CN1325793C - 变容积式压缩机容积控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

制冷系统变容式压缩机中的控制阀(46)的工作使得系统的两个压力监控点之间的压差达到目标值。控制器(81)确定压差目标值。压差目标值由加在控制阀(46)上的电压负载率表示。当加速踏板的压下程度大于预定标准时，控制器设置负载率的限定值。当限定值设置并且负载率大于限定值时，控制器(81)将负载率变为限定值来限定压缩机容积。因此，压缩机扭矩不会迅速阻碍汽车加速，同时冷却能力低于要求标准的可能性降到最小。

Description

变容积式压缩机容积控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种汽车空调制冷循环的变容积式压缩机。本发明尤其涉及一种变容积式压缩机的容积控制装置和方法。

背景技术

汽车空调的传统制冷循环包括一个冷凝器，一个膨胀阀，一个蒸发器和一个压缩机。压缩机接受来自蒸发器的制冷剂蒸气。压缩机然后将该气体压缩并排到冷凝器中。蒸发器将旅客车厢内空气中的热量传递给制冷循环中的制冷剂。蒸发器出口的气态制冷剂的压力，换句话说，吸入压缩机中的气态制冷剂压力(吸气压Ps)，代表制冷循环的热负荷。

变容斜盘式压缩机广泛用于汽车空调中。这种压缩机包括一个容积控制阀，该阀运行以维持吸气压力Ps在一个预先确定的目标值(目标吸气压力)。控制阀根据吸气压力Ps改变斜盘的倾角来控制压缩机容积。控制阀包括一个阀体和一个压力传感部件，比如膜盒或膜片。压力传感部件根据吸气压力Ps驱动阀体，来调节曲轴箱的压力。因此调节旋转斜盘的倾斜度。

除上述结构之外，某些控制阀包括一个改变目标吸气压力的如电磁阀样的电磁驱动器。电磁驱动器由一个对应于外部供给电流值的力在一个方向上驱动压力传感部件或阀体。力的大小确定目标吸气压。改变目标吸气压能够允许精确控制空调系统。

这些压缩机通常由汽车发动机驱动。在汽车的辅助装置中，压缩机消耗的发动机功率最多，所以是发动机的主要负载。当发动机上的负载很大时，比如，当汽车在加速或爬坡时，所有可利用的发动机功率都需要用来驱动汽车。在这种情况下，为了减小发动机负载，压缩机容积将减到最小。这一点将在容积限制控制程序中谈到。当执行容积限制控制程序时，具有能改变目标吸气压力的控制阀的压缩机提高目标吸气压力。然后，减小压缩机容积使得实际吸气压力Ps升高接近目标吸气压力。

图8的曲线表明压缩机的吸气压力Ps和容积Vc之间的关系。其关系根据蒸发器热负荷由若干条曲线表示。这样，如果吸气压Ps是常数，则压缩机容积Vc随热负荷增加而增加。如果设定Ps1为目标吸气压力，则实际容积Vc随着热负荷在某一范围内变化(图8中的ΔVc)。如果在容积限制控制程序期间，将高热负荷加于蒸发器，目标吸气压力的增加不会将压缩机容积Vc降低到一个足以减小发动机负载的值。

这样，当根据吸气压Ps控制容积时，压缩机容积永远达不到需要的大小。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种变容压缩机的容积控制装置和容积控制方法，不用考虑蒸发器的热负荷而精确控制压缩机容积。

为了实现上述目的，本发明提供一种汽车空调制冷循环的变容式压缩机的容积控制装置。压缩机由汽车驱动源驱动。该装置包括一个容积控制装置，一个第一装置，一个第二装置和一个控制器。容积控制装置根据设在制冷循环里的两个压力监控点的压差控制压缩机的容积。压差代表压缩机的容积。第一装置检测代表所需制冷循环冷却能力的外部信息。第二装置检测代表作用在驱动源上的负荷的外部信息。控制器根据第一装置探测的外部信息确定压差的目标值。容积控制机构控制压缩机容积使得压差达到目标值并判断是否根据第二装置探测的外部信息设定压差的限定值。当限定值被设定并且相应于目标值的压缩机容积大于相应于限定值的压缩机容积时，控制器将限定值作为压差的目标值限定压缩机容积。

还可以用一种控制汽车空调制冷循环的变容式压缩机容积的方法使本发明具体化。压缩机由汽车驱动电源驱动。该方法包括根据代表所需制冷循环冷却能力的外部信息，确定设在制冷循环中的两个压力监控点之间的压差的目标值，压差代表压缩机容积，控制压缩机容积使得压差达到目标值，根据代表作用在驱动电源上的负载的外部信息判断是否设置压差的限定值，并且当限定值被设定以及当相应于目标值的压缩机容积大于相应于限定值的压缩机容积时，将限定值作为压差的目标值。

