CN102713286A - 可变容量型压缩机的容量检测装置及具备该容量检测装置的可变容量型压缩机 - Google Patents

Abstract

提供一种可变容量型压缩机的容量检测装置及具备该容量检测装置的可变容量型压缩机，能够使用被检测面的形状自由度高、无需加工精度的活塞，并且能进行抗干扰较强的容量推定。可变容量型压缩机的容量检测装置包括位置检测传感器和推定元件，其中，所述位置检测传感器配置在活塞的侧方，将活塞往复运动时活塞的被检测面变位信号加以输出，所述推定元件测定出在最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的所述变位信号的波形图案(A)并加以存储，且检测出当前运转时的相当于活塞一个冲程程度的所述变位信号的波形图案(B)，从而由波形图案(A)与波形图案(B)的比较来推定与当前运转时的活塞冲程对应的当前运转时的容量。

Description

可变容量型压缩机的容量检测装置及具备该容量检测装置的可变容量型压缩机

背景技术

本发明涉及能通过改变活塞的冲程来改变排出容量的可变容量型压缩机，尤其涉及运用于可变容量型压缩机中而能适宜地检测压缩机的容量的容量检测装置。

一般而言，作为车辆空调设备等中使用的压缩机，已知有一种能对排出容量进行可变控制的可变容量型压缩机(以下也简称为“压缩机”)。在活塞型压缩机中的这种压缩机内，例如能相对于驱动轴倾斜的斜板被收容在曲柄室内。斜板会随着曲柄室的压力升高而垂直地接近驱动轴的轴线(斜板的倾斜角度变小)，另一方面，当曲柄室的压力降低时，斜板则以接近驱动轴轴线的方式(以斜板的倾斜角度增大的方式)倾斜。压缩机所具备的活塞的冲程与斜板的倾斜状态对应地变化。例如，当曲柄室的压力较高、斜板的倾斜角度较小时，活塞的冲程就较小，相反地，当曲柄室的压力较低、斜板的倾斜角度较大时，活塞的冲程就较大。因此，一旦活塞的冲程小，则排出容量减少，另外，一旦活塞的冲程大，则排出容量也增大。

在这种可变容量型压缩机中，为了进行压缩机自身的控制和使用压缩机的空调装置的制冷回路的控制，往往要求把握压缩机当前运转时的容量。专利文献1公开的已有技术是在活塞上形成有沿其轴向呈锥状的被检测面。在活塞的侧方，面对被检测面配置有非接触型的位置检测传感器。位置检测传感器对因活塞的冲程变化而接近或远离的被检测面(检测对象点)与位置传感器之间的距离进行检测。空调ECU根据来自位置检测传感器的检测距离信息对活塞的冲程进行检测，并据此来把握压缩机的容量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003－148357号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，如专利文献1所述，在由位置传感器与因活塞的冲程变化而接近或远离的被检测面(检测对象点)之间的距离求出排出容量的方法中，对活塞的形状产生较大的制约，并具有以下问题。例如，

·需要在作为被检测面的活塞首部背面高精度地形成锥形或台阶形，从而导致成本上升。

·即使形成为最现实的单调增加(或单调减少)的锥形，也会使活塞首部的壁厚增加，导致重量增加。

另外，即使由被检测面与位置检测传感器之间的距离算出容量，

·在有异物通过传感器与被检测面之间、或是被检测面上发生磨损和伤痕等情况下，其影响也会反映为直接算出的排出容量而成为异常值，因此，抗干扰较弱。

·当活塞与缸膛之间的间隙等的松动较大时，即使是相同的活塞冲程，如果运转条件不同，也会使与被检测面之间的距离发生变化。而这种距离的变化会导致检测误差，进而导致容量的计算误差。另外，当因温度而使被检测面与位置检测传感器间的距离发生变化、或因温度而使检测灵敏度发生变化时，会发生与容量计算有关的温度漂移的问题。

