DE102006029875A1 - Method for controlling the coolant mass stream of an axial piston compressor comprises guiding a pivoting disk in equilibrium between a torque produced by rotating masses and a torque produced by translating masses - Google Patents

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Abstract

Method for controlling the coolant mass stream of an axial piston compressor comprises guiding a pivoting disk in equilibrium between a torque produced by rotating masses and a torque produced by translating masses and keeping constant the product of the compressor rotation, a suction gas density and piston lift for different revolutions whilst a pressure prevailing in the propellant chamber is kept constant. An independent claim is also included for an axial piston compressor. Preferred Features: The equilibrium between the torques is produced for an ejection angle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters gemäß Anspruch 1 sowie einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The present invention relates to a method of controlling a refrigerant mass flow a compressor according to claim 1 and a compressor according to the preamble of claim 9.

Verdichter, für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sowie Verfahren zur Regelung derselben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es finden verstärkt Axialkolbenverdichter einen Einsatz in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen. Der Kältemittel-Massenstrom dieser Verdichter wird im allgemeinen durch die Hubhöhe der Kolben des Verdichters bestimmt, wobei die Hubhöhe durch die Auslenkung einer in ihrer relativen Lage zu einer Antriebswelle des Verdichters schwenkbaren Schräg- bzw. Schwenkscheibe definiert ist. Die Regulierung des Auslenkwinkels erfolgt über eine Variation des in einem im wesentlichen durch ein Gehäuse des Verdichters begrenzten Triebwerksraum, in welchem auch der Schwenkscheibenmechanismus angebracht ist. Aufgrund des Verhältnisses des im Triebwerksraum vorherrschenden Drucks pc und des Drucks auf einer Hochdruckseite des Verdichters pd bzw. des Drucks auf einer Sauggasseite des Verdichters ps kann ein gewünschter Auslenkwinkel der Schwenkscheibe (entsprechend einer bestimmten Hubhöhe der Kolben) durch eine Veränderung des Drucks pc im Triebwerksraum hergestellt werden, was einen wunschgemäßen Kältemittel-Massenstrom sicherstellt. Nachteilig daran ist jedoch, daß insbesondere bei wechselnden Drehgeschwindigkeiten (die Drehzahl ändert sich quasi ständig, da der Verdichter über einen Riementrieb mit dem Motor verbunden ist) sehr viele Regeleingriffe für den im Triebwerksraum vorherrschenden Druck pc notwendig sind.Compressors for automotive air conditioning systems and method for controlling the same are known from the prior art. There are increasingly axial piston compressor use in automotive air conditioning systems. The refrigerant mass flow of these compressors is generally determined by the lifting height of the pistons of the compressor, wherein the lifting height is defined by the deflection of a pivotable in their relative position to a drive shaft of the compressor inclined or swash plate. The regulation of the deflection angle takes place via a variation of the engine compartment, which is essentially delimited by a housing of the compressor and in which the swashplate mechanism is also mounted. Due to the ratio of the prevailing in the engine room pressure p c and the pressure on a high pressure side of the compressor p d or the pressure on a suction gas side of the compressor p s , a desired deflection angle of the swash plate (corresponding to a certain stroke height of the piston) by a change in pressure p c are produced in the engine room, which ensures a desired mass flow of refrigerant. The disadvantage of this, however, is that especially at changing rotational speeds (the speed changes almost constantly, since the compressor is connected via a belt drive with the engine) very many control interventions for the prevailing pressure in the engine room p c are necessary.

Deshalb wird in der EP 0 809 027 A1 der Wunsch geäußert, daß die Fördermenge eines Verdichters durch das dynamische Verhalten des Triebwerks desselben kompensiert werden solle, so daß die Fördermenge konstant gehalten werden kann. Ferner ist in der besagten Anmeldung festgehalten, daß für eine Konstantregelung der Fördermenge bei wechselnden Drehgeschwindigkeiten das rückstellende Drehmoment einer Taumelscheibe ausgenutzt werden kann, das ihrer Schrägstellung aufgrund dynamischer Kräfte am mitdrehenden Scheibenteil entgegenwirkt.That is why in the EP 0 809 027 A1 expressed the desire that the flow rate of a compressor should be compensated by the dynamic behavior of the engine of the same, so that the flow rate can be kept constant. Furthermore, it is stated in the said application that for constant control of the flow rate at varying rotational speeds, the restoring torque of a swash plate can be used, which counteracts their inclination due to dynamic forces on the co-rotating disc part.

Auf der EP 0 809 027 A1 aufbauend offenbart die DE 198 39 914 A1 Maßnahmen, wie ein solches Regelverhalten (eine zumindest teilweise Kompensation der Fördermenge) erreicht werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Bauteilmasse der Schrägscheibe im Hinblick auf die translatorisch bewegten Massen so zu dimensionieren, daß die Fliehkräfte der Schrägscheibe das Regelverhalten derselben beeinflussen. Dies soll im wesentlichen dadurch erzielt werden, daß die rotierende Masse der Antriebsscheibe bzw. des schwenkbaren Anteils der Antriebsscheibe größer ist als die gemeinsame Masse aller Kolben, so daß die beim Drehen der Antriebsscheibe auftretenden Fliehkräfte ausreichen, um der Schwenkbewegung der Antriebsscheibe bewußt regelnd entgegenzuwirken und damit den Kolbenhub und somit die Fördermenge zu beeinflussen, insbesondere zu verringern bzw. zu begrenzen.On the EP 0 809 027 A1 constructively reveals the DE 198 39 914 A1 Measures, such as such a control behavior (an at least partial compensation of the flow rate) can be achieved. It is proposed to dimension the component mass of the swash plate with respect to the translationally moved masses so that the centrifugal forces of the swash plate affect the control behavior of the same. This is to be achieved essentially by the fact that the rotating mass of the drive pulley or the pivotable portion of the drive pulley is greater than the common mass of all pistons, so that the centrifugal forces occurring when turning the drive pulley sufficient to deliberately counteract the pivotal movement of the drive pulley and Thus, to influence the piston stroke and thus the flow rate, in particular to reduce or limit.

In der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 103 29 393 wird dargelegt, warum die Bauteilmasse nicht der bevorzugte Parameter sein sollte, um das Regelverhalten des Triebwerks infolge von Drehzahlschwankungen wie gewünscht zu beeinflussen. Es wird weiterhin dargelegt, daß das gewünschte Regelverhalten des Verdichters nicht mit der Bauteilmasse der Schrägscheibe in Relation zu den translatorisch bewegten Massen erreicht werden kann, sondern nur unter Berücksichtigung des Massenträgheitsmoments der Schrägscheibe, welche mehr von der Geometrie derselben abhängt als von der Bauteilmasse. Ein Kerngedanke der DE 103 29 393 ist es, bei Drehzahlschwankungen oder Änderungen der Drehzahl das Moment infolge translatorisch bewegter Massen direkt durch das Moment infolge rotierender Massen zu kompensieren oder auch zu überkompensieren.In the case of the applicant DE 103 29 393 It is explained why the component mass should not be the preferred parameter to influence the control performance of the engine due to speed variations as desired. It is further stated that the desired control behavior of the compressor can not be achieved with the component mass of the swash plate in relation to the translationally moving masses, but only taking into account the moment of inertia of the swash plate, which depends more on the geometry of the same as the component mass. A core idea of DE 103 29 393 is to compensate for speed fluctuations or changes in speed, the torque due to translationally moving masses directly by the moment due to rotating masses or overcompensate.

In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden DE 103 47 709 A1 wird vorgeschlagen, die wirksamen Momente infolge der Massenkräfte und der Momente infolge der Deviationsmomente so abzustimmen, daß sich der Schrägscheibenkippwinkel bei wechselnden Drehzahlen weitgehend nicht ändert. Im weiteren ist aus der DE 103 47 709 A1 bekannt, daß eine derartige Momentenverteilung ein Triebwerksverhalten zur Folge hat, welches den Massenstrom eines Kältemittelverdichters optimal regelbar gestaltet, wobei ein optimaler Kältemittel-Massenstrom jedoch nur für einen begrenzten Drehzahlbereich des Verdichters erzielbar ist.In the also attributed to the applicant DE 103 47 709 A1 It is proposed to tune the effective moments due to the inertial forces and the moments due to the Deviationsmomente so that the Schrägscheibenkippwinkel largely does not change at varying speeds. In the further is from the DE 103 47 709 A1 It is known that such a torque distribution results in an engine behavior which optimally regulates the mass flow of a refrigerant compressor, but an optimum refrigerant mass flow can only be achieved for a limited speed range of the compressor.

Weitere Erläuterungen zur Regelung eines Verdichters sind beispielsweise der DE 195 14 748 A1 zu entnehmen. Ein darin beschriebener Verdichter stellt (wie bereits eingangs erläutert) im Betrieb ein Sauggasdruckniveau ps sowie ein Hochdruckniveau pd bereit. Dies geschieht durch (in der Regel) ein Regelventil, durch welches der Betriebspunkt eingestellt wird. Ebenso weist die Klimaanlage etwa diese Drucklagen auf. Verantwortlich hierfür ist beispielsweise ein Expansionsorgan (welches den Kreislauf regelt; Drucktrennung), welches wiederum auf Änderungen des Betriebszustands des Verdichters reagiert und gegebenenfalls regelnd eingreift. Im Verdichtertriebwerksraum wird beispielsweise durch Regelventile am Verdichter ein Druck pc eingestellt, der zwischen dem Sauggasdruckniveau ps und dem Hochdruckniveau pd liegt. Die Änderung des Triebwerksraumdrucks pc greift in das Kräfte- bzw. Momentengleichgewicht an der Schrägscheibe derart ein, daß der Kippwinkel der Schrägscheibe verstellt werden kann. Wird der Druck pc im Triebwerksraum dem Saugdruck ps angenähert, so wird die Schrägscheibe in Richtung bzw. auf einen maximalen Kippwinkel verstellt. Wird ein Triebwerksraumdruck pc deutlich über dem Saugdruck ps eingestellt, so wird die Schrägscheibe auf einen geringeren bzw. minimalen Kippwinkel verstellt. Die Regelung erfolgt durch die möglichen Volumenströme (Volumenstrom 1 zwischen zwischen pd und pc, Volumenstrom 2 zwischen pc und ps) den einzelnen Kammern bzw. Drucklagen. Das hier beschriebene Modell ist vereinfacht dargestellt und als beispielhaft anzusehen.Further explanations for the control of a compressor are, for example, the DE 195 14 748 A1 refer to. A compressor described therein provides (as already explained above) a suction gas pressure level p s and a high-pressure level p d during operation. This is done by (usually) a control valve, through which the operating point is set. Likewise, the air conditioner about these pressure levels. Responsible for this is, for example, an expansion device (which regulates the circulation, pressure separation), which in turn reacts to changes in the operating state of the compressor and, where appropriate, regulating attacks. In the compressor engine room, for example, a pressure p c is set by control valves on the compressor, which is between the Sauggasdruckniveau p s and the high pressure level p d . The change of the engine room pressure p c engages in the force or torque balance on the swash plate so that the tilt angle of the swash plate can be adjusted. If the pressure p c in the engine room approaches the suction pressure p s , then the swash plate is adjusted in the direction or to a maximum tilt angle. If an engine room pressure p c is set significantly above the suction pressure p s , then the swash plate is adjusted to a lower or minimum tilt angle. The regulation is effected by the possible volume flows (volume flow 1 between between p d and p c , volume flow 2 between p c and p s ) the individual chambers or pressure positions. The model described here is simplified and should be considered as an example.

Da sich bei Betrieb des Verdichters bzw. Betrieb des Fahrzeugs nahezu permanent die Drehzahl ändert (Verdichter gemäß dem Stand der Technik sind im allgemeinen über einen Riementrieb mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden), sind bei Verdichtern nach dem Stand der Technik permanent Regeleingriffe notwendig, d.h. es ist eine permanente Variation des Triebwerksraumdrucks pc nötig (vgl. auch die obenstehenden Ausführungen).Since operating speed of the compressor or operation of the vehicle almost constantly changes the speed (compressors according to the prior art are generally connected via a belt drive to the engine of the vehicle), in the compressors according to the prior art, permanent control interventions are necessary, ie a permanent variation of the engine room pressure p c is necessary (see also the above explanations).

Neben einer verminderten Leistung des Fahrzeuges durch die hohe Anzahl leistungsraubender Regeleingriffe ist zu beachten und von Nachteil, daß der Regelvorgang durch eine entsprechende Anpassung des Triebwerksraumdrucks pc bei Drehzahlschwankungen träge ist und es zu starkem Überschwingen kommt, da der Triebwerksraum ein vergleichsweise großes Volumen umfaßt. Die Trägheit der Regelung ist durch die Länge der Regelstrecke bedingt, wobei sich die Regelstrecke wie folgt darstellt: Auf eine Änderung der Verdich terdrehzahl n hin ändert sich der Kippwinkel der Schwenkscheibe, was eine Änderung im Kältemittelmassenstrom zur Folge hat, woraus eine Änderung des Verhältnisses von pd zu ps resultiert. Nach einer Detektion des vorstehend näher bezeichneten Verhältnisses wird pC in Abhängigkeit des detektierten Verhältnisses neu eingestellt.In addition to a reduced performance of the vehicle by the high number of power-consuming control interventions is to be considered and disadvantageous that the control process by a corresponding adjustment of the engine room pressure p c is slow in speed fluctuations and there is a strong overshoot, since the engine room comprises a relatively large volume. The inertia of the control is due to the length of the controlled system, wherein the controlled system is as follows: On a change in the compaction terdrehzahl n down the tilt angle of the swash plate changes, which has a change in the refrigerant mass flow result, resulting in a change in the ratio of p d results to p s . After detection of the above-described ratio, pC is readjusted depending on the detected ratio.

Durch die Triebwerkskonzeptionen bzw. die Verfahren zum Regeln eines Verdichters gemäß der EP 0 809 027 , der DE 198 39 914 und der DE 103 29 393 sind Verdichter bekannt, bei denen einem Anstieg des Massenstrom beispielsweise infolge eines Drehzahlanstiegs dadurch begegnet wird, daß sich der Kippwinkel der Schrägscheibe verkleinert. Das Konzept basiert darauf, dies durch eine entsprechende Auslegung der Schräg- bzw. Schwenkscheibe zu erreichen, wodurch eine Überkompensation der txanslatorisch bewegten Massen (Kolben und Gleitsteine) bereitgestellt wird. Problematisch an dieser Art der Auslegung bzw. Regelung ist, daß die Masse und die Geometrie der Schrägscheibe vergleichsweise groß dimensioniert werden muß und daß das Momentengleichgewicht bzw. eine Überkompensation der translatorisch bewegten Massen nicht über den gesamten Drehzahlbereich eines Verdichters, sondern nur für einen relativ schmalen Drehzahlkorridor möglich ist.By the engine concepts and the method for controlling a compressor according to the EP 0 809 027 , of the DE 198 39 914 and the DE 103 29 393 Compressors are known in which an increase in the mass flow, for example as a result of an increase in speed is countered by the fact that the tilt angle of the swash plate decreases. The concept is based on achieving this by means of a corresponding design of the swashplate, whereby an overcompensation of the txanslatorisch moving masses (piston and sliding blocks) is provided. The problem with this type of design or regulation is that the mass and the geometry of the swash plate must be comparatively large and that the moment equilibrium or overcompensation of translationally moving masses not over the entire speed range of a compressor, but only for a relatively narrow Speed corridor is possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters bereitzustellen, bei welchem auch bei Drehzahlschwankungen ein weitgehend konstanter Kältemittel-Massenstrom erreicht werden kann, wobei Verluste durch Regeleingriffe zwischen den Drucklagen Hochdruck pd und Triebwerksraumdruck pc einerseits bzw. Triebwerksraumdruck pc und Saugdruck ps (Druck in einer Sauggaskammer) andererseits durch Verringerung der Anzahl der Regeleingriffe möglichst gering gehalten werden können. Weiterhin soll darauf geachtet werden, daß eine möglichst einfache Regelventilkonfiguration eingesetzt werden kann, was für geringe Kosten sorgt. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert ist.Object of the present invention is to provide a method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor, in which a largely constant refrigerant mass flow can be achieved even with speed fluctuations, with losses by regulating interventions between the pressure levels of high pressure p d and engine room pressure p c on the one hand or Engine room pressure p c and suction pressure p s (pressure in a suction chamber) on the other hand can be kept as low as possible by reducing the number of control interventions. Furthermore, care should be taken that the simplest control valve configuration can be used, which ensures low costs. It is another object of the present invention to provide a compressor in which a method according to the invention is implemented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen und Details der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben sind.These Task is achieved by a method having the features of claim 1, wherein advantageous developments and details of the invention in the dependent claims are described.

