のステップS7093においては、吸
込温度TINTが凍結開始可能温度T4以下か否かを判定し、
肯定するまで繰り返しステップS7092とステップS7093と
を実行し、TINT=T4になると、ステップS7094において
タイマTime1の計時を開始してステップS7095に進む。ス
テップS7095においては、ステップS7092と同様にソレノ
イド通電電流ISOL1を演算する。次いでステップS7096に
おいて、目標吹出温度Toが温度T5以上か否かを判定す
る。ここで、温度T5は、エアミックスドア11がヒータユ
ニット10への空気の流入を開始するような温度である。
ステップS7096が否定されるとステップS7098に進み、肯
定されるとステップS7097においてタイマTime1がt1の計
時を完了したか否かを判定する。このステップS7097が
否定されるとステップS7095に戻る。肯定されるとステ
ップS7098に進んでエバポレータ目標吸込温度T′INT
1度/秒づつ増加する。
したがって、第10図、第11図および第1式からわかる
ように、急速クールダウン時においては、ISOL1はエバ
ポレータ4の吸込温度TINTが温度T2になるまで急減す
る。ソレノイド電流ISOL1が小さくなると、第4図に示
した電磁アクチュエータ344の可動板343が下方に変位し
て、弁体340を開放する設定圧力Prが低くなる。この結
果、コンプレッサ吸込圧力Psが小さい値でも弁体340が
開いてケーシング室21Rには吸込圧力Psが導かれ、傾き
角が大きくすなわちコンプレッサ吐出容量が大きく(冷
却能力が大きく)される。
このような制御は、第8図(b)の特性図に示すとお
り、吸込温度TINTが温度T4まで低下してからt1分間、ま
たは目標吹出温度Toが温度T5以下になるまで続行され
る。すなわち、吸込温度TINTが温度T1に設定されたまま
所定時間だけコンプレッサ2がオーバストローク運転さ
れ急速クールダウン制御が実行され、夏季日中など急速
に車室内を冷却することができる。
一方、第7図のステップS708において、目標吹出温度
Toが温度Trcd以下でないときには、ステップS710におい
て、吸気圧力センサ61で検出されたインテークマニホル
ドの吸気圧力に基づいて加速状態か否かを判定し、加速
状態であれば、ステップS711において、吸込温度TINT
TINT1度以下か否かを判定する。肯定されるとステップS
712においてデストローク制御を実行する。
<II−4:デストローク制御> 第12図(a)はデストローク制御のフローチャートを
示す。ステップS7121において、 TINT>T′INT+1 か否かを判定し、否定されるとステップS7122に進み、
肯定されるとステップS7123に進む。ステップS7122で
は、目標吹出温度T′INTをT10度だけ増加させ、次のス
テップS7124において、上述の第10図及び第11図のグラ
フから第1式に基づいて電磁アクチュエータ344のソレ
ノイド部に供給する電流値ISOL1を制御する。一方、ス
テップS7123では、目標吹出温度T′INTをT11度(>
T10)として、ステップS7124で同様に第1式から求めた
電流値ISOL1により電磁アクチュエータ344を制御する。
すなわち、ステップS7121において、目標吸込温度
T′INTと吸込温度TINTとの相対比較により、現在のエ
バポレータの冷却状態を判定する。否定されることはあ
る程度エバポレータが目標値に近づいて運転されている
ことを意味し、ステップS7122において、目標吸込温度
T′INTを比較的小さい数値であるT10度だけ高くして電
流値ISOL1を決定する。この結果、第4図の可動板343が
上方に移動してスプリング335のばね力が大きくなり、
コントロールバルブ32の設定圧力Prが高めに設定され、
コンプレッサ2の吸入圧力Psが以前よりも高めの状態で
もケーシング室21R内にはコンプレッサ吐出圧力Pdが導
かれて傾き角が小さめに保持される。この場合、目標吸
込温度T′INTが高くなると、実際に検出される吸込温
度TINTが高くなり目標吹出温度Toとの偏差が変わりエア
