(57)【要約】【課題】　エンジン制御用計算機と電子制御装置とを備えた自動車用空調機を提供する。【解決手段】　空調サイクルにおける逆止弁の出口とエバポレータの出口の間に位置する第１の点において第１の冷媒圧力Ｐ1を測定することができる第１の測定手段22,122,222と、空調サイクルおけるコンプレッサの入口に位置する第２の点において、第２の冷媒圧力Ｐ2を測定することができる第２の測定手段23とを設ける。電子制御装置401は、冷媒に関連する量を推定するため、第１の点と第２の点の間の圧力差(Ｐ1−Ｐ2)を冷媒の流量に結びつける方程式の解を利用する。【選択図】　図２
2004115012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　エンジン制御用計算機(42)、ならびにコンプレッサ(14)、冷却手段(11)、逆止弁(12)およびエバポレータ(13)を具備する空調サイクルを備える自動車用空調機であって、電子制御装置(401)がこの自動車用空調機(10)およびエンジン制御用計算機(42)と互いに作用し合うようになっている自動車用空調機において、
前記逆止弁の出口と前記エバポレータの出口の間に位置する空調サイクルの第１の点(Ｂ1)における、第１の圧力と呼ばれる冷媒圧力(Ｐ1)を測定しうる第１の測定手段と、前記コンプレッサの入口に位置する空調サイクルの第２の点(Ｂ2)における、第２の圧力と呼ばれる冷媒圧力(Ｐ2)を測定しうる第２の測定手段とを備えており、前記電子制御装置(401)は、冷媒に関連する量を推定するため、前記第１の点と第２の点の間の圧力差(Ｐ1−Ｐ2)を、冷媒の流量(ｍ)に結びつける方程式の解を利用することができるようになっていることを特徴とする自動車用空調機。
【請求項２】
　前記冷媒に関連する量は、前記冷媒の流量(ｍ)であり、前記電子制御装置(401)は、前記第１の圧力(Ｐ1)の値と第２の圧力(Ｐ2)の値から、前記方程式を解くことができるようになっていることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調機。
【請求項３】
　前記冷媒に関連する量は、前記第２の圧力(Ｐ2)であり、前記電子制御装置(401)は、前記冷媒の流量(ｍ)と冷媒圧力(Ｐ1)の値から、前記方程式を解くことができるようになっていることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調機。
【請求項４】
　前記冷却手段は凝縮器であり、前記空調機は、前記凝縮器の入口における外気流の温度(Ｔaek) と、高圧と呼ばれる、コンプレッサの出口における冷媒圧力(Ｐd) を測定しうる測定手段を具備し、前記電子制御装置(401)は、冷媒流量(ｍ)をリアルタイムで推定するため、前記冷媒流量(ｍ)を前記凝縮器の入口における外気流の温度(Ｔaek)と前記高圧(Ｐd)に結びつける方程式を解くのに、前記測定手段によって測定される値を利用することができるようになっていることを特徴とする請求項３記載の自動車用空調機。
【請求項５】
　前記コンプレッサは、可変容量コンプレッサであり、前記冷媒に関連する量は、前記コンプレッサの最大容量に対応する冷媒の最小圧力(Ｐ2_min)であり、前記電子制御装置(401)は、前記第１の圧力(Ｐ1)とコンプレッサの回転数(Ｎ)から前記方程式を解くことができるようになっていることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調機。
【請求項６】
　前記コンプレッサの回転数(Ｎ)の値は、前記エンジン制御用計算機(42)によって、前記電子制御装置(401)に提供されるようになっていることを特徴とする請求項３記載の自動車用空調機。
【請求項７】
　前記コンプレッサは、制御バルブを備え、前記第２の測定手段は、前記制御バルブの電圧(Ｉv)をリアルタイムで測定しうるセンサであり、前記電子制御装置(401)は、前記第２の測定手段によって測定される前記制御バルブの電圧(Ｉv)から、前記第２の圧力の初期推定値(Ｐ2_init)を計算することができるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項８】
　前記電子制御装置(401)は、前記第２の圧力の初期推定値(Ｐ2_init)を、前記第２の圧力の最小値(Ｐ2_min)と比較することができるようになっていることを特徴とする、請求項５と組み合わされる請求項７記載の自動車用空調機。
【請求項９】
　前記電子制御装置(401)は、前記第２の圧力の初期推定値(Ｐ2_init)が、前記第２の圧力の最小値(Ｐ2_min)より小さいかまたはこれと等しい場合に、前記第２の圧力の最小値(Ｐ2_min)とほぼ等しい前記第２の圧力(Ｐ2)の最終推定を行うように応答するようになっていることを特徴とする請求項８記載の自動車用空調機。
【請求項１０】
　前記電子制御装置(401)は、前記第２の圧力の初期推定値(Ｐ2_init)が、前記第２の圧力の最小値(Ｐ2_min)より大きい場合に、前記第２の圧力の初期推定値(Ｐ2_init)とほぼ等しい前記第２の圧力(Ｐ2)の最終推定を行うように応答するようになっていることを特徴とする請求項８記載の自動車用空調機。
【請求項１１】