Im einzelnen wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters, insbesondere eines Axialkolbenverdichters und weiterhin insbesondere eines Verdichters für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, welcher CO2 als Kältemittel aufweisen kann, gelöst, bei welchem in etwa ein Momentengleichgewicht zwischen einem durch rotatorisch bewegte Massen bedingten Moment MSW und einem durch translatorisch bewegte Massen bedingten Moment Mk,ges für wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 der Schwenkscheibe herbeigeführt wird und bei welchem das Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ (des Sauggases, welches in den Zylinder mit einem Druck ps* einströmt; der Druck ps* kann sich von ps unterscheiden, da durch Drosselstellen oder dgl. eine Druckabsenkung zwischen einer Sauggaskammer und dem Zylinderraum auftritt) und des Kolbenhubs s für unterschiedliche Verdichterdrehzahlen n zumindest für bestimmte Drehzahlbereiche, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min, und weiterhin insbesondere für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min, selbsttätig in etwa konstant gehalten wird, während der im Triebwerksraum vorherrschende Druck pc ebenfalls in etwa konstant gehalten wird. Es bleibt zu erwähnen, daß der Verdichter, für den das erfindungsgemäße Verfahren konzipiert ist, im allgemeinen eine Antriebswelle und eine in ihrer Neigung zur Antriebswelle verstellbare Schwenkscheibe aufweist, welche in einem im wesentlichen durch ein Gehäuse des Verdichters definierten Triebwerksraum desselben angeordnet ist und welche durch ihren Auslenkwinkel bezüglich der Antriebswelle den Kolbenhub s des Verdichters definiert.In detail, the object is achieved by a method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor, in particular an axial piston compressor and further in particular a compressor for motor vehicle air conditioning systems, which may comprise CO 2 as a refrigerant, in which approximately a moment equilibrium between a by rotary moving masses induced moment M SW and a due translationally moved masses moment M k, ges for at least one deflection angle α g1 of the swash plate is brought about, and in which n is the product of the compressor speed, the suction gas ρ (the suction gas, which is an in-cylinder with pressure p s * flows and the pressure p s * may be different from p s, since by constrictions, or the like, a pressure reduction between a Sauggaskammer and the cylinder space occurs) and the piston stroke s for different compressor speeds n, at least for. certain speed ranges, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 U / min, and further in particular for compressor speeds between 2500 and 7000 U / min, automatically kept approximately constant, while the prevailing in the engine room pressure p c is also kept approximately constant. It should be noted that the compressor for which the inventive method is designed, generally has a drive shaft and an adjustable in its inclination to the drive shaft swash plate, which is arranged in a substantially defined by a housing of the compressor engine room and the same through their deflection angle with respect to the drive shaft defines the piston stroke s of the compressor.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zum Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ und des Kolbenhubs s auch der Druck pd an der Hochdruckseite des Verdichters und/oder der Druck ps an der Sauggasseite des Verdichters und/oder eine Regelventilstellgröße eines Regelventils (dies ist in der Regel die Bestromung der Spule des Ventils), welches zwischen der Hochdruckseite und dem Triebwerksraum in einer Verbindung beider Kammern angebracht ist, in etwa konstant gehalten. Durch die vorstehend beschriebenen Verfahrensmerkmale wird sichergestellt, daß nur eine geringe Anzahl an Regeleingriffen für den Triebwerksraumdruck pc notwendig ist. Insbesondere durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 wird sichergestellt, daß auf eine Rückkopplung (Feedback-Schleife, in der Regel ein Feedback-Steller am Regelventil) verzichtet werden kann, welche zur Regelung bei Verdichtern bzw. bei Regelverfahren gemäß dem Stand der Technik nötig ist.In a preferred embodiment of the method according to the invention, in addition to the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ and the piston stroke s and the pressure p d on the high pressure side of the compressor and / or the pressure p s on the suction gas side of the compressor and / or a Regelventilstellgröße one Control valve (this is usually the energization of the coil of the valve), which is mounted between the high pressure side and the engine room in a compound of both chambers, held approximately constant. By the method features described above it is ensured that only a small number of control actions for the engine room pressure p c is necessary. In particular, by the features of claim 1 ensures that a feedback (feedback loop, usually a feedback controller on the control valve) can be dispensed with, which is necessary for the control of compressors or in control method according to the prior art.

Vorzugsweise wird das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für αg1 = (αmax – αmin)/2 hergstellt, wobei angemerkt sei, daß αmax den maximalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe und αmin den minimalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich wird das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges (wenigstens) für einen Auslenkwinkel αg1 hergestellt, für welchen gilt αmin ≤ αg1 ≤ αmax. Weiterhin zusätzlich oder alternativ kann das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges (wenigstens) für einen Auslenkwinkel αg1 – αmax und/oder für einen (fiktiven) Auslenkwinkel αg1 ≥ αmax hergestellt werden. Hierdurch wird eine effektive Regelcharakteristik sichergestellt.Preferably, the moment equilibrium between M SW and M k, ges is established at least for α g1 = (α maxmin ) / 2, it being noted that α max denotes the maximum deflection angle of the swash plate and α min the minimum deflection angle of the swash plate. Alternatively or additionally, the moment equilibrium between M SW and M k, ges produced (at least) for a deflection angle α g1, for which applies α min ≤ α ≤ α g1 max. Additionally or alternatively, the torque balance between M SW and M k, ges (at least) for a deflection angle α g1 - α max and / or for a (fictitious) deflection angle α g1 ≥ α max can be produced. This ensures an effective control characteristic.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druck pc im Triebwerksraum variiert, um einen gewünschten Betriebspunkt, d.h. einen gewünschten Kältemittel-Massenstrom im Verdichter zu erhalten. Dies stellt sicher, daß gewünschte Betriebspunkte sicher angefahren werden können, während innerhalb ein und desselben Betriebspunktes, d.h. bei einem gewissen gewünschten Kältemittel-Massenstrom, das erfindungsgemäße Verfahren derart selbsttätig regulierend eingreift, daß ein ändernder Eingriff betreffend den Triebwerksraumdruck pc im wesentlichen nicht nötig ist.In a further preferred embodiment, the pressure p c in the engine room is varied in order to obtain a desired operating point, ie a desired refrigerant mass flow in the compressor. This ensures that desired operating points can be safely approached, while within one and the same operating point, ie at a certain desired refrigerant mass flow, the inventive method so automatically regulate engages that a changing engagement with respect to the engine room pressure p c is essentially not necessary ,

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Erhöhung der Verdichterdrehzahl n der Saugdruck ps* und damit ρ derart abgesenkt, daß das Produkt aus n, ρ und s in etwa konstant ist. Beim Saugdruck ps* handelt es sich im Sinne der vorliegenden Anmeldung um den im Zylinderraum vorherrschenden Saugdruck (welcher sich vom Druck ps in einer den Zylindern vorgeschalteten Sauggaskammer durchaus unterscheiden kann), während ρ die Dichte des Kältemittels im Zylinderraum bzw. in den Zylinderräumen darstellt.In a further preferred embodiment of a method according to the invention, with an increase in the compressor speed n, the suction pressure p s * and thus ρ are lowered in such a way that the product of n, ρ and s is approximately constant. For the purposes of the present application, the suction pressure p s * is the suction pressure prevailing in the cylinder space (which may well differ from the pressure p s in a suction gas chamber upstream of the cylinders), while ρ is the density of the refrigerant in the cylinder space or in the cylinder spaces represents.

Bezüglich des vorrichtungstechnischen Aspekts wird die gestellte Aufgabe durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.Regarding the device-technical aspect, the task is through a compressor with the features of claim 9 solved.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist es, daß bei einem Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter mit einem Gehäuse und einer im wesentlichen in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels mit einer ebenfalls im Gehäuse angeordneten Schwenkscheibe die Momente MSW aufgrund der rotatorisch bewegten Massen und Mk,ges aufgrund der translatorisch bewegten Massen zu einander in einem vorbestimmten Verhältnis stehen, wobei der Verdichter wenigstens ein sauggasseitig angeordnetes Einlaßventil umfaßt, welches so konfiguriert ist, daß es den in den Zylinderraum gelangenden Kältemittel-Massenstrom drehzahlabhängig so beeinflußt, daß das Verhältnis der Momente MSW und Mk,ges einerseits und die Drosselleistung des wenigstens einen Einlaßventils andererseits derart zueinander in Relation stehen, daß zumindest über Teile des möglichen Drehzahlbereichs des Verdichters der Kältemittel-Massenstrom, der in das System gefördert wird, in etwa konstant ist. Die besagten Teile des Drehzahlbereichs sind bevorzugt Verdichterdrehzahlen zwischen 6000 und 9000 U/min, insbesondere jedoch Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min. Das Einlaßventil bzw. die Einlaßventile kann bzw. können beispielsweise zwischen einer Sauggaskammer (Druck ps) und den Zylinderräumen (Druck ps*) angeordnet sein. Neben der bloßen Existenz der Einlaßventile kann auch deren Dimensionierung, welche zu bestimmten gewünschten Verlusten im Kältemittel-Massenstrom führen kann, sowie die Abstimmung Kältemittel-Massenstrom-verlustbringender Maßnahmen aufeinander zur gewünschten Regelcharakteristik führen bzw. beitragen. Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdichters wird sichergestellt, daß Regeleingriffe für den Triebwerksraumdruck pc insbesondere bei Drehzahlsprüngen minimiert werden, da der Kältemittel-Massenstrom für einen weiten Drehzahlbereich ohne derartige Regeleingriffe konstant bleibt.An essential point of the invention is that in a compressor, in particular axial piston compressor with a housing and a substantially arranged in the housing, driven via a drive shaft compressor unit for sucking and compressing a refrigerant with a likewise arranged in the housing swash plate, the moments M SW due the rotationally moving masses and M k, ges are due to the translationally moving masses to each other in a predetermined ratio, wherein the compressor comprises at least one intake-side inlet valve, which is configured so that it affects the entering into the cylinder chamber refrigerant mass flow speed-dependent so in that the ratio of the moments M SW and M k, ges on the one hand and the throttling power of the at least one inlet valve on the other hand are related to each other in such a way that at least over parts of the possible speed range of the compressor, the refrigerant Ma stream, which is pumped into the system, is approximately constant. The said parts of the speed range are preferably compressor speeds between 6000 and 9000 rpm, but in particular compressor speeds between 2500 and 7000 rpm. The intake valve or intake valves may be arranged, for example, between a suction gas chamber (pressure p s ) and the cylinder chambers (pressure p s * ). In addition to the mere existence of the intake valves and their dimensioning, which can lead to certain desired losses in the refrigerant mass flow, as well as the Abstim mung refrigerant mass flow loss-causing measures lead each other to the desired control characteristic or contribute. Such a structural design of a compressor according to the invention ensures that control interventions for the engine room pressure p c are minimized, in particular in the case of speed jumps, since the refrigerant mass flow remains constant for a wide speed range without such control interventions.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlaßventil, welches für die in den Zylinder gelangende Sauggasdichte ρ verantwortlich zeichnet, ein druckgesteuertes Lamellenventil. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein schlitzgesteuertes Ventil im Kältemittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Verdichters angeordnet sein. Das wenigstens eine Einlaßventil, insbesondere Lamellen-(oder schlitzgesteuerte) Ventil, weist vorzugsweise eine Ventilplatte mit Durchgangsbohrung(en) bzw. Durchgangsdrosselbohrung(en) und eine insbesondere zungenförmige Sauglamelle auf. Jedem Zylinder kann (können) ein oder mehrere Einlaßventil(e) zugeordnet sein, wobei zusätzlich oder auch alternativ die korrespondierenden Sauglamellen in einer Sauglamellenplatine integriert sein können. Bei einem schlitzgesteuerten Ventil kann es sich beispielsweise um einen Schlitz in der Zylinderwand handeln. Im Bereich der Lamellenventile kann es sich auch um eine Konstruktion handeln, bei der die Sauglamelle im Kolben sitzt und die Ansaugung unter dem Kolben erfolgt. Bei all den vorstehend bezeichneten Ausführungsformen handelt es sich um konstruktiv einfach zu realisierende Versionen eines erfindungsgemäßen Verdichters.In a preferred embodiment is the inlet valve, which for the suction gas density ρ reaching the cylinder is responsible pressure-controlled flap valve. Alternatively or additionally, too a slot-controlled valve in the refrigerant circuit of a compressor according to the invention be arranged. The at least one inlet valve, in particular lamellar (or slot-controlled) valve, preferably has a valve plate with through hole (s) or through throttle bore (s) and a tongue-shaped in particular Suction lamella on. Each cylinder can have one or more inlet valves (s) be assigned, in addition or alternatively, the corresponding suction lamellae in one Suction lamella board can be integrated. In a slot-controlled For example, the valve may be a slot in the cylinder wall act. In the field of lamella valves may also be a Construction act, in which the suction lamella sits in the piston and the suction takes place under the piston. In all of the above embodiments are constructively easy to implement versions of a inventive compressor.