ミックスドア11が閉じ側に駆動されるから、冷媒流量が
減っても吹き出し温度は上昇しない。
なお、エアミックスドア11の開度は第12図(b)に示
すように制御される。
第12図(b)において、ステップS601で定数A〜Gを
初期化し、ステップS602で、エアミックスドア開度セン
サ63の信号により現在のエアミックスドア開度Xを入力
する。次いでステップS603において、図示の式に基づい
て目標吹出温度Toと実際の吹出温度との偏差Sを求め
る。そしてステップS604においてこの偏差Sを所定値So
と比較する。S<−Soの場合、ステップS605でエアミッ
クスドア開度をコールド側、すなわちヒータユニット10
を通過する空気流量が少なくなるように閉じ側にする。
S>−Soの場合、エアミックスドア開度をホット側、す
なわちヒータユニット10を通過する空気流量が多くなる
ように開き側にする。|S|≦+Soの場合、現状の開度を
そのまま維持する。
一方、デストローク制御のステップS7121が否定され
ることは、エバポレータを通って吸い込まれる空気温度
TINTがT10度以下でありエバポレータの冷却能力はかな
り発揮されているが、目標吸込温度T′INTとはまだ隔
たりがあることを意味し、冷却性能はある程度無視して
加速性能を重視するため、エバポレータ目標吸込温度
T′INTをT11度にしてソレノイド通電電流ISOL1を大き
くする。ここで、この所定温度T11は、コンプレッサを
停止させずに吐出容量を最小にした状態でのエバポレー
タ下流の空気温度に相当する温度で実験的に求められ
る。したがって、可動板343がステップS7122の場合より
も更に上方に移動してコントロールバルブ32の設定圧力
Prが上述の場合よりも更に高めに設定され、コンプレッ
サ2の吸入圧力Psがかなり高くなってもケーシング室21
R内にはコンプレッサ吐出圧力Pdが導かれて傾き角が小
さめに保持される。
以上の各ステップS7121〜S7123は、第7図(a)のス
テップS705でエンジン回転数が高いと判定されたときに
も実行される。
以上のようにデストローク制御は加速時あるいはエン
ジン高回転域運転時に実行され、それぞれのデストロー
ク制御によって次のような作用効果がある。
加速時のデストローク制御 このデストローク制御は、加速時であってエバポレー
タ吸込温度TINTがTINT1度以下のときに実行されるが、
エバポレータ吸込温度TINTがTINT1度以下の場合はエバ
ポレータの冷却能力がかなり発揮されているので、冷却
性能を多少犠牲にして加速性能を向上させるものであ
る。すなわち、デストローク条件が判定されると、コン
トロールバルブ32の設定圧力Prを上げてコンプレッサ2
の吸入圧力Psが比較的大きくなってもケーシング室21R
にコンプレッサ吐出圧力Pdを導き、これにより、コンプ
レッサの吐出容量を小さめにする。この結果、コンプレ
ッサの吸収馬力を低減して加速性能を向上させる。
この場合、現在の冷却がほぼ十分であれば、具体的に
は、吸込温度TINTが目標吸込温度T′INTにほぼ達して
いれば、コントロールバルブ32の設定圧力Prを多少高め
に設定し、冷却性能をある程度維持しつつ加速性能を向
上させる。一方、吸込温度TINTが目標吸込温度T′INT
とはまだ隔たりがあれば、コントロールバルブ32の設定
圧力Prをより高めに設定し、冷却性能を無視して加速性
能を前者よりも重視する。
高回転領域でのデストローク制御 エンジン回転数が高回転領域においては、可変容量コ
ンプレッサも高速回転しその耐久性に悪影響を及ぼす。
また、高速回転であれば、コンプレッサの傾きが小さく
ても必要な冷媒流量を得られる。このため、高速回転領
域では、可変容量形コンプレッサの傾き角を小さくして
ピストンの往復動速度を遅くして、耐久性の向上を図
る。
また、第7図(a)のステップS711が否定されると、
ステップS713において、エアコンスイッチ57がオンか否
かを判定する。オンならばステップS716にジャンプし、
オフならばステップS714でそれぞれ上述の状態3〜5の
いずれであるかを判定する。状態3ならばステップS715
