(57)【要約】【課題】  周囲温度や電源電圧変動などの外乱に対して、簡易な構成で電磁弁への通電量を目標値となるよう制御する。【解決手段】  可変容量式圧縮機２の吐出容量を調整する電磁式圧力制御装置２３の電磁コイルの通電量は、目標の制御電流Ｉｎとなるようバルブ駆動回路４１によりデューティ制御がなされている。電磁コイルの実際の電流と印加される電源電圧をそれぞれ検出し、これらより電磁コイルのインピーダンス値が算出される。制御電流と電源電圧との比とインピーダンス平均値との積によりデューティ比を補正する。これにより、複雑な構成を要することなく、周囲温度変化による電磁コイルの特性変化や電源電圧変動などの発生に対してデューティ比を補正して、電磁コイルへの通電量を制御電流に一致させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁（２３）の制御装置であって、
前記電磁弁に流すべき制御電流に応じたデューティ比で前記電磁弁を駆動するバルブ駆動手段（４１）と、
前記電磁弁に流れる実際の電流を検出する電流検出手段（４２）と、
前記電磁弁に印加されている電圧を検出する電圧検出手段（４３）と、
前記検出される電流および電圧に応じて前記デューティ比を補正する制御手段（４０）とを備えることを特徴とする電磁弁の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出される電流および電圧と前記デューティ比とに応じて前記電磁弁のインピーダンスを算出し、前記インピーダンスに応じて前記デューティ比を補正することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記インピーダンスの平均値を算出し、前記インピーダンスの平均値に基づき前記デューティ比を補正することを特徴とする請求項２に記載の電磁弁の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記制御電流と前記算出されたインピーダンスとの積と前記検出された電圧との比に基づいて前記デューティ比を補正することを特徴とする請求項２または３に記載の電磁弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁の制御装置に関し、特に、エアコンの制御に用いられる各種電磁弁の制御装置に用いられて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エアコン用制御弁として、例えば、可変容量式圧縮機の吐出容量を制御するために電磁式圧力制御弁が用いられており、その開度制御は電磁弁の電磁コイルへの通電量を制御することにより行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この通電量は、空調条件により要求される蒸発器吹出温度を実現するための吐出容量に応じて算出される目標の制御電流となるようバルブ駆動回路により制御されている。
【特許文献１】特開平１１−７８５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような電磁弁は、圧縮機とともにエンジンルーム内に配置され、その雰囲気温度変化によるコイル抵抗の変化や、車両のバッテリ電圧、すなわち電源電圧の変化や車両走行に伴う負荷変動等の外乱により電磁弁に通電される電流が変化するために制御特性が悪化する。
【０００５】
このため、従来は、電磁弁への通電量を目標の制御電流と一致させるために温度フィードバック制御を行う高価な回路が必要であった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、周囲温度や電源電圧変動などの外乱に対して、簡易な構成で電磁弁への通電量を目標値となるよう制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電磁弁（２３）の制御装置であって、電磁弁に流すべき制御電流に応じたデューティ比で電磁弁を駆動するバルブ駆動手段（４１）と、電磁弁に流れる実際の電流を検出する電流検出手段（４２）と、電磁弁に印加されている電圧を検出する電圧検出手段（４３）と、検出される電流および電圧に応じてデューティ比を補正する制御手段（４０）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、電磁弁に流れる電流と印加されている電圧とを検出する簡易な構成で、これらの検出値に応じて電磁弁に目標となる制御電流を流すためのデューティ比を補正するので、周囲温度変化に応じて変化する電磁弁のインピーダンス（コイル抵抗）の変化や印加電圧変動が生じても、通電量を制御電流に一致させることができ、制御特性が変化することがない。
【０００９】
なお、請求項２に記載のように、制御手段は、検出される電流および電圧とデューティ比とに応じて電磁弁のインピーダンスを算出し、このインピーダンスに応じてデューティ比の補正を行うことができる。
【００１０】
