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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen
Verdichter mit variabler Kapazität
in einem Fahrzeug.
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Die
offengelegte japanische Patentanmeldungen Nr. 2000-317467, 2003-90284
und 2003-278660 geben jeweils einen Kühlmittelkreis für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
an. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-317467
umfasst der Kühlmittelkreis
wie in 1 gezeigt ein
Verdichtermodul CPM mit einem Verdichter CP und einem äußeren Kühlmittelkreis 101.
Der äußere Kühlmittelkreis 101 umfasst
einen Verflüssiger 102,
ein Expansionsventil 103 und einen Verdampfer 104.
Unter den Komponenten des Verdichters CP ist eine Ausgabekammer 107 über ein Kommunikationsrohr 108 mit
dem Verflüssiger 102 verbunden.
Eine erste fixierte Drossel 108a ist in dem Kommunikationsrohr 108 angeordnet.
Die Kapazität des
Verdichters CP kann variiert werden, indem der Druck in einer Kurbelkammer 115 gesteuert
wird. Dazu umfasst das Verdichtermodul CPM ein Steuerventil 132 zum
Steuern des Drucks in der Kurbelkammer 115 sowie eine elektronische
Steuereinheit für den
Verdichter (Verdichter-ECU) 177. Damit der Verdichter CP
mit einem Drehmoment betrieben werden kann, das einem Drehmomenteinstellungsbefehl
aus einer Klimaanlagen-ECU 180 oder
einer Motor-ECU 190 entspricht, steuert die Verdichter-ECU 177 den Öffnungsrad
des Steuerventils 132, sodass die Ausgabeflussrate des
Verdichters CP zu einem Wert geändert
wird, der einem gewünschten
Einstellungsdrehmoment entspricht. Weil also die Motor-ECU 190 das
Lastdrehmoment an dem Verdichter CP nicht schätzt, sondern einen Wert des
Lastdrehmoments als Motorsteuerdaten verwendet, muss keine Schätzungs-Map
für das
Lastdrehmoment verschiedener Fahrzeugtypen erstellt werden.
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Bei
der oben genannten herkömmlichen Fahrzeug-Klimaanlage
wird das Drehmoment des Verdichters CP jedoch durch alternierende
Steuersignale gesteuert, die von der Klimaanlagen-ECU 180 zu
dem Steuerventil 132 übertragen
werden. Deshalb besteht das Risiko, dass während der Steuerung des Antriebsdrehmoments
des Verdichters CP dessen Vorteile verloren gehen. Weil außerdem nur
der Ausgabefluss gesteuert wird, besteht die Möglichkeit, dass eine Änderung
des Verdichtungsverhältnisses zu
abrupten Drehmomentfluktuationen führt.
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Vor
dem oben beschriebenen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen Verdichter mit variabler Kapazität anzugeben,
die das Drehmoment steuern kann, ohne abrupte Drehmomentfluktuationen
zu erzeugen.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen,
ist gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine Steuervorrichtung für einen
Verdichter mit variabler Kapazität
in einem Fahrzeug angegeben, wobei die Steuervorrichtung umfasst:
einen Verdichter mit variabler Kapazität, der mit einem Steuerventil
zum Ändern des
Ausgabevolumens eines Kühlmittels
für eine
Klimaanlage versehen ist; eine Ventilsteuereinheit, die elektrisch
mit dem Steuerventil verbunden ist, um ein Öffnungs-/Schließverhältnis desselben
auf der Basis einer voreingestellten Kabinenzieltemperatur und verschiedener
Klimaanlagenparameter zu bestimmen und ein Verdichtungsverhältnis-Steuersignal zum
Ansteuern des Steuerventils mit dem bestimmten Öffnungs-/Schließverhältnis auszugeben;
einen Durchflussmesser, der in einem Kühlmittelrohr angeordnet ist,
das mit dem Verdichter mit variabler Kapazität verbunden ist, um die Flussrate
des in den Verdichter mit variabler Kapazität fließenden Kühlmittels für die Klimaanlage zu erfassen;
eine Signalverarbeitungseinheit, die elektrisch mit dem Durchflussmesser
und der Ventilsteuereinheit verbunden ist, um ein Flussraten-Steuersignal auf
der Basis der durch den Durchflussmesser erfassten aktuellen Flussrate
des Kühlmittels
zu erzeugen, wobei die Signalverarbeitungseinheit das Verdichtungsverhältnis-Steuersignal
aus der Ventilsteuereinheit empfängt
und ein durch das Flussraten-Steuersignal
und das Verdichtungsverhältnis-Steuersignal