因此，本发明的技术问题着眼于上述问题，其目的在于提供一种可变容量型压缩机的容量检测装置及具备该容量检测装置的可变容量型压缩机，能够使用与已有技术相比使被检测面的形状自由度大幅度地提高、且不要求加工精度的活塞，并且即使假设在被检测面上发生磨损和伤痕或是因活塞与汽缸内径间的间隙而导致检测信号发生变化时，受其影响也小，能进行抗干扰较强的容量推定。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本发明的可变容量型压缩机的容量检测装置是能够在通过活塞的往复运动来进行气体压缩，并通过改变活塞的冲程来改变容量的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征是，包括：

(1)位置检测传感器，该位置检测传感器配置在上述活塞的侧方，上述位置检测传感器将由于活塞的往复运动而在上述位置检测传感器的前方侧横向移动的活塞的形状作为被检测面，并将该被检测面的正对着上述位置检测传感器的部位、即检测对象点在活塞往复运动时接近或远离上述位置检测传感器的变位信号加以输出；以及

(2)推定元件，该推定元件测定出在最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的上述变位信号的波形图案(A)并加以存储，且检测出当前运转时的相当于活塞一个冲程程度的上述变位信号的波形图案(B)检测，从而由上述波形图案(A)与上述波形图案(B)的比较来推定与当前运转时的活塞冲程对应的当前运转时的容量。

在上述本发明的容量检测装置中，在活塞的侧方配置有位置检测传感器，并将由于活塞的往复运动而在位置检测传感器的前方侧(位置检测传感器进行距离测定的方向侧)横向移动的活塞的侧面形状部作为被检测面。因此，在该被检测面上正对着位置检测传感器的部位即检测对象点便与活塞的往复运动对应地在被检测面上依次变化。而且，被检测面如下构成：通过活塞的冲程变化而使检测对象点接近或远离位置检测传感器，以这种方式使位置检测传感器将该接近或远离的变位信号作为波形图案形输出。因此，通过输出活塞一个冲程中的变位信号就可得到此时从上止点到下止点为止的活塞一个冲程整个的检测变位信号的波形图案整体。可以将该相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案视为与此时压缩机的容量对应。本发明以该变位信号的波形图案与压缩机的容量之间的对应为前提，利用了最大容量运转时得到的相当于活塞一个冲程程度的变位信号波形图案(A)中完全包含另一容量运转时的相当于活塞一个冲程程度的变位信号波形图案(B)的特点。即，上述推定元件将最大容量运转时的相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案(A)加以测量并存储，且将当前运转时的相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案(B)加以检测，将存储的波形图案(A)与检测的波形图案(B)进行比较，由此来把握波形图案(B)相当于到波形图案(A)的哪个部位，藉此，把握当前运转时的活塞一个冲程与最大容量运转时的活塞一个冲程的比例，推定与当前运转时的活塞冲程对应的当前运转时的容量。形成上述被检测面的活塞背面形状成为涉及头部、首部以及汽缸一部的复杂的形状，因此，在各种排出容量的冲程运转时得到的检测信号图案变化丰富。但一旦采用了本发明的上述容量推定法，就不必如上述专利文献1记载的那样为了使在活塞上形成的检测面与排出容量一一对应而高精度地制造。因此，增加了容量检测装置的检测面、即活塞部的形状自由度，能够形成更轻、成本低、容易制造的形状。另外，在专利文献1的结构中，在有异物通过位置检测传感器与被检测面之间时，或被检测面上有磨损、伤痕等发生时，其影响很可能会反映为直接算出的排出容量而成为异常值，因此抗干扰的能力极弱，但在本发明中，用相当于活塞一个冲程程度的整个的检测波形图案来进行判断，因此，不易受到被检测面上的磨损和伤痕以及异物通过等噪声的影响，抗干扰的能力强。因此，能够更可靠地将此时的压缩机容量精确地推定。

在上述本发明的容量检测装置中，为了将最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的变位信号波形图案(A)和当前运转时相当于活塞一个冲程程度的变位信号波形图案(B)分别正确地作为相当于活塞一个冲程程度的波形图案来把握，上述推定元件将压缩机一个旋转周期的信号、活塞的上止点信号或这两个信号用作将上述波形图案(A)与上述波形图案(B)进行比较时的基准，并且能够通过该比较来推定当前运转时的容量。压缩机一个旋转周期的一半可以视为相当于活塞一个冲程程度的周期，且能够正确地把握从活塞的上止点信号起的哪个时间点开始进入活塞一个冲程。