　前記第２の測定手段は、前記第２の圧力(Ｐ2)をリアルタイムで測定しうる、前記第２の点の近傍に配置されるセンサ(23)であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１２】
　前記第１の測定手段は、前記第１の圧力(Ｐ1)をリアルタイムで測定しうる、前記第１の点の近傍に配置されるセンサ(222)であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１３】
　前記第１の測定手段は、前記エバポレータの空気温度(Ｔair)をリアルタイムで測定することができる、前記エバポレータ(13)のインペラブレード内に設置された温度センサ(22)であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１４】
　前記第１の測定手段は、前記エバポレータに入り込む空気の温度(Ｔair)をリアルタイムで測定することができる、前記エバポレータ(13)の下流側に設置された温度センサ(22)であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１５】
　前記第１の測定手段は、前記冷媒の温度(ＴFL)をリアルタイムで測定することができる、前記第１の点の近傍に設置されて、前記冷媒の一部と接する温度センサ(122)であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１６】
　前記第１の点(Ｂ1)は、空調サイクルにおいて、冷媒が二相状態にある位置に定められていることを特徴とする請求項１５記載の自動車用空調機。
【請求項１７】
　前記温度センサ(122)は、前記エバポレータの冷媒気化域内に配置されていることを特徴とし、かつ前記逆止弁は、サーモスタット式の逆止弁である請求項１３または１５記載の自動車用空調機。
【請求項１８】
　前記電子制御装置(401)は、前記温度センサ(122)(22)の推定値から、第１の圧力(Ｐ1)を推定することができるようになっていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の自動車用空調機。
【請求項１９】
　前記温度センサ(122)(22)は、時定数が５秒より小さいか、またはこれと等しいことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれかに記載の自動車用空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、自動車用空調サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
　標準的な自動車においては、空調サイクルのコンプレッサは、エンジンによって駆動され、エンジン出力の一部を消費する。コンプレッサの駆動中に消費される電力は大きなものではないが、エンジンの出力に影響する。実際、コンプレッサによって消費される電力は、エンジンの出力を減殺するため、燃費を悪化させ、自動車の排気ガスによって生起される環境汚染の原因となる。
【０００３】
　エンジンの出力を最適化するためには、コンプレッサによって実際に電力が消費される時点でのエンジン出力を推測する必要がある。この情報が得られると、実際に必要なエンジン出力のパラメータを最適にすることができる。他方、この情報が得られないと、消費される電力の最大値に対応する制御パラメータが欠けているため、エンジン出力の計算値は、実際とは的外れなものとなってしまう。
【０００４】
　このような不都合は、エンジンとコンプレッサの間に位置するクラッチによって作動される内部制御型コンプレッサに見られる。内部制御型コンプレッサは、制御モードにおいては、コンプレッサの低圧の入力側圧力値、および高圧となる出力側圧力と直線的な関係を有するコンプレッサの容量を調整する。しかし、コンプレッサによって実際に消費される電力は、名目的な消費電力よりも少ない。
【０００５】
　このような内部制御型コンプレッサは、たとえコンプレッサの実際の消費電力を知ることができたとしても、現実には、空調機の作動条件に依存した電力を消費するものとされ、これに割り当てられる電力を減らすことができない。他方、名目的な消費電力が許容できるものでない場合には、コンプレッサのクラッチを解除して、空調機の作動を制御することができる。
【０００６】
このような不都合は、広範に用いられている外部制御型コンプレッサにおいても、非常に厄介なものとなっている。
【０００７】
　実際、外部制御型コンプレッサにおいては、コンプレッサによる実際の消費電力が、名目的な消費電力より少ない場合がしばしば見られる。そのため、エンジンを駆動する場合は、その出力を減殺する原因となる、名目的な消費電力と実際の消費電力の差を補償しなければならない。
【０００８】
　公知の一態様によれば、コンプレッサによって消費されるリアルタイムの電力は、最も標準的な作動状態のグラフ図を作成することにより推定される。このグラフ図には、予備試験によって得られたコンプレッサの消費電力値に関連する複数の参考状態も組み入れられる。コンプレッサの消費電力値の推定は、空調サイクルの作動状態を、グラフ図に含まれる参考状態と比較することにより行われる。
【０００９】
