JP3799921B2 - 容量可変型圧縮機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、車両の駆動源に補機として駆動される容量可変型圧縮機の吐出容量を制御するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両用空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）は、凝縮器、減圧装置としての膨張弁、蒸発器及び圧縮機を備えている。圧縮機は蒸発器からの冷媒ガスを吸入して圧縮し、その圧縮ガスを凝縮器に向けて吐出する。蒸発器は冷媒循環回路を流れる冷媒と車室内空気との熱交換を行う。熱負荷又は冷房負荷の大きさに応じて、蒸発器周辺を通過する空気の熱量が蒸発器内を流れる冷媒に伝達されるため、蒸発器の出口又は下流側での冷媒ガス圧力は冷房負荷の大きさを反映する。
【０００３】
車載用の圧縮機として広く採用されている容量可変型斜板式圧縮機には、蒸発器の出口圧力（吸入圧Ｐｓという）を所定の目標値（設定吸入圧という）に維持すべく動作する容量制御機構が組み込まれている。容量制御機構は、冷房負荷の大きさに見合った冷媒流量となるように吸入圧Ｐｓを制御指標として圧縮機の吐出容量つまり斜板角度をフィードバック制御する。かかる容量制御機構の典型例は、内部制御弁と呼ばれる制御弁である。内部制御弁ではベローズやダイヤフラム等の感圧部材で吸入圧Ｐｓを感知し、感圧部材の変位動作を弁体の位置決めに利用して弁開度調節を行うことにより、斜板室（クランク室ともいう）の圧力（クランク圧）を調節して斜板角度を決めている。
【０００４】
また、単一の設定吸入圧しか持ち得ない単純な内部制御弁では細やかな空調制御要求に対応できないため、外部からの電気制御によって設定吸入圧を変更可能な設定吸入圧可変型制御弁も存在する。設定吸入圧可変型制御弁は例えば、前述の内部制御弁に電磁ソレノイド等の電気的に付勢力調節可能なアクチュエータを付加し、内部制御弁の設定吸入圧を決めている感圧部材に作用する機械的バネ力を外部制御によって増減変更することにより、設定吸入圧の変更を実現するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
車載用圧縮機は一般に、内燃機関等の車両の駆動源から動力供給を受けて駆動される。圧縮機は内燃機関の動力を最も消費する補機の一つであり、内燃機関にとって大きな負荷であることは間違いない。それ故、車両用空調装置は、車両の急加速時等において内燃機関の動力性能を車両の走行に極力振り向けたい時には、圧縮機の吐出容量を最小化することで、内燃機関の圧縮機駆動負荷を低減するような制御（一時的な負荷低減措置としての加速カット制御）を行うようにプログラムされている。前述の設定吸入圧可変弁付き容量可変型圧縮機を用いた空調装置では、制御弁の設定吸入圧を通常の設定吸入圧よりも高い値に変更することで現吸入圧を新設定圧に比して低い値とすることにより、圧縮機の吐出容量を最小化する方向に誘導して実質的な加速カット制御を実現している。
【０００６】
ところが、設定吸入圧可変弁付きの容量可変型圧縮機の動作を詳細に解析したところ、吸入圧Ｐｓを指標としたフィードバック制御を介在させる限り、目論見通りの加速カット制御が常に実現するわけではないということが判明した。
【０００７】
図８のグラフは、吸入圧Ｐｓと圧縮機の吐出容量Ｖｃとの相関関係を概念的に表したものである。このグラフから分かるように、吸入圧Ｐｓと吐出容量Ｖｃとの相関曲線（特性線）は一種類ではなく、蒸発器での熱負荷の大きさに応じて複数の相関曲線が存在する。このため、ある圧力Ｐｓ１をフィードバック制御の目標値たる設定吸入圧として与えたとしても、熱負荷の状況によって制御弁の自律動作に基づいて実現される実際の吐出容量Ｖｃには一定幅（グラフではΔＶｃ）のばらつきが生じてしまう。例えば、蒸発器の熱負荷が過大な場合には、設定吸入圧を十分に高くしたつもりでも、実際の吐出容量Ｖｃは内燃機関の負荷を低減するところまで落ちきらないという事態が生じ得る。つまり吸入圧Ｐｓに依拠した制御では、単に設定吸入圧を高い値に設定変更しても、蒸発器での熱負荷の変化が追従してこなければ、即座に吐出容量を落とせないというジレンマがある。
【０００８】
蒸発器での熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓに基づいて容量可変型圧縮機の吐出容量Ｖｃを調節する制御手法は、車外の寒暖の変化にかかわらず、人間の快適感を左右する室温の安定維持を図るという空調装置本来の目的を達成する上では極めて妥当な制御手法であった。しかし、上記加速カット制御にみられるように、空調装置本来の目的を一時的に放棄してでも、内燃機関の事情を最優先して緊急避難的に迅速な吐出容量ダウンを実現し、その後に衝撃等を回避できる復帰パターンでもって元の吐出容量Ｖｃまで復帰させるという制御を実現するには、吸入圧Ｐｓに依拠した制御では十分に対応できないというのが実状である。
【０００９】
本発明の目的は、蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、車両の駆動源の高負荷時における吐出容量の迅速な変更及びその後の復帰とを両立させることが可能な容量可変型圧縮機の制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、車両の駆動源に補機として駆動される容量可変型圧縮機の吐出容量を制御するための制御装置において、前記冷媒循環回路に設定された、容量可変型圧縮機の吐出容量が反映される二つの圧力監視点間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記車両用空調装置の冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段と、前記駆動源の負荷を検出する駆動源負荷検出手段と、前記冷房負荷検出手段からの冷房負荷情報に基づいて、二つの圧力監視点間の差圧の制御目標となる設定差圧を算出する設定差圧算出手段と、前記駆動源負荷検出手段からの駆動源負荷情報に基づいて、駆動源が高負荷状態にあるか否かを判定する駆動源負荷判定手段と、前記駆動源負荷判定手段の判定に基づき、駆動源が高負荷状態にある場合には二つの圧力監視点間の差圧に制限値を設定する制限値設定手段と、前記設定差圧算出手段により算出された設定差圧と制限値設定手段により設定された制限値とを比較し、設定差圧の示唆する容量可変型圧縮機の吐出容量が制限値の示唆する吐出容量以下であれば設定差圧を、設定差圧の示唆する吐出容量が制限値の示唆する吐出容量を上回るなら制限値を新たな設定差圧として取り扱う設定差圧決定手段と、前記設定差圧決定手段からの設定差圧に差圧検出手段が検出した差圧が近づくように容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する圧縮機制御手段とを備えたことを特徴とする容量可変型圧縮機の制御装置である。
【００１１】
この構成においては、容量可変型圧縮機の吐出容量制御に影響を及ぼす圧力要因として、容量可変型圧縮機の吐出容量が反映される冷媒循環回路における二つの圧力監視点間の差圧を利用している。従って、設定差圧決定手段により決定された設定差圧に基づいて、この設定差圧を維持するように圧縮機の吐出容量を制御する圧縮機制御手段を採用することで、圧縮機の負荷トルクと相関性を持つ吐出容量を直接的に制御することが可能となり、従来の吸入圧感応型制御弁が内在していた欠点を克服することができる。つまり、通常時において室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御が可能となるのみならず、車両の急加速時等、駆動源の負荷が高い場合において緊急避難的な吐出容量の迅速な変更及びその後の復帰を実現することが可能となる。
【００１２】
ここで、車両の運転者が、例えばアクセルペダルを大きく踏み込んで急加速要求を意思表示したとする。従って、駆動源負荷検出手段としての例えばアクセル開度センサからのアクセル開度が所定値以上となり、それに基づいて駆動源負荷判定手段は駆動源が高負荷状態にあると判定する。この駆動源の高負荷状態に応じて、制限値設定手段は二つの圧力監視点間の差圧に制限値を設定するとともに、設定差圧決定手段はこの制限値と冷房負荷に応じて算出された設定差圧とを比較する。そして、設定差圧決定手段は、設定差圧の示唆する容量可変型圧縮機の吐出容量が制限値の示唆する吐出容量以下であれば、つまり設定差圧が実現された場合の圧縮機の消費動力が、急加速要求を満たそうとする駆動源の足かせにはならないと判定された場合には、冷房負荷に応じて算出された設定差圧を取り扱う。従って、この設定差圧に基づいて、圧縮機制御手段により制御される圧縮機の吐出容量は冷房負荷に応じたものとなり、空調が無駄な犠牲を強いられることはない。よって、所定値以上のアクセル開度に応じて一義的に圧縮機の吐出容量を最小とする従来の加速カット制御と比較して、車両の加速性能を同等に発揮させることができてなおかつ空調の犠牲を少なくすることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、前記駆動源負荷判定手段は駆動源の高負荷の度合を判定し、制限値設定手段は駆動源の高負荷の度合に応じて制限値を調節することを特徴としている。