下面将参照附图并通过实施例说明本发明的原理，通过描述将使本发明的其他方面和优点更明显。

附图说明

通过参照附图对下面优选实施例的描述，将能更好地理解本发明极其目的和有益效果。

图1是根据本发明一个实施例的变容式斜盘压缩机的截面图；

图2是包括图1中压缩机的制冷循环流程图；

图3是图1中的控制阀的截面图；

图4是图3中的控制阀的局部截面图；

图5是控制压缩机容积的主程序流程图；

图6是正常控制程序流程图；

图7是异常控制程序流程图；及

图8是现有技术的压缩机的吸气压力Ps与容积Vc关系曲线图。

具体实施方式

下面参考图1至图7描述本发明的一个实施例。如图1所示，汽车上的变容式斜盘压缩机包括一个汽缸体11，一个固定在汽缸体11的前端面上的前壳体12，一个固定在汽缸体11后端面的后壳体14。一个位于汽缸体11和后机座14之间的阀板组件13。图1中，压缩机的左端定义为前端，压缩机的右端定义为后端。

将一个曲轴箱15限定在汽缸体11和前机座12之间。一个驱动轴16经过曲轴箱15延伸并且由汽缸体11和前壳体12支撑。

驱动轴16的前端通过动力转换机构PT与外部驱动源连接，本实施例中的外部驱动源是汽车上的内燃机Eg。动力转换机构PT包括一个皮带和一个皮带轮。机构PT可以是比如电磁离合器之类的离合器机械装置，该装置从外部进行电路控制。在本实施例中，机构PT没有离合器机械装置。因此，当发动机Eg工作时，压缩机连续被驱动。

将一个接线板17固定在曲轴箱15中的驱动轴16上。本实施例中为斜盘18的驱动板容纳在曲轴箱15中。斜盘18的中心形成有一个孔。驱动轴16穿过斜盘18内的孔延伸。斜盘18由一个铰接机构19与接线板17连接。铰接机构19使斜盘18与接线板17和驱动轴16整体转动。铰接机构19还使旋转斜盘18沿驱动轴16滑动，以及在垂直于驱动轴16轴向的平面内倾斜。

汽缸体11内有几个汽缸孔20(图中只显示了一个)形成于驱动轴16轴线周围。每个汽缸孔20内容纳一个单头活塞21。每个活塞21和对应的汽缸孔20确定一个压缩室。每个活塞21通过一对金属箍28与斜盘18连接。斜盘18将驱动轴16的转动转化为每个活塞21的往复运动。

吸气室22和排气室23确定在阀板组件13和后壳体14之间。吸气室22形成一个吸气压力区，它的压力是吸气压力Ps。排气室23形成一个排气压力区，它的压力是排气压力Pd。阀板组件13有个吸气口24，吸气阀瓣25，排气口26和排气阀瓣27。每一组吸气口24，吸气阀瓣25，排气口26和排气阀瓣27与一个汽缸孔20对应。当每个活塞21从上死点向下死点移动时，吸气腔22中的制冷剂气体通过相应吸气口24和吸气阀25流进相应的汽缸孔20。当每个活塞21从下死点向上死点移动时，相应汽缸孔20中的制冷剂蒸气通过相应排气口26和排气阀27排进排气腔23中。

根据曲轴箱15中的压力(曲轴箱压力Pc)确定斜盘18的倾角。斜盘18的倾角确定每个活塞21的冲程和压缩机的容积。

如图1和2所示，汽车空调制冷循环包括压缩机和与压缩机连接的外部回路35。外部回路35包括冷凝器36，感温式膨胀阀37和蒸发器38。膨胀阀37根据由感热管37a探测到的温度或压力调节供给蒸发器38的制冷剂流量，感热管37a位于蒸发器38的下游。蒸发器38下游处的温度和压力代表蒸发器38的热负荷。外部回路35包括一根从蒸发器38延伸到压缩机吸气腔22的低压管39，和一根从压缩机排气腔23延伸到冷凝器36的高压管40。

制冷循环的制冷剂流量由驱动轴16转动一圈期间压缩机的制冷剂排气量乘以驱动轴16的转速来表示。驱动轴16的速度根据发动机Eg的速度和驱动轴16的速度与发动机Eg速度的比计算出来。速度比由动力转换机构PT确定。在发动机Eg以恒定转速转动的情况下，当斜盘18的倾角增加时，制冷循环的制冷剂流量随压缩机容积增加而增加。换句话说，当斜盘18的倾角或压缩机容积恒定时，制冷循环的制冷剂流量随着发动机Eg转速的增加而增加。

制冷循环的压力损失随着制冷循环的制冷剂流量的增加而增加。如果设定制冷循环的上游第一压力监控点和下游第二压力监控点，由压力损失引起的这两点的压差与制冷循环的制冷剂流量为正比关系。这样，可以通过检测第一压力监控点和第二压力监控点之间的压力差间接检测制冷循环的制冷剂流量。在本实施例中，第一压力监控点P1设置在最靠近高压管40的上游处的排气腔23中，第二压力监控点P2设在高压管40中，位于离第一点P1下游的预先确定的距离处，如图2所示。下面将第一压力监控点P1和第二压力监控点P2分别称为PdH和PdL。