更に、請求項３に記載のように、制御手段が、インピーダンスの平均値を算出し、このインピーダンスの平均値に基づきデューティ比を補正すれば、電流または電圧の変動に応じた補正が可能となる。
【００１１】
なお、デューティ比の補正は、請求項４に記載のように、制御手段が、制御電流と算出されたインピーダンスとの積と検出された電圧との比に基づいて行うことができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の全体構成図であり、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置を示している。冷凍サイクル１には冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機２が備えられている。この圧縮機２から吐出された高温、高圧の過熱ガス冷媒は凝縮器３に流入し、ここで、図示しない冷却ファンより送風される外気と熱交換して冷媒は冷却されて凝縮する。
【００１４】
この凝縮器３で凝縮した冷媒は次に受液器（気液分離器）４に流入し、受液器４の内部で冷媒の気液が分離され、冷凍サイクル１内の余剰冷媒（液冷媒）が受液器４内に蓄えられる。この受液器４からの液冷媒は膨張弁（減圧手段）５により低圧に減圧され、気液２相状態となる。この膨張弁５からの低圧冷媒は蒸発器６に流入する。この蒸発器６は車両用空調装置の空調ダクト７内に設置され、蒸発器６に流入した低圧冷媒は空調ダクト７内の空気から吸熱して蒸発する。
【００１５】
膨張弁５は蒸発器６の出口冷媒の温度を感知する感温筒５ａを有する温度式膨張弁であり、蒸発器６の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。上記したサイクル構成部品（１〜６）の間はそれぞれ冷媒配管８によって結合されている。また、圧縮機２は電磁クラッチ９、ベルト１０等を介して車両走行用エンジン１１により駆動される。
【００１６】
空調ダクト７には送風機１２が備えられており、周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）は送風機１２により空調ダクト７内を送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、図示しないヒータユニットを通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。
【００１７】
また、空調ダクト７内のうち、蒸発器６の空気吹出直後の部位には、蒸発器６を通過した直後の吹出空気温度を検出するサーミスタからなる蒸発器吹出温度センサ１３が設けられている。
【００１８】
なお、上記ヒータユニットは周知のものであり、蒸発器６を通過した冷風を再加熱する温水式ヒータコア（加熱手段）、この温水式ヒータコアにおける加熱度合いを調節する温度調節手段をなすエアミックスドアあるいは温水流量制御弁等が配設されており、さらに、空調ダクト７の空気下流端には、車室内乗員の上半身に空気を吹き出すフェイス吹出口、車室内足元に空気を吹き出すフット吹出口、フロントガラス内面に空気を吹き出すデフロスタ吹出口が形成され、これらの吹出口を切替開閉する吹出モードドアが備えられている。
【００１９】
ところで、上記した圧縮機２の電磁クラッチ９は空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）１４に接続されており、そして、ＥＣＵ１４からの制御信号に基づいて電磁クラッチ９が通電されると、電磁クラッチ９が接続状態になって、圧縮機２に車両エンジン１１の動力が伝達されて、圧縮機２は運転状態となる。これに反し、電磁クラッチ９の通電が遮断されると、電磁クラッチ９が開離状態になって、圧縮機２は停止する。
【００２０】
次に、図２は上記圧縮機２および電磁クラッチ９の具体的構造の一例を示すもので、圧縮機２はワッブルタイプの周知のものである。圧縮機２の回転軸１５には電磁クラッチ９を介して車両エンジン１１の動力が伝達され、回転軸１５が回転する。この回転軸１５には斜板１６が一体に回転可能に連結され、この斜板１６が回転することによりピストン１７が軸方向に往復動する。
【００２１】
さらに、斜板１６の傾斜角の変化によりピストン１７のストロークを変化させて、圧縮機２の吐出容量（以下、単に容量という）を可変するようになっている。このため、斜板１６は回転軸１５に対して揺動可能に連結され、具体的には、球面状支持部１８にて斜板１６が揺動可能に支持されている。斜板１６の傾斜角は、ピストン１７の前後に作用する圧力、すなわち、ピストン１７の背面に作用するクランク室１９内の圧力、すなわち制御圧Ｐｃと、ピストン１７が往復動するシリンダ２０内の圧力（吐出圧Ｐｄおよび吸入圧Ｐｓ）との釣り合いにより変化する。従って、クランク室１９内の制御圧Ｐｃを調整することにより、斜板１６の傾斜角を変化させることができる。
【００２２】