gebildetes Ventilsteuersignal zu dem Steuerventil ausgibt; und eine
externe Steuereinheit, die mit der Signalverarbeitungseinheit verbunden
ist, um eine Fahrbedingung des Fahrzeugs zu empfangen und eine Anforderung
zum Reduzieren eines Antriebsdrehmoments des Verdichters mit variabler
Kapazität
an die Signalverarbeitungseinheit auszugeben, wenn die aktuelle
Antriebsbedingung eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, wobei
wenn die Anforderung zum Reduzieren des Antriebsdrehmoments aus
der externen Steuereinheit ausgegeben wird, die Signalverarbeitungseinheit
das Flussraten-Steuersignal moduliert, um das Ventilsteuersignal
zu ändern.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist das Verdichtungsverhältnis-Steuersignal
ein pulsbreitenmoduliertes Signal.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung umfasst das Steuerventil des Verdichters
mit variabler Kapazität:
einen Saugdruck-Erfassungsabschnitt, der mit einer Saugkammer des
Verdichters mit variabler Kapazität kommuniziert, um einen Saugseitendruck
Ps des in den Verdichter mit variabler Kapazität gesaugten Kühlmittels
zu erfassen; einen Ausgabedruck-Erfassungsabschnitt, der mit einer
Ausgabekammer des Verdichters mit variabler Kapazität kommuniziert,
um einen Ausgabeseitendruck Pd des aus dem Verdichter mit variabler
Kapazität
ausgegebenen Kühlmittels
zu erfassen; einen Kurbelkammer-Kommunikationsabschnitt, der mit
einer Kurbelkammer des Verdichters mit variabler Kapazität kommuniziert;
einen Druckregelungsleitung, die den Kurbelkammer-Kommunikationsabschnitt
mit dem Ausgabedruck-Erfassungsabschnitt
verbindet; einen Ventilabschnitt, der einen beweglich in der Druckregelungsleitung
angeordneten Ventilkörper
aufweist und konfiguriert ist, um die Druckregelungsleitung durch
Bewegungen des Ventilkörpers
in der Druckregelungsleitung zu öffnen
und zu schließen;
eine Druckregelungsfeder, die auf den Druckseitendruck Ps reagiert,
um den Ventilabschnitt zu öffnen
und zu schließen;
eine Saugdruckkammer-Kommunikationsleitung, die den Saugdruck-Erfassungsabschnitt mit
dem Ausgabedruck-Erfassungsabschnitt verbindet; und einen Antriebsabschnitt,
der elektrisch mit dem Signalverarbeitungsabschnitt verbunden ist,
um den Ventilkörper
des Ventilabschnitts zu betätigen und
dadurch die Druckregelungsleitung zu öffnen und zu schließen.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist die externe Steuereinheit eine
Motorsteuereinheit zum Steuern einer Antriebsquelle des Fahrzeugs.
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Wenn
gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung die Anforderung zum Reduzieren des Antriebsdrehmoments
aus der externen Steuereinheit ausgegeben wird, moduliert die Signalverarbeitungseinheit das
Flussraten-Steuersignal, um die Spannung des Ventilsteuersignals
zu reduzieren.
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Wenn
gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung die Anforderung zum Reduzieren des
Antriebsdrehmoments aus der externen Steuereinheit ausgegeben wird,
moduliert die Signalverarbeitungseinheit das Flussraten-Steuersignal,
um die Pulsbreite des Ventilsteuersignals zu reduzieren.
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Diese
und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
durch die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung.
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Schaltungsdiagramm eines Durchflussmessers, bei dem die Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung angewendet ist.
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4 ist
ein Zeitdiagramm, das die Betriebseigenschaften eines Verdichters
mit variabler Kapazität
zeigt, wenn die Kühlmittelflussrate
gesteuert wird, indem die Spannung der Steuersignale für den Antriebsteil
des Verdichters durch Flusssteuersignale gesteuert wird.
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5 ist
ein weiteres Zeitdiagramm, das die Betriebseigenschaften des Verdichters
mit variabler Kapazität
zeigt, wenn die Kühlmittelflussrate
gesteuert wird, indem die Pulsbreite der Steuersignale für den Antriebsteil
des Verdichters durch Flusssteuersignale gesteuert wird.