压缩机有一个控制曲轴箱压力Pc的曲轴箱压力控制机构。如图1和2所示，曲轴箱压力控制机构包括排气通道31，第一压力引导通道41，第二压力引导通道42，曲轴箱通道44和控制阀46。排气通道31连接曲轴箱15和吸气腔22，使制冷剂蒸气从曲轴箱15导入吸气腔22。第一压力引导通道41将排气腔23即第一压力监控点P1与控制阀46连通。第二压力引导通道42将第二压力监控点P2与控制阀46连通。曲轴箱通道44将控制阀46与曲轴箱15连通。

第二压力引导通道42和曲轴箱通道44形成用以连通第二压力监控点P2和曲轴箱15的供给通道110。第二压力引导通道42形成供给通道110的上游部分，曲轴箱通道44形成供给通道110的下游部分。控制阀46调节从第二压力监控点P2通过供给通道110提供给曲轴箱15的高压制冷剂气体流量，由此控制曲轴箱压力Pc。

如图2所示，高压管40在第一压力监控点P1和第二压力监控点P2之间配置有一个固定限流器43。固定限流器43增加了两压力监控点P1和P2之间的压力差(PdH-PdL)。这使得两个压力监控点P1和P2之间的距离减小并且使第二压力监控点P2更接近压缩机。这样，可以缩短从第二压力监控点P2向压缩机控制阀46延伸的第二压力引导通道42。

如图1所示，控制阀46安装在后机座14的接收孔14a中。如图3和4所示，控制阀46设有一入口阀机构51和用作电磁驱动器的电磁阀52。入口阀机构51调节供给通道110的孔径。电磁阀52根据外部供给的电流大小通过驱动杆53对入口阀机构51施加作用力。驱动杆53是圆柱形并且有一个分配器54，一个连接器55和一个导杆57。紧邻连接器55的导杆57部分作用相当于阀体56。连接器55的横截面S3比导杆57和阀体56的横截面S4小。

控制阀46有一个包括上阀座58b和下阀座58c的阀座58。上阀座58b构成入口阀机构51的外壳，下阀座58c构成电磁阀52的外壳。插销58a旋进上阀座58b来关闭其上端开口。阀腔59和与之连通的通孔60确定在上阀座58b中。上阀座58b和插销58a确定一个作为第一压力腔的高压腔65。高压腔65和阀腔59通过通孔60相互连通。驱动杆53穿过阀腔59，通孔60和高压腔65延伸。驱动杆53轴向移动以便阀体56有选择地将阀腔59和通孔60连通和断开。

上阀座58b上形成一个与阀腔59连通的第一径向孔62。阀腔59通过第一孔62和第二压力引导通道42与第二压力监控点P2连通。这样，第二压力监控点P2的压力PdL通过第二压力引导通道42和第一孔62作用在阀腔59内。上阀座58b上形成一个与通孔60连通的径向延伸的第二孔63。通孔60通过第二孔63和曲轴箱通道44与曲轴箱15连通。当阀体56打开接通阀腔59和通孔60时，通过供给通道110从第二压力监控点P2将制冷剂蒸气供给曲轴箱15，通道110包括第二压力引导通道42和曲轴箱通道44。孔62和63，阀腔59和通孔60在控制阀46内构成供给通道110的一部分。

阀体56处在阀腔59中。连接器55的横截面S3小于通孔60的横截面S1。通孔60的横截面S1小于阀体56的横截面S4。阀腔59的与通孔60对着的内壁作为接受阀体56的阀套64。通孔60用作阀的开口，由阀体56有选择地打开和关闭。当阀体56紧靠阀套64时，通孔60关闭隔断阀腔59。如图3所示，当阀体56与阀套64隔开时，通孔60与阀腔59连通。

驱动杆53的分配器54的一部分位于通孔60内和一部分位于高压腔65内。分配器54的横截面S2等于通孔60的横截面S1。因此，分配器54可以将高压腔65与阀腔59断开。

在上机座58b上确定一个与高压腔65连通的第三径向口67。高压腔65通过第三口67和第一压力引导通道41与第一压力监控点P1或排汽腔23连通。这样，第一压力监控点P1的压力PdH通过第一压力引导通道41和第三口67作用在高压腔65上。

高压腔65中包含一个复位弹簧68。复位弹簧68强迫驱动杆53使阀体56背离阀套64运动。

电磁阀52设有一，固定在下机座58c中的杯形接收圆筒69。一固定铁芯70设置在接收圆筒69的上开口内。固定铁芯70构成阀腔59内壁的一部分并且还能够确定一个作为第二压力腔的活塞腔71。活塞72位于活塞腔71中。固定铁芯70包括一个容纳驱动杆53的导杆57的导孔73。导孔73的内壁和导杆57之间有微小间隙(图中未示)。阀腔59和活塞腔71通常通过间隙相互连通。这样，阀腔59内的压力，或第二压力监控点P2的压力PdL作用在活塞腔71内部。