圧縮機２のシリンダ２０で圧縮されたガス冷媒は吐出室２１に吐出され、ここから吐出口（図示せず）を経て図１の凝縮器３側にガス冷媒が吐出される。また、圧縮機２のシリンダ２０には吸入室２２を通して冷媒が吸入される。この吸入室２２は、吸入口２２ａを介して図１の蒸発器６の冷媒出口側に通じている。そして、上記したクランク室１９の圧力（制御圧力）Ｐｃは、吐出室２１の冷媒吐出圧Ｐｄと吸入室２２の冷媒吸入圧Ｐｓを利用して、電磁弁としての電磁式圧力制御装置２３により変化させるようになっている。
【００２３】
この電磁式圧力制御装置２３には、吐出室２１に連通している吐出圧力室２４と、吸入室２２に連通している吸入圧力室２５と、クランク室１９に連通する制御圧力室２６が備えられている。そして、吐出圧力室２４は制御圧力室２６に、弁体２７により開度が調整される可変絞り２８を介して連通している。本例では、弁体２７と可変絞り２８とにより可変絞り機構を構成している。また、吸入圧力室２５は固定絞り２９を介して制御圧力室２６に連通している。これら各室の連通関係は図３、４に分かりやすく示している。
【００２４】
また、吸入圧力室２５の内部には伸縮可能な材料からなるベローズ（圧力応動機構）３０が配設されており、このベローズ３０内には予め所定圧の内圧Ｐｂが設定されており、この内圧Ｐｂに対する吸入圧Ｐｓの変化により、ベローズ３０は伸縮する。このベローズ３０の伸縮によりロッド３１を介して弁体２７が変位するようになっている。このベローズ３０および弁体２７には電磁機構の電磁力も作用するようになっている。
【００２５】
すなわち、本例の電磁機構は、電磁コイル３２と、固定磁極部材３３と、電磁コイル３２の電磁力により固定磁極部材３３の方向（ベローズ３０が伸びる方向）に吸引される可動磁極部材（プランジャ）３４と、可動磁極部材３４にバネ力を作用するコイルスプリング３５とから構成されている。可動磁極部材３４の中心部にはロッド３６が連結され、このロッド３６と弁体２７とロッド３１は一体に連結され、一体に変位する。
【００２６】
図３、４は上記の電磁式圧力制御装置２３による作用を説明する模式図であり、電磁式圧力制御装置２３の各部の配置状態は図示の簡略化のために図２とは異なっている。図３は圧縮機２の容量が大きくなっている状態を示しており、冷房負荷の増大により吸入圧Ｐｓがベローズ３０の内圧Ｐｂよりも上昇すると、ベローズ３０が収縮するので、ロッド３１、３６が図３（ａ）において矢印左方向へ移動し、これにより、弁体２７が同方向へ変位して可変絞り２８の開度を減少させる。従って、吐出圧力室２４と制御圧力室２６との間の圧損が増大して、制御圧力室２６内の制御圧Ｐｃが低下する。
【００２７】
この制御圧Ｐｃの低下によりクランク室１９の圧力が低下して、ピストン１７の背圧が低下するので、図３（ｂ）の矢印左方向に示すように、斜板１６が傾いて、斜板１６の傾斜角θが増大する。その結果、ピストン１７のストロークが増大して圧縮機２の容量が増大する。これにより、サイクル循環冷媒流量が増加して、冷房能力が増大するので、吸入圧Ｐｓが次第に低下する。
【００２８】
そして、吸入圧Ｐｓが逆にベローズ３０の内圧Ｐｂよりも低下すると、ベローズ３０が伸長するので、ロッド３１、３６が図４（ａ）において矢印右方向へ移動し、これにより、弁体２７が同方向へ変位して可変絞り２８の開度を増加させる。従って、吐出圧力室２４と制御圧力室２６との間の圧損が減少して、制御圧力室２６の制御圧Ｐｃが上昇する。
【００２９】
この制御圧Ｐｃの上昇によりクランク室１９の圧力が上昇すると、図４（ｂ）の矢印右方向に示すように斜板１６が立って、斜板１６の傾斜角θが減少するので、ピストン１７のストロークが減少して圧縮機２の容量が減少する。これにより、サイクル循環冷媒流量が減少して、冷房能力が減少するので、吸入圧Ｐｓが次第に上昇する。
【００３０】
このように、吸入圧Ｐｓの変化に対応してベローズ３０が伸縮することにより、制御圧Ｐｃを調整して圧縮機２の容量を連続的に可変制御するものにおいて、電磁機構部は、ベローズ３０の内圧Ｐｂによる吸入圧Ｐｓの設定圧を可変するものである。電磁コイル３２の電磁力の方向は、ベローズ３０が伸長する方向であり、従って、電磁コイル３２の電磁力は弁体２７に対して可変絞り２８の開度を増加させる方向に作用する。
【００３１】
一方、電磁コイル３２の電磁力は、電磁コイル３２に流れる制御電流Ｉｎに比例するので、この制御電流Ｉｎが増加するにつれて、可変絞り２８の開度を増加させて、制御圧Ｐｃを増大させ、圧縮機容量を減少させる。従って、図５に示すように制御電流Ｉｎの増加とともに吸入圧Ｐｓの設定圧が上昇することになる。これにより、制御電流Ｉｎを変えることにより、吸入圧Ｐｓが変化して蒸発器吹出空気温度を調整できるのである。
【００３２】
次に、本実施形態の制御系を前述の図１に基づいて説明すると、ＥＣＵ（電子制御装置）１４はＣＰＵ４０の他、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、そのバルブ駆動回路４１、電流計測回路４２および電源電圧検出回路４３等の周辺回路にて構成されるものである。
【００３３】