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Mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen werden im Folgenden ein Verdichter mit variabler Kapazität gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowie ein Steuerverfahren zum Steuern
des Verdichters mit variabler Kapazität beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Verdichter 1 mit variabler
Kapazität
dieser Ausführungsform
Teil einer Klimaanlage für
ein Fahrzeug, wobei er ein in einem Rohr 74 kreisendes
Kühlmittel
unter einer niedrigen Temperaturbedingung und einem niedrigen Druck einsaugt
und das Kühlmittel
unter einer hohen Temperaturbedingung und einem hohen Druck für die Ausgabe
verdichtet. Das ausgegebene Kühlmittel wird
in einem Verflüssiger 71 abgekühlt und
in einem Expansionsventil 72 adiabatisch erweitert. Danach wechselt
das Kühlmittel
seinen Zustand zu einer niedrigen Temperaturbedingung und einem
niedrigen Druck, wenn es beim Durchlaufen eines Verdampfers 73 Wärme aus
der Luft absorbiert, und wird anschließend in den Verdichter 1 mit
variabler Kapazität
für einen
nächsten
Kreislauf in dem Rohr 74 eingesaugt. Weil Wärme durch
das Kühlmittel
in dem Verdampfer 73 angezogen wird, wird die Luft zu einer
entfeuchteten kühlen
Luft.
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Der
Verdichter 1 mit variabler Kapazität ist außerhalb einer Fahrzeugkabine
in einem Motorraum angeordnet und wird durch einen Motor (nicht gezeigt) über einen
nicht gezeigten Riemen angetrieben. Der Verdichter 1 mit
variabler Kapazität
umfasst eine Saugkammer 2, eine Ausgabekammer 3 und eine
Kurbelkammer 4. Die Saugkammer 2 wird mit einem
Gasphasen-Kühlmittel
mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck versorgt, das durch
den Verdampfer 73 hindurchgeht. Die Ausgabekammer 3 wird
durch einen Kolben (nicht gezeigt) verdichtet, um das Gasphasen-Kühlmittel
mit hoher Temperatur und hohem Druck zu dem Verflüssiger 71 zu
führen. Die
Kurbelkammer 4 ist immer mit der Saugkammer 2 verbunden,
damit das Kühlmittel
in der Saugkammer 2 in die Kurbelkammer 4 eintreten
kann. Wenn der Verdichter 1 mit variabler Kapazität mit dem
Betrieb stoppt, wird der Druck in der Kurbelkammer 4 gleich
demjenigen in der Saugkammer 2.
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Die
Kurbelkammer 4 ist über
ein Steuerventil 10 mit der Ausgabekammer 3 verbunden.
Wenn sich das Steuerventil 10 öffnet, wird die Kurbelkammer 4 mit
der Ausgabekammer 3 verbunden, damit das Kühlmittel
in der Ausgabekammer 3 in die Kurbelkammer 4 eintreten
kann. Wenn sich das Steuerventil 10 schließt, werden
die Ausgabekammer 3 und die Kurbelkammer 4 voneinander
isoliert, während
die Kurbelkammer 4 mit der Saugkammer 2 verbunden wird.
Wenn sich die Druckdifferenz zwischen der Saugkammer 2 und
der Kurbelkammer 4 reduziert, wird der Hub des Kolbens
verlängert,
um die Verdichtungskapazität
des Verdichters 1 zu erhöhen.
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Wenn
sich das Steuerventil 10 dagegen öffnet, sodass das Kühlmittel
auf der Ausgabeseite in die Kurbelkammer 4 eintritt, wird
der Hub des Kolbens aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck
in der Kurbelkammer 4 und dem Druck in der Saugkammer 2 kürzer (erster
Druck > zweiter Druck), wodurch
die Verdichtungskapazität
des Verdichters 1 vermindert wird.
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Das
Steuerventil 10 wird durch ein Ventilsteuersignal gesteuert,
das ein pulsbreitemoduliertes Verdichtungsverhältnis-Steuersignal aus einer
Ventilsteuereinheit 50 und ein auf der Basis eines Erfassungsergebnisses
eines Durchflussmessers 60 ausgegebenes Flussraten-Steuersignal
umfasst. Die Arbeitslast des Verdichters 1 mit variabler
Kapazität wird
gesteuert, weil die Steuerventil-Steuereinheit 50 das Betriebsverhältnis des
Steuerventils 10 aufgrund des Pulsbreitenmodulations-Steuerverfahrens ändert, um
den Druck in der Kurbelkammer 4 anzupassen und das Verdichtungsverhältnis des
Verdichters 1 zu ändern.