导杆57的下端伸进活塞腔71内。活塞72固定在导杆57的下端。活塞72与驱动杆53一起沿轴向运动。一个减震弹簧74包含在活塞腔71内强迫活塞72向固定铁芯70移动。

线圈75围绕固定铁芯70和活塞72。控制器81通过驱动电路82给线圈75供电。线圈75然后根据供给它的功率值在固定铁芯70和活塞72之间产生电磁力F。电磁力F使活塞72向固定铁芯70吸引并强迫驱动杆53将阀体56移向阀套64。

减震弹簧74的力小于复位弹簧68的力。因此，当不给线圈75供电并且阀体56移到最低点使通孔60的开口尺寸最大时，复位弹簧68使活塞72和驱动杆53向如图3所示的初始位置移动。

有几种方法可以改变供给线圈75的电压，一种方法是改变电压值，另一种是参考PWM控制或负载控制。本实施例采用负载控制。负载控制是一种通过周期地接通和断开来调节一个脉冲电压的每个循环的接通时间以便修改应用电压的平均值的方法。脉冲电压的接通时间除以循环时间得到的值即负载比率Dt乘以脉冲电压值得到平均使用电压值。在负载控制中，电流间歇地变化。这减小电磁阀52的磁滞现象。负载比率Dt越小，在固定铁芯70和活塞72之间产生的电磁力F就越小，而且由阀体56打开的通孔60的开度越大。还可以测量流过线圈75的电流值，对线圈75上的电压值进行反馈控制。

由阀体56打开的通孔60的开度取决于驱动杆53的轴向位置。驱动杆53的轴向位置根据作用在驱动杆53上不同的力确定。这些力将参照图3和4描述。图3和4中的向下的力使阀体56与阀套64隔离(阀打开方向)。图3和4中的向上的力使阀体56向阀套64移动(阀关闭方向)。

首先描述作用在连接器55上方即分配器54上方的驱动杆53上的不同的力。如图3和4所示，分配器54接受来自复位弹簧68的向下力f1。分配器54还根据高压腔65压力PdH接受向下的力。相对于高压腔65压力PdH的分配器54的有效接受面积等于分配器54的横截面积S2。分配器54还接受通孔60内压力(曲轴箱压力Pc)产生的向上的力。相对于通孔60内压力的分配器54的有效压力接受面积等于分配器54的横截面积S2减去连接器55的横截面积S3。假设向下的力是正值，则作用在分配器54上的净力∑F1可以由下列方程I表示：

∑F1＝PdH·S2-Pc(S2-S3)+f1                                 方程I

下面将描述作用在连接器55下方的部分驱动杆53即导杆57上的不同的力。导杆57接受来自减震弹簧74的向上的力f2和来自活塞72的电磁力F。另外，如图4所示，阀体56的端面56a被一假想的圆柱分为径向内部和径向外部，图4中由虚线表示。假想的圆柱对应于确定通孔60的壁面。径向内部的压力接受面积由S1-S3表示，径向外部的压力接受面积由S4-S1表示。径向内部根据通孔60内压力(曲轴箱压力Pc)接受向下的力。径向外部根据阀腔59内压力PdL接受向下的力。

如上所述，阀腔59内的压力PdL作用于活塞腔71。活塞72的上表面72a有一压力接受面积，该面积等于下表面72b(参见图3)，并且压力PdL作用在活塞72上的力相互抵消。但是，导杆57的下端面57a根据活塞腔71内的压力PdL接受向上的力。下端面57a的有效压力接受面积等于导杆57的横截面积S4。假如向上的力是正值，则作用在导杆57上的净力∑F2由下面方程II表示。

∑F2＝F+f2-Pc(S1-S3)-PdL(S4-S1)+PdL·S4

   ＝F+f2+PdL·S1-Pc(S1-S3)                               方程II

在简化方程II的过程中，-PdL·S4被+PdL·S4抵消，而+PdL·S1项保留下来。这样，根据作用在导杆57上的压力PdL的向下的力和根据作用在导杆57的压力PdL的向上的力的合力是净向上的力，该合力的大小仅依赖于通孔60的横截面积S1。导杆57的有效接受压力PdL的那一部分表面积，即导杆57相对于压力PdL的有效压力接受面积，恒等于通孔60的横截面积S1，而与导杆57的横截面积S4无关。

驱动杆53的轴向位置是这样确定的：方程I的力∑F1等于方程II的力∑F2。当力∑F1等于力∑F2(∑F1＝∑F2)时，下列方程III将被满足。

PdH·S2-PdL·S1-Pc(S2-S1)＝F-f1+f2                          方程III

通孔60的横截面积S1等于分配器54的横截面积S2。因此，如果方程III中的S2被S1替换，可以得到下面方程IV。

PdH-PdL＝(F-f1+f2)/S1                                      方程IV

方程IV中，f1，f2和S1由控制阀46的设计确定。电磁力F是依赖于供给线圈75的电压功率的变化而变化的变参数。方程IV表明，驱动杆53运行时使压差(PdH-PdL)根据电磁力F的变化而改变。换句话说，驱动杆53根据作用在杆53上的压力PdH和PdL工作，这样压差(PdH-PdL)达到由电磁力F确定的目标值。驱动杆53作为压力检测体或压力接受体起作用。