在上述本发明的容量检测装置中，作为上述推定元件的压缩机容量推定方法，能够采用以下各种方法。例如，上述推定元件将以规定的节距比例(原文为“刻み割合”)从上述波形图案(A)切出的多个波形图案与上述波形图案(B)进行比较，以便能够算出两者的相互相关系数，并将该相互相关系数显示最大值时的容量作为当前运转时的推定容量。通过将相互相关系数最高时的容量作为当前运转时的推定容量，能够更可靠地推定当前运转时的容量。例如，将要探索的波形图案(B)的检测信号图案与将上述波形图案(A)以从容量0％到100％的某一节距切出得到的容量信号图案一个一个地进行比较，并计算相互相关系数。其中相互相关系数最高的图案的容量便成为关于那个要探索的检测信号图案而推定的容量。相互相关系数的具体运算式将在后面说明。

例如，上述推定元件将以规定的节距比例从上述波形图案(A)切出的多个波形图案与上述波形图案(B)进行比较，以便还能够算出两者的残差的累积和，并将该残差的累积和显示最小值时的容量作为当前运转时的推定容量。通过将残差的累积和最小时的容量作为当前运转时的推定容量，能够更可靠地推定当前运转时的容量。例如，将要探索的波形图案(B)的检测信号图案与将上述波形图案(A)以从容量0％到100％的某一节距切出得到的容量信号图案一个一个地进行比较，并计算残差的累积和。其中残差的累积和最小的图案的容量便成为关于那个要探索的检测信号图案而推定的容量。残差的累积和的具体运算式将在后面说明。

又例如，上述推定元件还能够算出上述波形图案(A)和其平均值间的偏差与上述波形图案(B)和其平均值间的偏差间的差的累积和，且将该偏差的差的累积和显示最小值时的容量作为当前运转时的推定容量。在实际的压缩机运动过程中，装有传感器的压缩机周围温度会根据运转环境和运转条件而发生很大变化。因此，当传感器的灵敏度、输出经常具有温度依赖性时，就会受其影响。当取得上述波形图案(A)和上述波形图案(B)时的周围环境有很大不同时，即使波形图案的形状相同，也会由于温度漂移的影响而导致其绝对值有很大不同，例如上述的要求出的残差的电平会发生变化。然而，如果以由该状态下的检测信号图案(A)和(B)各自的平均值算出的偏差彼此的差的累积和进行评价，就能抵消该运转状态的影响，更精确且迅速地算出适合度。关于与平均值间的偏差的差的累积和的运算式将在后面说明。

在基于上述残差的累积和或偏差的差的累积和来推定当前运转时的容量时，上述推定元件能够在累积和的运算过程中在超过上述最小值时就在超过(最小值)的时间点中止运算，且在运算结束时在低于上一次的上述最小值时将上述最小值予以更新。在累积和的运算过程中当超过上述最小值时，由于已经处于能够把握最小值的状态，因此无需更多的运算，就在那个时间点中止运算，由此能够缩短运算所需的总的时间。另外，当求出的累积和的最小值低于上一次的最小值时，通过将该最小值予以更新，就能更可靠且正确地输出当前运转时的容量。更具体是，例如，在上述的累积和运算过程中，如果要在整个周期以从容量0％到100％的全部节距来算出与检测信号图案之间的适合度，并以实时来算出排出容量，就会使运算量增多，需要能进行高速运算的CPU，这会成为实用化的巨大障碍，因此要求减少运算量。因此，上述方法能够大幅度地减少上述那种适合度计算所需的运算量，还能实现实时计量。运算的中止是在超过最小值的时间点，因此不会降低探索最小值的适合度运算的精度。