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Die
Ventilsteuereinheit 50 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU) 51 für
verschiedene Berechnungen, einen Speicher 52 zum Speichern von
verschiedenen Programmen und Daten wie etwa einen ROM und einen
RAM, einen Eingangsanschluss (I/P) 53 zum Eingeben einer
Kabinenzieltemperatur und verschiedener Klimaanlagenparameter usw.,
sowie einen Ausgangsanschluss (O/P) 54 und einen Bus 55 für die Verbindung
zwischen diesen Elementen. Die Ventilsteuereinheit 50 umfasst
weiterhin eine Verdichtungsverhältnissignal-Erzeugungsschaltung 56 zum
Erzeugen des Verdichtungsverhältnis-Steuersignals.
Die Verdichtungsverhältnissignal-Erzeugungsschaltung 56 wird
durch ein Ansteuersignal aus dem Ausgangsanschluss 54 angesteuert.
Die Verdichtungsverhältnissignal-Erzeugungsschaltung 56 ist
elektrisch mit einer weiter unten beschriebenen Signalverarbeitungseinheit 90 verbunden.
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Für die Klimaanlagenparameter
sind ein Klimaanlagenschalter 61, ein „direkt hinter dem Verdampfer" befindlicher Temperatursensor 62,
ein Raumtemperatursensor 63, ein Atmosphärentemperatursensor 64 und
ein Isolationssensor 65 mit dem Eingangsanschluss 53 verbunden.
Weiterhin wird auch die Kabinenzieltemperatur in den Eingangsanschluss 53 eingegeben.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst das Steuerventil 10 einen
Saugdruck-Erfassungsabschnitt 12a, der auf einer Seite
eines Körpergehäuses 11 angeordnet
ist und mit der Saugkammer 2 kommuniziert, um einen Saugseitendruck
zu erfassen, einen Ausgabedruck-Erfassungsabschnitt 14a,
der im Zentrum des Körpergehäuses 11 angeordnet
ist und mit der Entladungskammer 3 kommuniziert, um einen
Ausgabeseitendruck zu erfassen, und einen Antriebsabschnitt 30,
der auf der anderen Seite des Körpergehäuses 11 angeordnet
ist, um einen Ventilkörper 21 anzutreiben.
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In
dem Körpergehäuse 11 sind
vorgesehen: eine Saugdruckkammer 12, die mit der Saugkammer 2 über den
Saugdruck-Erfassungsabschnitt 12a auf einer Seite des Gehäuses 11 kommuniziert,
eine Ausgabedruckkammer 14, die mit der Ausgabekammer 3 über den
Ausgabedruck-Erfassungsabschnitt 14a kommuniziert, eine
Druckregelungsleitung 15, die die Ausgabedruckkammer 14 mit
der Kurbelkammer 4 verbindet, eine Hilfssaugdruckkammer 13,
die durch einen weiter unten beschriebenen Unterteilungsabschnitt 22 von
der Ausgabedruckkammer 14 abgetrennt ist, eine Antriebsaufnahmekammer 17,
in der der Antriebsabschnitt 30 auf der anderen Seite des
Gehäuses 11 angeordnet
ist, und eine Saugdruckkammer-Kommunikationsleitung 13a,
die die Saugdruckkammer 12 mit der Hilfssaugdruckkammer 13 verbindet.
Auf einer Welle 20 sind aufeinander folgend ein Balg 40,
ein Ventilkörper 21,
der Unterteilungsabschnitt 22 und eine Armatur 33 in
dieser Reihenfolge von einer Seite der Welle 20 zu der
anderen Seite einstückig
ausgebildet.
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Der
Balg 40 wird durch ein flexibles Balgglied 41 und
eine Druckregelungsfeder 42 gebildet, die in dem Balgglied 41 angeordnet
ist, um eine vorbestimmte Federkonstante vorzusehen. Der Balg 40 ist in
der Saugdruckkammer 12 angeordnet. Die eine Seite des Balgs 40 ist
einstückig
mit dem anderen Ende der Welle 20 ausgebildet, während die
andere Seite an einer Innenwand der Saugdruckkammer 12 fixiert
ist. Der Balg 40 ist empfindlich gegenüber einem Innendruck der Saugdruckkammer 12.