【００１４】
この構成において駆動源負荷判定手段は、例えばアクセル開度が所定値以上であってもこの所定値付近であるなら、急加速要求（高負荷）の度合は小さいと判定する。従って、制限値設定手段は、この急加速要求の度合が小さいことに応じて制限値を緩く（吐出容量を大きめに）調節する。従って、設定差圧算出手段が算出した設定差圧の示唆する吐出容量が、この緩い制限値の示唆する吐出容量を上回り、設定差圧決定手段が制限値を新たな設定差圧として取り扱ったとしても、冷媒循環回路（冷凍サイクル）における冷媒流量はある程度多く確保されることとなる。その結果、駆動源の動力性能が、運転者の急加速要求を満たすよりも余分に、圧縮機の駆動から加速へ振り向けられてしまうことがなく、空調が過度な犠牲を強いられることがない。よって、車両の加速性能の発揮と空調の犠牲を少なくすることとを高次元で両立することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、前記容量可変型圧縮機は、カムプレートを収容するクランク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能であり、前記圧縮機制御手段は、弁開度調節によりクランク室の内圧を調節可能な制御弁を備え、前記制御弁は、二つの圧力監視点間の差圧を機械的に検出する差圧検出手段を内蔵し、この差圧検出手段が検出した差圧に基づいて自律的に弁体の開度調節が可能であって、さらにはこの自律的な開度調節動作の基準となる設定差圧決定手段からの設定差圧に基づく弁体への付与荷重を、外部からの電気制御によって変更可能な電気駆動部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
この構成においては、例えば二つの圧力監視点の圧力をそれぞれ電気的に検出して弁体の位置決めに反映させるような複雑な構成（圧力センサ等）や複雑な電気駆動部の電気制御プログラムを必要としない。また、クランク室の内圧の制御構成として、例えば、冷媒循環回路の主回路である冷凍サイクルの高圧領域からクランク室への冷媒ガスの導入量、及びクランク室から冷凍サイクルの低圧領域への冷媒ガスの導出量の少なくとも一方を調節することで行なう構成を採用したとする。この場合、冷凍サイクルの高圧領域からクランク室を経由して冷凍サイクルの低圧領域へ至る容量制御用の冷媒回路は、冷媒循環回路の副回路として捉えることができる。つまりこの副回路に圧力監視点を設定しても良い。
【００１７】
請求項４の発明は、前記設定差圧決定手段は、設定差圧を制限値とした後に、設定差圧をこの制限値から設定差圧算出手段により算出された設定差圧に変更する場合には、この設定差圧の変更を所定時間かけて徐々に行なうことを特徴としている。
【００１８】
この構成においては、圧縮機の吐出容量の変更過程における衝撃や異音の発生を効果的に防止又は抑制することが可能となる。
請求項５の発明は、現時点で判明している冷房負荷検出手段の一例を具体化したものである。すなわち、前記冷房負荷検出手段は、車室温度と相関性のある温度を検出する温度センサと、所望温度を設定するための温度設定器とを備え、設定差圧算出手段は温度センサからの検出温度情報と温度設定器からの設定温度情報とに基づいて設定差圧を算出することを特徴としている。
【００１９】
請求項６の発明は、現時点で判明している駆動源負荷検出手段の一例を具体化したものである。すなわち、前記駆動源負荷検出手段はアクセル開度センサを備え、前記駆動源負荷判定手段はアクセル開度センサからのアクセル開度情報に基づいて駆動源の負荷状態の判定を行なうことを特徴としている。なお、アクセル開度情報は、アクセル開度の絶対量であっても良いし、アクセル開度の単位時間当たりの増加量であっても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、車両用空調装置の冷媒循環回路を構成する容量可変型斜板式圧縮機の制御装置について図１〜図７を参照して説明する。
【００２１】
（容量可変型斜板式圧縮機）
図１に示すように容量可変型斜板式圧縮機（以下単に圧縮機とする）は、シリンダブロック１１と、その前端に接合固定されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・ポート形成体１３を介して接合固定されたリヤハウジング１４とを備えている。クランク室１５は、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とで囲まれた領域に区画されている。駆動軸１６は、クランク室１５を挿通するようにして、シリンダブロック１１及びフロントハウジング１２によって回転可能に支持されている。ラグプレート１７は、クランク室１５において駆動軸１６に一体回転可能に固定されている。
【００２２】
前記駆動軸１６の前端部は動力伝達機構ＰＴを介して、車両の駆動源としての内燃機関Ｅｇに作動連結されている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気制御によって動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機構（例えば電磁クラッチ）であってもよく、又は、そのようなクラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよい。なお、本件では、クラッチレスタイプの動力伝達機構ＰＴが採用されているものとする。
【００２３】
カムプレートとしての斜板１８は前記クランク室１５に収容されている。斜板１８は、駆動軸１６にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構１９は、ラグプレート１７と斜板１８との間に介在されている。従って、斜板１８は、ヒンジ機構１９を介したラグプレート１７との間でのヒンジ連結、及び駆動軸１６の支持により、ラグプレート１７及び駆動軸１６と同期回転可能であると共に駆動軸１６の軸線方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸１６に対し傾動可能となっている。
【００２４】
複数（図面には一つのみ示す）のシリンダボア２０は、前記シリンダブロック１１において駆動軸１６を取り囲むようにして貫設形成されている。片頭型のピストン２１は、各シリンダボア２０に往復動可能に収容されている。シリンダボア２０の前後開口は、弁・ポート形成体１３及びピストン２１によって閉塞されており、このシリンダボア２０内にはピストン２１の往復動に応じて容積変化する圧縮室が区画されている。ピストン２１はシュー２８を介して斜板１８の外周部に係留されている。従って、駆動軸１６の回転に伴う斜板１８の回転運動が、シュー２８を介してピストン２１の往復運動に変換される。
【００２５】
吸入圧力（Ｐｓ）領域を構成する吸入室２２及び吐出圧力（Ｐｄ）領域を構成する吐出室２３は、前記弁・ポート形成体１３とリヤハウジング１４とで囲まれた領域にそれぞれ区画されている。そして、吸入室２２の冷媒ガスは、ピストン２１の上死点位置から下死点側への移動により、弁・ポート形成体１３の吸入ポート２４及び吸入弁２５を介してシリンダボア２０（圧縮室）へ吸入される。シリンダボア２０に吸入された冷媒ガスは、ピストン２１の下死点位置から上死点側への移動により所定の圧力にまで圧縮された後に、弁・ポート形成体１３の吐出ポート２６及び吐出弁２７を介して吐出室２３へ吐出される。
【００２６】
前記斜板１８の傾斜角度（駆動軸１６に直交する仮想平面との間でなす角度）は、シリンダボア２０（圧縮室）の内圧と、ピストン２１の背圧であるクランク室１５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との関係を変更することで調節可能である。本実施形態においては、クランク圧Ｐｃを積極的に変更することで斜板１８の傾斜角度を調節する。
【００２７】
（冷媒循環回路）
図１及び図２に示すように、車両用空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）は、上述した圧縮機と外部冷媒回路３５とから構成される。外部冷媒回路３５は、凝縮器３６、減圧装置としての温度式膨張弁３７及び蒸発器３８を備えている。膨張弁３７の開度は、蒸発器３８の出口側又は下流側に設けられた感温筒３７ａの検知温度および蒸発圧力（蒸発器３８の出口圧力）に基づいてフィードバック制御される。膨張弁３７は、熱負荷に見合った液冷媒を蒸発器３８に供給して外部冷媒回路３５における冷媒流量を調節する。流通管３９は、外部冷媒回路３５の下流域において、蒸発器３８の出口と圧縮機の吸入室２２とを接続している。流通管４０は、外部冷媒回路３５の上流域において、圧縮機の吐出室２３と凝縮器３６の入口とを接続している。圧縮機は外部冷媒回路３５の下流域から吸入室２２に導かれた冷媒ガスを吸入して圧縮し、圧縮したガスを外部冷媒回路３５の上流域へとつながる吐出室２３に吐出する。
【００２８】