　このようなグラフ図に基づく方法は、重要な結果を記録することが必要であり、また経験的なデータに基づく。この方法には、起こり得る作動のすべてを考慮に入れることができず、おおよその結果しか得ることができないという不都合がある。
【００１０】
　公知の他の態様によれば、コンプレッサによるリアルタイムの消費電力は、冷媒流量の推定値から算出される。フランス国特許出願第０１１６５６８号明細書は、自動車の速度に関連する情報とファンアセンブリの張力に関する情報から、空調サイクルにおける冷媒流量を推定する方法を提案している。しかし、これら２つの情報は、すべての自動車について得られるわけではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
　本発明の目的は、冷媒流量の推定、特にコンプレッサによる消費電力の計算のため、冷媒の流量を、すべての自動車について得られる冷媒量に関連するパラメータに結びつける方程式を利用することができる空調機を提供することである。
【００１２】
　より一般的にいうと、本発明の目的は、冷媒に関連する量を推定する方程式を利用して、作動を調節することができる空調機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　本発明は、エンジン制御用計算機、ならびにコンプレッサ、冷却手段、逆止弁およびエバポレータを具備する空調サイクルを備える自動車用空調機を提供するものである。
【００１４】
　この自動車用空調機は、この自動車用空調機およびエンジン制御用計算機と互いに作用し合う電子制御装置を備えている。好ましくは、自動車用空調機は、前記逆止弁の出口と前記エバポレータの出口の間に位置する空調サイクルの第１の点における、第１の圧力と呼ばれる冷媒圧力を測定することができる第１の測定手段と、前記コンプレッサの入口に位置する空調サイクルの第２の点における、第２の圧力と呼ばれる冷媒圧力を測定することができる第２の測定手段とを備えており、他方、前記電子制御装置は、冷媒に関連する量を推定するため、前記第１の点と第２の点の間の圧力差を冷媒の流量に結びつける方程式の解を利用することができるようになっている。
【００１５】
　本発明の第１の実施形態によれば、前記冷媒に関連する量は、前記冷媒の流量であり、前記電子制御装置は、前記第１の圧力と第２の圧力から前記方程式を解くことができるようになっている。
【００１６】
　本発明の第２の実施形態によれば、前記冷媒に関連する量は、前記第２の圧力であり、前記電子制御装置は、前記冷媒の流量と第１の圧力の値から前記方程式を解くことができる。
【００１７】
　この第２の実施形態によれば、前記冷却手段は凝縮器であり、前記空調機は、前記凝縮器の入口における外気流の温度と、高圧と呼ばれる、コンプレッサの出口における冷媒圧力を測定することができる測定手段を具備し、前記電子制御装置は、冷媒流量をリアルタイムで推定するため、前記冷媒流量を前記凝縮器の入口における外気流の温度と前記高圧に結びつける方程式を解くのに、前記測定手段によって測定される値を利用することができる。
【００１８】
　本発明の第３の実施形態によれば、前記コンプレッサは可変容量コンプレッサであり、前記冷媒に関連する量は、前記コンプレッサの最大容量に対応する冷媒の最小圧力であり、前記電子制御装置は、前記第１の圧力とコンプレッサの回転数から、前記方程式を解くことができる。
【００１９】
　前記コンプレッサの回転数の値は、前記エンジン制御用計算機によって、前記電子制御装置に提供される。
【００２０】
　この実施形態の変形例においては、前記コンプレッサは制御バルブを備え、前記第２の測定手段は、前記制御バルブの電圧をリアルタイムで測定することができるセンサであり、前記電子制御装置は、前記第２の測定手段によって測定される前記制御バルブの電圧から、前記第２の圧力の初期推定値を計算することができる。
【００２１】
　この変形例によれば、前記電子制御装置は、前記第２の圧力の初期推定値を、前記第２の圧力の最小値と比較することができる。
【００２２】
　前記電子制御装置は、前記第２の圧力の初期推定値が、前記第２の圧力の最小値より小さいかまたはこれと等しい場合に、前記第２の圧力の最小値とほぼ等しい前記第２の圧力の最終推定を行うように応答する。
【００２３】
　前記電子制御装置は、前記第２の圧力の初期推定値が、前記第２の圧力の最小値)より大きい場合に、前記第２の圧力の初期推定値とほぼ等しい前記第２の圧力の最終推定を行うように応答する。
【００２４】
　この実施形態の他の変形例によれば、前記第２の測定手段は、前記第２の圧力をリアルタイムで測定することができる、前記第２の点の近傍に配置されるセンサである。
【００２５】
　本発明の他の特徴によれば、前記第１の測定手段は、前記第１の圧力をリアルタイムで測定することができる、前記第１の点の近傍に配置されるセンサである。
【００２６】
第１の変形例によれば、前記第１の測定手段は、前記エバポレータの空気温度をリアルタイムで測定することができる、前記エバポレータのインペラブレード内に設置される温度センサである。
【００２７】
　第２の変形例によれば、前記第１の測定手段は、前記エバポレータに入り込む空気の温度をリアルタイムで測定することができる、前記エバポレータの下流側に設置される温度センサである。
