DE102007024892B4

DE102007024892B4 - Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007024892B4
Application number: DE102007024892.1A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Itoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: DE102007024892A1; JP2007322021A

Abstract

Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Dampfkompressionskühlkreis (R), der einen durch einen Fahrzeugmotor (4) angetriebenen Kompressor (1) zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kühler (6) zum Kühlen des Kältemittels aus dem Kompressor (1), eine Dekompressionseinrichtung (8) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler (6) und einen Verdampfapparat (9) zum Verdampfen des dekomprimierten Kältemittels enthält, die in einem geschlossenen Kreis verbunden sind; einem im Kompressor (1) vorgesehenen Kapazitätssteuermechanismus (38) zum Steuern einer Ausgabekapazität des Kompressors (1) durch ein Steuersignal von außen; und einer Steuereinrichtung (5), der ein mit der Drehzahl des Fahrzeugmotors (4) zusammenhängendes Drehzahlsignal eingegeben wird und die zum Steuern des Kapazitätssteuermechanismus (38) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (5) eine Variabelzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines variablen Zustands, in dem die Ausgabekapazität des Kompressors (1) schwankt, und eine Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Kältemittelmangels im Kühlkreis (R) enthält, einer Ausgabedruckerfassungseinrichtung (39) zum Erfassen eines vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteldrucks (Pd); und einer Ausgabetemperaturerfassungseinrichtung (40) zum Erfassen einer vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td), wobei die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung einen Schwellenwert (TDO) der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td) zum Bestimmen des Kältemittelmangels basierend auf dem erfassten ausgabeseitigen Kältemitteldruck (Pd) bestimmt, die ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug, die einen durch einen Motor zum Fahrzeugantrieb angetriebenen Kompressor enthält, und insbesondere eine Erfassung eines Kältemittelmangels in einem Kühlkreis.
Techniken zum Erfassen eines Mangels eines Kältemittels (Gas) in einem Kühlkreis waren bisher bekannt, wie sie in den folgenden Patentdokumenten offenbart sind. In einem in der JP-A-S58-95175 gezeigten Kühlerkreis sind ein Kältemitteldruckdetektor und ein Kältemitteltemperaturdetektor nahe einem Ausgabeabschnitt eines Kompressors vorgesehen. Eine Erfassungsvorrichtung ist zum Erzeugen eines Kältemittelmengenmangelsignals nur dann, wenn der Druck gleich oder geringer als ein bestimmter Wert ist und die Temperatur gleich oder höher als ein gegebener Wert ist, vorgesehen.
Wie in der JP-A-H6-185837 offenbart, wird bestimmt, dass eine Klimaanlage einen Gasmangel hat, wenn eine Beziehung zwischen einem Ausgabegasdruck Hp und einer Ausgabegastemperatur Td auf der Ausgabeseite des Kompressors Td > A × Hp + B erfüllt (A ist ein Koeffizient und B ist eine Konstante). In einer Klimaanlage des Wärmepumpentyps, wie sie im japanischen Patent Nr. 3404990 offenbart ist, basiert die Bestimmung eines Kältemittelmangels in einem Kühlkreis auf zwei Druckwerten, d. h. einem Sättigungsdruck vor einem Starten und einem Druck nach einem vorbestimmten Zeitablauf nach dem Starten.
Im Kühlkreis zum Zirkulieren eines Kältemittels durch den durch einen Fahrzeugmotor angetriebenen Kompressor variiert jedoch die Drehzahl des Kompressors stark in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, wie in der JP-A-S58-95175 beschrieben. Aus diesem Grund berücksichtigt die in der JP-A-S58-95175 beschriebene Technik einen Einfluss durch Schwankungen der Motordrehzahl, aber macht es schwierig, den Kältemittelmangel genau zu bestimmen. Hierbei ist der in der JP-A-H6-185837 beschriebene Kühlkreis ein stationärer, der einen elektrischen Kompressor verwendet, der durch einen Wechselrichter geregelt wird. Der in dem japanischen Patent Nr. 3404990 beschriebene Kühlkreis ist für ein Fahrzeug und der Kompressor im Kreis verwendet einen elektrischen Kompressor oder einen hydraulisch betriebenen Kompressor.
DE 699 15 963 T2 beschreibt eine Fahrzeugklimaanlage, die Heizung wie auch Kühlung eines Fahrzeuginnenraums bereitstellen kann, und einen Kompressor mit veränderbarem Hub verwendet.
