CN1573260A - 用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，该制冷循环包括压缩机(2)、冷凝器(3)、减压机构(5)和蒸发器(6)，其中根据蒸发器出口处检测到的空气温度及检测或估计到的制冷剂流量值，估计吸入到所述压缩机(2)中的制冷剂压力，所述检测到的空气温度是所述蒸发器(6)中的制冷剂温度。不需要提供制冷剂进气压力传感器就可以适当地估计压缩机(2)的制冷剂进气压力。

Description

用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备
技术领域
本发明涉及一种用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，具体地说，涉及的是一种用于适当地估计装在车辆空调系统内的制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备。
背景技术
在一个使用变容压缩机的空调系统内，当一个具有压缩机、冷凝器、减压机构和制冷剂蒸发器的制冷回路中的压缩机进气制冷剂的压力被确定时，就可以根据排量的控制信号估计进气制冷剂的压力，所述变容压缩机的排气能力受到控制，使进气制冷剂的实际压力与制冷剂进气压力的设定值一致，所述设定值作为外部信号(排量控制信号)输入。
但是，为了检测没有使用这种变容压缩机的空调系统的制冷剂进气压力，就必须提供一种制冷剂进气压力传感器，这样也就增加了成本，所述变容压缩机用外部信号控制制冷剂进气压力。
因此，需要提供一种计算压缩机制冷剂进气压力的设备，该设备能够适当地估计吸入到压缩机中的制冷剂压力，而不需要提供制冷剂进气压力传感器，即使在没有使用上面所述的根据外部信号控制制冷剂进气压力的变容压缩机的情况下也是如此。
发明内容
根据本发明，用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备包括压缩机、冷凝器、减压机构和制冷剂蒸发器，该设备的特征在于根据蒸发器出口处检测到的空气温度值、或检测到的蒸发器表面温度值、或检测到的蒸发器中的制冷剂温度值及检测或估计到的制冷剂流量值，估计吸入到压缩机中的制冷剂压力，所述检测到的空气温度值是刚刚通过蒸发器的空气的温度。
在本发明中，根据下面的技术思路估计吸入到压缩机中的制冷剂压力。也就是说，因为蒸发器中的制冷剂处于气体和液体两相状态，所以根据蒸发器中的制冷剂温度明确确定制冷剂的压力。因此可以通过对流经蒸发器以后的空气温度或蒸发器表面温度或蒸发器中的制冷剂温度进行检测来估计蒸发器中的制冷剂压力。另外，在实际制冷循环中，因在从蒸发器到压缩机的回路中的压力损失会造成制冷剂压力下降。因为这种压力损失随制冷剂流量的增加而变大，所以就可以通过检测制冷剂的流量来估计压力损失。因此，压缩机的制冷剂进气压力与蒸发器中的制冷剂温度及制冷剂流量密切相关，因而通过检测或估计这两个数值，就可以适当地估计制冷剂进气压力。
根据本发明，在这样一种用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备中，具体地说用下面的方程估计制冷剂吸气压力：
Ps’＝a·Gr+b·Teva+c
其中Ps’是制冷剂进气压力的估计值，
Gr是制冷剂流量，
Teva是蒸发器出口处的空气温度，或是蒸发器的表面温度，也可以是蒸发器中的制冷剂温度，和
a，b，c是实验确定的常数。
另外，如果制冷剂进气压力减少太多，吸入的制冷剂的量就会减小太多，则与制冷剂一起进入压缩机的循环油的数量就太少，因而就有可能使因缺少润滑而使压缩机没有受到合适的保护。所以，为了避免这种制冷剂进气压力减少太多的现象，例如当制冷剂进气压力的估计值是一个预置值或更小的数值时，则压缩机的驱动功率就会降低(特别是在无离合器的齿轮变换的变容压缩机情况下)，或者说所述压缩机会停止驱动(特别是具有离合器的压缩机的情况下)。
另外，也可以是用这样一种方法，即在制冷剂进气压力的估计值是一个预置值A或更小的数值时，对压缩机的驱动功率进行控制，使制冷剂进气压力的估计值成为该预置值A，当制冷剂进气压力的估计值是一个比预置值A小的预置值B时，就将压缩机的驱动功率控制在最小功率(特别是在无离合器的齿轮变换的变容压缩机情况下)，或是停止压缩机的驱动(特别是具有离合器的压缩机的情况下)。也就是说，提供两个设定值A和B，在可以防止压缩机频繁接通/断开的同时，可以合适地保护压缩机。