において省燃費,省動力制御を行い、状態4又は5のと
きはステップS702に進み、コンプレッサ2をオフする。
<II−5:省燃費,省動力制御> 第13図(a)は省燃費,省動力制御のフローチャート
を示す。ステップS7151において、吹出口がバイレベル
(B/L)モードか否かを判定する。B/Lモードならばステ
ップS7152に進み、B/LモードでなければステップS7153
に進む。ステップS7152およびS7153においては、第13図
(b)のグラフに従って、目標吹出温度Toから目標吸込
温度T′INTを求める。すなわち、B/Lモードでは特性線
図IIにしたがって目標吸込温度T′INTを設定し、B/Lモ
ード以外のモードでは特性線図Iにしたがって目標吸込
温度T′INTを設定する。
次いで、ステップS7153に進み、吸込温度TINTが、凍
結開始可能温度T4およびそれよりも若干低い温度である
温度T6によって定められる温度範囲のいずれにあるかに
よって、状態6か7かを判定する。ステップS7154で
は、状態7か否かを判定し、肯定されると、すなわち状
態7ならばステップS7158でコンプレッサをオフして所
定の処理に戻る。一方、状態6と判定されると、ステッ
プS7156において、上述したと同様にしてソレノイド電
流値ISOL1を制御して所定の処理に戻る。
以上の手順によれば、目標吹出温度Toに応じた吸込温
度TINTとなるようにコンプレッサが極め細かく制御さ
れ、以下の理由により、省燃費,省動力が図られる。
従来のように、現在の吸込温度TINTと目標吹出温度To
との偏差によりエアミックスドア11の開度を調節して所
望の吹出温度を得る場合には、運転状態によって吸込温
度TINTが不所望に低くなりすぎることがあり、この場
合、エアミックスドア11を開き気味にして吹出温度を目
標値に制御している。このため、コンプレッサが無駄に
動力を使い燃費にも悪影響を与える。
この実施例によれば、ある目標吹出温度Toに対して、
その温度を得るためにはエバポレータ4下流の空気温
度、すなわち、吸込温度TINTをどの程度にすればよいか
を実験値として決定しておき、第13図(b)のグラフに
従って演算される目標吹出温度Toから目標吸込温度T′
INTを決定し、この目標吸込温度T′INTによりコンプレ
ッサの吐出容量を制御して、吸込温度TINTがむやみに低
下し過ぎないようにしている。このことは、コンプレッ
サが必要最低限の吐出容量(傾き角)で運転されている
ことを意味し、したがって、その吸収馬力も小さくな
り、省動力,省燃費に寄与する。
ところで、この実施例のように、コンプレッサを必要
最低限の能力で運転することは、過込温度TINTが目標吹
出温度Toと極めて接近することを意味し、両者の偏差が
大きいほど開度が大きく制御されるエアミックスドア11
は、ほぼ全閉状態となる。このため、吹き出し口をB/L
モードにするとき、例えば足下吹出口7dから吹き出され
る空気温度と、ベント吹出口7cから吹き出される空気温
度とがほぼ等しくなり、いわゆる頭寒足熱の効果が得ら
れなくなる。そこで、B/Lモード時には、上述した意味
での省動力,省燃費の効果は若干低下するが、吸込温度
TINTを低めに設定してエアミックスドア11を開き気味に
し、例えば、足下吹出口7dから吹き出される空気温度を
高めにし、これにより頭寒足熱の効果を得る。
すなわち、同一の目標吹出温度Toに対して、B/Lモー
ドにおける目標吸込温度T′INTがそれ以外のモードに
おける目標吸込温度T′INTより低く設定され、B/Lモー
ドではそれ以外のモードに比べて第1式によるソレノイ
ド電流ISOL1が小さくなり、同一の目標吹出温度Toに対
する吸込温度TINTが小さくなり、上述したようにエアミ
ックスドア11が開き側に設定されて頭感足熱の効果が得
られる。
また第7図において、ステップS707が肯定されると、
すなわち、デフロスタスイッチ60がオンしているときに
は、ステップS706で格納された状態3〜5をステップS7
16で判定しその結果に応じて、各種の制御が行われる。