Wenn also der Druck auf der Saugseite kleiner als ein vorbestimmter
Druck ist, verschiebt die Druckregelungsfeder 42 die Welle 20,
um ein Ventilteil 16 zu öffnen.
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Der
Ventilkörper 21 bildet
den Ventilteil 16 zusammen mit der Druckregelungsleitung 15.
Bei den Verschiebungsbewegungen der Welle 20 öffnet der
Ventilkörper 21 die
Druckregelungsleitung 15.
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Der
Unterteilungsabschnitt 22 ist einstückig mit der Welle 20 ausgebildet
und verschiebbar angeordnet. Der Unterteilungsabschnitt 22 trennt
die Ausgabedruckkammer 14 von der Hilfssaugdruckkammer 13 in
einem gedichteten Zustand ab, wobei die Kapazitäten der Hilfssaugdruckkammer 13 und
der Ausgabedruckkammer 14 durch die Verschiebung des Unterteilungsabschnitts
geändert
werden.
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Die
Armatur 33 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet
und einstückig
mit dem anderen Ende der Welle 20 ausgebildet, um den Antriebsabschnitt 30 zu
bilden.
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Der
Antriebsabschnitt 30 ist in der Antriebsaufnahmekammer 17 auf
der anderen Seite des Körpergehäuses 11 angeordnet.
Der Antriebsabschnitt 30 wird durch eine Solenoidspule 31,
die in der Kammer 17 angeordnet ist, ein Joch 32,
das auf einem Innenumfang der Solenoidspule 31 angeordnet
ist und aus einem magnetischen Material ausgebildet ist, und die
Armatur 33 gebildet. Während
des Betriebs wird die Solenoidspule 31 durch die Ventilsteuersignale
erregt, die das aus der Steuerventil-Steuereinheit 50 ausgegebene
Verdichtungsverhältnis-Steuersignal und
das Flussraten-Steuersignal, das auf der Basis des Erfassungsergebnisses
des Durchflussmessers 60 ausgegeben wird, umfassen, um
die Armatur 30 zu absorbieren.
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Daraus
resultiert, dass die Welle 20 verschoben wird, um den Ventilteil 16 zu öffnen.
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Eine
Differenzdruck-Einstellungsfeder 43 ist zwischen dem Unterteilungsabschnitt 22 in
der Hilfssaugdruckkammer 13 und dem Joch 32 angeordnet. Wenn
ein Differenzdruck zwischen dem Saugdruck und dem Ausgabedruck einen
vorbestimmten Wert überschreitet,
wird die Welle 20 durch den Ausgabedruck verschoben, während sich
die Differenzdruck-Einstellungsfeder 43 verkürzt, sodass
der Ventilteil 16 geöffnet
wird.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der Durchflussmesser 60 dieser
Ausführungsform
in einem Rohr 66 angeordnet, das den Verdampfer 73 mit
dem Verdichter 1 mit variabler Kapazität verbindet. Der Durchflussmesser 60 ist
elektrisch mit der Signalverarbeitungseinheit 90 verbunden.
Weiterhin ist auch eine Motorsteuereinheit 80 (als externe
Steuereinheit) elektrisch mit der Signalverarbeitungseinheit 90 verbunden.