本发明的这种用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备特别适用于被装在车辆空调系统中的制冷循环。
在本发明的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备中，可以适当地估计吸入到压缩机中的制冷剂压力，而不需要提供制冷剂进气压力传感器，因此可以降低整个系统的成本。
另外，即使在没有使用上面所述的根据外部信号控制制冷剂进气压力的变容压缩机的情况下，也就是说即使没有这样一种压缩机，也可以估计吸入到一个压缩机中的制冷剂压力，并可以将该设备用作通用计算设备。
此外，通过估计制冷剂进气压力，可以避免制冷剂进气压力降低太多，由此可以合适地防止压缩机中缺少润滑等的情况发生。
附图说明
根据下面结合附图对本发明优选实施例的详细描述，将会更加清楚本发明的其它特征和优点，其中，
图1是根据本发明一个实施例的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备的示意图。
具体实施方式
图1示出的车辆空调系统具有一个根据本发明实施例的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备。制冷循环1有一个例如由车辆发动机驱动的制冷剂压缩机2，发动机的驱动力通过一个装在压缩机2中的电磁离合器传递。制冷剂在制冷循环1的制冷剂循环中循环。被压缩机2压缩的高温高压制冷剂在冷凝器3中通过与外界空气热交换受到冷却，冷凝和液化。利用一个收集器干燥器4将气液两相状态的制冷剂分成气相和液相，液态制冷剂在一个膨胀机构(减压机构)5中减压。压力降低的低压制冷剂流入蒸发器6，与风机10送来的空气进行热交换。在蒸发器6中蒸发的制冷剂被吸入压缩机2，再次受到压缩。
将风机10装在一个空气管道11中，在车辆内进行空调的空气通过该管道，利用风机10将从吸气孔12吸入的空气送到蒸发器6。一部分通过蒸发器6的空气是蒸发器6下游处的加热器9，通过加热器9的空气量与旁路空气量之间的比由一个空气混合风门8控制。在该实施例中，蒸发器出口处的空气温度传感器7检测刚刚通过蒸发器6的空气的温度Teva，将检测了的温度信号输入到空调控制单元13中。在该空调控制单元13中，安装一个本发明的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备。所以，该控制单元起到本发明的用于计算制冷剂进气压力的设备的作用。利用各个风门(未示出)控制各个排气口14、15和16的开/闭，所述排气口例如是DEF排气口，VENT排气口，POOT排气口。
在这种具有上述制冷回路的车辆空调系统中，用下面的方法计算和估计压缩机2的制冷剂进气压力。
首先，为了估计制冷剂进气压力，必须确定下面的A和B。
A：蒸发器中的制冷剂温度或一个与蒸发器中的制冷剂温度相关的物理数值；
B：制冷剂流量或一个与制冷剂流量相关的物理数值。
为了检测上述A，执行下面的(a1)到(c1)中的任何一个：
(a1)用一个蒸发器出口处的空气温度传感器检测；
(b1)用一个蒸发器表面温度传感器检测；
(c1)用一个温度传感器检测蒸发器中的制冷剂温度。
在该实施例中，将蒸发器出口处的空气温度传感器7检测的蒸发器出口空气温度Teva确定为上述数值A，也就是说，确定为蒸发器中的制冷剂温度或与蒸发器中的制冷剂温度相关的物理数值。
为了检测上述B，执行下面的(a2)到(c2)中的任何一个。也就是说，将一个实际检测值或一个估计值用作估计制冷剂进气压力的制冷剂流量的数值。
(a2)用流量传感器检测；
(b2)根据膨胀机构5(膨胀值)的开度估计流量；
(c2)根据变容压缩机的排量控制信号估计流量。
例如用下面的方程将制冷剂进气压力Ps估计成估计数值Ps’。
Ps’＝a·Gr+b·Teva+c
其中Ps’为制冷剂进气压力的估计值，
Gr为制冷剂流量，
Trva为空气在蒸发器出口的温度，或是蒸发器表面温度，也可以是蒸发器中的制冷剂温度，和
a，b，c是实验确定的常数。