Das dem/den Einlaßventil(en) zugeordnete Ende eines bzw. jedes Zylinderraums kann eine sich insbesondere radial erstreckende ringförmige Erweiterung umfassen, die insbesondere den Hub der Sauglamelle(n) begrenzt und zur Befestigungsstelle der Sauglamelle(n) hin abgeschrägt bzw. abgeflacht ist.The the inlet valve (s) associated end of a or each cylinder space can be a particular radially extending annular Extension, in particular the stroke of the suction lamella (s) limited and beveled to the attachment point of the suction plate (s) out or flattened.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters beträgt das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Kolbenhub (D/s) in etwa 0,4 bis 1,5, insbesondere 0,65 bis 1,1, wobei ein bevorzugter Wert bei in etwa 0,95 liegt. Zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Durchgangsbohrung bzw. Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte (D/d) in etwa 1,5 bis 5, insbesondere 2,5 bis 4, wobei ein besonders bevorzugter Wert bei in etwa 3,6 liegt. Wiederum zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis von Durchgangsbohrung bzw. Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte und Hub der Sauglamelle (d/t) in etwa 2,5 bis 8, insbesondere 3,7 bis 6,7, wobei ein besonders bevorzugter Wert bei in etwa 4,55 liegt. Nochmals alternativ oder zusätzlich beträgt das Verhältnis von Kolbenhub zum Hub der Sauglamelle (s/t) in etwa 10 bis 30, insbesondere 14 bis 24, wobei hier ein besonders bevorzugter Wert bei etwa 17,3 liegt. All die vorstehend beschriebenen Werte bzw. Verhältnisse stellen sicher, daß ein erfindungsgemäßer Verdichter ein optimales Regelverhalten aufweist. Die Auslegung bezieht sich auf das Kältemittel R744 (CO2), wobei an dieser Stelle angemerkt sei, daß für andere Kältemittel eine Anpassung des Parametersatzes notwendig und im Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthalten ist.In a further preferred embodiment of a compressor according to the invention, the ratio of piston diameter and piston stroke (D / s) in about 0.4 to 1.5, in particular 0.65 to 1.1, wherein a preferred value is about 0.95 , Additionally or alternatively, the ratio of piston diameter and through-bore in the valve plate (D / d) is about 1.5 to 5, especially 2.5 to 4, with a particularly preferred value being about 3.6. Additionally or alternatively, the ratio of through-bore in the valve plate and lift of the suction fin (d / t) is about 2.5 to 8, especially 3.7 to 6.7, with a particularly preferred value being about 4 , 55 lies. Again alternatively or additionally, the ratio of piston stroke to the stroke of the suction plate (s / t) in about 10 to 30, in particular 14 to 24, in which case a particularly preferred value is about 17.3. All the above-described values or ratios ensure that a compressor according to the invention has an optimum control behavior. The design relates to the refrigerant R744 (CO 2 ), it being noted at this point that for other refrigerants an adjustment of the parameter set is necessary and included in the spirit of the present invention.

Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter kann ferner das Kippverhalten der Schwenkscheibe derart selbsttätig limitierend wirksam sein, daß bei hohen Drehzahlen desselben, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder der maximalen Drehzahl der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung αmax bei niedrigen Drehzahlen des Verdichters. Bevorzugt sind die Geometrie und Dimensionierung sämtlicher translatorisch bewegter Teile wie Axialkolben, Kolbenstange oder Gleitsteine oder dgl. einerseits und sämtlicher rotatorisch bewegter Teile wie Schwenkscheibe, Mitnehmer oder dgl. andererseits derart, daß für vorbestimmte Kippwinkel der Schwenkscheibe, insbesondere zwischen einem vorbestimmten minimalen Kippwinkel und einem vorbestimmten maximalen Kippwinkel das Moment Mk,ges infolge der translatorisch bewegten Massen, insbesondere der Kolben, gegebenenfalls einschließlich Gleitsteine, Kolbenstangen oder dgl. derart kleiner gewählt ist als das Moment MSW infolge des Deviationsmoments, d.h. als das Moment infolge der Massenträgheit der Schwenkscheibe, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder bei einer maximalen Drehzahlen der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel αmax maximaler Auslenkung bei kleineren Drehzahlen des Verdichters. Auch eine derartige konstruktive Ausgestaltung ermöglicht eine Minimierung der Regeleingriffe insbesondere bei Drehzahlsprüngen bei einer gleichzeitigen kostengünstigen Herstellung.In a compressor according to the invention also the tilting behavior of the swash plate can be so effectively limiting effect that at high speeds of the same, especially at very high speeds or maximum speed, the angle of maximum deflection of the swash plate is smaller than the angle of maximum deflection α max at low speeds of compressor. Preferably, the geometry and dimensioning of all translationally moving parts such as axial piston, piston rod or sliding blocks or the like. On the one hand and all rotationally moving parts such as swash plate, driver or the like. On the other hand such that for predetermined tilt angle of the swash plate, in particular between a predetermined minimum tilt angle and a predetermined maximum tilt angle, the moment M k, ges due to the translationally moving masses, in particular the piston, optionally including sliding blocks, piston rods or the like. Is selected so smaller than the moment M SW due to the Deviationsmoments, ie as the moment due to the inertia of the swash plate, that at high speeds of the compressor, in particular at very high speeds or at maximum speeds, the angle of maximum deflection of the swash plate is smaller than the angle α max maximum deflection at lower speeds of the compressor. Also, such a structural design allows a minimization of the control interventions, especially in speed jumps with a simultaneous cost-effective production.

Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:The Invention will be described below with regard to further advantages and Features by way of example and with reference to the enclosed Drawings described. The drawings show in:

1 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Herleitung bzw. Berechnung der Momente infolge der translatorisch und rotatorisch bewegten Massen; 1 a schematic representation to illustrate the derivation or calculation of the moments due to the translational and rotationally moving masses;

2 den Schwenkscheibenmechanismus eines erfindungsgemäßen Verdichters in Explosionsdarstellung; 2 the swashplate mechanism of a compressor according to the invention in Explosionsdar position;

3a die Momentenverteilung in einem erfindungsgemäßen Verdichter als Funktion des Kippwinkels der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkrings; 3a the torque distribution in a compressor according to the invention as a function of the tilt angle of the swash plate or the swivel ring;

3b den Differenzdruck zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite bzw. den Druck im Triebwerksraum als Funktion des geometrischen Fördervolumens für einen bestimmten Betriebspunkt des erfindungsgemäßen Verdichters bei verschiedenen Verdichterdrehzahlen; 3b the differential pressure between the engine room and the suction gas side or the pressure in the engine room as a function of the geometric displacement for a specific operating point of the compressor according to the invention at different compressor speeds;

4a–c schematische Erläuterungen zur Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verdichters; 4a C schematic explanations of the operation of a compressor according to the invention;

5 eine Darstellung des Differenzdrucks zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite als Funktion des Massenstroms eines erfindungsgemäßen Verdichters; 5 a representation of the differential pressure between the engine room and the suction gas side as a function of the mass flow of a compressor according to the invention;

6 vier Indikatordiagramme für zwei Betriebspunkte des erfindungsgemäßen Verdichters; 6 four indicator diagrams for two operating points of the compressor according to the invention;

7 eine schematische Darstellung, welche die Auslegung des Einlaßventils bzw. der Einlaßventile und der Verdichtergeometrie verdeutlicht; und 7 a schematic representation illustrating the design of the intake valve and the intake valves and the compressor geometry; and

8 das Verhalten eines erfindungsgemäßen Verdichters bei einem Drehzahlsprung von 2000 U/min auf 6000 U/min. 8th the behavior of a compressor according to the invention at a speed jump from 2000 rev / min to 6000 rev / min.

Beim Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters wird ein Momentengleichgewicht zwischen einem durch rotatorisch bewegte Massen bedingten Moment MSW und einem durch translatorisch bewegte Massen bedingten Moment Mk,ges für wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 einer Schwenkscheibe, welche in Form eines Schwenkrings 1 (vgl. 2) vorliegt, herbeigeführt. Für einen CO2 als Kältemittel benutzenden Verdichter ergibt sich folgender Parametersatz, welcher in etwa für ein Momentengleichgewicht sorgt: mk = 45 bis 80g (Masse der Kolben), ri = 17 bis 25 mm (Innendurchmesser des Schwenkrings 1), ra = 35 bis 45 mm (Außendurchmesser des Schwenkrings 1), h = 12 bis 17 mm und R = 24 bis 35, wobei der Werkstoff, aus dem der Schwenkring 1 gefertigt ist, Stahl, Grauguß oder eine Bronzelegierung ist. Die Auslegung der Schwenkscheibe in Form des Schwenkrings 1 sorgt dafür, daß das vorstehend beschriebene Verhältnis von MSW und Mk,ges in einer konstruktiv einfachen Weise erreichbar ist, da der Massenschwerpunkt im Kippgelenk auf der Antriebswellenachse liegt und nicht in Abhängigkeit des Kippwinkels des Schwenkrings 1 variiert. Dadurch haben die Regelkennlinien einen relativ linearen Verlauf. Eine Verdeutlichung der Herleitung der beiden vorstehend näher bezeichneten Momente ist aus 1 ersichtlich. Dabei handelt es sich um eine vereinfachte, als beispielhaft anzusehende Herleitung (vereinfacht ist in diesem Zusammenhang in dem Sinne zu verstehen, daß in der Modellrechnung die interessierenden Größen für eine Scheibe berechnet werden) für die verschiedenen Momente. Bei komplexen Geometrien insbesondere der Schwenkscheibe (wenn die anschauliche Betrachtung keine zufriedenstellenden Werte mehr liefert) können die Massenträgheitsmomente und Deviationsmomente sowie andere, von Geometrie und Dichte der Materialien beeinflußte Größen, auf einfache Weise mittels CAD berechnet werden.In the method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor, a torque equilibrium between a torque M SW caused by rotationally moving masses and a moment M k, ges caused by translationally moving masses is determined for at least one deflection angle α g1 of a swivel disk, which is in the form of a swivel ring 1 (see. 2 ) is present. For a compressor using CO 2 as a refrigerant, the following parameter set is obtained, which approximately provides a moment equilibrium: m k = 45 to 80 g (mass of the pistons), r i = 17 to 25 mm (inner diameter of the swivel ring 1 ), r a = 35 to 45 mm (outer diameter of the swivel ring 1 ), h = 12 to 17 mm and R = 24 to 35, where the material from which the swivel ring 1 is made of steel, gray cast iron or a bronze alloy. The design of the swashplate in the form of the swivel ring 1 ensures that the above-described ratio of M SW and M k, ges can be achieved in a structurally simple manner, since the center of gravity is located in the tilting joint on the drive shaft axis and not in dependence of the tilt angle of the pivot ring 1 varied. As a result, the control characteristics have a relatively linear course. A clarification of the derivation of the two above-described moments is out 1 seen. This is a simplified derivation which is to be regarded as exemplary (in this context, simplifying is to be understood in the sense that in the model calculation the variables of interest for one slice are calculated) for the different moments. In the case of complex geometries, in particular of the swash plate (if the illustrative consideration no longer yields satisfactory values), the moments of inertia and moments of deviation, as well as other variables influenced by the geometry and density of the materials, can easily be calculated by means of CAD.

In der vereinfachten, jedoch anschaulichen Herleitung der Massenträgheitsmomente wird davon ausgegangen, daß der Schwerpunkt der Schwenkscheibe im Kippgelenk in etwa auf der Wellenmittelachse liegt, also kein Steineranteil oder ähnliches berücksichtigt werden muß. Für die Herleitung des Deviationsmomentes gelten im allgemeinen die folgenden mathematischen Zusammenhänge, wobei auch das maßgebliche Koordinatensystem in 1 dargestellt ist:

  • Jyz = –J1cosα2cosα3 – J2cosβ2cosβ3 – J3cosγ2cosγ3
  • α1 = 0
  • β1 = 90° – Richtungswinkel der x-Achse
  • γ1 = 90° – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
    Figure 00100001
  • α2 = 90°
  • β2 = Ψ – Richtungswinkel der y-Achse
  • γ2 = 90° + Ψ – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
    Figure 00100002
  • α3 = 90°
  • β3 = 90° – Ψ – Richtungswinkel der z-Achse
  • γ3 = Ψ – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
    Figure 00100003
In the simplified, but illustrative derivation of the mass moment of inertia, it is assumed that the center of gravity of the swash plate in the tilting joint is approximately on the shaft center axis, so no Steiner share or the like must be considered. For the derivation of the moment of deviation, the following mathematical relationships generally apply, whereby the relevant coordinate system in 1 is shown:
  • J = -J yz 1 cos 2 cos 3 - J 2 cosβ 2 cosβ 3 - J 3 cosγ 2 cosγ 3
  • α 1 = 0
  • β 1 = 90 ° - direction angle of the x-axis
  • γ 1 = 90 ° - with respect to the principal axes of inertia
    Figure 00100001
  • α 2 = 90 °
  • β 2 = Ψ - directional angle of the y-axis
  • γ 2 = 90 ° + Ψ - with respect to the principal axes of inertia
    Figure 00100002
  • α 3 = 90 °
  • β 3 = 90 ° - Ψ - Directional angle of the z-axis
  • γ 3 = Ψ - with respect to the principal axes of inertia
    Figure 00100003

Das hierbei verwendete Koordinatensystem geht, wie vorstehend erwähnt, aus 1 hervor. Weiterhin gilt für einen „Ring":

Figure 00110001
The coordinate system used here proceeds as mentioned above 1 out. Furthermore applies to a "ring":
Figure 00110001

(Anmerkung: J3 ≈ 2 J2)(Note: J 3 ≈ 2 J 2 )

Für das Deviationsmoment, welches für die Schwenkbewegung maßgebend ist, gilt Jyz = –J2 cosΨ sinΨ + J3 cosΨ sinΨ For the moment of deviation, which is decisive for the pivoting movement, applies J Y Z = -J 2 cosΨ sinΨ + J 3 cosΨ sinΨ

Unabhängig von der 1 gilt für das Moment infolge Massenkräfte der Kolben:

Figure 00110002
sowie für das Moment Msw infolge des Deviationsmoments:
Figure 00110003
Independent of 1 applies to the moment due to mass forces of the pistons:
Figure 00110002
and for the moment M sw due to the moment of deviation:
Figure 00110003

Im Zusammenhang mit der Erfindung soll für einen beliebigen Kippwinkel oder Kippwinkelbereich folgendes Momentenverhältnis konstruktiv verwirklicht werden:
MSW ≥ Mk,ges bzw. bevorzugt der Unterfall MSW = Mk,ges bzw. bevorzugt (für CO2 als Kältemittel) MSW ≈ Mk,ges
In connection with the invention, the following torque ratio should be realized constructively for any tilt angle or tilt angle range:
M SW ≥ M k, ges or preferably the sub-case M SW = M k, ges or preferably (for CO 2 as refrigerant) M SW ≈ M k, ges

Damit gilt auch:

Figure 00120001
Thus also applies:
Figure 00120001

Wie bereits erläutert, läßt sich das (Kipp-)Moment der Schwenkscheibe infolge des zugehörigen Deviationsmoments durch verschiedene Parameter (Geometrie, Dichteverteilung, Masse, Massenschwerpunkt) bewußt so einstellen, daß
MSW ≥ Mk,ges oder aber der Unterfall MSW = Mk,ges gilt.
As already explained, the (tilt) moment of the swashplate can be deliberately adjusted as a result of the associated deviation moment by various parameters (geometry, density distribution, mass, center of mass) such that
M SW ≥ M k, ges or else the sub-case M SW = M k, ges holds.