Während
des Betriebs werden verschiedene Parameter zu der aktuellen Antriebsbedingung
des Fahrzeugs in die Motorsteuereinheit 80 eingegeben. Nach
der Erfassung der Antriebsbedingung des Fahrzeugs steuert die Motorsteuereinheit 80 den
Betrieb des Motors. Wenn die erfasste Antriebsbedingung eine weiter
unten beschriebene vorbestimmte Bedingung erfüllt, gibt die Motorsteuereinheit 80 eine Anforderung
(ein Signal) zum Reduzieren eines Antriebsdrehmoments des Verdichters
mit variabler Kapazität
an die Signalverarbeitungseinheit 90 aus.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der Durchflussmesser 60 dieser
Ausführungsform
ein so genannter Durchflussmesser des Heizertyps. Dieser Durchflussmesser 60 ist
mit einer Konstanttemperatur-Differenzsteuerschaltung (nicht gezeigt)
verbunden, die die Temperatur eines Heizdrahts 67 mit einer
konstanten Temperatur über
der Temperatur des Saugkühlmittels
hält. Diese
Konstanttemperatur-Differenzsteuerschaltung weist eine Funktion
zum Halten des Heizdrahts 67 unter einer Konstanttemperatur-Differenzbedingung
auf. Wenn also der Heizdraht 67 durch das Saugkühlmittel
gekühlt
wird, wird die Konstanttemperatur-Differenzsteuerschaltung betrieben, um
einen Versorgungsstrom für
den Heizdraht 67 zu erhöhen
und diesen dadurch unter der Konstanttemperatur-Differenzbedingung
zu halten. In diesem Fall gibt die Konstanttemperatur-Differenzsteuerschaltung
ein Spannungssignal in Entsprechung zu dem oben genannten Versorgungsstrom
für den
Heizdraht 67 als gemessenen Flussratenwert aus. Weil gemäß dieser
Ausführungsform
der Durchflussmesser 60 vom Heizertyp ist, kann direkt
eine Ausgabe in Entsprechung zu einer Massenflussrate erhalten werden.
Die Kühlmitteldichte
(Temperatur, Druck) hat deshalb keinen Einfluss auf die gemessenen
Werte, sodass diese ohne Korrektur ausgegeben werden können. In 3 gibt
das Bezugszeichen 68 einen Temperaturkompensationswiderstand
an, der parallel zu dem Heizdraht 67 vorgesehen ist, um
die oben genannte Funktion des Durchflussmessers 60 vorzusehen.
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Mit
Bezug auf 4 wird im Folgenden die Steuerung
der Kühlmittel-Flussrate
durch eine Reduktion der Spannung des Steuersignals für den Antriebsabschnitt 30 über das
Flussraten-Steuersignal beschrieben.
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Wenn
der Klimaanlagenschalter 61 betätigt wird, um die Klimaanlage
für ein
Fahrzeug zu aktivieren, ändert
die Ventilsteuereinheit 50 das Betriebsverhältnis des
Ventilsteuersignals für
das Steuerventil 10 in Übereinstimmung
mit der Kabinenzieltemperatur und den Klimaanlagenparametern, die
durch eine Vielzahl von Sensoren erfasst werden (d.h. durch den „direkt
hinter dem Verdampfer" befindlichen
Temperatursensor 62, den Raumtemperatursensor 63,
den Atmosphärentemperatursensor 64 und
den Isolationssensor 65), um die Raumtemperatur (Kabinentemperatur)
möglichst
schnell zu der Zieltemperatur zu führen.
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Es
soll angenommen werden, dass sich während des normalen Betriebs
der Klimaanlage die Antriebsbedingung des Motors zu einem vorbestimmten Zustand ändert, in
dem das Antriebsdrehmoment des Verdichters 1 reduziert
werden soll, um die Fahrtüchtigkeit
des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel kann es sich um eine Änderung
von einer normalen Fahrgeschwindigkeit zu einer beschleunigten Fahrgeschwindigkeit,
einen Leerlauf oder eine Änderung
im Verbrennungsmodus des Motors (Direkteinspritzungs-Benzinmotors, Magerverbrennungsmotors)
handeln.
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In
diesem Fall gibt die Motorsteuereinheit 80 eine Anforderung
(ein Signal) zum unmittelbaren Reduzieren des aktuellen Antriebsdrehmoments
des Verdichters 1 mit variabler Kapazität an die Signalverarbeitungseinheit 90 aus.
Wenn das Anforderungssignal eingegeben wird, moduliert die Signalverarbeitungseinheit 90 das
Flussraten-Steuersignal und erzeugt ein Ventilsteuersignal, dessen
Spannung niedriger als diejenige des Ventilsteuersignals in dem
normalen Antriebszustand ist (siehe 4). Dann
wird das derart erzeugte Ventilsteuersignal von der Signalverarbeitungseinheit 90 zu
dem Antriebsabschnitt 30 des Ventils 10 des Verdichters 1 mit
variabler Kapazität übertragen.
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Wenn
auf diese Weise die Spannung des in den Antriebsabschnitt 30 eingegebenen
Ventilsteuersignals reduziert wird, wird die Kapazität des Verdichters 1 mit
variabler Kapazität
kleiner. Daraus resultiert, dass die Flussrate des zirkulierenden
Kühlmittels
reduziert wird.