さて、冷媒循環回路を流れる冷媒の流量が大きくなるほど、回路又は配管の単位長さ当りの圧力損失も大きくなる。つまり、冷媒循環回路に沿って設定された第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との間の圧力損失（差圧）は、この冷媒循環回路における冷媒流量と正の相関を示す。従って、この第１圧力監視点Ｐ１のガス圧力（Ｐ１圧力）ＰｄＨと第２圧力監視点Ｐ２のガス圧力（Ｐ２圧力）ＰｄＬとの差（二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ））を把握することは、冷媒循環回路における冷媒流量を間接的に検出することに他ならない。本実施形態では、流通管４０の最上流域に当たる吐出室２３内に上流側（高圧側）の第１圧力監視点Ｐ１を定めると共に、そこから所定距離だけ離れた流通管４０の途中に、下流側（低圧側）の第２圧力監視点Ｐ２を定めている。
【００２９】
なお、前記冷媒循環回路における冷媒流量は、圧縮機において駆動軸１６の単位回転あたりの冷媒ガス吐出量（吐出容量）と、駆動軸１６の回転速度との積で表すことができる。駆動軸１６の回転速度は、内燃機関Ｅｇ（その出力軸）の回転速度と動力伝達機構ＰＴのプーリ比とから算出することができる。つまり、内燃機関Ｅｇの回転速度が一定の条件下では、圧縮機の吐出容量が増大すれば冷媒循環回路における冷媒流量も増大し、圧縮機の吐出容量が減少すれば冷媒流量も減少する。逆に、圧縮機の吐出容量が一定の条件下では、内燃機関Ｅｇの回転速度が増大すれば冷媒循環回路における冷媒流量も増大し、内燃機関Ｅｇの回転速度が減少すれば冷媒流量も減少する。
【００３０】
前記流通管４０において両圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間には、二点間差圧拡大手段としての固定絞り４３が配設されている。固定絞り４３は、両圧力監視点Ｐ１，Ｐ２をそれ程離して設定しなくとも、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を明確化（拡大）する役目をなしている。このように、固定絞り４３を両圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間に備えることで、特に第２圧力監視点Ｐ２を圧縮機（吐出室２３）寄りに設定することができ、ひいてはこの第２圧力監視点Ｐ２と圧縮機に備えられている制御弁４６との間の後記第２検圧通路４２を短くすることができる。
【００３１】
（制御装置を構成するクランク室の圧力制御機構）
図１及び図２に示すように、圧縮機のクランク圧Ｐｃを制御するためのクランク圧制御機構は、抽気通路３１、第１検圧通路４１、第２検圧通路４２、及びクランク通路４４並びに制御弁４６によって構成されている。抽気通路３１はクランク室１５と吸入室２２とを連通する。第１検圧通路４１は、冷媒循環回路の第１圧力監視点Ｐ１と制御弁４６とを連通する。第２検圧通路４２は、冷媒循環回路の第２圧力監視点Ｐ２と制御弁４６とを連通する。クランク通路４４は制御弁４６とクランク室１５とを連通する。
【００３２】
そして、制御弁４６の開度を調節することで、第２検圧通路４２及びクランク通路４４（所謂給気通路）を介した第２圧力監視点Ｐ２からクランク室１５への高圧な吐出ガスの導入量と、抽気通路３１を介したクランク室１５から吸入室２２へのガス導出量とのバランスが制御され、クランク圧Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、ピストン２１を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダボア２０の内圧との差が変更され、斜板１８の傾斜角度が変更される。斜板１８の傾斜角度の変更に応じて、ピストン２１のストロークすなわち吐出容量が調節される。
【００３３】
（制御弁）
図３及び図４に示すように圧縮機制御手段を構成する制御弁４６は、その上半部を占める入れ側弁部５１と、下半部を占める電気駆動部としてのソレノイド部５２とを備えている。入れ側弁部５１は、第２圧力監視点Ｐ２とクランク室１５とを接続する給気通路４２，４４の開度（絞り量）を調節する。ソレノイド部５２は、制御弁４６内に配設された作動ロッド５３を、外部からの通電制御に基づき付勢制御するための一種の電磁アクチュエータである。作動ロッド５３はその図面上端部から下端部に向かって、区画部５４、連結部５５、弁体としての弁部５６及びガイドロッド部５７を同順に備えている。弁部５６はガイドロッド部５７の一部にあたる。連結部５５の軸直交断面積を「Ｓ３」、ガイドロッド部５７（弁部５６）の軸直交断面積を「Ｓ４」とすると、Ｓ４＞Ｓ３の関係が成り立っている。
【００３４】
前記制御弁４６のバルブハウジング５８は、栓体５８ａと、入れ側弁部５１の主な外郭を構成する上半部本体５８ｂと、ソレノイド部５２の主な外郭を構成する下半部本体５８ｃとから構成されている。弁室５９及び連通路６０は、バルブハウジング５８の上半部本体５８ｂ内に区画されている。第１圧力室としての高圧室６５は、上半部本体５８ｂとその上部に螺入された栓体５８ａとの間に区画されている。作動ロッド５３は、弁室５９、連通路６０及び高圧室６５内に、バルブハウジング５８の軸線方向（図面上下方向）へ移動可能に配設されている。弁室５９及び連通路６０は作動ロッド５３の配置次第で連通可能となる。
【００３５】
前記弁室５９の底壁は、ソレノイド部５２を構成する固定鉄心７０の上端面によって提供されている。第１ポート６２は、弁室５９を取り囲むバルブハウジング５８の周壁において、その半径方向に延びるようにして設けられている。第１ポート６２は、第２検圧通路４２を介して弁室５９を第２圧力監視点Ｐ２に連通させる。従って、第２圧力監視点Ｐ２のＰ２圧力ＰｄＬが、第２検圧通路４２及び第１ポート６２を介して弁室５９に導入されている。第２ポート６３は、連通路６０を取り囲むバルブハウジング５８の周壁において、その半径方向に延びるようにして設けられている。第２ポート６３は、クランク通路４４を介して連通路６０をクランク室１５に連通させる。従って、弁室５９及び連通路６０は、第２圧力監視点Ｐ２の圧力をクランク室１５に供給するための制御弁内給気通路を構成する。
【００３６】
前記作動ロッド５３の弁部５６は弁室５９内に配置されている。連通路６０の口径面積Ｓ１は、ガス流通が妨げられないように、それに挿通される作動ロッド５３の連結部５５の軸直交断面積Ｓ３より大きくされている。また、連通路６０の口径面積Ｓ１は、ガイドロッド部５７（弁部５６）の軸直交断面積Ｓ４より小さくされている。このため、弁室５９と連通路６０との境界に位置する段差は弁座６４として機能し、連通路６０は一種の弁孔となる。作動ロッド５３が図３の位置（最下動位置）から弁部５６が弁座６４に着座する最上動位置へ上動されると、連通路６０が遮断される。つまり作動ロッド５３の弁部５６は、給気通路４２，４４の開度を任意調節可能な入れ側弁体として機能する。
【００３７】
前記作動ロッド５３の区画部５４は高圧室６５に挿入されている。この区画部５４は高圧室６５と連通路６０との間の圧力隔壁の役目を果たし、両者６０，６５の直接連通を許容しない。区画部５４のシール部分（圧力隔壁として機能する部分）の軸直交断面積を「Ｓ２」とすると、この軸直交断面積Ｓ２は連通路６０の口径面積Ｓ１と同じとなっている（Ｓ１＝Ｓ２）。
【００３８】
第３ポート６７は、前記高圧室６５を取り囲むバルブハウジング５８の周壁に設けられている。高圧室６５は、第３ポート６７及び第１検圧通路４１を介して、第１圧力監視点Ｐ１である吐出室２３と常時連通されている。従って、Ｐ１圧力ＰｄＨが第１検圧通路４１及び第３ポート６７を介して高圧室６５に導入されている。戻しバネ６８は前記高圧室６５に収容されている。この戻しバネ６８は、区画部５４（作動ロッド５３）を高圧室６５から弁室５９に向けて付勢する。
【００３９】
前記ソレノイド部５２は有底円筒状の収容筒６９を備えている。固定鉄心７０は収容筒６９の上部に嵌合され、この嵌合により収容筒６９内には第２圧力室としてのプランジャ室７１が区画されている。プランジャ（可動鉄心）７２は、プランジャ室７１内にバルブハウジング５８の軸線方向へ移動可能に収容されている。ガイド孔７３は固定鉄心７０に形成され、このガイド孔７３内には作動ロッド５３のガイドロッド部５７が、バルブハウジング５８の軸線方向に移動可能に配置されている。ガイド孔７３の内壁面とガイドロッド部５７との間には若干の隙間（図示略）が確保されており、この隙間を介して弁室５９とプランジャ室７１とは常時連通されている。つまり、プランジャ室７１には弁室５９の圧力、つまり第２圧力監視点Ｐ２のＰ２圧力ＰｄＬが導入されている。
【００４０】
前記作動ロッド５３のガイドロッド部５７はその下端部がプランジャ室７１内に延出され、この延出部分にはプランジャ７２が嵌合固定されている。従って、プランジャ７２と作動ロッド５３とは一体となって上下動する。緩衝バネ７４はプランジャ室７１に収容されている。この緩衝バネ７４の付勢力は、プランジャ７２を固定鉄心７０に近接させる方向に作用してプランジャ７２及び作動ロッド５３を図面上方に付勢する。この緩衝バネ７４は戻しバネ６８よりもバネ力が弱いものが用いられ、このため戻しバネ６８は、プランジャ７２及び作動ロッド５３を最下動位置（非通電時における初期位置）に戻すための初期化手段として機能する。