Im Zusammenhang mit den angegebenen Gleichungen bedeutet:

θ
Drehwinkel der Welle (wobei die vor- und nachstehenden Betrachtungen der Einfachheit halber für θ = 0 angestellt werden)
η
Anzahl der Kolben
R
Abstand der Kolbenachse zur Wellenachse
ω
Wellendrehzahl
α
Kippwinkel des Schwenkringes/Schwenkscheibe
mk
Masse eines Kolbens inklusive Gleitsteine bzw. Gleitsteinpaar
mk,ges
Masse aller Kolben inklusive Gleitsteine
msw
Masse des Schwenkringes
ra
Außenradius des Schwenkringes
ri
Innenradius des Schwenkringes
h
Höhe des Schwenkringes
g
Dichte des Schwenkringes
V
Volumen des Schwenkringes
βi
Winkelposition des Kolbens i
zi
Beschleunigung des Kolbens i
Fmi
Massenkraft des Kolbens i (inklusive Gleitsteine)
M(Fmi)
Moment infolge der Massenkraft des Kolbens i
Mk,ges
Moment infolge der Massenkraft aller Kolben
Msw
Moment infolge des Aufstellmomentes des Schwenkringes/Schwenkscheibe infolge des Deviationsmoments (Jyz)
In connection with the given equations,
θ
Angle of rotation of the shaft (the above and following considerations are for simplicity θ = 0)
η
Number of pistons
R
Distance of the piston axis to the shaft axis
ω
Shaft speed
α
Tilt angle of the swivel ring / swashplate
m k
Mass of a piston including sliding blocks or pair of sliding blocks
m k, sat
Mass of all pistons including sliding blocks
sw
Mass of the swivel ring
r a
Outer radius of the swivel ring
i
Inner radius of the swivel ring
H
Height of the swivel ring
G
Density of the swivel ring
V
Volume of the swivel ring
β i
Angular position of the piston i
z i
Acceleration of the piston i
F mi
Mass force of the piston i (including sliding blocks)
M (F mi )
Moment due to the mass force of the piston i
M k, sat
Moment due to the mass force of all pistons
M sW
Moment due to the installation torque of the swivel ring / swashplate as a result of the deviation moment (J yz )

Ein Beispiel für ein Triebwerk, bei dem ein Momentengleichgewicht (Mk,ges ≈ MSW) für wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkrings 1 hergestellt ist, d.h. also für einen Verdichter, bei dem das Momentengleichgewicht-Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert ist, ist in 2 dargestellt. Bevor jedoch näher hierauf eingegangen wird, sei erwähnt, daß eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters (nicht in den Zeichnungen dargestellt) ein Gehäuse, einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf umfaßt. Im Zylinderblock sind Kolben axial hin- und herbewegbar gelagert. Der Antrieb des Verdichters erfolgt über eine Riemenscheibe mittels einer Antriebswelle 2. Bei dem hier beschriebenen Verdichter handelt es sich um einen Verdichter mit variablem Kolbenhub, wobei der Kolbenhub durch eine Druckdifferenz, die durch die Drücke ps* und pc definiert ist, geregelt wird. Je nach der Größe der Druckdifferenz (diese ist zeitabhängig bzw. abhängig vom Drehwinkel der Antriebswelle 2) wird eine Schwenkscheibe in Form eines Schwenkrings 1 mehr oder weniger aus ihrer bzw. seiner vertikalen Lage ausgelenkt bzw. verschwenkt (vgl. hierzu auch 3b: ist die Druckdifferenz groß, so ist der Kipp- bzw. Auslenkwinkel des Schwenkrings 1 klein, während bei kleinen Druckdifferenzen der Kippwinkel groß ist). Je größer der daraus resultierende Schwenkwinkel bzw. Auslenkwinkel ist, desto größer ist der Kolbenhub. Ist der Kolbenhub groß, so ist zunächst der Massenstrom groß. Die Größe des dazu korrespondierenden Drucks hängt von der Systemregelung, d.h. der Expansionsorganstellung ab.An example of an engine in which a torque equilibrium (M k, ges ≈ M SW ) for at least one deflection angle α g1 of the swash plate or the swivel ring 1 is prepared, ie for a compressor in which the torque balance feature of the method according to the invention is implemented is in 2 shown. However, before going into detail, it should be noted that a preferred embodiment of a compressor according to the invention (not shown in the drawings) comprises a housing, a cylinder block and a cylinder head. In the cylinder block pistons are mounted axially movable back and forth. The drive of the compressor via a pulley by means of a drive shaft 2 , The compressor described here is a variable piston type compressor, the piston stroke being controlled by a pressure differential defined by the pressures p s * and p c . Depending on the size of the pressure difference (this is time-dependent or dependent on the angle of rotation of the drive shaft 2 ) is a swash plate in the form of a swivel ring 1 more or less deflected or pivoted out of its or its vertical position (see also 3b If the pressure difference is large, then the tilting or deflection angle of the swivel ring is 1 small, while at small pressure differences, the tilt angle is large). The larger the resulting swing angle or deflection angle, the larger the piston stroke. If the piston stroke is large, the mass flow is initially large. The size of the corresponding pressure depends on the system control, ie the expansion device position.

Aus 2 ist ersichtlich, daß der Schwenkscheibenmechanismus der bevorzugten Ausführungsform den Schwenkring 1, die Antriebswelle 2, eine Schiebehülse 3, die auf der Antriebswelle 2 axial gegen die Wirkung wenigstens eines elastischen Elementes in Form einer ring- bzw. schneckenförmigen Paß- bzw. Rückstellfeder 4 (die bei einer Anwendung von CO2 als Kältemittel bevorzugt eine Federrate von C = 30 bis 60 N/mm hat) gelagert ist, sowie ein Stützelement 5 und ein Kraftübertragungselement 6 umfaßt. Alternativ ist auch eine Bauform mit zwei Federn denkbar. Die Schiebehülse 3 kann dabei sowohl gegen die Wirkung beider Federn, als auch mit der Wirkung einer Feder sowie gegen die Wirkung der anderen Feder gelagert sein. Das Stützelement 5 ist sowohl radial als auch (in einer Richtung senkrecht zur Antriebswellenachse) senkrecht dazu verschiebbar am Kraftübertragungselement 6 angelenkt, was bedeutet, daß das Stützelement 5 in einer Ebene (und nicht nur entlang einer Achse) verschiebbar gelagert ist. Das Stützelement 5 ist zylinderbolzenförmig ausgebildet und weist eine Nut 7 auf, mittels derer das Stützelement 5 mit dem Kraftübertragungselement 6 in Wirkeingriff steht. Dazu ist das dem Stützelement 5 zugewandte Ende bzw. ist der dem Stützelement 5 zugewandte Endbereich des Kraftübertragungselements 6 in Form eines Flachstahls ausgebildet. Dies heißt also, daß der besagte Endbereich des Kraftübertragungselements 6 eine annähernd rechteckförmige Umfangskontur aufweist. Dieser annähernd rechteckförmig ausgebildete Endbereich steht mit der Nut 7 des Stützelements 5 in Eingriff. Der Vorteil der Konstruktion des Kraftübertragungselements 6 und des Stützelements 5 und insbesondere deren Lagerung ineinander liegt darin, daß der Flachstahl nicht zu hoch bauen muß; die Festigkeit und Steifigkeit (geringe Verformung) wird durch die Breite der Lagerung bereitgestellt. In einem mittleren Bereich nimmt die Stärke des Kraftübertragungselements 6 zu, während es an seinem der Antriebswelle 2 zugewandten Ende hülsenförmig ausgebildet ist. Mit Hilfe des hülsenförmigen Teils 8 des Kraftübertragungselements 6 ist selbiges an der Antriebswelle 2 gelagert bzw. befestigt. Für eine verdrehgesicherte Verbindung der Antriebswelle 2 mit dem hülsenförmigen Teil 8 des Kraftübertragungselements 6 sorgt eine Paßfeder 2a. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform das Kraftübertragungselement 6 einstückig und auch einstoffig mit dem hülsenförmigen Teil 8 ausgebildet ist. Alternativ könnte es sich natürlich beim Kraftübertragungselement 6 und dem hülsenförmigen Teil 8 um zwei verschiedene Bauteile (gegebenenfalls sogar aus unterschiedlichen Materialien) handeln. Ferner sei an dieser Stelle angemerkt, daß das Kraftübertragungselement 6 bzw. der hülsenförmige Teil 8 des Kraftübertragungselements 6 zwei Aussparungen in Form von Nuten 9 aufweist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß das Kraftübertragungselement 6 und das hülsenförmige Teil 8 auch einstückig mit der Antriebswelle 2 ausgeführt sein kann. Hierbei kann es sich z.B. um ein Schmiedeteil handeln; eine einstückige Ausführung ist für eine Serienfertigung zu bevorzugen.Out 2 It can be seen that the swash plate mechanism of the preferred embodiment, the swivel ring 1 , the drive shaft 2 , a sliding sleeve 3 on the drive shaft 2 axially against the action of at least one elastic element in the form of an annular or helical fitting or return spring 4 (Which preferably has a spring rate of C = 30 to 60 N / mm when using CO 2 as a refrigerant), and a support element 5 and a power transmission element 6 includes. Alternatively, a design with two springs is conceivable. The sliding sleeve 3 can be stored both against the action of both springs, as well as with the action of a spring and against the action of the other spring. The support element 5 is both radially and (in a direction perpendicular to the drive shaft axis) perpendicular to the force transmission element displaceable 6 hinged, which means that the support element 5 is slidably mounted in a plane (and not just along an axis). The support element 5 is cylindrical bolt-shaped and has a groove 7 on, by means of which the support element 5 with the power transmission element 6 is in operative engagement. This is the support element 5 facing end or is the support element 5 facing end portion of the power transmission element 6 formed in the form of a flat steel. This means that the said end region of the force transmission element 6 has an approximately rectangular peripheral contour. This approximately rectangular shaped end region is connected to the groove 7 of the support element 5 engaged. The advantage of the construction of the power transmission element 6 and the support element 5 and in particular their storage inside each other is that the flat steel does not have to build too high; the strength and rigidity (low deformation) is provided by the width of the bearing. In a middle area, the strength of the power transmission element decreases 6 too, while at its the drive shaft 2 facing end is sleeve-shaped. With the help of the sleeve-shaped part 8th of the power transmission element 6 is the same at the drive shaft 2 stored or attached. For a non-twist connection of the drive shaft 2 with the sleeve-shaped part 8th of the power transmission element 6 provides a feather key 2a , It should be noted at this point that in the present preferred embodiment, the power transmission element 6 one-piece and one-piece with the sleeve-shaped part 8th is trained. Alternatively, it could of course be the power transmission element 6 and the sleeve-shaped part 8th to act on two different components (possibly even from different materials). It should also be noted at this point that the force transmission element 6 or the sleeve-shaped part 8th of the power transmission element 6 two recesses in the form of grooves 9 having. It should be noted at this point that the force transmission element 6 and the sleeve-shaped part 8th also in one piece with the drive shaft 2 can be executed. This may, for example, be a forged part; a one-piece design is preferred for mass production.

Da der Innendurchmesser der Feder 4 größer ist als der Außendurchmesser des hülsenförmigen Teils 8 des Kraftübertragungselements 6, kann das hülsenförmige Teil 8 in zusammengebautem Zustand des Schwenkscheibenmechanismus unter die Feder 4 geschoben werden. Das heißt also, daß das hülsenförmige Teil 8 über die Antriebswelle 2 gestülpt und radial durch die Feder 4 auf der Antriebswelle 2 fixiert wird. Auf der der Feder 4 abgewandten Seite des Kraftübertragungselements 6 wird dann die Schiebhülse 3, welche eine zum Kraftübertragungselement 6 korrespondierende Aussparung 10 aufweist, über die Antriebswelle 2 gestülpt (Gleitsitz). Die Schiebehülse 3 weist ferner zwei Aussparungen in Form von Bohrungen 11 auf. Axial werden das Kraftübertragungselement 6 sowie die Schiebehülse 3 durch eine Nutmutter (nicht gezeigt) auf der Antriebswelle 2 gesichert, wobei sich die Schiebehülse 3 auf der Antriebswelle 2 in axialer Richtung hin- und herbewegen kann. Der hülsenförmige Teil 8 des Kraftübertragungselements ist mit der Feder 4 auf der Antriebswelle 2 drehfest fixiert. Für ein besseres Startverhalten des Verdichters ist auf der Antriebswelle 2 ferner eine Tellerfeder 12 angeordnet, welche dafür Sorge trägt, daß der Verdichter nicht bei einem minimalen Auslenkwinkel des Schwenkrings 1 startet. Ferner sind auf der Antriebswelle 2 Anschläge in Form von Anschlagscheiben 13, 14 angeordnet, welche den Auslenkwinkel des Schwenkrings begrenzen. Die Anschlagscheibe 13 dient als Anschlag für einen minimalen Auslenkwinkel, während die Anschlagscheibe 14 als Anschlag für einen maximalen Auslenkwinkel des Schwenkrings 2 dient. An der Rückseite kann auch ein Lagersitz für das Hauptaxiallager vorgesehen sein.As the inner diameter of the spring 4 larger than the outer diameter of the sleeve-shaped part 8th of the power transmission element 6 , can the sleeve-shaped part 8th in the assembled state of the swashplate mechanism under the spring 4 be pushed. So that means that the sleeve-shaped part 8th over the drive shaft 2 slipped and radially through the spring 4 on the drive shaft 2 is fixed. On the pen 4 opposite side of the power transmission element 6 then becomes the sliding sleeve 3 , which is a force transmission element 6 corresponding recess 10 has, over the drive shaft 2 slipped (sliding seat). The sliding sleeve 3 also has two recesses in the form of holes 11 on. Axial become the power transmission element 6 as well as the sliding sleeve 3 by a groove nut (not shown) on the drive shaft 2 secured, with the sliding sleeve 3 on the drive shaft 2 can reciprocate in the axial direction. The sleeve-shaped part 8th the power transmission element is connected to the spring 4 on the drive shaft 2 fixed against rotation. For a better starting behavior of the compressor is on the drive shaft 2 also a plate spring 12 arranged, which ensures that the compressor is not at a minimum deflection angle of the pivot ring 1 starts. Further, on the drive shaft 2 Stops in the form of stop discs 13 . 14 arranged, which limit the deflection angle of the pivot ring. The stop disc 13 serves as a stop for a minimum deflection angle while the stop disc 14 as a stop for a maximum deflection angle of the swivel ring 2 serves. On the back can also be provided a bearing seat for the main thrust bearing.

Das Stützelement 5 ist in einer zylinderförmigen Aussparung in Form einer Bohrung 15 im Schwenkring 1 gelagert. Die Bohrung 15 erstreckt sich senkrecht zur Antriebswellenachse. Die Sicherung des Stützelements 5 im Schwenkring 1 erfolgt mittels zweier Sprengringe 16.The support element 5 is in a cylindrical recess in the form of a bore 15 in the swivel ring 1 stored. The hole 15 extends perpendicular to the drive shaft axis. The securing of the support element 5 in the swivel ring 1 done by means of two snap rings 16 ,

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß das Kraftübertragungselement 6 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, daß durch die hülsenförmige Ausbildung bzw. den hülsenförmigen Teil 8 des Kraftübertragungselements 6 die Antriebswelle 2 nicht durchbrochen wird und somit entsprechende Stabilität aufweist. Die lichte Weite der Bohrung des Schwenkrings 1 ist mindestens geringfügig größer als die korrespondierende Erstreckung des Kraftübertragungselements 6 (Montierbarkeit).It should be noted at this point that the force transmission element 6 in the present preferred embodiment, rotationally fixed to the drive shaft 2 connected is. It should also be noted at this point that through the sleeve-shaped training or the sleeve-shaped part 8th of the power transmission element 6 the drive shaft 2 is not broken and thus has corresponding stability. The clear width of the bore of the swivel ring 1 is at least slightly larger than the corresponding extent of the force transmission element 6 (Mountability).

Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist der Mechanismus aus Stützelement 5 und Kraftübertragungselement 6 nicht dazu bestimmt, das Drehmoment von der Welle auf die Schrägscheibe in Form des Schwenkrings 1 zu übertragen. Die Lagerstellen zwischen Stützelement 5 und Kraftübertragungselement 6, zwischen Kraftübertragungs element 6 und Antriebswelle 2 und zwischen Stützelement 5 und Schwenkring 1 sind nicht dazu ausgelegt, Drehmoment zu übertragen. Es entfällt demnach eine Art Mitnehmerfunktion für das Stützelement 5 und das Kraftübertragungselement 6. Das ist aus Gründen der Hysterese bewußt so gewählt, d.h. das Verkippen des Schwenkrings 1 und die Drehmomentübertragung werden funktional voneinander entkoppelt. Der Mechanismus aus Kraftübertragungselement 6 und Stützelement 5 nimmt im wesentlichen die Kolbenkräfte auf. Das Drehmoment wiederum wird von der Antriebswelle 2 an den Schwenkring 1 durch ein auf der Antriebswellenmittelachse bereitgestelltes Kippgelenk (realisiert durch Antriebsbolzen 15a) übertragen. Die das Drehmoment zwischen der Schiebehülse 3 und dem Schwenkring 1 übertragenden Antriebsbolzen 15a sind am Schwenkring mit Sprengringen 16a arretiert bzw. gesichert. Der Schwenkring 1 weist Abflachungen 17 auf, welche zu Abflachungen 18 an der Schiebehülse 3 korrespondierenden. Prinzipiell ist in anderen Ausführungsformen auch denkbar, daß die Schiebehülse 3 entfällt und die Drehmomentübertragung in einer beliebigen Form zwischen Antriebswelle und Schwenkring 1 direkt stattfindet (z.B. über Abflachungen an der Antriebswelle 2 und dem Schwenkring 1). Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß es ebenso zum Grundgedanken der vorliegenden Erfindung gehört, die Funktionen der Drehmomentübertragung und der Gaskraftabstützung zu koppeln.In the present preferred embodiment, the mechanism is of support member 5 and power transmission element 6 not intended to torque from the shaft to the swash plate in the form of the swivel ring 1 transferred to. The bearings between support element 5 and power transmission element 6 , between power transmission element 6 and drive shaft 2 and between support element 5 and swivel ring 1 are not designed to transmit torque. It therefore eliminates a kind of driving function for the support element 5 and the power transmission element 6 , This is deliberately chosen for reasons of hysteresis, ie the tilting of the swivel ring 1 and the torque transfer are functionally decoupled from each other. The mechanism of power transmission element 6 and support element 5 essentially absorbs the piston forces. The torque in turn is from the drive shaft 2 to the swivel ring 1 by a tilting joint provided on the drive shaft central axis (realized by drive bolts 15a ) transfer. The torque between the sliding sleeve 3 and the swivel ring 1 transmitting drive bolts 15a are on the swivel ring with snap rings 16a arrested or secured. The swivel ring 1 indicates flattening 17 which leads to flattening 18 on the sliding sleeve 3 corresponding. In principle, it is also conceivable in other embodiments that the sliding sleeve 3 eliminates and the torque transmission in any form between the drive shaft and swivel ring 1 takes place directly (eg via flats on the drive shaft 2 and the swivel ring 1 ). It should be noted at this point that it is also within the scope of the present invention to couple the functions of torque transfer and gas power support.

Durch die Entkopplung der Drehmomentübertragung und der Gaskraftabstützung kann erreicht werden, daß neben der Möglichkeit, das Stützelement 5 und das Kraftübertragungselement 6 entsprechend klein zu dimensionieren, eine optimierte Flächenpressung, insbesondere zwischen Kraftübertragungselement 6 und Stützelement 5 sowie zwischen Stützelement 5 und Schwenkring 1 erreicht werden. Dadurch und durch die erfindungsspezifische Bauweise von Stützelement 5 und Kraftübertragungselement 6 bzw. durch die erfindungsspezifische Anlenkung zwischen Kraftübertragungselement 6 und Stützelement 5 kann eine kompakte Bauform des Verdichters erreicht werden.By decoupling the torque transmission and the gas power support can be achieved that in addition to the possibility of the support element 5 and the power transmission element 6 correspondingly small to dimension, an optimized surface pressure, in particular between the power transmission element 6 and support element 5 as well as between support element 5 and swivel ring 1 be achieved. Thereby and by the invention-specific design of support element 5 and power transmission element 6 or by the invention-specific articulation between the power transmission element 6 and support element 5 a compact design of the compressor can be achieved.

In 3a ist eine qualitative Darstellung der bevorzugten Auslegung der Momente gemäß der verwendeten Gleichungen (vgl. 1) dargestellt, wobei neben den durch die rotatorisch und translatorisch bedingten Momenten (MSW und Mk,ges) die Summe der Momente dargestellt ist. Wie man 3a entnehmen kann, stellt sich über weite Bereiche des Kippwinkels bzw. Auslenkwinkels des Schwenkrings 1 in etwa ein Momentengleichgewicht ein, wobei es sich in der vorliegenden Figur um eine Darstellung der Momente über dem Schwenkwinkel α für eine beliebige Drehzahl n der Antriebswelle 2 handelt.In 3a is a qualitative representation of the preferred interpretation of the moments according to the equations used (see. 1 ), wherein in addition to the rotationally and translationally related moments (M SW and M k, ges ), the sum of the moments is shown. How one 3a can be found over a wide range of the tilt angle or deflection angle of the pivot ring 1 about a moment equilibrium, which in the present figure is a representation of the moments above the pivot angle α for any rotational speed n of the drive shaft 2 is.

In 3b ist für eine feste Federrate der Rückstellfeder 4 und für feste Druckverhältnisse an der Hochdruck- und der Saugseite von 130 und 35 bar für verschiedene Drehzahlen n der Differenzdruck, der zwischen Triebwerksraum und Saugseite herrscht, dargestellt, wobei jede Betrachtung für einen Verdichter mit Momentengleichgewicht und mit einer über den gesamten Drehzahlbereich vorherrschenden konstanten Sauggasdichte ρ, gilt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß es sich hierbei um eine eher theoretische Betrachtungsweise handelt, da sowohl der Druck pd als auch der Druck ps* am Kolben für diese Berechnung für jede Drehzahl n der Antriebswelle 2 konstant angenommen werden. In der Praxis werden mit steigender Drehzahl n insbesondere der Saugdruck ps* und somit die Sauggasdichte ρ abgesenkt.In 3b is for a fixed spring rate of the return spring 4 and for fixed pressure ratios on the high pressure and suction sides of 130 and 35 bar for different speeds n the differential pressure prevailing between engine room and suction side, each considered for a compressor with moment equilibrium and with a constant suction gas density over the whole speed range ρ, applies. It should be noted at this point that this is a rather theoretical approach, since both the pressure p d and the pressure p s * at the piston for this calculation for each speed n of the drive shaft 2 be accepted constantly. In practice, with increasing speed n, in particular the suction pressure p s * and thus the suction gas density ρ are lowered.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß in 3a das Momentengleichgewicht MSW zu Mk,ges qualitativ dargestellt ist. Die Momente MSW und Mk,ges können durch entsprechende Triebwerksauslegung auch so eingestellt werden, daß sich neben einem Triebwerk mit neutralem Verhalten wie in 3a dargestellt, ein Triebwerk mit aufregelndem Verhalten bzw. ein Triebwerk mit abregelndem Verhalten konzipieren läßt. Die Momente MSW und Mk,ges bzw. deren Verhältnis zueinander wäre(n) lediglich entsprechend vorzusehen, wobei für CO2 als Kältemittel natürlich MSW ≈ Mk,ges bzw. MSW > Mk,ges bevorzugt wird.It should be noted at this point that in 3a the moment equilibrium M SW to M k, ges is qualitatively represented. The moments M SW and M k, ges can also be adjusted by appropriate engine design so that in addition to an engine with neutral behavior as in 3a represented, an engine with aufregelndem behavior or an engine designed with abregelndem behavior. The moments M SW and M k, ges or their relationship to each other would (n) only provide correspondingly, for CO 2 as the refrigerant course M SW ≈ M k, ges or M SW > M k, ges is preferred.

Im weiteren sei der Fall MSW + Mk,ges ≈ 0 betrachtet. Aus 3b kann man erkennen, daß sich die Regelkurven in genau einem Punkt schneiden. Dies ist der Ausgangspunkt für die Summe der Momente, wobei in diesem Punkt gilt: MSW = Mk,ges. Dieser Punkt läßt sich je nach Konstruktion eines Verdichters beliebig auswählen. Anhand der Gleichung zur Summe der Momente aus 1 kann man einen Einfluß des Kippwinkels leicht nachvollziehen. Der Effekt ergibt sich aus den Verläufen der Terme tan(α) und sin(2α). Das heißt, die Summe der Momente kann in der Auslegung für genau einen Kippwinkel ausgeglichen werden. Geschieht das zum Beispiel für den maximalen Kippwinkel der Schrägscheibe, so gibt es kleinere Abweichungen in der Summe der Momente für andere Kippwinkel. Diese Abweichungen kann man aber relativ klein halten.Let us consider the case M SW + M k, ges ≈ 0. Out 3b you can see that the control curves intersect in exactly one point. This is the starting point for the sum of the moments, where M SW = M k, sat . This point can be selected arbitrarily depending on the design of a compressor. Based on the equation of the sum of the moments 1 you can easily understand an influence of the tilt angle. The effect results from the courses of the terms tan (α) and sin (2α). That is, the sum of the moments can be balanced in the design for exactly one tilt angle. If this happens, for example, for the maximum tilt angle of the swash plate, there are smaller deviations in the sum of the moments for other tilt angles. These deviations can be kept relatively small.

Für folgende Kippwinkel ist die Einstellung des Momentengleichgewichts sinnvoll:
für αmin ≤ α ≤ αmax
für α = (αmax – αmin)/2
für α = αmax, und
für α ≥ αmax
For the following tilt angles, the setting of the torque balance makes sense:
for α min ≤ α ≤ α max
for α = (α max - α min ) / 2
for α = α max , and
for α ≥ α max

Die beiden zuletzt genannten Fälle sind allerdings deutlich zu bevorzugen, wobei angemerkt sei, daß in den Diagrammen der 3a und 3b ungefähr der dritte Fall (Schnittpunkt bei 95 % des maximalen Fördervolumens), d.h. also ein Momentengleichgewicht für α = αmax, realisiert wird. Neben dem sich gegenüber Veränderungen der Drehzahl in etwa neutral verhaltenden Triebwerk wird der Kippwinkel des Schwenkrings 2 im wesentlichen durch die Variation der Drücke ps*, pd sowie des Triebwerksraumdruckes pc verändert. In einem konstanten Betriebspunkt bei vorgegebenem ps* und pd geschieht die Änderung im wesentlichen nur durch den Triebwerksraumdruck pc. Letzteres ist auch den Diagrammen der 3b zu entnehmen.However, the last two cases are clearly to be preferred, it being noted that in the diagrams of the 3a and 3b approximately the third case (intersection at 95% of the maximum delivery volume), ie, a moment equilibrium for α = α max , realized. In addition to the opposite to changes in speed in approximately neutral behaving engine, the tilt angle of the swivel ring 2 changed substantially by the variation of the pressures p s * , p d and the engine room pressure p c . In a constant operating point for a given p and s * p d the change occurs substantially only by the drive mechanism chamber pressure p c. The latter is also the diagrams of the 3b refer to.

Um Regeleingriffe vermeiden bzw. vermindern zu können, die durch Drehzahländerungen verursacht werden, wird bei dem hier beschriebenen Verfahren das Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ des in den Zylindern angesaugten Gases und des Kolbenhubs s für unterschiedliche Verdichterdrehzahlen n zumindest für bestimmte Drehzahlbereich in etwa konstant gehalten, während ein im Triebwerksraum herrschender Druck pc ebenfalls in etwa konstant gehalten wird (weil z.B. die Bestromung des Regelventils konstant gehalten wird). Dies geschieht zumindest bereichsweise, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min und bevorzugt für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min. Dadurch kann das Fördervolumen, d.h. der Massenstrom auch ohne Regelung des Triebwerksraumdrucks pc in etwa konstant gehalten werden. Dies verdeutlicht sich einfach aus folgenden Zusammenhängen: Das Fördervolumen pro Zeit V [cm3/s] = Vgeo [cm3] × n [1/s], wobei Vgeo für das geometrische Fördervolumen und n für die Verdichterdrehzahl steht. Für das geometrische Fördervolumen Vgeo gilt folgende Beziehung: Vgeo = D2π/4 × s × ŋ, wobei ŋ die Anzahl der Kolben darstellt. Der Massenstrom pro Zeit m [g/s] = V [cm3/s] × ρ [g/cm3], wobei ρ für die zeitlich zu mittelnde Sauggasdichte im Zylinderraum steht. Damit ergibt sich, daß m eine Funktion von n, ρ und s ist, wobei ρ eine Funktion von t und p ist. Daraus erkennt man, daß m = K × s × n × ρ gilt, wobei K eine Konstante ist, so daß bei einer Konstanthaltung des Produkts aus s, n und ρ das Fördervolumen bzw. der Massenstrom konstant gehalten werden.In order to avoid or reduce control interventions, which are caused by changes in speed, in the method described here, the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ of the sucked gas in the cylinders and the piston stroke s for different compressor speeds n at least for certain speed range in about kept constant, while a prevailing in the engine room pressure p c is also kept approximately constant (because, for example, the current flow of the control valve is kept constant). This happens at least regionally, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 rpm and preferably for compressor speeds between 2500 and 7000 rpm. As a result, the delivery volume, ie the mass flow even without regulation of the engine room pressure p c in about kept constant. This is simply illustrated by the following relationships: The delivery volume per time V [cm 3 / s] = V geo [cm 3 ] × n [1 / s], where V geo stands for the geometric delivery volume and n for the compressor speed. For the geometric delivery volume V geo the following relationship applies: V geo = D 2 π / 4 × s × ŋ, where ŋ represents the number of pistons. The mass flow per time m [g / s] = V [cm 3 / s] × ρ [g / cm 3 ], where ρ stands for the time to be averaged Sauggasdichte in the cylinder chamber. This implies that m is a function of n, ρ, and s, where ρ is a function of t and p. From this it can be seen that m = K × s × n × ρ, where K is a constant, so that when the product of s, n and ρ is kept constant, the delivery volume or mass flow is kept constant.