【００２８】
　第３の変形例によれば、前記第１の測定手段は、前記冷媒の温度をリアルタイムで測定することができる、前記第１の点の近傍に設置されて、前記冷媒の一部と接する温度センサである。
【００２９】
　この第３の変形例によれば、前記第１の点は、空調サイクルにおいて、冷媒が二相状態にある位置に定められる。
【００３０】
　上記第１と第３の変形例によれば、前記逆止弁は、サーモスタット式の逆止弁であり、前記温度センサは、前記エバポレータの冷媒気化域内に配置される。
【００３１】
　上記３つの変形例によれば、前記電子制御装置は、前記温度センサの推定値から、第１の圧力を推定することができるようになっている。
【００３２】
　上記の特徴に追加される要件として、前記温度センサは、時定数が５秒より小さいか、またはこれと等しい。
【発明の効果】
【００３３】
　本発明によれば、冷媒に関連する量を推定する方程式を利用して、作動を調節することができる空調機が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
　本発明の他の特徴と利点は、添付の図面を参照して行う、以下の詳細な説明から明らかになると思う。
【００３５】
　この説明の末尾における数式集Ａは、本発明の空調機で用いる主要な方程式を集めたものである。
【００３６】
　添付の図面は、本発明にとって本質的な、特徴的要素を含む。したがって、これらの図面は、以下の説明の理解を容易にさせるだけでなく、必要に応じ、本発明の範囲を定めるのにも貢献する。
【００３７】
　最初に、自動車に搭載される空調機の組立て図である図１Ａを参照する。この空調機は、冷媒のための閉じた循環系を備えている。空調機はまた、冷媒が順に通過する、コンプレッサ14、冷却器11、逆止弁12およびエバポレータ13を具備している。この循環系は、冷媒が循環する際の衝撃を避けるため、エバポレータ13の出口とコンプレッサ14の入口の間にアキュムレータ17を設置することができる。
【００３８】
　冷却器11は、車内に取り込まれた熱をエバポレータ13によって放散させるため、一定の作動条件下でファンアセンブリ15を稼動させて外気16を取り入れる。
【００３９】
　エバポレータ13は、ブロワ20が外気18を吸引した後排出する空気流を取り入れ、空調済の空気流21をつくり出して、車内に送り出す。
【００４０】
　図示の実施形態においては、空調サイクルには、臨界点以下の冷媒、例えばＲ１３４ａ冷媒が通される。この冷媒は、熱源の圧力より高い臨界圧力を有する。このような冷媒を利用する空調サイクルにおいては、図１に示すように、冷却器11は、コンデンサ（凝縮器）の役割を果たす。逆止弁12としては、例えばゲージオリフィスや自動温度調節バルブを利用することができる。
【００４１】
　しかし、本発明は、臨界点以下の冷媒によって作動する空調サイクルやコンデンサタイプの冷却器を備える空調サイクルに限定されるものではない。
【００４２】
　本発明に係る空調サイクルには、臨界点を超える冷媒、例えばＣＯ2冷媒を用いることもある。臨界点を超える冷媒の場合には、高温時の圧力は、冷媒の臨界圧力より高い。
【００４３】
　図１Ｂは、ＣＯ2冷媒の下で作動する空調サイクルを示す。この空調サイクルにおいては、冷却器11は、外気冷却器（ガスクーラー）である。逆止弁12は、例えば電動バルブまたは機械バルブである。この空調サイクルは、エバポレータ13、アキュムレータ17、および上述のように作動するコンプレッサ14を具備する。さらに、この空調サイクルは、内部熱交換器９をも具備する。
【００４４】
　臨界点を超える冷媒を用いる空調サイクルにおいては、圧縮前の冷媒を冷却しても、相変化は生じない。冷媒は、逆止弁12を通過する際にしか、液相とならない。内部熱交換器９は、外部冷却器11から流出する冷媒を強力に液化することができる。
【００４５】
　以下の説明は、図１Ａに示したＲ１３４ａ冷媒のような、臨界点以下の冷媒で作動する空調機を前提にして行うが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
　図２は、自動車に搭載された、本発明に係る空調機のブロック図である。符号43で示すエンジンは、エンジン制御用計算機42から指令を受ける。計算機42は、パラメータを最適化するために必要な種々の情報をセンサから受け取る。
【００４７】
　計算機42は、自動車の内外の条件に関する情報（ソーラーセンサから得られる情報や乗員数など）を提供するようになっている。特に、この計算機42は、自動車走行時のリアルタイムの種々の情報、特にコンプレッサの回転数Ｎに関する情報を、接続手段33を介して提供する。
【００４８】
　自動車には、上で説明したような空調機10が、図２に模式的に示すようにして搭載されている。空調機10は、車内温度制御装置41と空調サイクル制御装置402を含む計算機40を備えている。車内温度制御装置41は、エバポレータ13の入口側に送られる外気の温度Ｔaeの設定値を一定に保つ役割をする。
【００４９】
　空調サイクル制御装置402が設けられているため、エンジン制御用計算機42は、エンジンの作動状況または外部からの指令に基づいて、空調機の作動または停止を指令することを通じて、空調機に作用することができる。例えば、エンジン制御用計算機42は、エンジンが高回転のときに空調機の作動を調節するのを禁止することができる。