如图2和3所示，控制器81是一台计算机，包括一个CPU，一个ROM，一个RAM和一个输入-输出接口。装置83至86检测各种控制压缩机所必须的外部信息并且将信息送给控制器81。装置83至86包括空调器开关83，乘客车厢温度传感器84，设定乘客车厢内所需温度的温度调节器85和探测汽车加速器踏板压下程度的踏板位置传感器86。如果不用踏板传感器86或除了该传感器外装置可以包括一个检测发动机Eg节流阀开度的节流阀传感器。温度传感器84和温度调节器85检测代表所需制冷循环冷却能力的外部信息。加速器踏板的压下程度和节流阀的开度表示发动机Eg上的负载。

控制器81根据来自装置83至86的信息计算近似负载率Dt，并且命令驱动电路82输出具有被计算出的负载率Dt的电压。驱动电路82向控制阀46的线圈75输出具有负载率Dt的指示脉冲电压。根据负载率Dt确定电磁阀52的电磁力F。

图5的流程表示控制压缩机容积的主程序。当汽车点火开关或启动开关打开时，控制器81开始处理。控制器81在步骤S101进行各种初始值的设置。例如，控制器81将预先确定的初始值赋给线圈75上电压的负载率Dt。

在步骤S102中，控制器81在空调器开关83打开之前处于等待状态。在步骤S103至S108中，当打开空调器开关83时，控制器根据发动机Eg上的负载设置负载率Dt的限定值Dtlm。

在步骤S103中，控制器81判断被踏板位置传感器86检测到的踏板压下程度是否等于或大于预定第一值ACC1。如果步骤S103的结果是否定的，则控制器81认定踏板压下程度ACC相对较小，或者没有急剧加速的需要。在这种情况下，不需要限制压缩机容积来减小发动机Eg负载。因此，控制器81不设置负载率Dt的限定值Dtlm并转到步骤S110。

如果步骤S103的结果是肯定的，则控制器81认为需要急剧加速并且设置负载率Dt的限定值Dtlm。根据踏板压下程度ACC或要求的加速程度(发动机负载)设定限定值Dtlm。

在步骤S104中，控制器81判断踏板压下程度ACC是否等于或大于预定第二值ACC2。第二值ACC2大于第一值ACC1。如果步骤S104的结果是否定的，即，如果满足不等式ACC1≤ACC＜ACC2，则控制器81认为需要的加速程度或发动机负载相对较小并且转到步骤S105。在步骤S105中，控制器81设定限定值Dtlm为预定第一值Dtlm1并转到步骤S109。

如果步骤S104的结果是肯定的，则控制器81转到步骤S106并且判断踏板压下程度ACC是否等于或大于预定第三值ACC3。第三值ACC大于第二值ACC2。如果步骤S106结果是否定的，即如果满足不等式ACC2≤ACC＜ACC3，则控制器81认为需要急剧加速的程度是中级并且转到步骤S107。在步骤S107中，控制器81将限定值Dtlm设置为预定的第二值Dtlm2并转到步骤S109。第二值Dtlm2小于第一值Dtlm1。

如果步骤S106的结果是肯定的，则控制器81认为需要的急剧加速的程度或发动机负载相对较大并且转到步骤S108。在步骤S108中，控制器81将限定值Dtlm设置为预定第三值Dtlm3并且转到步骤S109。第三值Dtlm3小于第二值Dtlm2，比如是百分之零。

在步骤S109中，控制器81判断当前负载率Dt是否大于依照踏板压下程度ACC设定的限定值Dtlm。换句话说，控制器81判断对应于当前负载率Dt的压缩机容积是否大于对应于限定值Dtlm的压缩机容积。压缩机容积与压缩机扭矩相关。如果步骤S109的结果是否定的，则控制器81认为在当前需要急剧加速期间压缩机扭矩不足以增加发动机Eg上的负载。在步骤S110中，控制器81执行图6所示的正常控制程序。

如果步骤S109的结果是肯定的，则控制器81认为在当前需要急剧加速期间压缩机扭矩将增加发动机Eg上的负载并且转到步骤S111。在步骤S111中，控制器81执行图7所示的异常控制程序来临时限定压缩机容积和压缩机扭矩。

现在描述图6中的正常控制程序。在步骤S121中，控制器81判断温度传感器84检测的温度Te(t)是否高于由温度调节器85设定的所需温度Te(set)。如果步骤S121的结果是否定的，则控制器81转到步骤S122。在步骤S122中，控制器81判断温度Te(t)是否低于需要的温度Te(set)。如果步骤S122的结果还是否定的，则控制器81认为被检测的温度Te(t)等于需要的温度Te(set)并且不改变当前负载率Dt而返回图5的主程序中。