【００４１】
コイル７５は、前記固定鉄心７０及びプランジャ７２の周囲において、これらを跨ぐ範囲に巻回されている。このコイル７５には制御コンピュータ８１の指令に基づき駆動回路８２から駆動信号が供給され、コイル７５はその電力供給量に応じた大きさの電磁力Ｆを固定鉄心７０とプランジャ７２との間に発生させる。そして、その電磁力Ｆによってプランジャ７２が固定鉄心７０に向かって吸引されて作動ロッド５３が上動する。
【００４２】
なお、前記コイル７５への通電制御は、このコイル７５への印加電圧を調整することでなされる。印加電圧の調整は、電圧値そのものを変更する手段と、ＰＷＭ制御（一定周期のパルス状電圧を印加し、そのパルスの時間的な幅を変更することで平均電圧を調整する方法。印加電圧はパルスの電圧値×パルス幅／パルス周期となる。パルス幅／パルス周期はデューティ比と呼ばれ、ＰＷＭ制御を応用した電圧制御をデューティ制御と呼ぶこともある）による手段が一般的に採用されている。ＰＷＭ制御とした場合、電流が脈動的に変化しこれがディザとなって電磁石のヒステリシスを軽減する効果も期待できる。また、コイル電流を測定し、印加電圧調整にフィードバックすることで電流制御とすることも一般的に行われている。本実施形態ではデューティ制御を採用する。制御弁４６の構造上、デューティ比Ｄｔを小さくすると弁開度（給気通路４２，４４の開度）が大きくなり、デューティ比Ｄｔを大きくすると弁開度が小さくなる傾向にある。
【００４３】
（制御弁の動作条件及び特性に関する考察）
図３の制御弁４６の弁開度は、弁体としての弁部５６を含む作動ロッド５３の配置如何によって決まる。作動ロッド５３の各部に作用する種々の力を総合的に考察することで、この制御弁４６の動作条件や特性が明らかとなる。
【００４４】
図３及び図４に示すように、作動ロッド５３の連結部５５には、戻しバネ６８の下向きの付勢力ｆ１によって加勢された区画部５４の上下の差圧（Ｐ１圧力ＰｄＨ−クランク圧Ｐｃ）に基づく下向きの押圧力が作用する。但し、区画部５４においてＰ１圧力ＰｄＨの受圧面積はＳ２であるが、区画部５４においてクランク圧Ｐｃの受圧面積は（Ｓ２−Ｓ３）である。下向き方向を正方向として連結部５５に作用する全ての力ΣＦ１を整理すると、ΣＦ１は次の数１式のように表される。
【００４５】
（数１式）
ΣＦ１＝ＰｄＨ・Ｓ２−Ｐｃ（Ｓ２−Ｓ３）＋ｆ１
他方、作動ロッド５３のガイドロッド部５７（弁部５６を含む）には、緩衝バネ７４の上向き付勢力ｆ２によって加勢された上向きの電磁付勢力Ｆが作用する。ここで、弁部５６、ガイドロッド部５７及びプランジャ７２の全露出面に作用する圧力を単純化して考察すると、まず弁部５６の上端面５６ａは、連通路６０の内周面から垂下させた仮想円筒面（二本の垂直破線で示す）によって内側部分と外側部分とに分けられ、前記内側部分（面積：Ｓ１−Ｓ３）にはクランク圧Ｐｃが下向きに作用し、前記外側部分（面積：Ｓ４−Ｓ１）にはＰ２圧力ＰｄＬが下向きに作用するものとみなすことができる。他方、プランジャ室７１に及んでいるＰ２圧力ＰｄＬは、プランジャ７２の上下面での圧力相殺を考慮すれば、ガイドロッド部５７の軸直交断面積Ｓ４に相当する面積でもってガイドロッド部５７の下端面５７ａを上向きに押している。上向き方向を正方向として弁部５６及びガイドロッド部５７に作用する全ての力ΣＦ２を整理すると、ΣＦ２は次の数２式のように表される。
【００４６】
（数２式）
ΣＦ２＝Ｆ＋ｆ２−Ｐｃ（Ｓ１−Ｓ３）−ＰｄＬ（Ｓ４−Ｓ１）＋ＰｄＬ・Ｓ４
＝Ｆ＋ｆ２＋ＰｄＬ・Ｓ１−Ｐｃ（Ｓ１−Ｓ３）
なお、上記数２式を整理する過程で、−ＰｄＬ・Ｓ４と、＋ＰｄＬ・Ｓ４とが相殺されてＰｄＬ・Ｓ１項のみが残った。つまりこの計算過程は、ガイドロッド部５７（弁部５６を含む）の上下面５６ａ，５７ａ及びプランジャ７２の上下面に作用されているＰ２圧力ＰｄＬの影響を、このＰ２圧力ＰｄＬがガイドロッド部５７及びプランジャ７２の一面（下端面）にのみ集約的に作用するものと仮定して考察するときに、弁部５６を含むガイドロッド部５７のＰ２圧力ＰｄＬに関する有効受圧面積がＳ４−（Ｓ４−Ｓ１）＝Ｓ１と表現できることを意味している。つまりＰ２圧力ＰｄＬに関する限り、ガイドロッド部５７の有効受圧面積は、ガイドロッド部５７の軸直交断面積Ｓ４にかかわらず、連通路６０の口径面積Ｓ１に一致する。このように本明細書では、ロッド等の部材の両端に同種の圧力が作用している場合に、その圧力が部材の一方の端部にのみ集約的に作用するものと仮定して考察することを許容するような実質的な受圧面積のことを特に、その圧力に関する「有効受圧面積」と呼ぶことにする。
【００４７】
さて、前記作動ロッド５３は、区画部５４、連結部５５、及びガイドロッド部５７（弁部５６）からなる一体物であるから、その配置は次の数３式に示すΣＦ１＝ΣＦ２の力学的均衡を充足する位置に決まる。なお、数３式はΣＦ１＝ΣＦ２を整理した後を示す。
【００４８】
（数３式）
ＰｄＨ・Ｓ２−ＰｄＬ・Ｓ１−Ｐｃ（Ｓ２−Ｓ１）＝Ｆ−ｆ１＋ｆ２
ここで、本実施形態においては、連通路６０の口径面積Ｓ１と区画部５４の軸直交断面積Ｓ２とが等しくされており（Ｓ１＝Ｓ２）、従って数３式をさらに整理すれば次の数４式となる。
【００４９】
（数４式）
ＰｄＨ−ＰｄＬ＝（Ｆ−ｆ１＋ｆ２）／Ｓ１
上記数４式において、ｆ１，ｆ２，Ｓ１は機械設計の段階で一義的に決まる確定的なパラメータであり、電磁付勢力Ｆはコイル７５への電力供給量に応じて変化する可変パラメータである。この数４式から明らかなように図３の制御弁４６は、電磁付勢力Ｆによって決定された二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）の制御目標（設定差圧）を維持するように、この二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に応じて内部自律的に作動ロッド５３を位置決めする。コイル７５へのデューティ比Ｄｔを大きくして電磁付勢力Ｆを大きくすれば設定差圧は大きくなり、逆にデューティ比Ｄｔを小さくして電磁付勢力Ｆを小さくすれば設定差圧は小さくなる。本実施形態においては、区画部５４にてＰ１圧力ＰｄＨを受承するとともに、ガイドロッド部５７にてＰ２圧力ＰｄＬを受承する作動ロッド５３が差圧検出手段を構成している。
【００５０】
（制御体系）
図２及び図３に示すように、車両用空調装置はその制御全般を司る制御コンピュータ８１を備えている。制御コンピュータ８１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ及びＩ／Ｏインターフェイスを備えている。Ａ／Ｃスイッチ（乗員が操作する空調装置のＯＮ／ＯＦＦスイッチ）８３、車室内温度Ｔｅ（ｔ）を検出するための温度センサ８４、車室内温度の好ましい設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）を設定するための温度設定器８５、内燃機関Ｅｇの吸気管路に設けられたスロットル弁の開度又はアクセルペダルの踏み込み量を検知するためのアクセル開度センサ８６は、制御コンピュータ８１のＩ／Ｏの入力端子に接続されている。駆動回路８２は、制御コンピュータ８１のＩ／Ｏの出力端子に接続されている。制御コンピュータ８１は、冷房負荷検出手段、駆動源負荷検出手段、設定差圧算出手段、駆動源負荷判定手段、制限値設定手段、設定差圧決定手段及び圧縮機制御手段を構成する。温度センサ８４及び温度設定器８５は冷房負荷検出手段を構成し、アクセル開度センサ８６は駆動源負荷検出手段を構成する。
【００５１】
前記制御コンピュータ８１は、各検知手段８３〜８６から提供される各種の外部情報に基づいて適切なデューティ比Ｄｔ（設定差圧）を演算し、駆動回路８２に対しそのデューティ比Ｄｔでの駆動信号の出力を指令する。駆動回路８２は、命じられたデューティ比Ｄｔの駆動信号を制御弁４６のコイル７５に出力する。コイル７５に提供される駆動信号のデューティ比Ｄｔに応じて、制御弁４６のソレノイド部５２の電磁付勢力Ｆが変化する。
【００５２】
次に、図５〜図７のフローチャートを参照して制御コンピュータ８１による制御弁４６へのデューティ制御の概要を簡単に説明する。
（メインルーチン）
図５のフローチャートは、空調制御プログラムの幹となるメインルーチンを示す。車両のイグニションスイッチ（又はスタートスイッチ）がＯＮされると、制御コンピュータ８１は電力を供給されて演算処理を開始する。制御コンピュータ８１は、ステップＳ１０１（以下単に「Ｓ１０１」という、他のステップも以下同様）において初導プログラムに従い各種の初期設定を行う。例えば、駆動回路８２へ指令するデューティ比Ｄｔを初期値又は暫定値とする。Ｓ１０２では、Ａ／Ｃスイッチ８３がＯＮされるまでこのスイッチ８３のＯＮ／ＯＦＦ状況を監視する。Ａ／Ｃスイッチ８３がＯＮされると、Ｓ１０３〜Ｓ１０８において内燃機関Ｅｇが高負荷状態であるか否かの判定、及びこの高負荷の度合に応じたデューティ比Ｄｔ（設定差圧）の制限値（上限値）Ｄｔｌｍ（ｘ）の設定が行われる。なお、本実施形態においては、内燃機関Ｅｇの高負荷状態として、運転者により車両の急加速要求が意思表示された場合を想定している。
【００５３】