すなわち、状態3の場合は、ステップS717においてMA
X除湿制御が行われる。
<II−6:MAX除湿制御> 第14図はMAX除湿制御のフローチャートを示す。ステ
ップS7171において、目標吸込温度T′INTを上述した凍
結開始可能温度T4度に設定する。次いで、ステップS717
2において、吸込温度TINTに基づいて、状態6か7かを
判定する。そしてステップS7173において状態7と判定
されると、ステップS7174においてコンプレッサ2をオ
フする。状態6と判定されると、ステップS7175におい
て、第9図に示したとおり上述の第1式,第10図および
第11図に基づいて電磁アクチュエータ344のソレノイド
電流ISOL1を制御する。
一方、第7図のステップS716において状態4が判定さ
れると、ステップS718において低温デミスト制御を行
う。
<II−7:低温デミスト制御> 第15図(a)は低温デミスト制御のフローチャートで
ある。この制御においては、電磁アクチュエータ344の
電流ISOL2は、冷媒温度Trefと目標冷媒温度T′refとに
基づいて第1図および第18図のグラフから求められるIP
とΔIIとにより、第1式に基づき算出される。
すなわち、ステップS7181において、目標冷媒温度
T′ref2として外気温度TAM+T8を、目標冷媒温度T′r
ef3として外気温度TAM−T9をそれぞれ設定する。また、
タイマTime2にt2分を、タイマTime3にt2分をそれぞれ設
定する。次いでステップS7182でフラグ1が0か否かを
判定し、肯定されると、ステップS7183でフラグ2が0
か否かを判定する。肯定判定されると、ステップS7184
において、Time2の計時を開始し、ステップS7185におい
て、T′refとしてまず目標冷媒温度T′ref3を選択
し、ステップS7186において、ソレノイド電流ISOL2を第
16図の手順により求める。これは、第17図と第18図のグ
ラフに示すように、比例項電流IPと積分項電流IIを目標
冷媒温度T′refで求める点以外は第9図のソレノイド
電流ISOL1の手順と同様であり、説明を省略する。
次に、ステップS7187において、Time2の計時が完了し
たか否かを判定する。計時完了前では否定されてステッ
プS7194に進み、フラグ1に1を設定して、所定の手順
にリターンする。一方、Time2の計時が完了すると、ス
テップS7188において、フラグ1を0とし、ステップS71
89でTime3の計時を開始する。次いでステップS7190にお
いて、T′refとして目標冷媒温度T′ref2を選択して
ステップS7191に進み、上述と同様にしてソレノイド電
流ISOL2を制御する。更にステップS7192において、Time
3の計時が完了したか否かを判定し、計時完了前ならば
ステップS7195に進んでフラグ2に1を設定して所定の
手順に戻る。計時が完了すると、ステップS7193におい
てフラグ2に0を設定して所定の手順に戻る。
以上の手順によれば、時間経過と共に、目標冷媒温度
T′ref3とT′ref2とが第15図(b)のように選択され
てISOL2が調節される。この結果、T′ref3でISOL2を調
節するときは冷媒温度を外気温度よりも4度低くして除
湿が行われる。なお、T′ref3とT′ref2とを交互に選
択してコンプレッサを脈動運転するのは、冷媒の流量が
少ない運転時のオイル潤滑性を向上させコンプレッサの
焼き付きを防止するためである。
以上の実施例の構成において、可変容量コンプレッサ
が吐出手段101を、吸込温度センサ46が検出手段103を、
コントロールバルブ32や吸込圧力Ps,吐出圧力Pdをケー
シング室21Rに導くための構造等が容量変更手段104を、
CPU41、特に第8図,第9図の各ステップ等が設定値変
更手段106を、CPU41、特に第7図(a)のステップS708
が出力手段105をそれぞれ構成する。そして、コンプレ
ッサ2の吸込圧力Psが物理量であり、その吸込圧力Psに
対応する設定圧力Prが設定値である。また、第1の値と
は、エバポレータ下流の吸込温度TINTがT4度に対応する