如果步骤S121的结果是肯定的，则为了增加制冷循环的冷却能力控制器81转到步骤S123。在步骤S123中，控制器81给当前负载率Dt增加一个预定值ΔD并且将它们的和设置为新的负载率Dt。控制器81将新负载率Dt送给驱动电路82。因此，电磁阀52的电磁力F的增量对应于值ΔD，该力在阀闭合方向上驱动杆53。当杆53移动时，复位弹簧68的力f1增加。确定杆53的轴向位置，以便满足方程IV。

结果，控制阀46开度减小并且曲轴箱压力降低。这样，斜盘18的倾角和压缩机容积增加。压缩机容积的增加使制冷循环的制冷剂流量增加并且增加蒸发器38的冷却能力。因此，温度Te(t)降低到需要的温度Te(set)并且增加压差(PdH-PdL)。

如果步骤S122的结果是肯定的，则控制器81转到步骤S124，以便降低制冷循环的冷却能力。在步骤S124中，控制器81从当前负载率Dt中减去预定值ΔD并将该结果设置为新负载率Dt。控制器81将新负载率Dt送给驱动电路82。因此，电磁阀52的电磁力F的减量对应于值ΔD，该力在阀打开的方向上驱动杆53。当杆53移动时，复位弹簧68的力f1减小。确定杆53的轴向位置，以便满足方程IV。

结果，控制阀46的开度增加并且曲轴箱压力Pc升高。这样，斜盘18的倾角和压缩机容积减小。压缩机容积的减小使制冷循环的制冷剂流量和蒸发器38的冷却能力减小。因此，温度Te(t)升高到需要的温度Te(set)并且压差(PdH-PdL)减小。

如上所述，在步骤S123和S124中优化负载率Dt以便被检测的温度Te(t)达到需要的温度Te(set)。

现在描述图7中的异常控制程序。在步骤S131中，控制器81将负载率Dt存储为恢复目标值DtR。在步骤S132中，控制器81启动一个计时器。

在步骤S133中，控制器81将负载率Dt设置为限定值Dtlm，该限定值在图5主程序的步骤S105，S107和S108的任一步骤中已经被设定。因此，负载率Dt减小到限定值Dtlm。相应地，电磁阀52的电磁力减小，因此增加控制阀46的开度。结果，斜盘18的倾角和压缩机容积减小，从而减小压缩机的扭矩和减少发动机负载。

在步骤S134中，控制器81判断计时器计算的使用周期STM是否比预定周期ST长。在计算的周期STM超过预定周期ST之前，控制器81保持负载率Dt为限定值Dtlm。因此，压缩机容积和扭矩被限制直到超过预定周期ST为止。当容积限定控制程序开始时，预定周期ST开始。这允许汽车均匀加速。由于加速通常是暂时的，周期ST不需要很长。

当被计算的周期STM超过周期ST时，控制器81转到步骤S135。在步骤S135中，控制器81执行负载率恢复控制程序。在该程序中，负载率Dt在一个周期内逐渐恢复到恢复目标值DtR。因此，斜盘18的倾角逐渐变化，阻止了迅速变化的震动。在步骤S135的图表中，从时间T3到时间T4的周期代表以下周期：在步骤S131中设置负载率Dt为限定值Dtlm的时刻到判定步骤S134的结果为肯定时时刻。从时间T4到时间T5期间负载率Dt从限定值Dtlm恢复到恢复目标值DtR。当负载率Dt达到恢复目标值Dtr时，控制器81转到图5中的主程序中。

该实施例有以下优点。

控制阀46不直接控制受蒸发器38热负荷影响的吸气压力Ps。控制阀46直接控制制冷循环中压力监控点P1，P2压力之间的压差(PdH-PdL)来控制压缩机容积。因此，不用考虑蒸发器38上的热负荷就能够控制压缩机容积。在异常控制程序期间，加在控制阀46上的电压受到限制，从而迅速限制压缩机容积。因此，在异常控制程序期间，容积受到限制并且发动机负载减小。因此汽车运行平稳。

在正常控制程序期间，根据被检测的温度Te(t)和需要的温度Te(set)调节负载率Dt，并且驱动杆53依赖于压差(PdH-PdL)工作。即控制阀46不但根据外部命令工作而且依照作用在控制阀46上的压差(PdH-PdL)自动工作。因此控制阀46能有效控制压缩机容积以便使实际温度Te(t)达到目标温度Te(set)并且以稳定方式维持目标温度Te(set)。另外，需要时控制阀46能迅速改变压缩机容积。

加在电磁阀52上的电压负载率Dt，即电磁阀52的电磁力F表明需要的压差(PdH-PdL)值。驱动杆53依照压差(PdH-PdL)工作以便压差(PdH-PdL)达到需要值。这样，可以不断可靠地实现预期的容积控制。例如，当压缩机在异常控制程序中按限定的容积运行时，压缩机依照需要的恢复模式可以容易地返回到正常容积，而且这种恢复模式容易设置以避免由于容积增加而可能发生的震动。

压力监控点P1和P2的压力PdH和PdL不需要由电子传感器检测，这样简化了结构。

当踏板压下程度ACC低于第一值ACC1时，不需要快速加速。在此情况下，不设置负载率Dt的限定值Dtlm。因此，制冷循环发挥它的全部冷却能力使车厢温度维持在需要的标准。