バルブ駆動手段としてのバルブ駆動回路４１は、ＣＰＵ４０からの指令値としてのデューティ比ＤＴにて電磁コイル３２に印加する電圧（電源電圧）をデューティ制御して、電磁コイル３２の通電量を制御する。
【００３４】
電流検出手段としての電流計測回路４２は、電磁コイル３２に流れる実際の電流ｉを検出する。電圧検出手段としての電源電圧検出回路４３は、電源としての車載バッテリー４３の電源電圧ｖを検出する。これら検出される電流ｉおよび電圧ｖは、ＣＰＵ４０に入力される。
【００３５】
次に、本実施形態において、ＣＰＵ４０が行う制御処理を図６のフローチャートに基づき説明する。まず、車両エンジン１１のイグニッションスイッチがオンされ、かつ空調装置のオートエアコンスイッチ（図示せず）がオンされると、ＣＰＵ４０に電源が供給されて、図６の制御ルーチンが起動される。
【００３６】
まず、図１００にて、起動時の初期設定として電磁コイル３２の抵抗値（バルブ抵抗）を初期値Ｒ０に設定する。そしてステップＳ１１０にて、空調要件による制御電流Ｉｎを設定する。この制御電流Ｉｎは、周知の空調制御方法で算出される目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと実際の蒸発器吹出温度センサ１３による検出温度ＴＥとに応じて決定されるものであり、この制御電流Ｉｎにより上記図５に示す制御特性が得られる。
【００３７】
次のステップＳ１２０、Ｓ１３０で、電磁コイル３２に印加される電源電圧ｖおよびバルブ通電電流ｉを読み込む。次のステップＳ１４０で現在のデューティ比ＤＴがＯＦＦ（出力されていない状態）か否かが判定され、ＯＦＦであれば電磁コイル３２のインピーダンスｒを初期値Ｒ０とする。
【００３８】
現在のデューティ比ＤＴがＯＦＦでなければ、電磁コイル３２のインピーダンスｒを（１）式にて算出するとともに、現在までの所定期間における複数の算出値ｒの平均値（インピーダンス平均値）Ｒａｖｅを算出する。
【００３９】
ｒ＝ｖ×ＤＴ／ｉ                                                ・・・（１）
ステップＳ１７０で、この制御ルーチンが初回の処理（デューティ比ＤＴがＯＦＦ状態）である場合には、ステップＳ１８０でインピーダンス平均値Ｒａｖｅ＝ｒ＝Ｒ０と設定する。初回の処理ではない場合には、ステップＳ１９０にてインピーダンス平均値としてステップＳ１６０にて算出された平均値をセットする。
【００４０】
そして、ステップＳ２００にて、バルブ駆動回路４１に出力する指令値としてのデューティ比ＤＴを、制御電流Ｉｎおよび検出された電源電圧ｖを用いて（２）式により補正する。この演算値ＤＴに基づきバルブ駆動回路４１により電磁コイル３２の通電量をデューティ制御する。
【００４１】
ＤＴ＝Ｉｎ×Ｒａｖｅ／ｖ                                        ・・・（２）
このように、電磁弁としての電磁式圧力制御装置２３における電磁コイル３２の通電量を制御するためのデューティ比ＤＴが、実際のインピーダンスの平均値Ｒａｖｅと目標の制御電流Ｉｎとの積と印加電圧ｖとの比として演算されるので、インピーダンスの変化や電源電圧の変動に対して、通電量が目標制御電流Ｉｎとなるように補正することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、エアコン制御用の電磁弁として、可変容量式圧縮機の吐出容量を制御する電磁式圧力制御弁に対するデューティ比補正の例を示したが、これに限らない。すなわち、吐出容量を吐出流量に応じて制御する流量制御式の可変容量圧縮機に用いられる容量制御弁であってもよい。さらには、通電量をデューティ制御するものであれば、どのような電磁弁であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の全体構成図である。
【図２】可変容量圧縮機の縦断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図２の圧縮機の大容量時の作動説明用模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図２の圧縮機の小容量時の作動説明用模式図である。
【図５】図２の圧縮機に装備される電磁式圧力制御装置の制御電流Ｉｎと吸入圧Ｐｓの設定圧との関係を示す特性図である。
【図６】実施形態の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
２…圧縮機、６…蒸発器、９…電磁クラッチ、１３…蒸発器吹出温度センサ、
１６…斜板、２３…電磁式圧力制御装置、２４…吐出圧室、２５…吸入圧室、
２６…制御圧室、２７…弁体、２８…可変絞り、３０…ベローズ、
３２…電磁コイル、４０…ＣＰＵ、４１…バルブ駆動回路、４２…電流計測回路、
４３…電源電圧検出回路。
【図１】
2006250203.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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