在用上述推定元件来推定当前运转时的容量的过程中，在根据分离的推定值间而认为有合适的推定值存在时，能够通过插值来更精确地推定当前运转时的容量。即，上述推定元件对表示最大的上述相互相关系数或最小累积和的推定容量值与其前后的算出容量值之间的容量区域进行插值，当在其插值区域内有比此前算出的相互相关系数大或比此前算出的累积和小的值存在时，能够将该值作为当前运转时的推定容量。即，如上所述，例如在将要探索的波形图案(B)的检测信号图案与将上述波形图案(A)以从容量0％到100％的某一节距切出得到的容量信号图案一个一个地进行比较时，一旦扩大这种节距间隔(例如每隔1％)来进行推定，则虽然计算时间短，但推定精度差。相反，如果缩短节距(例如每隔0.1％)，则虽然计算时间长，但精度佳。即，处于折衷(trade-off)的关系。因此，为了既少用计算时间又能提高精度，可以采用这种插值的方法。例如，有一种方法是利用适合度最高的容量附近数点，以某一函数来加以近似，且将其近似曲线的极值进一步更新为适合度最高的值。近似曲线可以用有极值存在的函数来加以近似，例如可以采用样条曲线、高次的最小平方等。不过，插值可以通过任意的一般方法来进行，具体的方法例子将在后面说明。

上述压缩机1的旋转的周期信号例如是由压缩机的驱动源的旋转信号求出的。另外，上述活塞的上止点例如是由设在压缩机的驱动用旋转体(例如传递驱动力用的带轮、离合器、转矩限制器等驱动部)的与活塞上止点对应的部位上的被检测体和设在正对该被检测体的位置上的检测元件求出的。可以从这些信号和来自位置检测传感器的检测信号图案来推定压缩机的当前运转时的容量。

在本发明中，相当于活塞一个冲程程度的上述变位信号的波形图案(A)、(B)可以进行比较，而这种活塞一个冲程中的变位信号的波形图案还能够从活塞往复运动时的波形图案求出，而且还能够将相当于压缩机一个周期程度(相当于活塞的往复运动程度)的波形图案彼此进行比较。即，压缩机一个周期的检测信号图案在上止点、下止点上是对称的，即使用一个周期的检测信号图案也能算出当前运转时的容量。通过将一个周期的检测信号图案彼此进行比较，使信号图案的信息量得以增加，因此还能够提高上述的适合度探索精度。

在本发明中，上述位置检测传感器采用的是能够对活塞的被检测面上的凹凸形状的分布、电磁特性的分布、光反射特性的分布中的至少一个进行检测的传感器。在任何情况下，都是针对上述波形图案(A)的0％到100％的大范围来精确地推定当前运转时的容量，因此最好是从位置检测传感器得到的信号富于变化。

作为这种位置检测传感器，例如使用涡电流式、电磁感应式、电容式、光电反射式中的任意一种传感器，这些传感器能够确保信号波形鲜明。

例如在用电磁感应式传感器作为上述位置检测传感器使用时，就在活塞的被检测面上涂敷具有磁性特性的涂料等或埋入磁铁等。即，在被检测面上涂敷或是电镀含有磁性金属粉末的涂料、树脂，或是在被检测面上埋入磁铁以使之具有磁性。

另外，在采用光电反射式的传感器作为上述位置检测传感器使用时，为了得到更加鲜明的检测信号，可以在上述活塞的被检测面上涂敷具有光特性的涂料等。

另外，在本发明中，即使在上述位置检测传感器的检测信号因活塞被检测面的伤痕、磨损等而相对于初始值发生变化时，上述推定元件也能通过记录该状态下的上述波形图案(A)，来对这种变化的影响进行补正，并推定当前运转时的容量。例如，即使假设由于伤痕、磨损等使从上述被检测面反射的高度鲜明的反射介质的分布形状相对于初始值而发生了变化，也能对反射介质分布图案变化的影响予以补正，能够提高劣化时的精度。为了取得这种最大容量运转时得到的检测信号图案，无需特别使压缩机停止或卸下，能够在运转过程中取得，容易实施。

本发明还提供具备上述那种容量检测装置的可变容量型压缩机。这种压缩机能够由已推定的容量、以及至少压缩机的排出压力和吸入压力来推定压缩机的转矩。另外，还能将已推定的容量作为输入信息，以对使压缩机的容量发生变化的容量控制阀的阀开度进行控制。

发明的效果

这样，本发明的可变容量型压缩机及其容量检测装置与专利文献1公开的现有技术相比，能够大幅度地提高活塞的被检测面的形状及结构的自由度，而且对活塞的加工不要求高精度，能够大幅度地降低成本。另外，即使因被检测面上发生磨损或伤痕等或是活塞与缸膛间的间隙而导致检测信号发生变化时，也能将其影响控制在最小范围内，能够可靠地进行抗干扰较强的容量推定。