当踏板压下程度ACC高于第一值ACC1时，需要快速加速。在此情况下，设置负载率Dt为限定值Dtlm。只有当依照制冷循环需要的冷却能力设置的负载率Dt超过限定值Dtlm时，为限定压缩机容积和扭矩执行异常控制程序。换句话说，当需要快速加速时，如果当前压缩机扭矩不足以增加发动机Eg负载时，就不执行异常控制程序。只有当认为压缩机扭矩妨碍快速加速时，才限制压缩机容积。这样，冷却能力不会经常降到低于需要的标准值之下。

依照踏板低压度ACC或快速加速(发动机负载)的需要程度设置负载率Dt的限定值Dtlm。快速加速的需要程度越小，限定值Dtlm越大。这样，与限定值Dtlm为常数的情况相比，是否需要执行异常控制程序就能完全确定。另外，异常控制程序并非频繁执行。因此，冷却能力低于要求的水平的机会减到最少。

在异常控制程序期间，负载率Dt设置为与快速加速的需要程度对应的限定值Dtlm。如果在异常控制程序期间的快速加速的需要程度相对较小，负载率Dt不会降低太多，因此不会使压缩机容积减小太多。因此，在执行异常控制程序期间，与压缩机容积一直减为最小的情况相比，压缩机容积不会比需要的受更多的限制。在异常控制程序期间，冷却能力不会过多的降低。

因此，不需要过多的降低冷却能力就能够使汽车快速加速。

本发明可以在不背离发明精神和范围内以其他具体形式实施，这一点对本领域普通技术人员来说是显然的。尤其可以按下面的形式实施本发明。

限定值不需要依照踏板压下程度ACC变化。而限定值可以是常数。

在图5的程序中，可以在三个区域中的一个区域内调节需要快速加速的程度或发动机的负载。但是，发动机负载可以被确定为处在两个或多于三个区域中的一个区域内。

在图7所示的负载率恢复控制程序中，负载率Dt可以被离散地增加到恢复目标值DtR。

在图7所示的负载率恢复控制程序中，如果限定值Dtlm和恢复目标值DtR之差比预定值小，则负载率Dt可以从限定值Dtlm很快增加到恢复目标值DtR。

至少下列表示发动机负载的参数之一，如果不用踏板压下程度ACC或除了该ACC以外，可以用来判断发动机负载。例如这些参数包括踏板低压度ACC的变化速度，节流阀的开度，流进发动机Eg的空气流量，流进发动机Eg的空气压力，发动机速度和汽车速度。

例如，根据踏板压下程度ACC和车速判断发动机负载。在此情况下，如果踏板压下程度ACC相当大，则尽管车速仍然很低，那么由于汽车在爬坡，所以判定发动机负载相当大。在这种情况下，执行类似图5中的程序。

检测代表冷却能力需要值的外部信息的装置可以包括一个太阳能辐射传感器和一个外部温度传感器，来代替或增加到温度传感器84和温度调节器85。

第一压力监控点P1不需要放在排气腔23内。第一压力监控点P1可以放在任意点，只要该点能感受到排气压力Pd。换句话说，第一压力监控点P1可以放在制冷循环高压区的任意位置，高压区包括排气腔23，冷凝器36和高压管40。第二压力监控点P2可以放在高压区第一压力监控点P1下游的任何位置。

第一压力监控点P1可以放在能够感受吸气压力Ps的区域(低压区)，第二压力监控点P2可以放在位于第一压力监控点P1下游的低压区。低压区是指包括蒸发器38，吸气腔22和低压管39的那部分制冷回路。

第一压力监控点P1可以放在高压区，第二压力监控点P2可以放在低压区。

第一压力监控点P1可以放在高压区，第二压力监控点P2可以放在曲轴箱15中。或者第一压力监控点P1可以放在曲轴箱15内，第二压力监控点P2可以放在低压区。曲轴箱15是中间压力区，它感受的压力低于高压区压力而高于低压区压力。

压力监控点P1，P2可以放在包括压缩机和外部回路35的制冷循环中的任何两点。

如果第一压力监控点P1放在曲轴箱15内而第二压力监控点P2放在低压区，与图1到图7的实施例不同的是，当压缩机容积增加时，压力监控点P1，P2之间的压差(Pc-Ps)减小。这样，负载率Dt的限定值Dtlm设置为一较低限定值，而不是较高限定值。当代表压差(Pc-Ps)的负载率Dt下降到限定值Dtlm以下时，负载率Dt增加到限定值Dtlm。