吸込圧力の値に設定される設定圧力Prであり、第2の値
とは、それよりも低いT1度に対応する吸込圧力の値に設
定される設定圧力Prである。この設定圧力Prはコントロ
ールバルブ32へのソレノイド通電電流ISOLを制御するこ
とにより制御される。
(III)変形例 コンプレッサの吐出容量は斜板の傾き角によって制御
したが、斜軸式でも良い。また、吸入圧力または吐出圧
力をケーシング室内に導いて傾き角を制御したが、その
他の方式でも良い。更に、目標吹出温度ToがTrcd度以下
のときに急速クール要求があると判定したが、車室内温
度や外気温度あるいはエアミックスドアの開度を制御す
る信号によって急速クール要求の有無を判定してもよ
い。更にまた、急速クール要求スイッチを設け、操作者
の操作によりスイッチがオンされ急速クール要求が出力
されるときに上述のような制御を行っても良い。
また、吸入圧力が設定値を越えると吐出容量を大きく
し設定値以下では吐出容量を小さくするようにしてエバ
ポレータの凍結を防止したが、エバポレータの温度を代
表する他の物理量、例えば冷媒温度などを設定値と比較
して吐出容量の制御を行っても良い。
更にまた、急速クール制御は、目標吸込温度T′INT
をT1度に設定しt1分間または目標吹出温度ToがT5(>
T1)度以下になるまで行うようにしたが、これらの数値
は空調装置の凍結限界に応じて種々変更される。
G.発明の効果 本発明によれば、夏季日中のように車室内温度を急速
に冷却する必要のあるときには、所定時間だけエバポレ
ータがその凍結開始可能温度より低く設定されるのを許
容したので、その間のコンプレッサの吐出容量が大きく
され冷却性能が一時的に向上して急速冷却が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)はクレーム対応図である。 第2図〜第18図は本発明に係る車両用空調装置の一実施
例を説明するもので、第2図が全体の構成図、第3図
(a)が可変容量コンプレッサの内部構造図、第3図
(b),(c)がその動作を説明する図、第4図がその
コントロールバルブの詳細内部構造図、第5図が制御回
路のブロック図、第6図が基本フローチャート、第7図
(a)がコンプレッサ制御のフローチャート、第7図
(b)が回転数領域を示す線図、第8図(a)が急速ク
ールダウン制御のフローチャート、第8図(b)がその
ときの吸込温度TINTの時間変化を示す特性図、第9図が
ソレノイド電流ISOL1を制御するためのフローチャー
ト、第10図および第11図がソレノイド電流ISOL1を演算
するためのグラフ、第12図(a)がデストローク制御の
フローチャート、第12図(b)がエアミックスドア開度
制御のフローチャート、第13図(a)が省燃費,省動力
制御のフローチャート、第13図(b)がその時の2つの
特性を選択するためのグラフ、第14図がMAX除湿制御の
フローチャート、第15図(a)が低温デミスト制御のフ
ローチャート、第15図(b)が低温デミスト制御時の目
標冷媒温度Tref2およびTref3の時間変化を示す特性図、
第16図がソレノイド電流ISOL2を制御するためのフロー
チャート、第17図および第18図が低温デミスト制御時の
ソレノイド電流ISOL2を演算するためのグラフである。 1:エンジン、2:コンプレッサ 4:エバポレータ、9:ブロアファン 10:ヒータユニット 32:コントロールバルブ 40:制御回路 101:吐出手段 102:エバポレータ 103:検出手段 104:容量変更手段 105:出力手段 106:設定値変更手段
フロントページの続き (72)発明者 木南 郁男 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−126115(JP,U)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒を圧送する吐出手段と、 エバポレータの温度を代表する物理量を検出する検出手
    段と、 該検出手段で検出された物理量が設定値を越えると前記
    吐出手段の吐出容量を増大し、前記設定値以下になると