附图说明

图1是具备本发明一实施方式的容量检测装置的可变容量型压缩机的纵剖图。

图2是表示本发明的容量检测装置进行容量推定一方法例的说明图。

图3是表示本发明的容量检测装置进行容量推定一方法例的控制流程图。

图4是表示本发明的容量检测装置进行容量推定时的反复处理运算一方法例的残差的累积和与已处理的数据数之间的关系图。

图5是表示本发明的容量检测装置进行容量推定时的插值处理方法一方法例的说明图。

具体实施方式

以下，对本发明在车用空调装置中所用的斜板式可变容量型压缩机的容量检测装置中具体化的一实施方式进行说明。

图1表示具备本发明一实施方式的容量检测装置2的可变容量型压缩机1，表示该压缩机1在最小容量时的状态的纵截面。首先，为了说明可变容量型压缩机1，使来自外部驱动源的旋转驱动力经由皮带等传递到带轮3，且从此处经由转矩限制机构4而传递到压缩机的驱动轴5。在由正面壳体6和汽缸体7形成的曲柄室8内，设有与驱动轴5一体旋转的转子9和通过连杆机构10而与转子9连结且能改变相对于驱动轴5的倾斜角度的斜板11，斜板11与驱动轴5同步旋转。在汽缸体7中配置了多个缸膛12(图中只示出一个汽缸)，且在各个缸膛12内以能自由往复移动的方式插入活塞13。活塞13的一端部13a(首部)通过与斜板11的两个侧面滑动接触的一对滑履14而与斜板11连接，将斜板11的旋转运动转换成活塞13的往复运动。活塞13的往复运动的冲程与斜板11的倾斜角对应地发生变化，斜板11的倾斜角则如上所述，例如根据曲柄室8内的压力而发生变化。与活塞13的往复运动对应，被压缩流体(例如制冷剂)从在汽缸盖15内形成的吸入室16被吸入缸膛12内，在缸膛12内被压缩的压缩流体通过排出室17而向外部回路排出。

在这种可变容量型压缩机1中，其排出容量依赖于活塞13的排量，即，取决于活塞13的冲程。本发明的容量检测装置2对与该活塞13的冲程对应的当前运转时的容量进行推定，例如采用如下结构。

即，在图1所示的多个活塞13中，一个活塞13的背面成为被检测面21。将被检测面21的形状做成：在活塞13进行一个周期的往复运动时，被检测面21与后述位置检测传感器之间的距离会发生变化。通常的斜板式可变容量型压缩机中所用的活塞13的形状的上述背面成为头部、首部以及圆筒部的背面，因此，被检测面21与位置检测传感器之间的距离会十分明显地持续变化。在各个排出容量运转时得到的检测信号的轨迹富于变化而能提高推定精度，因此，为了使被检测面21相对于往复运动的变化更富于变化，有时也会在被检测面21上形成切口。然而，即使在这种场合，也无需特别规定精度或形状。被检测面21围绕着轴线S而配置在与驱动轴5相反的一侧，以使其一部分与正面壳体6的内周面6a相向。

在上述正面壳体6的内周面6a上，在活塞13的首部13a的外周侧、即首部13a的侧方，以面向活塞13的被检测面21的方式配置非接触型的位置检测传感器22的检测头22a。作为位置检测传感器22，例如使用涡电流损耗检测式传感器。

一旦活塞13往复运动，被检测面21即在位置检测传感器22(检测头22a)的前方侧(检测头22a进行距离测定的方向一侧，若以图中的单纯位置关系来表现就是下方侧)横向移动。因此，在被检测面21上正对检测头22a的部位、即检测对象点K就根据活塞13的往复运动而在被检测面21上沿着其形状依次变化，并且该检测对象点K与检测头22a之间的距离L发生变化。此外，位置检测传感器22对检测头22a与被检测面21(检测对象点K)间的距离L进行检测，且将该检测距离信息L从控制器23向空调机ECU24输出。