すなわち、Ｓ１０３では、アクセル開度センサ８６のアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が第１所定値ＡＣＣ（１）以上であるか否かを判定する。Ｓ１０３判定がＮＯの場合、つまり運転者がアクセルペダルをそれ程大きく踏み込んでおらず、車両の加速要求が無いかあったとしても急とは呼べない程度と推定できる場合、制御コンピュータ８１は駆動回路８２へ指令するデューティ比Ｄｔに上限を設けずにＳ１１０へジャンプされる。
【００５４】
Ｓ１０３判定がＹＥＳの場合、つまり運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んでおり、加速要求が急と呼べるものであって、場合によっては冷媒循環回路の冷媒流量つまりは圧縮機の消費動力に制限を加える必要があると判断された場合には、Ｓ１０４へ移行される。このＳ１０４では、アクセル開度センサ８６からのアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が、第２所定値ＡＣＣ（２）（＞ＡＣＣ（１））以上であるか否かを判定する。Ｓ１０４判定がＮＯの場合、つまりＡＣＣ（１）≦ＡＣＣ（ｘ）＜ＡＣＣ（２）の場合、急加速要求の度合は小さいと判断される。従って、Ｓ１０５において制御コンピュータ８１は、駆動回路８２に指令するデューティ比Ｄｔの上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を、制限の最も緩やかな第１上限値Ｄｔｌｍ（１）に設定する。
【００５５】
Ｓ１０４判定がＹＥＳの場合には、Ｓ１０６においてアクセル開度センサ８６からのアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が、第３所定値ＡＣＣ（３）（＞ＡＣＣ（２））以上であるか否かを判定する。Ｓ１０６判定がＮＯの場合、つまりＡＣＣ（２）≦ＡＣＣ（ｘ）＜ＡＣＣ（３）の場合、急加速要求の度合は中程度と判断される。従って、Ｓ１０７において制御コンピュータ８１は、駆動回路８２に指令するデューティ比Ｄｔの上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を、中間値である第２上限値Ｄｔｌｍ（２）（＜Ｄｔｌｍ（１））に設定する。
【００５６】
Ｓ１０６判定がＹＥＳの場、つまりＡＣＣ（ｘ）≧ＡＣＣ（３）の場合、急加速要求の度合は大きいと判断される。従って、Ｓ１０８において制御コンピュータ８１は、駆動回路８２へ指令するデューティ比Ｄｔの上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を、制限の最も厳しい第３上限値Ｄｔｌｍ（３）（＜Ｄｔｌｍ（２））、例えば０％（コイル７５への給電停止）に設定する。
【００５７】
Ｓ１０９では、制御コンピュータ８１が駆動回路８２に対して現在指令しているデューティ比Ｄｔが、上述したアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）に応じて設定された上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）より大であるか否かを判定する。つまり、現在制御目標として掲げている設定差圧が実現されたと仮定した場合の圧縮機の吐出容量が、それと同一条件（内燃機関Ｅｇの回転速度が同じ等）において、設定差圧の上限値が実現されたと仮定した場合の圧縮機の吐出容量より大であるか否かを判定する。Ｓ１０９判定がＮＯの場合、つまり運転者の急加速要求を内燃機関Ｅｇが満足させるのにあたり、冷媒循環回路における現在の冷媒流量程度、詳しくはこの冷媒流量を実現している圧縮機の消費動力程度ではその妨げにはならないと判断された場合、制御コンピュータ８１はＳ１１０へ移行して図６の通常時制御ルーチンに示す一連の処理を実行する。
【００５８】
Ｓ１０９判定がＹＥＳの場合、つまり運転者の急加速要求を内燃機関Ｅｇが満足させるのにあたり、冷媒循環回路における現在の冷媒流量、詳しくはこの冷媒流量を実現している圧縮機の消費動力では多すぎてその妨げになると判断された場合、制御コンピュータ８１はＳ１１１へ移行して図７の加速カット制御ルーチンに示す一連の処理を実行する。
【００５９】
（通常時制御ルーチン）
図６に示すように、Ｓ１２１において制御コンピュータ８１は、温度センサ８４の検出温度Ｔｅ（ｔ）が温度設定器８５による設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より大であるか否かを判定する。Ｓ１２１判定がＮＯの場合、Ｓ１２２において前記検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より小であるか否かを判定する。Ｓ１２２判定もＮＯの場合には、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に一致していることになるため、冷房能力の変化につながるデューティ比Ｄｔの変更の必要はない。それ故、制御コンピュータ８１は駆動回路８２にデューティ比Ｄｔの変更指令を発することなく、通常時制御ルーチンを離脱する。
【００６０】
Ｓ１２１判定がＹＥＳの場合、車室内は暑く蒸発器３８の熱負荷が大きいと予測されるため、Ｓ１２３において制御コンピュータ８１はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増大させ、その修正値（Ｄｔ＋ΔＤ）へのデューティ比Ｄｔの変更を駆動回路８２に指令する。すると、ソレノイド部５２の電磁力Ｆが若干強まり、その時点での二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）では上下付勢力の均衡が図れないため、作動ロッド５３が上動して戻しバネ６８が蓄力され、この戻しバネ６８の下向き付勢力ｆ１の増加分が上向きの電磁付勢力Ｆの増加分を補償して再び数４式が成立する位置に作動ロッド５３の弁部５６が位置決めされる。その結果、制御弁４６の開度、つまり連通路６０の開度が若干減少し、クランク圧Ｐｃが低下傾向となり、このクランク圧Ｐｃとシリンダボア２０の内圧とのピストン２１を介した差も小さくなって斜板１８が傾斜角度増大方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が増大し負荷トルクも増大する方向に移行する。圧縮機の吐出容量が増大すれば冷媒循環回路における冷媒流量も増大し、蒸発器３８での除熱能力も高まり温度Ｔｅ（ｔ）も低下傾向に向かうはずであり、又、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）は増加する。
【００６１】
他方、Ｓ１２２判定がＹＥＳの場合、車室内は寒く蒸発器３８の熱負荷が小さいと予測されるため、Ｓ１２４において制御コンピュータ８１はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ減少させ、その修正値（Ｄｔ−ΔＤ）へのデューティ比Ｄｔの変更を駆動回路８２に指令する。すると、ソレノイド部５２の電磁力Ｆが若干弱まり、その時点での二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）では上下付勢力の均衡が図れないため、作動ロッド５３が下動して戻しバネ６８の蓄力も減り、この戻しバネ６８の下向き付勢力ｆ１の減少分が上向きの電磁付勢力Ｆの減少分を補償して再び数４式が成立する位置に作動ロッド５３の弁部５６が位置決めされる。その結果、制御弁４６の開度、つまり連通路６０の開度が若干増加し、クランク圧Ｐｃが増大傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア２０の内圧とのピストン２１を介した差も大きくなって斜板１８が傾斜角度減少方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が減少し負荷トルクも減少する方向に移行する。圧縮機の吐出容量が減少すれば、蒸発器３８での除熱能力も低まり温度Ｔｅ（ｔ）も増加傾向に向かうはずであり、又、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）は減少する。
【００６２】
このようにＳ１２３及び／又はＳ１２４でのデューティ比Ｄｔの修正処理を経ることで、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）からずれていてもデューティ比Ｄｔが次第に最適化され、更に制御弁４６での内部自律的な弁開度調節（設定差圧の維持動作）も相俟って温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）付近に収束する。
【００６３】
（加速カット制御ルーチン）
図７に示すように、Ｓ１３１（準備ステップ）において制御コンピュータ８１は、現在駆動回路８２へ指令しているデューティ比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。ＤｔＲは、後述するＳ１３５でのデューティ比Ｄｔの戻し制御における目標値である。そして制御コンピュータ８１は、Ｓ１３２で内蔵タイマの計測動作をスタートさせ、Ｓ１３３で駆動回路８２に指令するデューティ比Ｄｔ（設定差圧）を、急加速要求の度合に応じた上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）（＝Ｄｔｌｍ（１）、Ｄｔｌｍ（２）或いはＤｔｌｍ（３））に減少させる。言い換えれば、冷媒循環回路における冷媒流量の減少、つまりは圧縮機の消費動力の減少を指令する。