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Es
ist zu beachten, dass das Antriebsdrehmoment des Verdichters 1 mit
variabler Kapazität durch
die folgende arithmetische Gleichung (1) zum Berechnen einer Verdichtungsenergie
(Leistung) P0 und die folgende Gleichung (2) zu der Relation zwischen
der Energie (Leistung) P0 und dem Antriebsdrehmoment unter Verwendung
der Parameter für den
Saugseitendruck Ps, den Ausgabeseitendruck Pd und die Flussrate
des Kühlmittels
bestimmt wird. Indem auf diese Weise die maximale Flussrate des Kühlmittels
beschränkt
wird, kann die obere Grenze des Antriebsdrehmoments des Verdichters 1 beschränkt werden. P0 = (Ps·V/6120)·(n/(n–1)}·{(Pd/Ps)·((n–1)/n)–1}·(ηv/ηad) (1)wobei V das
spezifische Volumen · die
Verdichterausgaberate wiedergibt,
- η
- den polytropischen
Index wiedergibt,
- ηv
- die volumetrische
Effizienz wiedergibt, und
- ηad
- die Kompressionseffizienz
wiedergibt.
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P0 = Antriebsdrehmoment·Anzahl
der Umdrehungen (2)
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Wenn
bei dem oben beschriebenen Aufbau und dem oben beschriebenen Steuerverfahren
die Motorsteuereinheit 80 anfordert, dass der Verdichter 1 mit
variabler Kapazität
das Antriebsdrehmoment beschränkt,
wird die Flussrate des Kühlmittels
durch das Flussraten-Steuersignal beschränkt, damit ein vorbestimmtes
Antriebsdrehmoment nicht überschritten
wird. Durch die Beschränkung
der Flussrate des Kühlmittels
zu dem Verdichter 1 mit variabler Kapazität kann das
für den
Antrieb des Verdichters 1 erforderliche Antriebsdrehmoment
auf einen Wert beschränkt
werden, der kleiner als das durch die Motorersteuereinheit 80 angeforderte
Antriebsdrehmoment ist.
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Weil
außerdem
gemäß der Ausführungsform der
in Übereinstimmung
mit der Anforderung durch die Motorsteuereinheit 80 zu ändernde
Parameter nicht das Verdichtungsverhältnis-Steuersignal, sondern
das Flussraten-Steuersignal
ist, kann das Auftreten eines anormalen Rauschens verhindert werden,
weil sich die Kühlmittelflussrate
in dem Rohr nicht abrupt ändert.
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Weil
weiterhin die Kühlmittelflussrate
durch den Durchflussmesser 60 erfasst wird und das Erfassungsergebnis
in dem Flussraten-Steuersignal berücksichtigt wird, kann das Antriebsdrehmoment
mit hoher Genauigkeit auf einen Wert beschränkt werden, der kleiner als
der durch die Steuereinheit 80 erforderliche Wert ist.
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Wenn
jedoch ein Signal zum Reduzieren des Antriebsdrehmoments über eine
lange Zeitdauer durch die Motorsteuereinheit 80 erzeugt
wird, besteht die Möglichkeit,
dass die Ventilsteuereinheit 50 bestimmt, dass die Kühlfähigkeiten
des Verdichters 1 nicht ausreicht, weil die Verdichtersteuervorrichtung der
Erfindung ausgebildet ist, um die Kühlmittelflussrate zu beschränken, ohne
durch die Ventilsteuereinheit 50 hindurchzugehen. In diesem
Fall erhöht
die Ventilsteuereinheit 50 die Flussrate des Kühlmittels. Um
das Auftreten einer derartigen Fehlbestimmung zu verhindern, kann
die Motorsteuereinheit 80 einen Befehl zum Fixieren des
Steuersignals zu der Ventilsteuereinheit 50 ausgeben.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wird wie in 5 gezeigt die Flussrate des
Kühlmittels
beschränkt,
indem die Pulsbreite des zu dem Antriebsabschnitt 30 ausgegebenen
Steuersignals durch das Flussraten-Steuersignal reduziert wird.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Vor
allem ist zu beachten, dass die Ventilsteuereinheit 50 ähnlich wie
in der ersten Ausführungsform
das Betriebsverhältnis
des Steuersignals für
das Steuerventil 10 ändert,
um eine Zieltemperatur für
die Kabinentemperatur vorzugeben.