上述空调机ECU24是类似计算机的电子控制单元，根据来自位置检测传感器22的检测距离信息L来推定和把握压缩机的排出容量。即，空调机ECU24构成容量推定元件。空调机ECU24将所把握的压缩机的容量信息发送给图中未示的发动机ECU。因此，例如能将基于发动机ECU的发动机的空转控制等作为考虑了压缩机的负荷转矩等的优选控制。

另外，如上所述，在活塞13的一个往复过程中，被检测面21以与检测头22a间的距离L发生变化的方式动作，并且被检测面21的变位被检测头22a检测，以便从位置检测传感器22输出变位信号。如图2所示，在活塞13于上止点位置和下止点位置之间移动的过程中、即在相当于活塞13一个冲程程度的过程中，该变位信号作为波形图案的变位信号而被从位置检测传感器22向空调机ECU24输出。距离信息L的检测信号图案(变位信号的波形图案)在各个排出容量的运转时是不同的。

在本实施方式中，例如，为检测排出容量需要三个信息。第一个是以上说明的由位置检测传感器22得到的距离信息L的检测信号图案(变位信号的波形图案)。第二个是活塞往复运动时的上止点位置的检测信号。第三个是活塞往复运动的周期信息或相当于一个冲程程度的信息。

例如，如果是对应于压缩机的上止点位置的转矩限制器的带轮部或离合器，活塞往复运动时的上止点位置和周期信息的检测是通过在电枢部设置反射式的被检测部25、且以面对被检测面25的方式配置非接触型的检测传感器26来进行的。作为位置检测传感器26，例如使用光电反射式传感器。

图3是表示本实施方式的容量推定中进行的处理顺序的例子的流程图。以下，参照图2和图3来说明容量推定的处理顺序的例子。

在本实施方式中，首先，根据在最大容量运转时来自位置检测传感器22的距离信息L的检测信号图案和来自检测传感器26的上止点位置信息和周期信息，将活塞13在上止点位置与下止点位置之间移动过程中(即相当于活塞一个冲程程度)的位置检测传感器22的距离信息L的检测信号图案(变位信号的波形图案)记录为用于当前运转时的容量推定的比较基准输出波形。将该检测信号图案此后称为最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的变位信号波形图案(A)。

接着，根据欲检测出的在容量运转时(当前运转时)来自位置检测传感器22的距离信息L的检测信号图案和来自检测传感器26的上止点位置信息及周期信息，将活塞13在上止点位置与下止点位置之间移动的过程中(即相当于活塞13一个冲程程度)的位置检测传感器22的距离信息L的检测信号图案(变位信号的波形图案)记录为用于当前运转时的容量推定的输出波形。将该检测信号图案此后称为用于当前运转时的容量推定的输出波形图案(B)。

由于欲检测的容量在最大容量以下，因此，以上述方法得到的最大容量运转时的活塞一个冲程中的变位信号的波形图案(A)(图2中容量100％时的输出波形)中包含用于当前运转时的容量推定的输出波形(相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案(B))、即图2中容量50％或10％时的输出波形。

将最大容量运转时的距离信息L的检测信号图案(最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案(A))从上止点开始以某个任意的节距容量(例如每隔1％)切出，且与“欲检测的容量”运转时的距离信息的检测信号图案(即当前运转时的相当于活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案(B))之间进行适合度比较，并且在例如从0％到最大容量的100％为止的范围内反复进行这种切出和比较。其中与“欲检测的容量”的距离信息的检测信号图案最为一致的(适合的)容量就成为“欲检测的容量”运转时的推定容量。

在评价这个以任意的容量切取的最大容量运转时的距离信息L的检测信号图案是否与“欲检测的容量”运转时的距离信息的检测信号图案一致时，可以如上述那样采用相互相关系数，或采用残差的累积和，或采用从平均值算出的偏差的累积和。

例如在使用相互相关系数时，以下述数学式1算出的相互相关系数ｒ为最高，即，最接近1的值的容量成为求出的排出容量。另外，当使用残差的累积和或从平均值算出的偏差的累积和时，以下述数学式2(使用残差的累积和时)、数学式3(使用从平均值算出的偏差的累积和时)算出的累积和I最小，即，最接近0的值的容量成为求出的排出容量。在上述数学式1～数学式3中，ａi表示“要检测的容量”运转时波形图案中某一点的值，带横条的a表示该波形图案中各点的平均值，ｂi表示最大容量运转时的波形图案中某一点的值，带横条的ｂ表示其波形图案中各点的平均值。