【００５０】
　本発明は、空調サイクルを流通する冷媒の流量を、低圧線上に位置する２つの点の間における種々の圧力に結びつける方程式を利用することにより、このような空調機における空調サイクルの作動を最適にすることを提案するものである。図２においては、低圧線は、空調サイクルのうち、逆止弁12の出口側とコンプレッサ14の入口側の間に位置する部分に対応する。
【００５１】
　そのため、車内温度制御装置41、エンジン制御用計算機42および空調機10は、情報交換のため、例えば電子制御装置401を介して、空調サイクル制御装置402に接続されている。
【００５２】
　電子制御装置401は、空調機が提供する手段の一部から低圧線上の圧力差を推定する方程式、および冷媒の流通に係る圧力差に関連する方程式を解くようにプログラムを組んである。さらに、電子制御装置401は、コンプレッサによって消費される電力を推定するため、コンプレッサによって消費される電力を冷媒の流量に関連づける方程式の解を利用することができるように、プログラムを組んである。電子制御装置401は、上記推定から得られる情報を、接続手段32を介してエンジン制御用計算機42に伝達する。
【００５３】
　電子制御装置401を、自動車用空調機の計算機40に組み入れることもできる。
【００５４】
　電子制御装置401は、エバポレータ13の出口側に送り出される空気の温度を調節せよとの指令、あるいは車内センサの指令を受けるために、冷却能力と呼ばれる、車内に取り込まれた熱を調節する役割をもつ空調サイクル制御装置402と接続している。
【００５５】
　本発明の特徴によれば、電子制御装置401は、接続手段30を介して、空調機に設置された複数のセンサから情報を受け取ることができる。このようなセンサは、逆止弁12の出口側とエバポレータ13の出口側の間に位置する第１の点Ｂ1における冷媒の圧力Ｐ1と、コンプレッサ14の入口側に位置する第２の点Ｂ2における冷媒の圧力Ｐ2を、リアルタイムで測定できるように設置されている。以下では、第１の圧力値Ｐ1を「始点圧力」、第２の圧力値Ｐ2を（コンプレッサの）「吸引圧力」と呼ぶ。
【００５６】
　一般的な方法によれば、電子制御装置401は、冷媒に関連する量を推定するため、冷媒の流量と、低圧線上の２つの点の間の圧力差との関係を利用することができる。
【００５７】
　本発明の第１の実施形態においては、この冷媒に関連する量は、冷媒の流量である。この値は、空調サイクルで消費される電力を推定し、この消費電力を調整する上で有用である。
【００５８】
　図３は、空調機が、可変容量コンプレッサについて、上記冷媒流量の推定値を得るための各作動工程を示す流れ図である。
【００５９】
　工程100においては、空調機は、電子制御装置において、点Ｂ1における始点圧力Ｐ1を求める。
【００６０】
　本発明の一態様によれば、空調サイクルは、この始点圧力Ｐ1に関連する値を求めるのに適した第１の測定手段を備えている。
【００６１】
　この第１の測定手段は、エバポレータ内の空気の温度Ｔairをリアルタイムで求める温度センサにすることができる。このセンサは、エバポレータのインペラブレード内に設置されている。
【００６２】
　この変形例として、図２に示すように、第１の測定手段を、エバポレータ13の下流側に配置され、エバポレータの入口側における空気の温度Ｔairをリアルタイムで求めることができる温度センサ22とすることができる。
【００６３】
　他の変形例においては、第１の測定手段は、冷媒の空調サイクル内における温度ＴFLを測定しうる、空調サイクル内の点Ｂ1に設置される温度センサ122である。このセンサ122は、冷媒の一部と実際に接触するように配置されている。
【００６４】
　この変形例によれば、始点Ｂ1は、空調サイクルの中でエバポレータが過熱していず、冷媒が、液相と気相が入り混じった二相状態にある位置に設けられているのが好ましい。冷媒が気相状態にある領域の中でも、エバポレータの入口側においては、冷媒のうち一部は液状となっており、この位置は、第１の測定手段を配置する上で望ましい。
【００６５】
　逆止弁がサーモスタット型バルブである場合には、（始点Ｂ1に設けられる）温度センサ122は、冷媒の気相領域に配置されることになる。
【００６６】
　サーモスタット型バルブを用いる空調サイクルの場合には、液相の冷媒は、エバポレータ内で急速に気化される。したがって、センサ122は、できる限り液相の冷媒と接するように、エバポレータ内における冷媒の流通経路の起点に設置される。
【００６７】
　これらの変形例においては、センサ122（またはセンサ22）の時定数は小さい。
【００６８】
　センサ122（またはセンサ22）によって測定された温度は、接続手段30を介して、冷媒の飽和法則を適用する電子制御装置401へ送られ、冷媒の圧力Ｐ1の値は飽和圧力から差し引かれる。数式集Ａの方程式Ａ1.1は、圧力Ｐ1を、センサ122によって計測される温度ＴFLに結び付ける冷媒の飽和法則を示している。
【００６９】