因此，根据一个作为与蒸发器中的制冷剂温度相关的物理数值的蒸发器出口温度，估计蒸发器中的制冷剂压力，将制冷剂流量的一个系数看成是与从蒸发器到压缩机的压力损失相关的物理数值，另外，再增加一个修正项(c)，估计压缩机的制冷剂进气压力。
不需要提供制冷剂进气压力传感器，只要通过计算就可以估计制冷剂进气压力，因为这种制冷剂进气压力传感器不是必需的，所以就可以降低整个系统的成本。此外，即使使用的压缩机不是控制制冷剂进气压力的变容压缩机，也就是说不管所用的是什么形式的压缩机，都可以估计制冷剂进气压力。另外，通过适当地估计制冷剂进气压力，就可以避免制冷剂进气压力的过分降低，也可以避免压缩机因进气压力过分降低而出现的故障。
例如，如果制冷剂进气压力下降太多，吸入的制冷剂的量就会减小太多，则与制冷剂一起被吸入到压缩机中的油量就会减少太多，从而就会出现润滑不足，压缩机就不能受到有效防护的问题。然而根据本发明，为了防止这种制冷剂进气压力下降太多的问题，就要根据上述制冷剂进气压力的估计值进行如下控制。也就是说，当制冷剂进气压力的估计值是一个预置值(例如0.15MpaG)或更小的数值时，则进行如下控制。
如果压缩机具有离合器，则通过切断离合器来使压缩机停止运行。另外，在没有离合器的变容压缩机的情况下，通过减少排气能力来防止制冷剂进气压力下降太多。此外，在电机驱动无离合器齿轮变换的压缩机的情况下，通过降低电机的转速来防止制冷剂进气压力下降太多。
另外，通过使用下面的两个设定值可以适当防止上面所述的缺陷。也就是说，提供一个设定值A(制冷剂进气压力的极限值，该数值不用担心压缩机会因为缺少回油而使润滑不足)和一个设定值B(制冷剂进气压力的数值，如果小于该设定值，则该数值担心压缩机会因为缺少回油而使润滑不足)，并将它们设定成A＞B。
当制冷剂进气压力的估计值为A或更小时，就对压缩机进行控制，使制冷剂进气压力变成A(控制离合器信号或排量控制信号或电机转速信号)。当制冷剂进气压力的估计值为B或更小时，将压缩机的控制功率控制到零(离合器断开或排量为零(或最小排量)或电机转速为零)。
所以，通过提供设定值A和B，例如当制冷剂进气压力的估计值变成设定值B或更小时，可以立即将压缩机的驱动功率控制到零，以便防止压缩机受损。另外，当制冷剂进气压力的估计值变成设定值A或更小时，通过将制冷剂进气压力控制到设定值A，就可以避免出现制冷剂进气压力频繁变成设定值B或更小和压缩机频繁接通/断开的情况。

Claims (5)

1.一种用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，该制冷循环包括制冷压缩机、冷凝器、减压机构和蒸发器，其特征在于根据蒸发器出口处检测到的空气温度值、或检测到的蒸发器表面温度值、或检测到的所述蒸发器中的制冷剂温度值及检测或估计到的制冷剂流量值，估计吸入到所述压缩机中的制冷剂压力，所述检测到的空气温度值是刚刚通过所述蒸发器的空气的温度。
2.根据权利要求1的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，其中用下面的方程估计所述制冷剂吸气压力：
Ps’＝a.Gr+b.Teva+c
其中Ps’是制冷剂进气压力的估计值，
Gr是制冷剂流量，
Teva是蒸发器出口处的空气温度，或是蒸发器的表面温度，也可以是所述蒸发器中的制冷剂温度，和
a，b，c是实验确定的常数。
3.根据权利要求1的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，其中在制冷剂进气压力的估计值是一个预置值或更小的数值时，降低所述压缩机的驱动功率，或停止所述压缩机的驱动。
4.根据权利要求1的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，其中在制冷剂进气压力的估计值是一个预置值A或更小的数值时，对压缩机的驱动功率进行控制，使制冷剂进气压力的估计值成为该预置值A，并且当制冷剂进气压力的估计值是一个比所述预置值A小的预置值B时，就将压缩机的驱动功率控制在最小功率，或是停止压缩机的驱动。
5.根据权利要求1的用于计算制冷循环中的压缩机制冷剂进气压力的设备，其中所述制冷循环是被装在车辆空调系统中的制冷循环。
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