［数学式1］

$r=\frac{\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(a_i-\stackrel{\‾}{a})(b_i-\stackrel{\‾}{b})}{\sqrt{\left(\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{(a_i-\stackrel{\‾}{a})}^2\right)}\sqrt{\left(\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{(b_i-\stackrel{\‾}{b})}^2\right)}}$

［数学式2］

$I=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}|a_i-b_i|$

［数学式3］

$I=\underset{i=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}|(a_i-\stackrel{\‾}{a})-(b_i-\stackrel{\‾}{b})|$

另外，如上所述，从中途中止多余的运算，因而能够提高运算效率，缩短运算时间。即，在根据上述残差的累积和或偏差之差的累积和来推定当前运转时的容量时，本发明的容量推定元件能在累积和运算过程中在超过累积和的最小值时就在超过的时间点中止运算。例如图4所示，在反复持续运算时，在中途超过当前的残差的累积和的最小值时，由于已处于能把握最小值的状态，因此，无需更多的运算，而是在该时间点中止运算，从而能够减少要运算的信号图案内已处理的数据量，还能够缩短运算所需的总时间。

另外，如上所述，在推定当前运转时的容量的过程中，在根据离散的容量推定值间而认为有合适的推定值存在时，能通过插值的方法来更精确地推定当前运转时的容量。即使在图3所示的控制流程图中，也在最终步骤之前设定这种插值的步骤。这种插值只要采用一般的插值方法即可，例如图5所示，在与推定容量相关的已处理数据(图5中用空心圆表示)列中，当认为在适合度最高的数据点附近(图中例中为极小值附近)有适合度更高的假想数据存在时，用近似曲线近似上述数据列，并在规定的数据间进行插值，从而由该插值区域取得例如插值后的近似曲线的极小值，由此将适合度更高的推定容量数据取出，并且将该值作为当前运转时的推定容量，由此能够更精确地推定当前运转时的容量。

在上述实施方式中，如图2所示，在将适合度进行比较时，采用从上止点位置到下止点位置间的相当于活塞一个冲程程度的距离信息L的检测信号图案(变位信号的波形图案)，但如上所述，可以在从例如以上止点位置为中心的下止点到下一个下止点为止的一个周期的信息的基础上来推定排出容量，也可以从其一个周期的信息中以相当于其一半的量来取出活塞一个冲程程度的变位信号的波形图案。

而且，如上所述，即使在压缩机运转过程中假设因伤痕、磨损等而使来自活塞的被检测面21的检测信号(例如鲜明度很高的反射介质的分布形状的信号)与初始值有明显变化，也能通过再次取得在该状态下最大容量运转时得到的检测信号图案，来对反射介质的检测信号图案变化的影响进行补正，并能提高劣化时的检测和容量推定精度。为了取得这种最大容量运转时得到的检测信号图案，无需特别使压缩机停止或卸下，能够在运转过程中取得，因此极其容易取得。

工业上的可利用性

本发明的容量检测装置适用于一切活塞式可变容量型压缩机，藉此，能够容易且低成本地进行高精度的容量推定，并能通过其容量推定而用于可变容量型压缩机的转矩推定等。

符号说明

1 可变容量型压缩机

2 容量检测装置

3 带轮

4 转矩限制机构

5 驱动轴

6 正面壳体

6a 正面壳体的内周面

7 汽缸体

8 曲柄室

9 转子

10 连杆机构

11 斜板

12 缸膛

13 活塞

13a 活塞的首部

14 滑履

15 汽缸盖

16 吸入室

17 排出室

21 活塞的被检测面

22 位置检测传感器

22a 位置检测传感器的检测头

23 控制器

24 空调机ECU

25 被检测部

26 检测传感器

Claims (18)

1.一种可变容量型压缩机的容量检测装置，所述可变容量型压缩机能通过活塞的往复运动而进行气体压缩，并通过改变活塞的冲程来改变容量，其特征在于，所述容量检测装置包括：