　数式集Ａの方程式Ａ1.2は、圧力Ｐ1を、センサ22によって計測される温度Ｔairに結び付ける冷媒の飽和法則を示す。電子制御装置401は、圧力Ｐ1を計算するため、車内温度制御装置41によって測定されたエバポレータの下流側に送られる空気の温度値Ｔaeと、エバポレータの冷却効率ηevの情報を受け取る。エバポレータの冷却効率は、熱交換能力に相当する。この値は、ここでは、エバポレータにおけるセンサの設置領域にのみ当てはまる。
【００７０】
　電子制御装置は、センサ122（またはセンサ22）によって計測された値を、接続手段30を介して受け取り、方程式Ａ1.1（またはＡ1.2）に従って、始点圧力Ｐ1を算出する。
【００７１】
　変形例においては、始点圧力Ｐ1は、始点Ｂ1、例えばエバポレータ13の入口に設置されたセンサ222によって直接測定される。この測定値は、接続手段30を介して電子制御装置401へ送られる。
【００７２】
　次の工程においては、点Ｂ2におけるコンプレッサの吸引圧力Ｐ2を推定する。
【００７３】
　本発明の他の特徴によれば、空調サイクルは、吸引圧力Ｐ2に関連する値を推定しうる第２の測定手段を備えている。
【００７４】
　この第２の測定手段を備える変形例においては、空調サイクルのコンプレッサは、制御バルブを備える可変容量コンプレッサである。可変容量コンプレッサの吸引圧力Ｐ2は、コンプレッサの制御バルブの電流ＩVと関連する。そこで、この電流ＩVから、点Ｂ２における吸引圧力Ｐ2を推定することができる。
【００７５】
　この変形例によれば、第２の測定手段は、コンプレッサの制御バルブの電流ＩVをリアルタイムで測定することができるようになっている。電子制御装置401は、このようにして得られた制御バルブの電流ＩVから、吸引圧力Ｐ2を推定する。
【００７６】
　図４は、バルブ電流ＩVをコンプレッサの吸引圧力Ｐ2に関連付ける曲線を示す。この曲線は、外部制御型コンプレッサについて得られたものである。この曲線のＩの部分に対応する方程式は、数式集Ａに方程式Ａ２として掲げてある。
【００７７】
　コンプレッサの容量が最大にならない限り、吸引圧力Ｐ2は、曲線のＩの部分において、電流ＩVに従って変化する。しかし、コンプレッサの容量が最大値に達すると（曲線のＩＩの部分）、コンプレッサの吸引圧力Ｐ2は、定常値Ｐ2_minとなる。この場合、方程式Ａ２はもはや使えない。
【００７８】
　コンプレッサの吸引圧力Ｐ2を制御バルブの電流の測定値に基づいて推定する方法は、コンプレッサの容量が最大となっていない場合、すなわち吸引圧力Ｐ2がＰ2_minより大きいまたは等しい場合には可能である。
【００７９】
　そのため、電子制御装置は、コンプレッサの容量が最大となっていない場合には、制御バルブの電流ＩVから、コンプレッサの吸引圧力の初期推定値Ｐ2_initを求める。この場合には、電子制御装置401は、コンプレッサの吸引圧力の初期推定値Ｐ2_initを、以下のようにして調整し、その調整した値が、吸引圧力の最終的な推定値Ｐ2となる。
【００８０】
　この実施形態によれば、吸引圧力Ｐ2の推定は、工程102〜工程112に従って行われる。
【００８１】
　工程102においては、制御バルブの電流ＩVが、第２の測定手段によってリアルタイムで測定される。この第２の測定手段は、自動車のすべての計算機と接続することができるセンサである。
【００８２】
　工程104においては、電子制御装置401は、吸引圧力Ｐ2を制御バルブの電流ＩVに結びつける方程式、例えば方程式Ａ２を用いて、電流ＩVの測定値からコンプレッサの吸引圧力の初期推定値Ｐ2_initを算出する。
【００８３】
　電子制御装置は、コンプレッサの容量が最大の場合には、空調サイクルにおける冷媒の流量を、点Ｂ1と点Ｂ2の間の圧力差に結びつける方程式Ａ３を用いるのが好ましい。
【００８４】
　そのため、工程106においては、電子制御装置は、コンプレッサの容量が最大のときの吸引圧力Ｐ2_minを、方程式Ａ３〜Ａ６から算出する。
【００８５】
　方程式Ａ３は、始点圧力Ｐ1と吸引圧力Ｐ2から冷媒流量ｍを求めるためのものである。
【００８６】
　方程式Ａ５によれば、冷媒流量ｍは、コンプレッサの容量Ｃy、高圧Ｐd、吸引圧力Ｐ2およびコンプレッサの回転数Ｎに関連づけられている。
【００８７】
　方程式Ａ３ないし方程式Ａ５から、吸引圧力Ｐ2を高圧Ｐd、コンプレッサの回転数Ｎおよびコンプレッサの容量Ｃyに関連づける方程式Ａ６が導かれる。
【００８８】
　コンプレッサの容量が最大のときは、コンプレッサの容量Ｃyは既知である。電子制御装置は、この方程式Ａ６によって、容量が最大になっているコンプレッサについて、冷媒の吸引圧力Ｐ2_minを算出する。コンプレッサの回転数Ｎの値は、エンジン制御用計算機42によって、接続手段33を介して電子制御装置401へ送られる。
【００８９】
　空調機には、高圧Ｐdを推定するため、圧力センサ25または温度センサ125を設けることができる。このようなセンサは、一般に空調サイクルに設けられている。始点圧力Ｐ1は、工程100において推定される。
【００９０】
　工程108においては、電子制御装置は、工程104において得られた吸引圧力Ｐ2の初期推定値Ｐ2_initを、工程106において得られたコンプレッサの容量が最大の時の吸引圧力の推定値Ｐ2_minと比較し、この比較の結果から、工程110または工程112において、吸引圧力Ｐ2の最終的な推定を行う。
【００９１】