    その吐出容量を低減する容量変更手段と、 急速冷却を指令する出力手段と、 前記急速冷却指令がないときには、前記設定値をエバポ
    レータの凍結開始可能温度に対応して定まる第1の値と
    し、前記急速冷却指令があるときは、前記設定値を前記
    凍結開始可能温度よりも低い温度に対応する第2の値と
    する設定値変更手段とを具備することを特徴とする車両
    用空調装置。
  2. 【請求項2】冷媒を圧送して吐出する吐出手段と、 エバポレータの温度を代表する物理量が設定値を越える
    と前記吐出手段の吐出容量を増大し、前記設定値以下に
    なるとその吐出容量を低減する容量変更手段と、 急速冷却指令に基づいて、当該指令がないときは、前記
    設定値をエバポレータの凍結開始可能温度に対応して定
    まる第1の値とし、前記指令があるときは、前記設定値
    を前記凍結開始可能温度よりも低い温度に対応する第2
    の値とする設定値変更手段とからなることを特徴とする
    可変容量型コンプレッサ。
  3. 【請求項3】前記設定値変更手段は、前記急速冷却指令
    があるときに所定の時点から所定時間だけ前記設定値を
    第2の値に維持することを特徴とする請求項1に記載の
    車両用空調装置または請求項2に記載の可変容量型コン
    プレッサ。
  4. 【請求項4】前記設定値変更手段は、前記急速冷却指令
    があるときに、車室内が所定温度に冷却されたことを示
    す温度情報が得られるまで前記設定値を第2の値に維持
    することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置
    または請求項2に記載の可変容量型コンプレッサ。
  5. 【請求項5】前記設定値変更手段は、前記急速冷却指令
    があるときに、所定の時点から所定時間が経過したこ
    と、および車室内が所定温度に冷却されたことを示す温
    度情報が得られたことのいずれか一方の条件が満たされ
    るまで前記設定値を第2の値に維持することを特徴とす
    る請求項1に記載の車両用空調装置または請求項2に記
    載の可変容量型コンプレッサ。
  6. 【請求項6】前記所定時間は、外気温度を示す温度情報
    が高いほど長くなるように制御することを特徴とする請
    求項3および請求項5のいずれかの項に記載の車両用空
    調装置または請求項2に記載の可変容量型コンプレッ
    サ。
  7. 【請求項7】前記物理量が前記吐出手段の吸入圧力であ
    ることを特徴とする請求項1,請求項3〜6のいずれかの
    項に記載の車両用空調装置または請求項2に記載の可変
    容量型コンプレッサ。
  8. 【請求項8】前記物理量がエバポレータを通過する直後
    の空気の温度であることを特徴とする請求項1,請求項3
    〜6のいずれかの項に記載の車両用空調装置または請求
    項2に記載の可変容量型コンプレッサ。
  9. 【請求項9】前記物理量が冷媒温度であることを特徴と
    する請求項1,請求項3〜6のいずれかの項に記載の車両
    用空調装置または請求項2に記載の可変容量型コンプレ
    ッサ。
  10. 【請求項10】前記出力手段が急速冷却を手動で指令す
    る手動スイッチであることを特徴とする請求項1,請求項
    3〜9のいずれかの項に記載の車両用空調装置。
  11. 【請求項11】前記出力手段が、車室内温度を設定温度
    にするために各種温度や熱量などの情報を検出する検出
    手段と、この検出手段で検出された温度情報に基づいて
    熱負荷が所定値以上か否かを判定する判定手段とから成
    り、熱負荷が所定値以上と判定されると急速冷却指令が
    出力されることを特徴とする請求項1,請求項3〜9のい
    ずれかの項に記載の車両用空調装置。
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