【００６４】
Ｓ１３３でのデューティ比Ｄｔの減少により、ソレノイド部５２の電磁力Ｆが弱まって制御弁４６の開度が増加し、斜板１８が傾斜角度減少方向に傾動して圧縮機の吐出容量（負荷トルク）が減少し、冷媒循環回路の冷媒流量つまりは圧縮機の消費動力も減少する方向に移行する。Ｓ１３４において、タイマによって計測された経過時間が予め定められた設定時間ＳＴを超えたか否かを判定する。Ｓ１３４判定がＮＯである限り、デューティ比Ｄｔは上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）に維持される。言い換えれば、タイマスタートからの経過時間が少なくとも設定時間ＳＴを超えるまで冷媒循環回路の冷媒流量は少なめに保たれ、圧縮機の消費動力が確実に少なくされる。そして、急加速時における内燃機関Ｅｇの圧縮機駆動負荷の低減を少なくとも時間ＳＴだけは確実に達成する。一般に車両の加速は一時的なものであるため設定時間ＳＴは短くてよい。
【００６５】
時間ＳＴの経過後、Ｓ１３５においてデューティ比Ｄｔの戻し制御が行われる。この戻し制御の趣旨は、デューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から徐々に復帰目標値ＤｔＲに戻す（増大する）ことで、斜板１８の傾斜角度の急変による衝撃を回避することにある。Ｓ１３５の枠内に示したグラフによれば、Ｓ１３４の判定がＹＥＳになったときが時点ｔ４であり、デューティ比Ｄｔが復帰目標値ＤｔＲに到達したときが時点ｔ５である。所定時間（ｔ５−ｔ４）をかけて直線的パターンのＤｔ復帰が実施される。なお、時間隔（ｔ４−ｔ３）は、前記設定時間ＳＴとＳ１３４判定でＮＯを繰り返す時間との和に相当する。デューテイ比Ｄｔが上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から目標値ＤｔＲに到達すると、加速カット制御ルーチンの処理が終了し、処理が図５のメインルーチンに戻される。
【００６６】
上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態では、蒸発器３８での熱負荷の大きさに影響される吸入圧Ｐｓそのものを制御弁４６の開度制御における直接の指標とすることなく、冷媒循環回路における二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を直接の制御対象として圧縮機の吐出容量のフィードバック制御を実現している。このため、蒸発器３８での熱負荷状況にほとんど影響されることなく、内燃機関Ｅｇ側の事情を優先すべき加速時には外部制御によって即座に吐出容量を減少させることができる。それ故に、加速カット制御の応答性や信頼性及び安定性に優れている。
【００６７】
（２）通常時においても、検出温度Ｔｅ（ｔ）及び設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に基づいてデューティ比Ｄｔを自動修正（図６のＳ１２１〜Ｓ１２４）すると共に、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を指標とした制御弁４６の内部自律的な弁開度調節に基づいて圧縮機の吐出容量を制御することにより、検出温度Ｔｅ（ｔ）と設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）との差が小さくなる方向に冷媒流量を誘導して人間の快適感を満足させるという空調装置本来の目的を十分に達成することができる。つまり本実施形態によれば、通常時における室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、車両の急加速時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができる。
【００６８】
（３）差圧検知手段５３は、冷媒循環回路の冷媒流量の変化に伴い二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）が増大又は減少傾向を示すとき、圧縮機からの冷媒ガスの吐出量が二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）の変化を打ち消すものとなるように、この二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に基づく押圧作用を弁体（弁部５６）に及ぼす。従って、種々の要因で冷媒循環回路の冷媒流量が変化したとしても、その変化を打ち消す方向でクランク圧Ｐｃの調節つまりは吐出容量の調節を達成することができる。
【００６９】
（４）制御弁４６（コイル７５）のデューティ比Ｄｔを外部制御することで、冷媒循環回路の冷媒流量（ひいては圧縮機の吐出容量）をほぼ一義的に変化させることができる。このため、特に加速カット制御における圧縮機の吐出容量の復帰パターンを、図７のＳ１３５（ｔ４−ｔ５間）で示すようなある程度緩やかな直線的パターンとすることが容易となり、吐出容量の復帰過程における衝撃や異音の発生を効果的に防止又は抑制することが可能となる。
【００７０】
（５）制御弁４６は、ソレノイド部５２のコイル７５への通電制御によって、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に基づく押圧力と対抗する電磁力Ｆを適宜変更できる。このため、冷媒循環回路における冷媒流量の目標値（設定差圧）を外部からの制御により設定変更することができる。故に本実施形態の制御弁４６は、ソレノイド部５２の電磁力Ｆを変更しない限り定流量弁的に振る舞うが、外部からのコイル７５の通電制御によって冷媒流量の目標値（設定差圧）を必要に応じて変えられるという意味で外部制御方式の冷媒流量制御弁４６（又は吐出容量制御弁４６）として機能する。又、かかる冷媒流量（又は吐出容量）の外部制御性のために、必要時（又は車両の急加速時）には、冷媒循環回路の蒸発器３８での熱負荷状況にかかわりなく、圧縮機の吐出容量（ひいては負荷トルク）を短時間に急変させるような緊急避難的な容量変更も可能となる。従ってこの制御弁４６によれば、通常時において室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、車両の急加速時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることが可能となる。
【００７１】
（６）従来の加速カット制御としては、アクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が所定値（例えばＡＣＣ（１））以上となると、一義的に制御弁４６（コイル７５）への給電を停止して圧縮機の吐出容量を最小とし、圧縮機の消費動力を低減して内燃機関Ｅｇの動力性能を極力加速に振り向けることが行われている。
【００７２】
しかし、冷房負荷が小さく、冷媒循環回路の冷媒流量が最小付近で制御されている場合には、元々圧縮機の消費動力は少ないために、加速カット制御を介在させずにこのままの状態を維持し続けても、車両の加速性能の低下はほとんどない。従って、この場合において、所定値ＡＣＣ（１）以上のアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）に応じて一義的に圧縮機の吐出容量を最小とすることは、車両の加速性能を向上させるにおいて殆ど意味がなく、単に空調が無駄な犠牲を強いられるのみであった。
【００７３】
また、アクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が所定値ＡＣＣ（１）以上でかつこの所定値ＡＣＣ（１）付近の場合、つまり急加速要求が生じていてもその度合が小さい場合には、内燃機関Ｅｇの動力性能の殆どを車両の加速に振り向ける必要もない。従って、急加速要求の度合が小さい場合に、所定値ＡＣＣ（１）以上のアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）に応じて一義的に吐出容量を最小とすれば、この急加速要求を満たすよりも余分な内燃機関Ｅｇの動力性能が、圧縮機の駆動から加速に振り向けられることとなり、空調が過度な犠牲を強いられることとなっていた。
【００７４】
しかし、本実施形態において制御コンピュータ８１は、運転者による車両の急加速要求が生じると、駆動回路８２に指令するデューティ比Ｄｔに上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を設定する。そして、現在のデューティ比Ｄｔが上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を上回っている場合にのみ、駆動回路８２へ指令するデューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）に設定変更する加速カット制御を行なうように構成されている（Ｓ１０９，Ｓ１１１）。従って、冷媒循環回路の冷媒流量が元々少ない場合には、言い換えれば内燃機関Ｅｇの動力性能が元々圧縮機の駆動にそれ程振り向けられていない場合には（デューティ比Ｄｔ≦Ｄｔｌｍ（ｘ））、冷房負荷に応じて算出されたデューティ比Ｄｔを駆動回路８２へ指令することで、空調を阻害するのみの無駄な加速カット制御が行われることを防止できる。その結果、従来の加速カット制御と比較して、車両の加速性能を同等に発揮させてなおかつ、空調の犠牲を少なくすることができる。