压力监控点P1，P2的压力PdH，PdL可以分别由电子压力传感器探测，并且依照检测到的压力差启动控制阀46。

控制阀46可以放在排气通道31中来调节从曲轴箱15排到吸气腔22的气体流量。

除供气通道110孔径之外，控制阀46还可以被设计成能够调节排气通道31的孔径大小。

动力转换机构PT可包括一离合器机构。在此情况下，如果踏板压下程度ACC大于第三确定值ACC3，则离合器机构可使压缩机与发动机断开。

本发明可以在摆动式变容积压缩机的控制阀中具体实施。

汽车的驱动源不一定是内燃机。驱动源可以是电动机或包括一个电动机和一个内燃机的混合发动机。

因此，本示例和实施例被认为是说明性的和不受限制的，而且本发明不限制在这里所给的细节中，但是可以在随后权利要求的范围内修改本发明。

Claims (15)

1.一种用于汽车空调制冷循环的变容式压缩机的容积控制装置，其中压缩机由汽车的驱动源(Eg)驱动，该装置的特征在于：

根据位于制冷循环中的两个压力监控点(P1，P2)压力之间的压差(PdH-PdL)控制压缩机容积的一个容积控制机构，压差(PdH-PdL)代表压缩机容积；

一个检测代表所需制冷循环冷却能力的外部信息的第一装置(84，85)；

一个检测代表作用在驱动源(Eg)上负载的外部信息的第二装置(86)；和

一个根据外部信息确定压差(PdH-PdL)目标值的控制器(81)，该外部信息由第一装置(84，85)检测，其中容积控制机构控制压缩机容积使得压差(PdH-PdL)达到目标值，其中控制器(81)判断是否根据第二装置(86)检测到的外部信息设置压差(PdH-PdL)的一个限定值，其中，当限定值被设定并且与目标值对应的压缩机容积大于与限定值对应的压缩机容积时，控制器(81)采用限定值作为压差(PdH-PdL)的目标值来限定压缩机容积。

2.根据权利要求1所述的容积控制装置，其特征在于，当驱动源(Eg)上的负载等于或大于一个预定值时控制器(81)设置限定值。

3.根据权利要求1所述的容积控制装置，其特征在于，控制器(81)依照作用在驱动源(Eg)上的负载改变限定值。

4.根据权利要求3所述的容积控制装置，其特征在于，控制器(81)依照作用在驱动源(Eg)上的负载离散地改变限定值。

5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的容积控制装置，其特征在于，控制器(81)在一预定周期中将压差(PdH-PdL)的目标值保持为限定值，超过一个预定周期后将目标值变为一个根据外部信息确定的目标值，该外部信息由第一装置(84，85)检测。

6.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的容积控制装置，其特征在于，压缩机包括一个曲轴箱(15)，一个位于曲轴箱(15)内的倾斜驱动盘(18)和一个活塞(21)，活塞由驱动盘(18)驱动作往复运动，其中驱动盘(18)的倾角根据曲轴箱(15)内的压力变化，驱动盘(18)的倾角确定活塞(21)的冲程和压缩机容积，其中容积控制机构包括一个位于压缩机内的控制阀(46)，以及其中控制阀(46)根据压差(PdH-PdL)而工作来调节曲轴箱(15)内的压力。

7.根据权利要求6所述的容积控制装置，其特征在于，控制阀(46)包括：

一阀体(56)；

一驱动阀体(56)的驱动器(52)，其中控制器(81)控制供给驱动器(52)的电源以便驱动器(52)的驱动力与目标值相应；和

一压力接受体(53)，其中压力接受体(53)根据作用在该压力接受体(53)上的压差(PdH-PdL)来驱动阀体(56)，使得压差(PdH-PdL)达到目标值。

8.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的容积控制装置，其特征在于，第一装置(84，85)检测与一温度有关的外部信息。

9.根据权利要求8所述的容积控制装置，其特征在于，第一装置包括一个检测乘客车厢温度的温度传感器(84)和一个设置车厢温度目标值的温度调节器(85)，以及其中控制器(81)根据被测车厢温度和目标温度之间的差(PdH-PdL)确定压差(PdH-PdL)的预定目标值。

10.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的容积控制装置，其特征在于，第二装置包括一个检测汽车加速踏板压下程度的踏板位置传感器(86)。

11.一种控制汽车空调制冷循环中变容式压缩机容积的方法，其中压缩机由汽车驱动源(Eg)驱动，其特征在于：

根据代表所需制冷循环冷却能力的外部信息确定位于制冷循环中的两个压力监控点(P1，P2)压力之间的压差(PdH-PdL)的目标值，压差代表压缩机的容积；

控制压缩机容积使得压差(PdH-PdL)达到目标值；

判断是否根据表示作用在驱动源(Eg)上负载的外部信息设定一个压差(PdH-PdL)的限定值；及

当限定值被设置和当相应于目标值的压缩机容积大于相应于限定值的压缩机容积时，用限定值作为压差(PdH-PdL)的目标值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当作用在驱动源(Eg)上的负载等于或大于预定值时，设置限定值。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据作用在驱动源(Eg)上的负载改变限定值。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据作用在驱动源(Eg)上的负载离散地改变限定值。

15.根据权利要求11至14中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：

在一个预定周期内保持压差(PdH-PdL)的目标值为限定值；及

一个预定周期后将目标值变为一个根据代表制冷循环冷却能力的外部信息所确定的目标值。

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