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Es
soll wiederum angenommen werden, dass sich während des normalen Betriebs
der Klimaanlage die Antriebsbedingung des Motors zu einer vorbestimmten
Bedingung ändert,
bei der das Antriebsmoment des Verdichters 1 geändert werden muss,
um die Fahrtüchtigkeit
des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
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In
diesem Fall gibt die Motorsteuereinheit 80 eine Anforderung
(ein Signal) zum unmittelbaren Reduzieren des aktuellen Drehmoments
des Verdichters 1 mit variabler Kapazität zu der Signalverarbeitungseinheit 90 aus.
Durch das Eingeben des oben genannten Anforderungssignals, moduliert
die Signalverarbeitungseinheit 90 das Flussraten-Steuersignal
und erzeugt ein Ventilsteuersignal, dessen Pulsbreite kleiner als
diejenige des Ventilsteuersignals in dem normalen Antriebszustand
ist (siehe 5). Dann wird das derart erzeugte
Ventilsteuersignal von der Signalverarbeitungseinheit 90 zu
dem Antriebsabschnitt 30 des Ventils 10 des Verdichters 1 mit
variabler Kapazität übertragen.
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Wenn
dabei die Spannung des zu dem Antriebsabschnitt 30 eingegebenen
Ventilsteuersignals reduziert wird, wird die Kapazität des Verdichters 1 mit
variabler Kapazität
kleiner. Daraus resultiert, dass die Flussrate des zirkulierenden
Kühlmittels
reduziert wird.
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Es
ist zu beachten, dass das Flussraten-Steuersignal der vorliegenden
Ausführungsform mit
einer Frequenz erzeugt wird, die zehn Mal so hoch ist wie die Frequenz
des Ventilsteuersignals.
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Wenn
also gemäß der Ausführungsform
eine Anforderung zum Beschränken
des Antriebsdrehmoments durch die Motorsteuereinheit 80 erzeugt
wird, wird die Flussrate des Kühlmittels
durch das Flussraten-Steuersignal derart beschränkt, dass das Antriebsdrehmoment
des Verdichters 1 einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet.
Weil folglich die Flussrate des zu dem Verdichter 1 zuzuführenden Kühlmittels
beschränkt
wird, kann das zum Antreiben des Verdichters 1 mit variabler
Kapazität
erforderliche Drehmoment auf einen Wert beschränkt werden, der kleiner als
der durch die Steuereinheit 80 angeforderte Wert ist.
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Weil
in der zweiten Ausführungsform
weiterhin der in Übereinstimmung
mit der Anforderung durch die Motorsteuereinheit 80 zu ändernde
Parameter nicht das Verdichtungsverhältnis-Steuersignal, sondern
das Flussraten-Steuersignal
ist, kann das Auftreten eines anormalen Geräusches verhindert werden, weil
sich die Kühlmittelflussrate
in dem Rohr nicht abrupt ändert.
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Weil
weiterhin die Kühlmittelflussrate
durch den Durchflussmesser 60 erfasst wird und das Erfassungsergebnis
in dem Flussraten-Steuersignal berücksichtigt wird, kann das Antriebsdrehmoment
mit größerer Genauigkeit
auf einen Wert beschränkt
werden, der kleiner als der durch die Steuereinheit 80 angeforderte
Wert ist.
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Wenn
ein Signal zum Reduzieren des Antriebsdrehmoments über einen
längeren
Zeitraum durch die Motorsteuereinheit 80 erzeugt wird,
entsteht die Möglichkeit,
dass die Ventilsteuereinheit 50 bestimmt, dass die Kühlfähigkeit
des Verdichters 1 nicht ausreicht, weil die Verdichtersteuervorrichtung derart
aufgebaut ist, dass sie die Kühlmittelflussrate beschränkt, ohne
durch die Ventilsteuereinheit 50 zu gehen. In diesem Fall
neigt die Ventilsteuereinheit 50 zu einer Erhöhung der
Kühlmittelflussrate.
Um das Auftreten einer derartigen Fehlbestimmung zu verhindern,
kann die Motorsteuereinheit 80 einen Befehl zum Fixieren
des Steuersignals zu der Ventilsteuereinheit 50 ausgeben.
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Dem
Fachmann sollte deutlich sein, dass vorstehend drei mögliche Ausführungsformen
der Steuervorrichtung für
einen Verdichter mit einer variablen Kapazität beschrieben wurden, wobei
verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Erfindungsumfangs vorgenommen werden
können.