【００７５】
また、本実施形態において制御コンピュータ８１は、急加速要求の有無のみならずこの急加速要求の度合も判定し、この急加速要求の度合に応じてデューティ比Ｄｔの上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を調節する（Ｓ１０３〜Ｓ１０８）。従って、急加速要求が生じている場合であってもこの要求度合が小さければ、デューティ比Ｄｔの上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）は緩く（高く）設定される。このため、この緩い上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を現在のデューティ比Ｄｔが上回って加速カット制御が行われたとしても、冷媒循環回路の冷媒流量はある程度多く確保されることとなる。その結果、急加速要求を満たすよりも余分な内燃機関Ｅｇの動力性能が、圧縮機の駆動から加速に振り向けられてしまうことがなく、空調の過度な犠牲を防止できる。つまり、車両の加速性能の発揮と空調の犠牲を少なくすることとを高次元で両立することができる。
【００７６】
（７）制御弁４６には差圧検出手段としての作動ロッド５３が備えられており、この作動ロッド５３は冷媒循環回路の二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２の圧力ＰｄＨ，ＰｄＬに感応することで、この差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に基づく荷重を弁部５６に対して付与している。従って、例えば二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２の圧力ＰｄＨ，ＰｄＬをそれぞれ電気的に検出して電磁吸引力Ｆに反映させるような複雑な構成（圧力センサ等）や、複雑なコイル７５（駆動回路８２）の電気制御プログラムを必要としない。
【００７７】
（８）圧縮機は、クランク室１５の内圧Ｐｃを制御することでピストン２１のストロークを変更可能に構成された斜板式の容量可変型圧縮機であり、本実施形態の制御装置はこの斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御に最も適している。
【００７８】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態においては、運転者の急加速要求の有無のみならずこの急加速要求の度合も判定し、この急加速要求の度合に応じて上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を調節していた。しかし、これに限定されるものではなく、運転者の急加速要求の有無のみを判定し（Ｓ１０３）、急加速要求が生じているのならその度合に関係なく一義的に上限値（例えばＤｔｌｍ（３））を設定するようにしても良い。
【００７９】
○上記実施形態において、運転者の急加速要求の度合は小・中・大の三段階に判定され、この各段階に応じて上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）が調節されていた。しかし、急加速要求の度合の判定は三段階に行われることに限定されるものではなく、例えば三以外の二、四、五、六或いは七等の複数段階であっても良い。
【００８０】
○上記実施形態において制御コンピュータ８１は、急加速要求の度合を小から大へ段階的に判定し、この急加速要求の度合に応じて段階的に上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を調節していた。これを変更し、急加速要求の度合を小から大へ連続的に判定し、この急加速要求の度合に応じて連続的に上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を調節するように構成すること。このようにすれば、急加速要求の度合に応じて上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）をより高精度に空調側へ寄せて調節することができ、車両の加速性能の発揮と空調の犠牲を少なくすることとをさらに高次元で両立することができる。
【００８１】
○上記実施形態においてデューティ比Ｄｔの戻し制御（図７のＳ１３５）は、デューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から復帰目標値ＤｔＲへ、所定時間（ｔ５−ｔ４）かけて直線的に戻すことで行われていた。これを変更し、デューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から復帰目標値ＤｔＲへ、所定時間（ｔ５−ｔ４）かけて段階的に戻すようにすること。
【００８２】
○上記実施形態においてデューティ比Ｄｔの戻し制御（Ｓ１３５）は、デューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から復帰目標値ＤｔＲへ戻す時には必ず行われていた。これを変更し、例えば復帰目標値と上限値の差（ＤｔＲ−Ｄｔｌｍ（ｘ））が所定値以上に大きい場合にのみ、或いは上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）がＤｔｌｍ（３）の場合にのみ、デューティ比Ｄｔの戻し制御が行われるようにし、それ以外の場合にはデューティ比Ｄｔを上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）から復帰目標値ＤｔＲへ時間をおかずに変更すること。
【００８３】
○上記実施形態において運転者の急加速要求の有無及びこの急加速要求の度合の判定は、アクセル開度センサ８６からのアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が第１〜第３設定値ＡＣＣ（１）〜ＡＣＣ（３）以上であるか否かに基づいて行われていた。これを変更し、アクセル開度ＡＣＣ（ｘ）の単位時間当たりの増加量（アクセルペダルの踏み込み速度）に基づいて、運転者の急加速要求の有無及びこの急加速要求の度合の判定を行なうこと。例えば、今回のアクセル開度が前回のアクセル開度より第１所定値以上に増大していれば、運転者が急加速を要求しているものと判断する。そして、このアクセル開度の増大量が、第１所定値以上でかつ第２所定値未満の場合（急加速要求の度合が小さい場合）と、第２所定値以上でかつ第３所定値未満の場合（急加速要求の度合が中程度の場合）と、第３所定値以上の場合（急加速要求の度合が大きい場合）とで、上記実施形態と同様に上限値Ｄｔｌｍ（ｘ）をそれぞれＤｔｌｍ（１）、Ｄｔｌｍ（２）、Ｄｔｌｍ（３）に設定する。
【００８４】
○駆動源負荷検出手段としてはアクセル開度センサ８６以外にも、内燃機関Ｅｇの吸入空気量を検出する吸入空気量センサ、内燃機関Ｅｇの吸入空気圧を検出する吸入空気圧センサ、内燃機関Ｅｇの出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ、或いは車両の走行速度を検出する車速度センサであっても良い。つまり、内燃機関Ｅｇの負荷状態を推定できるものであれば、そのパラメータとしては上記実施形態のアクセル開度や吸入空気量或いは吸入空気圧ような内燃機関Ｅｇの負荷状態に影響を与えるものであっても、回転速度や車速度のような内燃機関Ｅｇの負荷状態に影響されるものであってもなんでも良い。
【００８５】
○上記実施形態においては内燃機関Ｅｇの高負荷状態として、運転者により車両の急加速が要求された場合を想定していた。これを変更し、内燃機関Ｅｇの高負荷状態として登坂走行や高速走行等を想定し、それに好適に対応するように負荷状態判定パラメータを変更しても良い。例えば登坂走行の場合には、パラメータとしてはアクセル開度と車速度とから負荷状態を判定し（アクセル開度が大きいのに車速度が上がらない場合には急な登り坂）、高速走行の場合には車速度のみ或いは内燃機関Ｅｇの回転速度と変速機の変速比で負荷状態を判定しても良い。
【００８６】
○冷房負荷検出手段として、温度センサ及び温度設定器に加えて、日射量センサや外気温度センサ等を備えても良い。
○第１圧力監視点Ｐ１を蒸発器３８と吸入室２２との間の吸入圧力領域に設定するとともに、第２圧力監視点Ｐ２を同じ吸入圧力領域において第１圧力監視点Ｐ１の下流側に設定すること。
【００８７】
○第１圧力監視点Ｐ１を吐出室２３と凝縮器３６との間の吐出圧力領域に設定するとともに、第２圧力監視点Ｐ２を蒸発器３８と吸入室２２との間の吸入圧力領域に設定すること。
【００８８】