Demnach ermöglicht also eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens mit einem Momentengleichgewicht der translatorischen und rotatorischen Massen auf der einen Seite und einer Konstanthaltung der oben näher bezeichneten Parameter auf der anderen Seite eine Regelung eines Verdichters ohne ein Nachregeln des Triebwerksraumdrucks pc für einen entsprechenden Betriebspunkt. Über das Regelventil am Verdichter und die systemseitige Regelung wird lediglich ein gewünschter Betriebspunkt eingestellt, während eine Änderung der Drehzahl der Antriebswelle 2 durch das selbstkompensierende Verhalten eines erfindungsgemäßen Verdichters weitgehend abgefangen wird. Apparativ bedeutet dies, daß bei einer Änderung der Drehzahl ein etwa proportionales Verhalten in bezug auf den geförderten Kältemittel-Massenstrom realisiert werden muß. Dies heißt, daß auch bei einer deutlichen Steigerung der Drehzahl der geförderte Kältemittel-Massenstrom konstant zu halten bzw. zu limitieren ist. Dies wird apparativ (vgl. hierzu 7) dadurch gelöst, daß neben dem Momentengleichgewicht, beispielsweise durch eine Ausgestaltung des Schwenkrings 2 und des Triebwerks gemäß 2, wenigstens ein sauggasseitig eingeordnetes Einlaßventil angebracht ist, welches derart konfiguriert ist, daß der in die Zylinderbohrungen gelangende Kältemittel-Massenstrom drehzahlabhängig derart (insbesondere über die Sauggasdichte) beeinflußt wird, daß das Verhältnis der Momente MSW und Mk,ges einerseits und die Drosselleistung des Einlaßventils andererseits derart zueinander in Relation stehen, daß zumindest über Teile des Drehzahlbereichs des Verdichters der Kältemittel-Massenstrom, der im System gefördert wird, in etwa konstant ist. Dies heißt in anderen Worten gesagt, daß die Ventile auf der Saugseite bedingt als Drosselstelle genutzt werden und gezielt im Zusammenhang mit den Parametern MSW und Mk,ges ausgelegt bzw. abgestimmt sind. Es sei an dieser Stelle weiterhin erwähnt, daß bei MSW ≈ Mk,ges der Auslenkwinkel des Schwenkrings 1 bei Drehzahlsprüngen konstant bleibt. Dies heißt in anderen Worten gesagt, daß, wenn sich die Drehzahl des Verdichters von n1 auf n2 verdoppelt, der Kältemittel-Massenstrom im wesentlichen durch eine Auslenkwinkelreduzierung (hier Halbierung) konstant gehalten wird. Diese wird durch die Absenkung der Sauggasdichte hervorgerufen (ρ1 × n1 × s1 ≈ ρ2 × n2 × s2, wobei n2 = 2n1 und s1 × ρ1 ≈ 2 × ρ2 × s2).Accordingly, such an inventive embodiment of the method with a moment equilibrium of the translational and rotational masses on the one hand and a constant maintenance of the above-described parameters on the other side allows a control of a compressor without readjusting the engine room pressure p c for a corresponding operating point. About the control valve on the compressor and the system-side control is set only a desired operating point, while a change in the speed of the drive shaft 2 is largely intercepted by the self-compensating behavior of a compressor according to the invention. Apparently, this means that when a change in the speed of an approximately proportional behavior with respect to the delivered refrigerant mass flow must be realized. This means that even with a significant increase in the speed of the delivered refrigerant mass flow is to be kept constant or limited. This is apparativ (see this 7 ) solved in that in addition to the moment equilibrium, for example, by an embodiment of the pivot ring 2 and the engine according to 2 , at least one suction gas inlet valve is arranged, which is configured such that the refrigerant mass flow entering the cylinder bores is speed-dependent (in particular on the Sauggasdichte) influenced, that the ratio of the moments M SW and M k, ges on the one hand and the throttle performance the intake valve on the other hand in relation to each other in relation to each other that at least over parts of the speed range of the compressor, the refrigerant mass flow, which is conveyed in the system, is approximately constant. This means, in other words, that the valves are used on the suction side conditionally as a throttle point and specifically in the context of the parameters M SW and M k, ges designed or tuned. It should also be mentioned at this point that when M SW ≈ M k, ges of the angle of deflection of the pivot ring 1 remains constant at speed jumps. In other words, when the rotational speed of the compressor doubles from n1 to n2, the refrigerant mass flow is kept substantially constant by a deflection angle reduction (here halving). This is caused by the lowering of the suction gas density (ρ 1 × n 1 × s 1 ≈ ρ 2 × n 2 × s 2 , where n 2 = 2n 1 and s 1 × ρ 1 ≈ 2 × ρ 2 × s 2 ).

Die Drosselung durch die saugseitigen Ventile ist schematisch in 4a dargestellt, wobei der Einfluß der Drosselung durch ein Log-p-h-Diagramm in 4b verdeutlicht wird (Druckreduzierung auf ps* für das Gas im Zylinderraum). Der kritische Punkt (mit CO2 als Kältemittel handelt es sich um einen überkritischen Prozeß) ist mit KP bezeichnet. Ergänzend hierzu ist noch der Kältemittel-Massenstrom über der Drehzahl der Antriebs 2 -bzw. Verdichterwelle in 4c aufgetragen (qualitative Darstellung). Neben dem theoretischen Anstieg des Massenstroms ist das reale Verhältnis dargestellt, welches vom Betriebspunkt abhängig variieren kann. Die gewählte Darstellung ist für einen festen Betriebspunkt aufgetragen. Die Darstellung gilt demnach für einen konstanten Kippwinkel.The throttling by the suction-side valves is shown schematically in FIG 4a shown, wherein the influence of throttling by a log-ph diagram in 4b is clarified (pressure reduction to p s * for the gas in the cylinder chamber). The critical point (with CO 2 as refrigerant is a supercritical process) is designated KP. In addition to this is the refrigerant mass flow over the speed of the drive 2 -respectively. Compressor shaft in 4c applied (qualitative representation). In addition to the theoretical increase in the mass flow, the real ratio is shown, which can vary depending on the operating point. The selected representation is plotted for a fixed operating point. The illustration therefore applies to a constant tilt angle.

Wie auch aus 5 ersichtlich ist, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Verfahrensführung bzw. Auslegung eines Verdichters bewirkt werden, daß für Drehzahlen n1, n2, n3 und n4 bei einer jeweiligen Verdoppelung zwischen den jeweiligen nächstliegenden Drehzahlen (z.B. n2 = 2 n1) eine Halbierung von Vgeo × ρ dargestellt werden kann, ohne daß der Druck pc im Triebwerksraum verändert werden muß, so daß m = Vgeo × ρ × n bei der besagten Verdoppelung von n konstant bleibt. Dabei ist der Einfluß der Drosselung des Sauggases bei einem minimalen Kippwinkel sehr gering und z.B. bei einem Kippwinkel von 0° gar nicht vorhanden, was dadurch verdeutlicht wird, daß sich in diesem Bereich die Verläufe der einzelnen Drehzahlen in etwa treffen. Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters muß weiterhin berücksichtigt werden, daß Verluste infolge der Sauggasdrosselung auftreten, welche bei der Auslegung der Ventilgeometrie zu berücksichtigen sind. Diese Verluste steigen mit steigender Drehzahl. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß sich Vgeo × ρ so ändert, daß der Massenstrom des Kältemittels konstant bleibt, ohne daß der Druck im Triebwerksraum geändert werden müßte.As well as out 5 can be seen, can be effected due to the process control of the invention or design of a compressor that for speeds n1, n2, n3 and n4 at a respective doubling between the respective nearest rotational speeds (eg, n 2 = 2 n 1 ) halving of Geo V × ρ can be represented without the pressure p c in the engine room having to be changed, so that m = V geo × ρ × n remains constant at said doubling of n. The influence of the throttling of the suction gas at a minimum tilt angle is very low and, for example, at a tilt angle of 0 ° does not exist, which is illustrated by the fact that meet in this area the curves of the individual speeds approximately. In the embodiment of the compressor according to the invention must also be considered that losses due to the Sauggasdrosselung occur, which must be considered in the design of the valve geometry. These losses increase with increasing speed. The inventive design is achieved that V geo × ρ changes so that the mass flow of the refrigerant remains constant, without the pressure in the engine room would have to be changed.

In 4c ist der Massenstrom des Kältemittels über der Drehzahl qualitativ dargestellt, wobei daraus hervorgeht, daß der Massenstrom des Kältemittels durch den Drosselungseffekt bei höheren Drehzahlen deutlich mehr reduziert wird als bei niedrigen Drehzahlen. Dies heißt in anderen Worten gesagt, daß bei einer Veränderung der Drehzahl von n2 auf n3 der Massenstrom des Kältemittels ohne Verluste von m2t auf m3t angehoben wird. Durch die Verluste wird der Massenstrom des Kältemittels jedoch von einem Massenstrom m2r auf einen Massenstrom m3r angehoben. Dadurch ist es bedingt, daß durch die Auslegung der Saugventile gegebenenfalls nur über weite Drehzahlbereiche ein idealer Verlauf des Regelverhaltens sichergestellt werden kann und nicht über den gesamten Drehzahlbereich.In 4c is the mass flow of the refrigerant over the speed shown qualitatively, which shows that the mass flow of the refrigerant is significantly reduced by the throttling effect at higher speeds than at low speeds. In other words, if the speed changes from n2 to n3, this means that the mass flow of the refrigerant has no losses from m2t to m3t is lifted. Due to the losses, however, the mass flow of the refrigerant is increased from a mass flow m2r to a mass flow m3r. As a result, it is conditional that an ideal course of the control behavior can be ensured by the design of the suction valves only over wide speed ranges and not over the entire speed range.

Der Hintergrund für diesen Sachverhalt liegt auch darin, daß z.B. bei einer Verdoppelung der Drehzahl der Kippwinkel der Schrägscheibe halbiert werden müßte. Würden die Momente MSW und Mk,ges so ausgelegt, daß MSW größer als Mk,ges wäre (Überkompensation), so würde die Drehzahl einen nichtlinearen Einfluß nehmen (dieser Einfluß unterläge einem quadratischen Gesetz). Ebenso hat auch die Drosselung keinen linearen (sondern einen quadratischen) Einfluß. Es bietet sich an, zumindest einen dieser sich gegenseitig verstärkenden Effekte zu vermeiden. Ohnehin wurde gegenüber dem Stand der Technik bereits erwähnt, daß eine Überkompensation durch den Parameter MSW durch eine entsprechend unattraktive Bauteilmasse und Bauteilgröße erkauft werden müßte. Demnach ist Mk,ges MSW zu bevorzugen.The background for this situation lies in the fact that, for example, when doubling the speed of the tilt angle of the swash plate would have to be halved. If the moments M SW and M k, ges were designed so that M SW was greater than M k, ges (overcompensation), then the speed would take a non-linear influence (this influence would be subject to a quadratic law). Similarly, the throttling has no linear (but a quadratic) influence. It makes sense to avoid at least one of these mutually reinforcing effects. In any case, it has already been mentioned in comparison to the prior art that overcompensation by the parameter M SW would have to be paid for by a correspondingly unattractive component mass and component size. Accordingly , Mk, ges M SW is to be preferred.

Deshalb ist es vorteilhaft, das Regelverhalten in einem mittleren Drehzahlbereich abzustimmen. Im Drehzahlbereich darunter liegt dann eine leichte Unterkompensation vor, im oberen Drehzahlbereich liegt eine leichte Überkompensation vor.Therefore it is advantageous, the control behavior in a medium speed range vote. In the speed range below is then a slight Undercompensation before, in the upper speed range is a slight overcompensation in front.

Kompensation heißt in diesem Zusammenhang, daß bei einer Drehzahlverdoppelung das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel oder der Hub des Kolbens derart selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom des Kältemittels sich im wesentlichen nicht verändert, der Triebwerksraumdruck pc nicht durch einen Regeleingriff verändert werden muß und sich durch den nicht veränderten Massenstrom das anlagenseitige Druckniveau auf der Saugseite bzw. der Hochdruckseite sowie auch die Kälteleistung im wesentlichen nicht verändert. Bei einem konstanten Kältemittel-Massenstrom m = konst (wobei wie bereits vorstehend erläutert m = Vgeo × ρ × n gilt), wirkt bei einer Veränderung der Drehzahl n dadurch, daß m = K × s × n × ρ gilt, direkt und zeitnah auf ρ × s ein, wobei ρ ebenfalls auf s einwirkt. Man erhält demnach eine sehr schnelle Regelantwort auf die Änderung der Drehzahl n. Durch die Regelstrecke des Regelventils wäre das nicht möglich, so daß ein Überschwingen vermieden werden kann. Der Schwenkring 1 ist demnach eine Art interner Controller (Wattcontroller).Compensation means in this context that at a speed doubling the geometric displacement or the tilt angle or stroke of the piston is changed so automatically that the mass flow of the refrigerant does not change substantially, the engine room pressure p c must not be changed by a control intervention and the plant-side pressure level on the suction side or the high-pressure side as well as the cooling capacity does not change substantially due to the unaltered mass flow. With a constant refrigerant mass flow m = const (where, as explained above, m = V geo × ρ × n), a change in the rotational speed n is effected by the fact that m = K × s × n × ρ, directly and in a timely manner on ρ × s, where ρ also acts on s. Accordingly, a very fast control response to the change of the rotational speed n is obtained. This would not be possible by means of the controlled system of the control valve, so that an overshoot can be avoided. The swivel ring 1 is therefore a kind of internal controller (watt controller).

Unterkompensation heißt in diesem Zusammenhang, daß bei einer Verdoppelung der Drehzahl das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel bzw. der Hub des Kolbens derart selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage etwas verringert wird. Ein korrigierender Regeleingriff wird notwendig. Ebenso bedeutet Überkompensation in diesem Zusammenhang, daß bei einer Verdoppelung der Drehzahl das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel oder der Hub des Kolbens derartig selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage etwas erhöht wird. Ein korrigierender Regeleingriff wird, wie im Falle der Unterkompensation, notwendig.under compensation is called in this context, that at Doubling the speed of the geometric displacement or the tilt angle or the stroke of the piston is changed so automatically that the mass flow of the refrigerant across from the starting position is somewhat reduced. A corrective control action becomes necessary. Likewise, overcompensation means in this context, that at Doubling the speed of the geometric displacement or the tilting angle or the stroke of the piston is changed in such a way automatically, that the Mass flow of the refrigerant across from the starting position slightly increased becomes. A corrective control intervention, as in the case of undercompensation, necessary.

Eine Unterkompensation von Mk,ges durch MSW oder Mk,ges bietet sich nicht an, da dann die Auslegung der Saugventile auch diesen negativen Effekt mit eliminieren müßte.An undercompensation of M k, ges by M SW or M k, ges is not appropriate, since then the design of the suction valves would also eliminate this negative effect with.

Das heißt zusammengefaßt:
MSW > Mk,ges (Überkompensation der translatorisch bewegten Massen) bewirkt Nachteile im Bereich „package" und verstärkt den Einfluß der Drosselung durch die Saugventile in unerwünschtem Maße.
That means summarized:
M SW > M k, ges (overcompensation of the translationally moving masses) causes disadvantages in the "package" area and undesirably increases the influence of the throttling by the suction valves.

MSW < Mk,ges (Unterkompensation der translatorisch bewegten Massen) bewirkt Nachteile dadurch, daß der Effekt gegen den gewollten Effekt der Sauggasdrosselung arbeitet.M SW <M k, ges (undercompensation of the translationally moving masses) causes disadvantages in that the effect works against the intended effect of Sauggasdrosselung.

MSW ≈ Mk,ges ist ideal, die Geometrie im wesentlichen der Saugventile und des Verdichtungsraums sind darauf abgestimmt (insbesondere für das Kältemittel CO2).M SW ≈ M k, tot is ideal, the geometry of the suction valves and the compression chamber are adapted to it (especially for the refrigerant CO 2 ).

Ebenso wurden die Begriffe Über-, Unter- bzw. Kompensation neben dem Zusammenhang der Momente auch für den Massenstrom des Kältemittels verwendet:
Unterkompensation: Bei einer Verdoppelung der Drehzahl n wird der Kältemittel-Massenstrom m = Vgeo × n × ρ, d.h. also Vgeo × ρ, derart selbsttätig verändert, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage verringert wird. Ein korrigierender Regeleingriff ist notwendig.
Likewise, the terms over-, under- or compensation were used in addition to the relationship of the moments for the mass flow of the refrigerant:
Undercompensation: When the rotational speed n is doubled, the refrigerant mass flow m = V geo × n × ρ, ie V geo × ρ, is changed so automatically that the mass flow of the refrigerant relative to the starting position is reduced. A corrective control intervention is necessary.

Überkompensation: Bei einer Verdoppelung der Drehzahl wird das geometrische Fördervolumen derart selbsttätig verändert, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage erhöht wird. Auch hier ist ein korrigierender Regeleingriff notwendig.Overcompensation: When doubling the speed is the geometric displacement so automatically changed that the Mass flow of the refrigerant across from the starting position increased becomes. Again, a corrective control intervention is necessary.

In Zusammenhang mit Drehzahlsprüngen wurde bisher von Erhöhungen der Drehzahl gesprochen. Es ist selbstverständlich, daß das Verhalten sich in gleicher Form bei Drehzahlabsenkungen wiederspiegelt, insbesondere ist es z.B bei. einer Halbierung der Drehzahl das Ziel, Veränderungen des Massenstroms des Kältemittels selbsttätig zu kompensieren. Dazu erhöht sich das geometrische Fördervolumen dementsprechend.In Connection with speed jumps has been so far from increases the speed spoken. It goes without saying that the behavior is the same Form reflects at speed drops, in particular it is for example at. halving the speed of the target, changes the mass flow of the refrigerant automatic to compensate. In addition increased the geometric delivery volume accordingly.