　図４を参照してより正確にいうと、吸引圧力の初期推定値Ｐ2_initが、コンプレッサの最大容量時における吸引圧力Ｐ2_minより小さいか、またはこれと等しい場合には、コンプレッサの容量は最大である。その結果、吸引圧力Ｐ2の値は、コンプレッサの最大容量時における吸引圧力Ｐ2_minとなる。
【００９２】
　これと反対の場合には、吸引圧力Ｐ2の値は、工程104で得られるコンプレッサの吸引圧力の初期推定値Ｐ2_init となる。
【００９３】
　この実施態様の変形例によれば、コンプレッサとして固定容量コンプレッサを用い、吸引圧力Ｐ2を、数式集Ａにある方程式に従って推定する。この場合、固定容量コンプレッサの容量Ｃyは既知であり、電子制御装置は、エンジン制御用計算機42が提供するコンプレッサの回転数Ｎ、およびセンサ25（またはセンサ125）が測定する高圧Ｐdから方程式Ａ６を解き、吸引圧力Ｐ2を求めることができる。
【００９４】
　他の変形例によれば、あらゆる型のコンプレッサについて吸引圧力Ｐ2を推定することができる。
【００９５】
　図２において、第２の測定手段は、点Ｂ2に設置されてコンプレッサの吸引圧力Ｐ2をリアルタイムで測定できるセンサ23とすることができる。ここでの測定値は、接続手段30を介して電子制御装置401へ送られる。
【００９６】
　工程114においては、電子制御装置は、冷媒の流量ｍを求めるため、推定された始点圧力Ｐ1と吸引圧力Ｐ2を用いて、方程式Ａ３を解く。
【００９７】
　本発明の第１の実施形態によれば、電子制御装置401は、空調サイクルにおける冷媒の流量を推定するため、方程式Ａ３を解く。方程式Ａ３における圧力差（Ｐ1−Ｐ2）は、先行する工程で推定したＰ1とＰ2の値から算出する。以下、方程式Ａ３において、Ｓは、空調サイクルに固有の定数である。ρは、例えばＲ１３４ａ冷媒の冷媒密度である。係数Ｋは、冷媒密度ρの計算時に適宜選択される。
【００９８】
　冷媒密度ρは、方程式Ａ4.1によって始点圧力Ｐ1から、もしくは方程式Ａ4.2によって吸引圧力Ｐ2から、またはこれらの両者から算出される。方程式Ａ4.3は、臨界点以下のＲ１３４ａ冷媒について、冷媒密度ρを求める方程式の一例である。
【００９９】
　しかし、すでに述べたように、本発明は、臨界点以下の冷媒で作動する空調サイクルに限られるものではない。方程式Ａ4.4は、臨界点を超えるＣＯ2冷媒（Ｒ７４４冷媒）について、冷媒密度を求める方程式の一例である。
【０１００】
　空調サイクル内における冷媒流量ｍの推定は、有用である。この推定値が得られれば、コンプレッサの消費電力Ｐaを推定することができる。
【０１０１】
　コンプレッサの消費電力Ｐaは、この実施形態においては、例えば方程式Ａ７によって、冷媒の流量ｍから推定することができる。電子制御装置401は、本発明によって推定される冷媒流量ｍ、エンジン制御用計算機42が提供するコンプレッサの回転数Ｎ、先行する工程で推定した吸引圧力Ｐ2、およびセンサ25（またはセンサ125）によって測定される高圧Ｐdから、方程式Ａ７を解く。定数ＣとＤは、空調サイクルの作動条件に係るパラメータと関連し、消費電力Ｐaを計算する上でのパラメータとして、固定した値をとる。
【０１０２】
　エンジン制御用計算機42は、消費電力Ｐaの推定値に基づいて、エンジンの制御モードを決定し、もしコンプレッサの名目的な消費電力が、このエンジン制御用計算機42による消費電力Ｐaの最大推定値を超えているときは、これに応じて調整する。その結果、燃費が向上し、コンプレッサによる消費電力のうち過剰となる部分は、十分に制御される。
【０１０３】
　図５は、臨界点以下のＲ１３４ａ冷媒について、この実施形態により冷媒の流量ｍを推定した値の正確さを示す。この図は、冷媒の流量ｍ（縦軸）を、圧力差ρ*（Ｐ1−Ｐ2）（横軸）の関数として表すグラフ図である。
【０１０４】
　図５は、ρ＝2.4326・Ｐ2＋0.2203およびηev＝０．９を満たすＲ１３４ａ冷媒について、以下の条件の下に得たものである。
‐外気の温度２５℃、相対湿度４０％、パルス速度８３ｇ／ｓ、回転数Ｎ＝２０００回／分。
‐外気の温度４５℃、相対湿度４０％、パルス速度１１１〜１３８ｇ／ｓ、回転数Ｎ＝２０００回／分。
【０１０５】
　始点Ｂ1は、エバポレータの出口に位置する。図５において、方形（白抜き）のプロットは、吸引圧力Ｐ2の測定値と、空気温度のセンサからの情報に基づく始点圧力Ｐ1の推定値から得られたものである。他方菱形（塗りつぶし）のプロットは、始点圧力Ｐ1と吸引圧力Ｐ2の各測定値から得られたものである。
【０１０６】
　本発明の第２の実施形態によれば、本発明に係る空調機は、冷媒の吸引圧力Ｐ2の推定値を得るために用いられる。
【０１０７】
　本発明の第２の実施形態によれば、電子制御装置401は、自動車が、冷媒の流量を推定する公知の装置を搭載している場合に、冷媒の吸引圧力Ｐ2の推定を行うために方程式Ａ３の解を利用する。
【０１０８】
　このような装置の例は、フランス国特許出願第０１１６５６８号明細書に記載されている。この装置においては、冷却手段は、Ｒ１３４ａ冷媒のような臨界以下の冷媒を利用することができる凝縮器である。この装置は、凝縮器の入口における外気流の温度Ｔaekと、コンプレッサの出口における冷媒圧力Ｐdを測定する手段を具備している。
【０１０９】