(1)位置检测传感器，该位置检测传感器配置在所述活塞的侧方，所述位置检测传感器将由于活塞的往复运动而在所述位置检测传感器的前方侧横向移动的活塞的形状作为被检测面，并将该被检测面的正对着所述位置检测传感器的部位、即检测对象点在活塞往复运动时接近或远离所述位置检测传感器的变位信号加以输出；以及

(2)推定元件，该推定元件测定出在最大容量运转时相当于活塞一个冲程程度的所述变位信号的波形图案(A)并加以存储，且检测出当前运转时的相当于活塞一个冲程程度的所述变位信号的波形图案(B)，从而由所述波形图案(A)与所述波形图案(B)的比较来推定与当前运转时的活塞冲程对应的当前运转时的容量。

2.如权利要求1所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件将压缩机一个旋转周期的信号、活塞的上止点信号或这两个信号用作将所述波形图案(A)与所述波形图案(B)进行比较时的基准，来推定当前运转时的容量。

3.如权利要求1或2所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件将以规定的节距比例从所述波形图案(A)切出的多个波形图案与所述波形图案(B)进行比较，以便算出两者的相互相关系数，并将该相互相关系数显示最大值时的容量作为当前运转时的推定容量。

4.如权利要求1或2所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件将以规定的节距比例从所述波形图案(A)切出的多个波形图案与所述波形图案(B)进行比较，以便算出两者间的残差的累积和，并将该残差的累积和显示最小值时的容量作为当前运转时的推定容量。

5.如权利要求1或2所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件算出所述波形图案(A)和其平均值间的偏差与所述波形图案(B)和其平均值间的偏差之间的差的累积和，且将该偏差的差的累积和显示最小值时的容量作为当前运转时的推定容量。

6.如权利要求4或5所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件在所述累积和的运算过程中在超过所述最小值时就在超过的时间点中止运算，且在运算结束时在低于上一次的所述最小值时将所述最小值予以更新。

7.如权利要求3至6中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述推定元件对表示最大的所述相互相关系数或最小累积和的推定容量值与其前后的算出容量值之间的容量区域进行插值，当在其插值区域内有比此前算出的相互相关系数大或比此前算出的累积和小的值存在时，将该值作为当前运转时的推定容量。

8.如权利要求2至7中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述压缩机一个旋转周期的信号是由压缩机的驱动源的旋转信号求出的。

9.如权利要求2至8中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述活塞的上止点信号是由被检测体和检测元件求出的，其中，所述被检测体设在压缩机的驱动用带轮上与活塞上止点对应的部位，所述检测元件设于正对所述被检测体的位置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述相当于活塞一个冲程程度的所述变位信号的波形图案是由活塞往复运动时的波形图案求出的。

11.如权利要求1至10中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述位置检测传感器对所述活塞的被检测面上的凹凸形状的分布、电磁特性的分布、光反射特性的分布中的至少一个进行检测。

12.如权利要求11所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

所述位置检测传感器由涡电流式、电磁感应式、电容式、光电反射式中的任意一种传感器构成。

13.如权利要求12所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

在所述活塞的被检测面上涂敷具有磁性特性的涂料或埋入磁铁。

14.如权利要求12所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

在所述活塞的被检测面上涂敷具有光特性的涂料或埋入光反射体。

15.如权利要求1至14中任一项所述的可变容量型压缩机的容量检测装置，其特征在于，

即使在所述位置检测传感器的检测信号因所述活塞的被检测面的伤痕、磨损等而相对于初始值发生变化时，所述推定元件也能通过再次记录该状态下的所述波形图案(A)来对所述变化的影响进行补正，并推定当前运转时的容量。

16.一种可变容量型压缩机，其特征在于，具备权利要求1至15中任一项所述的容量检测装置。

17.如权利要求16所述的可变容量型压缩机，其特征在于，

由已推定的容量及至少压缩机的排出压力和吸入压力来推定压缩机的转矩。

18.如权利要求16或17所述的可变容量型压缩机，其特征在于，

将已推定的容量作为输入信息，来控制使压缩机的容量变化的容量控制阀的阀开度。

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