In 6 sind Indikatordiagramme für zwei Betriebspunkte dargestellt, um den Einfluß der Ventilverluste in Abhängigkeit der Drehzahl n der Antriebswelle 2 zu zeigen. Während bei einer Drehzahl von 800 U/min der durchschnittliche Druckverlust bei etwa 0,5 bar liegt, liegt der Druckverlust bei gleicher Ventilkonfiguration bei 3000 U/min bei im Durchschnitt etwa 3 bar. Dieses Verhalten ist durch entsprechende Dimensionierung der saugseitigen Ventile in gewissen Grenzen beeinflußbar.In 6 Indicator diagrams are shown for two operating points to the influence of the valve losses as a function of the speed n of the drive shaft 2 to show. While at a speed of 800 rpm, the average pressure loss is about 0.5 bar, the pressure loss is at the same valve configuration at 3000 rev / min on average about 3 bar. This behavior can be influenced by appropriate dimensioning of the suction-side valves within certain limits.

Die Dimensionierung der saugseitigen Ventile und der Verdichtergeometrie ist in 7 beschrieben. Die Dimensionierung der Parameter bezieht sich auf die Anwendung des Kältemittels R744 (CO2). Die Dimensionierung von Verdichtern, welche als Kältemittel R134a/R152a verwenden, ist deutlich unterschiedlich; hier müßte die Abstimmung des Momentengleichgewichts bzw. der Momente MSW und Mk,ges in bezug auf die Ventilgeometrie deutlich anders aussehen. Bei R134a/R152a sind die Druckverluste vergleichsweise geringer, was darin resultiert, daß die Momente MSW größer als Mk,ges gewählt werden müssen (Überkompensation der Momente), um eine Kompensation im Bereich des Massenstroms des Kältemittels zu erzielen. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß das hier konkret für CO2 als Kältemittel beschriebene Verfahren auf beliebige Kältemittel übertragbar ist, wobei diese Übertragung im Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthalten ist. In den beiden oberen Diagrammen kann man beginnend bei einem Unterschwinger (unten links) im Saugdruck, bei dem das Saugventil öffnet, einen Verdichter-Zyklus betrachten. Das Gas wird in der Folge (Prozeßrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn) verdichtet, bis nach einem leichten Überschwinger das Auslassventil öffnet. Nach dem Auslass des Gases folgt eine Rückexpansion, die schließlich wieder zum Ausgangspunkt führt.The dimensioning of the suction-side valves and the compressor geometry is in 7 described. The dimensioning of the parameters refers to the application of the refrigerant R744 (CO 2 ). The dimensioning of compressors which use refrigerant R134a / R152a varies considerably; Here, the vote of the moment equilibrium or the moments M SW and M k, ges should look significantly different with respect to the valve geometry. In R134a / R152a, the pressure losses are relatively lower, resulting in that the moments M SW must be greater than M k, ges selected (overcompensation of the moments) in order to achieve a compensation in the range of the mass flow of the refrigerant. It should be noted at this point that the concrete method described here for CO 2 as a refrigerant is transferable to any refrigerant, this transfer is included in the spirit of the present invention. In the two diagrams above, starting with a lower oscillator (lower left) in the suction pressure at which the suction valve opens, you can look at a compressor cycle. The gas is compressed in the sequence (counterclockwise process direction) until the outlet valve opens after a slight overshoot. After the outlet of the gas follows a re-expansion, which eventually leads back to the starting point.

Der Verdichter weist (vgl. 7) an der Einlaßseite für das Sauggas in den Zylinderraum eine Ventilplatte 19 mit einer darunter angebrachten Sauglamelle 20 auf. Die Sauglamelle 20 ist zungenförmig ausgebildet und dient der Steuerung des Sauggaseinlasses. Wird das Gas im Zylinder komprimiert, so verschließt die Sauglamelle 20 eine Durchgangsdrosselbohrung 21, während sich die Sauglamelle 20 beim Ansaugen des Sauggases (bedingt durch den im Zylinder vorherrschenden Unterdruck) um einen Hub t (verdeutlicht durch Pfeile 22) nach unten bewegt und dem einzusaugenden Kältemittel bzw. dem Sauggas durch die Durchgangsdrosselbohrung 21 Einlaß in den Zylinder gewährt.The compressor has (see. 7 ) at the inlet side for the suction gas into the cylinder space a valve plate 19 with a suction lamella attached underneath 20 on. The suction lamella 20 is tongue-shaped and serves to control the Sauggaseinlasses. If the gas in the cylinder is compressed, the suction lamella closes 20 a passage throttle bore 21 while the suction lamella 20 during suction of the suction gas (due to the prevailing in the cylinder vacuum) by a stroke t (indicated by arrows 22 ) moved down and the refrigerant to be sucked or the suction gas through the passage throttle bore 21 Granted inlet into the cylinder.

Die Durchgangsdrosselbohrung 21 weist einen Durchmesser d auf. Aufgrund der Geometrie des Einlaßventils, d.h. insbesondere aufgrund des Durchmessers d der Durchgangsdrosselbohrung 21 bzw. insbesondere aufgrund der Summe des Durchmessers d der Durchgangsdrosselbohrung 21 und des Hubes t der Sauglamelle 20 und auch der Verdichtergeometrie kommt es über weite Arbeitsbereiche des erfindungsgemäßen Verdichters zu einem gewünschten Absenken des Saugdrucks ps. Dies kann beispielsweise (im Falle eines Verdichters mit Kältemittel CO2) mit folgenden Parametern für die Verdichtergeometrie erreicht werden: Die Anzahl der Kolben N beträgt 5 bis 9; der Hub t der Sauglamelle 20 beträgt zwischen 0,9 und 1,2 mm, während die Ventilplatte 19 eine Bohrung (Durchgangsdrosselbohrung 21) aufweist, deren Durchmesser d zwischen 4 und 6 mm liegt. Die Werte für den Kolbendurchmesser D liegen bei ca. 15 bis 19 mm und der Kolbenhub s beträgt in etwa 17 bis 22 mm. Das maximale Hubvolumen pro Zylinder V beträgt 3 ccm bis 6 ccm. Ein bevorzugter Parametersatz lautet: N = 6; D = 18; s = 19; V = 4,7; t = 1,1; d = 5. Demnach ergeben sich als energetisch günstige, die Geometrie des Verdichters beschreibende Größen ein Verhältnis von Kolbendurchmesser und Kolbenhub von etwa 0,65 bis 1,1, ein Verhältnis von Kolbendurchmesser und Durchgangsdrosselbohrung 21 in der Ventilplatte 19 von etwa 2,5 bis 4, ein Verhältnis von Durchgangsdrosselbohrung 21 in der Ventilplatte 19 und Hub t der Sauglamelle von etwa 3,7 bis 6,7 sowie ein Verhältnis von Kolbenhub s zum Hub t der Sauglamelle von etwa 14 bis 24.The passage throttle bore 21 has a diameter d. Due to the geometry of the intake valve, ie in particular due to the diameter d of the passage throttle bore 21 or in particular due to the sum of the diameter d of the passage throttle bore 21 and the stroke t of the suction plate 20 and also the geometry of the compressor, over wide operating ranges of the compressor according to the invention, results in a desired lowering of the suction pressure p s . This can be achieved, for example (in the case of a compressor with refrigerant CO 2 ) with the following parameters for the compressor geometry: The number of pistons N is 5 to 9; the stroke t of the suction lamella 20 is between 0.9 and 1.2 mm, while the valve plate 19 a bore (passage throttle bore 21 ) whose diameter d is between 4 and 6 mm. The values for the piston diameter D are approximately 15 to 19 mm and the piston stroke s is approximately 17 to 22 mm. The maximum stroke volume per cylinder V is 3 ccm to 6 ccm. A preferred parameter set is: N = 6; D = 18; s = 19; V = 4.7; t = 1.1; Accordingly, the energetically favorable variables describing the geometry of the compressor are a ratio of piston diameter and piston stroke of approximately 0.65 to 1.1, a ratio of piston diameter and passage throttle bore 21 in the valve plate 19 from about 2.5 to 4, a ratio of port throttle bore 21 in the valve plate 19 and stroke t of the suction plate of about 3.7 to 6.7 and a ratio of piston stroke s to the stroke t of the suction plate of about 14 to 24.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß diese Werte die optimale Geometrie für einen Betrieb mit CO2 als Kältemittel wiederspiegeln, daß jedoch je nach konstruktiven Bedürfnissen auch Werte von 0,4 bis 1,5 für das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Kolbenhub sowie Werte von 1,5 bis 5 für das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Durchgangsdrosselbohrung sowie Werte von 2,5 bis 8 für das Verhältnis von Durchgangsdrosselbohrung und Hub der Sauglamelle sowie Werte von etwa 10 bis 30 für das Verhältnis von Kolbenhub zum Hub der Sauglamelle energetisch günstig sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Durchgangsdrosselbohrung 21 auf der Saugseite als Drosselstelle genutzt und gezielt im Zusammenhang mit den anderen den Verdichter regelnden Parametern ausgelegt. Das einströmende Gas durchströmt eine Saugkammer, welche im Zylinderkopf angebracht ist, mit dem Druck Ps und wird dann über das Einlaßventil, das beispielsweise die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, in die Zylinderbohrung eingeleitet, wo sich aufgrund der Saugventil-Konfiguration der Druck ps* einstellt, der ein optimales Regelverhalten des Verdichters gewährleistet.It should be noted at this point that these values reflect the optimum geometry for operation with CO 2 as a refrigerant, but that, depending on design requirements, also values of 0.4 to 1.5 for the ratio of piston diameter and piston stroke and values of 1 , 5 to 5 for the ratio of piston diameter and Durchgangsdrosselbohrung and values of 2.5 to 8 for the ratio of Durchgangsdrosselbohrung and stroke of the suction plate and values of about 10 to 30 for the ratio of piston stroke to lift the suction plate are energetically favorable. In this preferred embodiment, the passage throttle bore 21 used on the suction side as a throttle point and designed specifically in connection with the other parameters controlling the compressor. The inflowing gas flows through a suction chamber, which is mounted in the cylinder head, with the pressure P s and is then introduced via the inlet valve, which has, for example, the configuration described above, in the cylinder bore, where due to the suction valve configuration, the pressure p s * sets, which ensures an optimal control behavior of the compressor.

In 8 letztendlich ist ein Drehzahlsprung von 2000 U/min auf 6000 U/min dargestellt; die Kurven repräsentieren den Druck an der Sauggasseite, den Massenstrom des Kältemittels, die Drehzahl sowie den Druck an der Hochdruckseite. Der Massenstrom des Kältemittels sowie die Drücke im Triebwerksraum an der Sauggasseite des Verdichters und der Druckseite des Verdichters bleiben im wesentlichen unverändert. Erfindungsgemäß ist durch eine Abstimmung der Momente MSW und Mk,ges in Zusammenhang mit den Saugventilen erreicht worden, daß dieses Verhalten vorherrscht.In 8th finally a speed jump from 2000 rpm to 6000 rpm is shown; the curves represent the pressure at the suction gas side, the mass flow of the refrigerant, the speed and the pressure at the high pressure side. The mass flow of the refrigerant and the pressures in the engine room at the suction gas side of the compressor and the pressure side of the compressor remain substantially unchanged. According to the invention has been achieved by a vote of the moments M SW and M k, ges in connection with the suction valves, that this behavior prevails.

Der ideale Bereich für die Auslegung ist, wie bereits erwähnt, der mittlere Drehzahlbereich, so daß für die oben genannten Größen kurzzeitige Veränderungen (Massenstrom des Kältemittels sowie die Drücke im Triebwerksraum an der Saugseite des Verdichters und der Druckseite des Verdichters) selbstregelnd kompensiert werden.Of the ideal area for the design is, as already mentioned, the average speed range, so for the above mentioned sizes short-term changes (Mass flow of the refrigerant as well as the pressures in the engine room at the suction side of the compressor and the pressure side of the compressor) are compensated for self-regulating.

Das ist auch versuchstechnisch leicht zu überprüfen. Bei einem Verdichter für die Anwendung des Kältemittels R744 kann der Massenstrom für einen entsprechenden Drehzahlsprung relativ einfach gemessen werden. Die Auslegung der Parameter der Saugventile sowie der Parameter MSW und Mk,ges ist durch Ausmessen und Wiegen nachzuvollziehen. Ein Messendes Kolbenhubs kann durch eine Befestigung eines Magneten am Kolben auf eine einfache Art und Weise erfolgen, da sich der Magnet über einen Sensor am Gehäuse detektieren läßt. Der Massenstrom m ist vor oder nach dem Verdichter über Massenstrommeßgeräte feststellbar. Mittels eines Drehzahlmeßgeräts läßt sich auch die Verdichterdrehzahl n auf einfache Art und Weise bestimmen. Der Druck ps kann in einem Indikatordiagramm indiziert werden und über seinen Zusammenhang mit der Sauggasdichte ρ (ρ = f(p, T)) leicht berechnet werden. Demnach sind alle Größen bestimmbar.This is also easy to test. With a compressor for the application of the refrigerant R744, the mass flow for a corresponding speed jump can be measured relatively easily. The design of the parameters of the suction valves and the parameters M SW and M k, ges is understand by measuring and weighing. A measuring piston stroke can be done by attaching a magnet to the piston in a simple manner, since the magnet can be detected via a sensor on the housing. The mass flow m is detectable before or after the compressor mass flow meters. By means of a tachometer and the compressor speed n can be determined in a simple manner. The pressure p s can be indexed in an indicator diagram and easily calculated by its relationship with the suction gas density ρ (ρ = f (p, T)). Accordingly, all sizes are determinable.