US 5 301 514 beschreibt eine Fahrzeugklimaanlage, bei welcher ein Kältemittelmangel erfasst werden kann.
In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug vorzusehen, die den Mangel eines Kältemittels genau bestimmen kann, ohne durch Schwankungen der Motordrehzahl beeinflusst zu werden.
Es ist eine Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, mit einem Dampfkompressionskühlkreis (R), der einen durch einen Fahrzeugmotor (4) angetriebenen Kompressor (1) zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kühler (6) zum Kühlen des Kältemittels aus dem Kompressor (1), eine Dekompressionseinrichtung (8) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler (6) und einen Verdampfapparat (9) zum Verdampfen des dekomprimierten Kältemittels enthält, die in einem geschlossenen Kreis verbunden sind. Ferner enthält die Kühlkreisvorrichtung einen im Kompressor (1) vorgesehenen Kapazitätssteuermechanismus (38) zum Steuern einer Ausgabekapazität des Kompressors (1) durch ein Steuersignal von außen; und eine Steuereinrichtung (5), der ein mit der Drehzahl des Fahrzeugmotors (4) zusammenhängendes Drehzahlsignal eingegeben wird und die ausgebildet ist, um den Kapazitätssteuermechanismus (38) zu steuern. Die Steuereinrichtung (5) enthält eine Variabelzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines variablen Zustands, in dem die Ausgabekapazität des Kompressors (1) schwankt, und eine Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Kältemittelmangels in der Kühlkreisvorrichtung (R). Außerdem bestimmt die Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung, ob ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn die Variabelzustandserfassungseinrichtung den variablen Zustand erfasst.
Demgemäß kann die Strömungsrate des Kältemittels unter Verwendung des Kompressors (1) mit dem Kapazitätssteuermechanismus (38) zur Zeit einer schwankenden Ausgabekapazität des Kompressors konstant geregelt werden, selbst wenn die Drehzahl des Kompressors zusammen mit der Motordrehzahl schwankt. Daher wird die Erfassung des Kältemittelmangels durchgeführt, wenn die Ausgabekapazität des Kompressors (1) im variablen Zustand ist und die Kältemittelströmungsrate konstant ist. Dies kann den Mangel des Kältemittels ohne Beeinträchtigung durch Schwankungen der Motordrehzahl exakt bestimmen.
Zum Beispiel vergleicht die Variabelzustandserfassungseinrichtung einen aktuell dem Kapazitätssteuermechanismus (38) ausgegebenen Steuerstrom (Ic) mit einem variablen Anfangsstrom (Imax), der vorgesehen wird, wenn die Ausgabekapazität durch Steuern des Kapazitätssteuermechanismus (38) auf einen vorbestimmten Wert verringert werden soll, und bestimmt, dass die Ausgabekapazität des Kompressors (1) im variablen Zustand ist, wenn der Steuerstrom (Ic) kleiner als der variable Anfangsstrom (Imax) ist.
Die Kühlkreisvorrichtung ist mit einer Ausgabedruckerfassungseinrichtung (39) zum Erfassen eines vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteldrucks (Pd) sowie einer Ausgabetemperaturerfassungseinrichtung (40) zum Erfassen einer vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td) versehen. In diesem Fall bestimmt die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung einen Schwellenwert (TDO) der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td) zum Bestimmen des Kältemangels basierend auf dem erfassten ausgabeseitigen Kältemitteldruck (Pd), vergleicht die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur (Td) mit dem Schwellenwert (TDO) und bestimmt dann, dass ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur (Td) höher als der Schwellenwert (TDO) ist.
Der Steuerstrom (Ic) während des Schwankens der Kapazität kann relativ zum variablen Anfangsstrom (Imax) beim Starten klein sein, um die Kapazität zu variieren. Aus diesem Grund kann die Bestimmung, ob der Steuerstromausgang (Ic) kleiner als der variable Anfangsstrom (Imax) ist oder nicht, einfach erfassen, ob das Volumen schwankt oder nicht.