　電子制御装置は、凝縮器の入口に入ってくる外気流の温度Ｔaekと、コンプレッサの出口における冷媒の圧力Ｐdから空調サイクル内の冷媒流量ｍを推定するために、方程式Ａ１以下を用いる。
【０１１０】
　冷媒の吸引圧力Ｐ2を推定するために方程式Ａ３を解くには、始点圧力Ｐ1と冷媒密度ρの各推定値が必要である。始点圧力Ｐ1の推定値は、工程100において得られる。冷媒密度ρは、方程式Ａ4.1を用いて、始点圧力Ｐ1から推定される。
【０１１１】
　冷媒に関連する量を推定する装置は、これ以外のものであっても、あらゆる型の冷媒とあらゆる型の冷却手段に適用できるものであれば、用いることができる。例えば、日本国特許出願公開第２００１−７３９４１号に記載されている装置は、冷却手段が外部冷却器（ガスクーラー）で、冷媒が臨界点を超えるＣＯ2(Ｒ７４４)冷媒である空調機にも用いることができる。
【０１１２】
　吸引圧力Ｐ2の推定値は、コンプレッサの消費電力を計算し、コンプレッサの良好な作動を確保するのに用いることができる。また、吸引圧力Ｐ2の推定値は、例えば工程102と工程104におけるコンプレッサのバルブの電流強度等の手段を用いて、この吸引圧力を制御するためにも利用することができる。
【０１１３】
　本発明の第３の実施形態によれば、電子制御装置401は、可変容量コンプレッサが最大容量に達しているか否かを検出するために、方程式Ａ３を解く。
【０１１４】
　本発明の第１の実施形態も、コンプレッサが最大容量に達しているか否かの検知結果を利用する。
【０１１５】
　しかし、この第３の実施形態によるコンプレッサ容量の検知は、他の用途に用いられる。例えば、空調サイクル制御の枠組みの中で、この検知結果を、コンプレッサの作動を停止したり、車内に供給される空気温度の制御を最適化するために用いられる。この第３の実施形態は、図３の工程102〜工程112を参照してすでに説明した。
【０１１６】
　本発明は、特にコンピュータによって読み取ることができる支援装置に格納されて作用することができるコンピュータソフトウエアをも目的としている。ここで、「コンピュータによって読み取ることができる支援装置」とは、デジタル信号またはアナログ信号のような伝送手段だけでなく、例えば磁気または光学記録媒体をも意味している。
【０１１７】
〔数式集Ａ〕
Ａ１．始点圧力の推定
　Ａ1.1−冷媒温度のセンサ
　　　　　Ｐ1＝Ｐsat[ＴFL]
　Ａ1.2−空気温度のセンサ
　　　　　Ｐ1＝Ｐsat[(Ｔair−(１-ηev)*Ｔae)/ηev]
Ａ２．Ｐ2＞Ｐ2_minの場合における外部制御型コンプレッサの吸引圧力の推定
Ｐ2＝ａ・ｋ・ＩV2＋ｂ・ＩV＋ｃ
Ａ３．冷媒の流量ｍを低圧線上のΔＰに結びつける方程式
【数１】
2004115012.tif 000003
　　　　　ΔＰ＝Ｐ1−Ｐ2
Ａ４．冷媒密度ρ(ｋｇ／ｍ3）の推定
Ａ4.1‐Ｐ1からの冷媒密度ρの推定
　　　　　ρ(Ｐ1)＝ｋ1・Ｐ1＋ｋ2（ｋ１とｋ２は定数）
Ａ4.2‐Ｐ2からの冷媒密度ρの推定
　　　　　ρ(Ｐ2)＝ｋ1'・Ｐ2＋ｋ2'(ｋ1'とｋ2'は定数）
Ａ4.3‐臨界点以下のＲ１３４ａ冷媒に係るＰ1からの冷媒密度の推定
　　　　　ρ(Ｐ1)＝2.4326・Ｐ1＋0.2203
Ａ4.4‐臨界点を超えるＣＯ2冷媒についてのＰ1からの冷媒密度ρの推定
　　　　　ρ(Ｐ1)＝3.6814・Ｐ1−30.6
Ａ５．外部制御型コンプレッサのための冷媒流量の推定
　　　　　ｍ＝Ｎ・Ｃy・ρ(Ｐ2)・[ｋ3(Ｎ)・(Ｐd／Ｐ2)＋ｋ4(Ｎ)]
Ａ６．外部制御型コンプレッサの容量からの吸引圧力Ｐ2の推定
f4(N,Cy)・P24＋f3(Pd,P1,Cy)・P23＋f2(Pd,P1,N,Cy)・P22＋f1(Pd)・P2＋f0(Pd)＝０
Ａ７．コンプレッサの消費電力Ｐaの推定
　　　　　Ｐa＝Ｃ・ｍ・(Ｐr(k-1)/k−１)＋Ｄ・Ｎ　（Ｐr＝Ｐd／Ｐ2）
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１Ａ】自動車に搭載される空調機の組立て図である。
【図１Ｂ】臨界点を超えた冷媒用の空調サイクル図である。
【図２】電子制御装置を備えた本発明に係る自動車用空調機のブロック図である。
【図３】可変容量コンプレッサが搭載された本発明に係る空調機の各作動工程を示す流れ図である。
【図４】外部制御型コンプレッサのコントロール曲線を示すグラフ図である。
【図５】本発明による推定の正確さを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【０１１９】
10 自動車用空調機
11 冷却手段
12 逆止弁
13 エバポレータ
14 コンプレッサ
22 温度センサ
23 センサ
42 エンジン制御用計算機
43 エンジン
122 温度センサ
222 センサ
401 電子制御装置
Ｉv 制御バルブの電圧
ｍ 冷媒の流量
Ｐ1  第１の冷媒圧力
Ｐ2  第２の冷媒圧力
Ｐ2_init  第２の冷媒圧力の初期推定値
Ｐ2_min  冷媒の最小圧力
【図１Ａ】
2004115012.tif 000004
【図１Ｂ】
2004115012.tif 000005
【図２】
2004115012.tif 000006
【図３】
2004115012.tif 000007
【図４】
2004115012.tif 000008
【図５】
2004115012.tif 000009