Durch die erfindungsgemäße Selbstregelung kann entgegen dem Stand der Technik ein einfaches Schaltventil eingesetzt werden, welches den Gasstrom von der Hochdruckseite in den Triebwerksraum beeinflussen kann. Das Schaltventil kann dann eingreifen, wenn ein anderer Betriebspunkt eingestellt werden soll. Ein Eingriff auf das Regelventil durch ein sogenanntes Feedback wie beim Stand der Technik ist nicht notwendig. Dem Regelventil, welches den Gasstrom von der Druckseite des Verdichters in den Triebwerksraum des Verdichters regelt, muß somit kein zusätzliches Signal zugeführt werden, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist. Beim Stand der Technik dienen als zusätzliche Signale z.B. die Änderung des Massenstroms des Kältemittels, die Änderung einer Druckdifferenz, die Änderung des Saugdrucks etc. Für einen einmal eingestellten Betriebspunkt kann die Selbstregelung Schwankungen des Kältemittel-Massenstroms infolge der Drehzahl kompensieren. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es wesentlich ist, daß nicht nur der Massenstrom im wesentlichen konstant gehalten werden kann, sondern gleichzeitig die Drucklagen auf der Druckseite und der Saugseite des Verdichters. Die Magnetspule des Regelventils betätigt das Regelventil erst dann, wenn ein neuer Betriebspunkt eingestellt werden soll. Ein sogenanntes Schaltventil ist gegenüber dem Stand der Technik also dadurch gekennzeichnet, daß der Feedbackbereich entfallen kann. Ein solches Schaltventil ist deutlich günstiger, als die nach dem Stand der Technik verwendeten Ventile. Ein solch einfaches in einem erfindungsgemäßen Verdichter verwendetes Ventil ist bevorzugt ein Ventil der Bauart, wie sie für heutige ABS- bzw. ESP-Ventile eingesetzt werden.By the self-regulation according to the invention can be used in contrast to the prior art, a simple switching valve which is the gas flow from the high pressure side into the engine room can influence. The switching valve can then intervene when a another operating point should be set. An intervention on the control valve by a so-called feedback as in the state of Technology is not necessary. The control valve, which controls the gas flow from the pressure side of the compressor into the engine room of the compressor rules, must therefore no additional Signal supplied as is known in the art. At the booth The technique serves as additional Signals e.g. the change the mass flow of the refrigerant, the change a pressure difference, the change of suction pressure etc. For a once set operating point can self-regulation Fluctuations in the refrigerant mass flow due to the speed compensate. It is at this point on it pointed out that it it is essential that not only the mass flow can be kept substantially constant, but at the same time the pressure on the pressure side and the suction side of the compressor. The solenoid of the control valve actuates the Control valve only when a new operating point is set shall be. A so-called switching valve is opposite the stand The technique thus characterized in that the feedback area omitted can. Such a switching valve is much cheaper than the state of the art the technique used valves. Such a simple in a compressor according to the invention used valve is preferably a valve of the type, as they for today ABS or ESP valves are used.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Regelung deutlich schneller als die bisherige Regelung arbeitet. Die zu regelnden Größen werden etwa zeitgleich mit dem Anstieg der Drehzahl geregelt, nach dem Stand der Technik geschieht das zeitverzögert, da zuerst eine Feedbackgröße abgreifbar sein muß, die dem Regelventil zugeführt bzw. zugeordnet wird.It It should also be noted that the control according to the invention significantly faster than the previous scheme works. The ones to be regulated Become sizes about coincided with the increase in speed, according to the In the prior art, this happens with a time delay, since first a feedback variable can be tapped off must, that supplied to the control valve or assigned.

Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit fester Merkmalskombination beschrieben wird, umfaßt sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.Even though the invention based on embodiments is described with a fixed combination of features, but includes also the conceivable further advantageous combinations of these features, as specifically, but not exhaustively, indicated by the subclaims are. All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as far as they are individually or in combination with respect to State of the art are new.

11
Schwenkringswivel
22
Antriebswelledrive shaft
2a2a
Paßfederadjusting spring
33
Schiebehülsesliding sleeve
44
RückstellfederReturn spring
55
Stützelementsupport element
66
KraftübertragungselementPower transmission element
77
Nutgroove
88th
hülsenförmiger Teil des Kraftübertragungselements 6 sleeve-shaped part of the power transmission element 6
99
Nutgroove
1010
Aussparungrecess
1111
Bohrungdrilling
1212
TellerfederBelleville spring
13, 1413 14
Anschlagscheibestop disc
1515
Bohrungdrilling
15a15a
Antriebsbolzendrive pin
16, 16a16 16a
Sprengringsnap ring
17, 1817 18
Abflachungflattening
1919
Ventilplattevalve plate
2020
Sauglamellesuction plate
2121
DurchgangsdrosselbohrungPassage orifice
2222
Pfeilarrow

Claims (20)

Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters, insbesondere Axialkolbenverdichters, weiterhin insbesondere für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, weiterhin insbesondere für CO2 als Kältemittel, welcher eine Antriebswelle (2) und eine in ihrer Neigung zur Antriebswelle verstellbare Schwenkscheibe (1) aufweist, welche in einem im wesentlichen durch ein Gehäuse des Verdichters definierten Triebwerksraum desselben angeordnet ist und welche durch ihren Auslenkwinkel bezüglich der Antriebswelle (2) den Kolbenhub des Verdichters definiert, wobei in etwa ein Momentengleichgewicht zwischen einem durch rotatorisch bewegte Massen bedingten Moment MSW und einem durch translatorisch bewegte Massen bedingten Moment Mk,ges für wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 der Schwenkscheibe (1) herbeigeführt wird und wobei das Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ und des Kolbenhubs s für unterschiedliche Verdichterdrehzahlen n wenigstens bereichsweise, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min, insbesondere für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min, selbsttätig in etwa konstant gehalten wird, während ein im Triebwerksraum herrschender Druck pc ebenfalls in etwa konstant gehalten wird (ρ × s × n = konstant).Method for regulating the refrigerant mass flow of a compressor, in particular axial piston compressor, furthermore in particular for motor vehicle air conditioning systems, furthermore in particular for CO 2 as refrigerant, which has a drive shaft ( 2 ) and in its inclination to the drive shaft adjustable swash plate ( 1 ) which is arranged in a substantially defined by a housing of the compressor engine room and which by their deflection angle with respect to the drive shaft ( 2 ) Defines the piston stroke of the compressor, wherein approximately a moment equilibrium between a conditional by rotationally moving masses moment M SW and a conditional by translationally moving masses moment M k, ges for at least one deflection angle α g1 of the swash plate ( 1 ) and wherein the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ and the piston stroke s for different compressor speeds n at least partially, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 U / min, in particular for compressor speeds between 2500 and 7000 U / min, automatically in is kept approximately constant, while a ruling in the engine room pressure p c is also kept approximately constant (ρ × s × n = constant). Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ und des Kolbenhubs s auch der Druck pd an einer Hochdruckseite des Verdichters und/oder der Druck ps an einer Sauggasseite des Verdichters und/oder eine Regelventilstellgröße eines Regelventils zwischen der Hochdruckseite und dem Triebwerksraum in etwa konstant gehalten werden.Compressor according to claim 1, characterized in that in addition to the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ and the piston stroke s and the pressure p d on a high pressure side of the compressor and / or the pressure p s on a suction gas side of the compressor and / or a Regelventilstellgröße a control valve between the high pressure side and the engine room are kept approximately constant. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für αg1 = (αmax – αmin)/2 hergestellt wird, wobei αmax den maximalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe (1) und αmin den minimalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe (1) bezeichnet.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the moment equilibrium between M SW and M k, ges is produced at least for α g1 = (α maxmin ) / 2, where α max is the maximum deflection angle of the swash plate ( 1 ) and α min the minimum deflection angle of the swash plate ( 1 ) designated. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für einen Auslenkwinkel αg1 hergestellt wird, für welchen gilt: αmin ≤ αg1 ≤ αmax.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the instantaneous balance between M SW and M k, ges is produced at least for a deflection angle α g1 , for which the following applies: α min ≤ α g1 ≤ α max . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für einen Auslenkwinkel αg1 = αmax hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the moment equilibrium between M SW and M k, ges is established at least for a deflection angle α g1 = α max . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für einen (fiktiven) Auslenkwinkel αg1 ≥ αmax hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the moment equilibrium between M SW and M k, ges is established at least for a (notional) deflection angle α g1 ≥ α max . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Triebwerksraum pc variiert wird, um einen gewünschten Betriebspunkt, d.h. einen gewünschten Kältemittelmassenstrom im Verdichter zu erhalten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure in the engine room p c is varied in order to obtain a desired operating point, ie a desired refrigerant mass flow in the compressor. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Erhöhung der Drehzahl n der Saugdruck ps* und damit ρ derart abgesenkt wird, daß das Produkt aus n, ρ und s in etwa konstant ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, with an increase in the rotational speed n, the suction pressure p s * and thus ρ is lowered in such a way that the product of n, ρ and s is approximately constant. Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, weiterhin insbesondere Verdichter für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse und einer im wesentlichen in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels mit einer ebenfalls im Gehäuse angeordneten Schwenkscheibe (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Momente MSW aufgrund der rotatorisch bewegten Massen und Mk,ges aufgrund der translatorisch bewegten Massen zueinander in einem vorbestimmten Verhältnis stehen, daß der Verdichten wenigstens ein sauggasseitig angeordnetes Einlaßventil umfaßt, welches so konfiguriert ist, daß es den in den Zylinderraum gelangenden Kältemittel-Massenstrom drehzahlabhängig so beeinflußt, daß das Verhältnis der Momente MSW und Mk,ges einerseits und die Drosselleistung des wenigstens einen Einlaßventils andererseits derart zueinander in Relation stehen, daß zumindest über Teile des Drehzahlbereichs, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min, insbesondere für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min der in das System geförderte Kältemittel-Massenstrom in etwa konstant ist.Compressor, in particular axial piston compressor, further in particular compressor for the air conditioning of a motor vehicle, with a housing and a substantially disposed in the housing, via a drive shaft ( 2 ) driven compressor unit for sucking and compressing a refrigerant with a likewise arranged in the housing swash plate ( 1 ), characterized in that the moments M SW are due to the rotationally moving masses and M k, ges due to the translationally moving masses in a predetermined ratio to each other, that the compression comprises at least one suction gas side arranged inlet valve which is configured so that it in the cylinder space reaching refrigerant mass flow speed-dependent influenced so that the ratio of the moments M SW and M k, ges on the one hand and the throttle performance of the at least one inlet valve on the other hand in relation to each other in such a way that at least over parts of the speed range, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 U / min, in particular for compressor speeds between 2500 and 7000 U / min of the pumped into the system refrigerant mass flow is approximately constant. Verdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Einlaßventil ein druckgesteuertes Lamellenventil (19, 20, 21) ist.Compressor according to Claim 9, characterized in that the at least one inlet valve is a pressure-controlled flap valve ( 19 . 20 . 21 ). Verdichter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Einlaßventil ein schlitzgesteuertes Ventil ist.Compressor according to claim 9 or 10, characterized that this at least one inlet valve slit-controlled valve is. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil, insbesondere Lamellenventil, eine Ventilplatte (19) mit Durchgangsdrosselbohrung (21) und eine insbesondere zungenförmige Sauglamelle (20) umfaßt.Compressor according to one of claims 9 to 11, characterized in that the inlet valve, in particular lamellar valve, a valve plate ( 19 ) with passage throttle bore ( 21 ) and in particular a tongue-shaped suction lamella ( 20 ). Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit einem Zylinderblock und wenigstens einem, insbesondere 5 bis 9 Kolben, welche in im Zylinderblock vorgesehenen Bohrungen axial hin- und herbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder ein Einlaßventil zugeordnet ist und/oder die korrespondierenden Sauglamellen (20) in einer Sauglamellenplatine integriert sind.Compressor according to one of claims 9 to 12, comprising a cylinder block and at least one, in particular 5 to 9 pistons, which are axially back and forth in provided in the cylinder block bores, characterized in that each cylinder is associated with an inlet valve and / or the corresponding Suction lamellae ( 20 ) are integrated in a Sauglamellenplatine. Verdichter nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Einlaßventil zugeordnete Ende des bzw. jedes Zylinderraums eine sich radial erstreckende ringförmige Erweiterung umfaßt, die insbesondere den Hub der Sauglamelle(n) (20) begrenzt und zur Befestigungsstelle der Sauglamelle(n) (20) hin abgeschrägt bzw. abgeflacht ist.Compressor according to Claims 9 to 13, characterized in that the end of the or each cylinder chamber associated with the inlet valve comprises a radially extending annular enlargement which in particular covers the stroke of the suction lamella (s) ( 20 ) and to the attachment point of the suction lamella (s) ( 20 ) Beveled or flattened. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 14, falls nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zusätzlich mit einem Zylinderblock und wenigstens einem, insbesondere 5 bis 9 Kolben, welche in im Zylinderblock vorgesehenen Bohrungen axial hin- und herbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Kolbenhub (D/s) in etwa 0,4 bis 1,5, insbesondere 0,65 bis 1,1, weiterhin insbesondere in etwa 0,95 beträgt.Compressor according to one of claims 9 to 14, if after a the claims 8 to 10 additional with a cylinder block and at least one, in particular 5 to 9 pistons, which in axially provided in the cylinder block bores are reciprocally movable, characterized in that the ratio of Piston diameter and piston stroke (D / s) in about 0.4 to 1.5, in particular 0.65 to 1.1, further particularly in about 0.95. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 15, insbesondere Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte (D/d) in etwa 1,5 bis 5, insbesondere 2,5 bis 4, weiterhin insbesondere in etwa 3,6 beträgt.Compressor according to one of claims 9 to 15, in particular Claim 15, characterized in that the ratio of piston diameter and passage throttle bore in the valve plate (D / d) in about 1.5 to 5, in particular 2.5 to 4, in particular in about 3.6 is. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 16, insbesondere Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte und Hub der Sauglamelle (d/t) in etwa 2,5 bis 8, insbesondere 3,7 bis 6,7, weiterhin insbesondere in etwa 4,55 beträgt.Compressor according to one of claims 9 to 16, in particular Claim 15 or 16, characterized in that the ratio of passage throttle bore in the valve plate and stroke of the suction plate (d / t) in about 2.5 to 8, in particular 3.7 to 6.7, in particular in about 4.55 is. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 17, insbesondere Anspruch 15 oder 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kolbenhub zum Hub der Sauglamelle (s/t) in etwa 10 bis 30, insbesondere 14 bis 24, weiterhin insbesondere in etwa 17,3 beträgt.Compressor according to one of claims 9 to 17, in particular Claim 15 or 16 or 17, characterized in that the ratio of Piston stroke for lifting the suction plate (s / t) in about 10 to 30, in particular 14 to 24, further particularly in about 17.3. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippverhalten der Schwenkscheibe (1) derart selbsttätig limitierend wirksam ist, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder der maximalen Drehzahl, der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe (1) kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung αmax bei niedrigen Drehzahlen des Verdichters.Compressor according to one of claims 9 to 18, characterized in that the tilting behavior of the swivel disk ( 1 ) is so automatically limiting effect that at high speeds of the compressor, especially at very high speeds or the maximum speed, the angle of maximum deflection of the swash plate ( 1 ) is smaller than the angle of maximum deflection α max at low speeds of the compressor. Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie und Dimensionierung sämtlicher translatorisch bewegter Teile, wie Axialkolben, Kolbenstange oder Gleitsteine, od. dgl., einerseits und sämtlicher rotatorisch bewegter Teile, wie Schwenkscheibe (1), Mitnehmen od. dgl., andererseits derart sind, daß für vorbestimmte Kippwinkel der Schwenkscheibe (1), insbesondere zwischen einem vorbestimmten minimalen Kippwinkel und einem vorbestimmten maximalen Kippwinkel das Moment Mk,ges infolge der translatorisch bewegten Massen, insbesondere der Kolben, ggf. einschließlich Gleitsteine, Kolbenstangen od. dgl., derart kleiner gewählt ist als das Moment MSW infolge des Deviationsmoments, d.h. als das Moment infolge der Massenträgheit der Schwenkscheibe, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder bei einer maximalen Drehzahl, der Winkel maximaler Auslenkung αmax der Schwenkscheibe (1) kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung bei kleineren Drehzahlen des Verdichters.Compressor according to one of claims 9 to 19, characterized in that the geometry and dimensioning of all translationally moving parts, such as axial piston, piston rod or sliding blocks, od. Like., On the one hand and all rotationally moving parts, such as swash plate ( 1 ), Take away od. Like., On the other hand are such that for predetermined tilt angle of the swash plate ( 1 ), in particular between a predetermined minimum tilt angle and a predetermined maximum tilt angle, the torque M k, ges due to the translationally moving masses, in particular the piston, if necessary including sliding blocks, piston rods od. Like., Is chosen so smaller than the moment M SW due the Deviationsmoments, ie as the moment due to the inertia of the swash plate, that at high speeds of the compressor, especially at very high speeds or at a maximum speed, the angle of maximum deflection α max of the swash plate ( 1 ) is smaller than the angle of maximum deflection at lower speeds of the compressor.
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