○第１圧力監視点Ｐ１を吐出室２３と凝縮器３６との間の吐出圧力領域に設定するとともに、第２圧力監視点Ｐ２をクランク室１５に設定すること。或いは、第１圧力監視点Ｐ１をクランク室１５に設定するとともに、第２圧力監視点Ｐ２を蒸発器３８と吸入室２２との間の吸入圧力領域に設定すること。つまり、圧力監視点Ｐ１，Ｐ２は、上記実施形態のように、冷媒循環回路の主回路である冷凍サイクル（外部冷媒回路３５（蒸発器３８）→吸入室２２→シリンダボア２０→吐出室２３→外部冷媒回路３５（凝縮器３６））へ設定すること、さらに詳述すれば冷凍サイクルの高圧領域及び／又は低圧領域に設定することに限定されるものではなく、冷媒循環回路の副回路として位置付けられる、容量制御用の冷媒回路（給気通路４２，４４→クランク室１５→抽気通路３１）を構成する中間圧領域としてのクランク室１５に設定しても良い。なお、後者の別例の場合には、圧縮機の吐出容量が増大すると二点間差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が減少する構成である（上記実施形態とは逆である）。従って、制限値設定手段は、内燃機関Ｅｇが高負荷状態にある場合には、二つの圧力監視点間の差圧に制限値としての下限値を設定する。そして、設定差圧決定手段は、設定差圧算出手段により算出された設定差圧と制限値設定手段により設定された下限値とを比較し、設定差圧が下限値以上であれば設定差圧を、設定差圧が下限値を下回るなら下限値を新たな設定差圧として取り扱うこととなる。
【００８９】
○例えば、制御弁４６を電気弁駆動構成のみとし、二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２の圧力ＰｄＨ，ＰｄＬをそれぞれ圧力センサにより検出すること。この場合、各圧力監視点Ｐ１，Ｐ２の圧力ＰｄＨ，ＰｄＬを検出する圧力センサが差圧検出手段を構成する。
【００９０】
○制御弁４６を、給気通路４２，４４ではなく抽気通路３１の開度調節によりクランク圧Ｐｃを調節する、所謂抜き側制御弁としても良い。
○制御弁４６を、給気通路４２，４４及び抽気通路３１の両方の開度調節によりクランク圧Ｐｃを調節する三方弁構成としても良い。
【００９１】
○動力伝達機構ＰＴとして、電磁クラッチ等のクラッチ機構を備えたものを採用すること。この場合、例えばアクセル開度ＡＣＣ（ｘ）が第３設定値ＡＣＣ（３）以上の場合には、一義的にクラッチ機構を遮断して圧縮機を停止させるようにしても良い。
【００９２】
○ワッブル式の容量可変型圧縮機の制御装置において具体化すること。
○車両の駆動源としては内燃機関以外にも、電気モータやこの電気モータと内燃機関とを併せ持つハイブリッドタイプ等が挙げられる。
【００９３】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記駆動源負荷判定手段８１は駆動源Ｅｇの高負荷の度合を段階的（ＡＣＣ（１）≦ＡＣＣ（ｘ）＜ＡＣＣ（２）、ＡＣＣ（２）≦ＡＣＣ（ｘ）＜ＡＣＣ（３）、ＡＣＣ（３）≦ＡＣＣ（ｘ））に判定し、制限値設定手段８１は駆動源Ｅｇの高負荷の度合に応じて制限値Ｄｔｌｍ（ｘ）を段階的（Ｄｔｌｍ（１）、Ｄｔｌｍ（２）、Ｄｔｌｍ（３））に調節する請求項２に記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
【００９４】
（２）前記圧縮機は、クランク室１５の内圧Ｐｃを制御することでピストン２１のストロークを変更可能に構成された斜板式又はワッブル式の容量可変型圧縮機である請求項１〜６又は前記（１）のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
【００９５】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、車両の駆動源の高負荷時における吐出容量の迅速な変更及びその後の復帰とを両立させることが可能となる。
【００９６】
また、例えば、急加速要求が生じた場合には、一義的に圧縮機の吐出容量を最小とする従来の加速カット制御と比較して、車両の加速性能を同等に発揮させてなおかつ空調の犠牲を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 容量可変型斜板式圧縮機の断面図。
【図２】 冷媒循環回路の概要を示す回路図。
【図３】 制御弁の断面図。
【図４】 作動ロッドの位置決めを説明するための要部拡大断面図。
【図５】 空調制御のメインルーチンのフローチャート。
【図６】 通常時制御ルーチンのフローチャート。
【図７】 加速カット制御ルーチンのフローチャート。
【図８】 従来技術での吸入圧と吐出容量の関係を概念的に示すグラフ。
【符号の説明】
３５…容量可変型圧縮機とともに車両用空調装置の冷媒循環回路を構成する外部冷媒回路、４６…圧縮機制御手段を構成する制御弁、５３…差圧検出手段としての作動ロッド、８１…冷房負荷検出手段、駆動源負荷検出手段、設定差圧算出手段、駆動源負荷判定手段、制限値設定手段、設定差圧決定手段及び圧縮機制御手段を構成する制御コンピュータ、８４…冷房負荷検出手段を構成する温度センサ、８５…同じく温度設定器、８６…駆動源負荷検出手段を構成するアクセル開度センサ、Ｅｇ…車両の駆動源としての内燃機関、Ｐ１…第１圧力監視点、Ｐ２…第２圧力監視点。

Claims (6)

1. 車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、車両の駆動源に補機として駆動される容量可変型圧縮機の吐出容量を制御するための制御装置において、
   前記冷媒循環回路に設定された、容量可変型圧縮機の吐出容量が反映される二つの圧力監視点間の差圧を検出する差圧検出手段と、
   前記車両用空調装置の冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段と、
   前記駆動源の負荷を検出する駆動源負荷検出手段と、
   前記冷房負荷検出手段からの冷房負荷情報に基づいて、二つの圧力監視点間の差圧の制御目標となる設定差圧を算出する設定差圧算出手段と、
   前記駆動源負荷検出手段からの駆動源負荷情報に基づいて、駆動源が高負荷状態にあるか否かを判定する駆動源負荷判定手段と、
   前記駆動源負荷判定手段の判定に基づき、駆動源が高負荷状態にある場合には二つの圧力監視点間の差圧に制限値を設定する制限値設定手段と、
   前記設定差圧算出手段により算出された設定差圧と制限値設定手段により設定された制限値とを比較し、設定差圧の示唆する容量可変型圧縮機の吐出容量が制限値の示唆する吐出容量以下であれば設定差圧を、設定差圧の示唆する吐出容量が制限値の示唆する吐出容量を上回るなら制限値を新たな設定差圧として取り扱う設定差圧決定手段と、
   前記設定差圧決定手段からの設定差圧に差圧検出手段が検出した差圧が近づくように容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する圧縮機制御手段と
   を備えた容量可変型圧縮機の制御装置。
2. 前記駆動源負荷判定手段は駆動源の高負荷の度合を判定し、制限値設定手段は駆動源の高負荷の度合に応じて制限値を調節する請求項１に記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
3. 前記容量可変型圧縮機は、カムプレートを収容するクランク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能であり、
   前記圧縮機制御手段は、弁開度調節によりクランク室の内圧を調節可能な制御弁を備え、
   前記制御弁は、二つの圧力監視点間の差圧を機械的に検出する差圧検出手段を内蔵し、この差圧検出手段が検出した差圧に基づいて自律的に弁体の開度調節が可能であって、さらにはこの自律的な開度調節動作の基準となる設定差圧決定手段からの設定差圧に基づく弁体への付与荷重を、外部からの電気制御によって変更可能な電気駆動部を備えている請求項１又は２に記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
4. 前記設定差圧決定手段は、設定差圧を制限値とした後に、設定差圧をこの制限値から設定差圧算出手段により算出された設定差圧に変更する場合には、この設定差圧の変更を所定時間かけて徐々に行なう請求項１〜３のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
5. 前記冷房負荷検出手段は、車室温度と相関性のある温度を検出する温度センサと、所望温度を設定するための温度設定器とを備え、設定差圧算出手段は温度センサからの検出温度情報と温度設定器からの設定温度情報とに基づいて設定差圧を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御装置。
6. 前記駆動源負荷検出手段はアクセル開度センサを備え、前記駆動源負荷判定手段はアクセル開度センサからのアクセル開度情報に基づいて駆動源の負荷状態の判定を行なう請求項１〜５のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御装置。

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