Alternativ kann eine Nachverdampfapparattemperaturerfassungseinrichtung (32) zum Erfassen einer Nachverdampfapparattemperatur (Te) des Verdampfapparats (9) vorgesehen sein. In diesem Fall berechnet die Steuereinrichtung (5) ein Temperaturänderungsmaß (ΔTe) durch Vergleichen der aktuell erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te) mit der vor einer bestimmten Zeit erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te), und so bestimmt die Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung, ob ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn ein Absolutwert des Temperaturänderungsmaßes (ΔTe) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Alternativ enthält die Steuereinrichtung (5) eine Timereinrichtung (S223), damit eine verstrichene Zeit nach einem Betriebsstart des Kühlkreises (R) gemessen werden kann. In diesem Fall bestimmt die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung, wenn die Timereinrichtung (S223) misst, dass eine vorbestimmte Zeit oder mehr nach dem Betriebsstart des Kühlkreises (R) verstrichen ist, ob ein Kältemittelmangel vorliegt.
Die Steuereinrichtung (5) kann den Schwellenwert (TDO) entsprechend einem erfassten ansaugseitigen Kältemitteldruck (Ps) oder der erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te) verbessern.
Die Kühlkreisvorrichtung kann ferner mit einer Anzeigeeinrichtung (36) zum Anzeigen eines Betriebszustandes des Kühlkreises (R) versehen sein. In diesem Fall gibt die Steuereinrichtung (5) eine Anzeige aus, um einem Fahrgast einen Kältemittelmangel auf der Anzeigeeinrichtung (36) mitzuteilen, wenn die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung bestimmt, dass ein Kältemittelmangel vorliegt.
Obige sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus eines automatischen Klimasystems gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems im automatischen Klimasystem von 1;
3 ein Flussdiagramm eines allgemeinen Steuerprogramms in einer Klima-ECU 5;
4 ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines ersten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist;
5 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem einem Kapazitätsregelventil angelegten Steuerstrom Ic und einer Kältemittelströmungsrate Gr;
6 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem ausgabeseitigen Kältemitteldruck Pd und einem Schwellenwert TDO einer ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td;
7 ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines zweiten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist;
8 ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines dritten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist;
9 ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines vierten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist;
10 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem ansaugseitigen Kältemitteldruck Ps oder einer Nachverdampfapparattemperatur Te und einem Verbesserungsmaß α; und
11 ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines fünften Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Kühlkreis R einer Klimaanlage für ein Fahrzeug ist mit einem Kompressor 1 zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels und zum Ausgeben des komprimierten Kältemittels versehen. Der Kühlkreis R dieses Ausführungsbeispiels ist ein überkritischer Kühlkreis zum Komprimieren des Kältemittels auf einen kritischen Druck des Kältemittels oder mehr durch den Kompressor 1 und benutzt Kohlendioxid (nachfolgend als „CO₂” bezeichnet) als Kältemittel. Der Kompressor 1 ist ein Kompressor mit variabler Verdrängung, bei dem eine Kompressionskapazität durch einen Kapazitätsveränderungsmechanismus variiert werden kann. Der als Kühlkapazitätsveränderungseinrichtung dienende Kompressor 1 steuert die Kompressionskapazität durch ein Kapazitätsregelventil (Kapazitätssteuermechanismus) 38.
Das Kapazitätsregelventil 38 wird durch eine als Steuereinrichtung der Klimaanlage dienende Klima-ECU 5 gesteuert. Der Kompressor 1 hat eine elektromagnetische Kupplung 2 zur Kraftunterbrechung und die Kraft eines Fahrzeugmotors (Motor zum Fahrzeugantrieb) 4 wird über einen V-Riemen 3 und die elektromagnetische Kupplung 2 auf den Kompressor 1 übertragen. Die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 2 wird durch die Klima-ECU 5 unterbrochen. Wenn die elektromagnetische Kupplung 2 erregt ist, um in einen Verbindungszustand gebracht zu werden, wird der Kompressor 1 in Betrieb gesetzt. Im Gegensatz dazu wird der Kompressor 1 gestoppt, wenn die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 2 unterbrochen wird und die Kupplung geöffnet und getrennt wird.
Das vom Kompressor 1 ausgegebene Hochtemperatur- und Hochdruck-Gaskältemittel strömt in einen Gaskühler (Kühler) 6, in dem das Gaskältemittel mit durch einen nicht dargestellten Kühllüfter geblasener, gekühlter Außenluft in Wärmeaustausch steht, um gekühlt zu werden. Da das Kältemittel auf den kritischen Druck oder mehr komprimiert ist, führt diese Kühlung nicht zur Kondensation des Kältemittels. Dann strömt das durch den Gaskühler 6 gekühlte Kältemittel durch einen hochdruckseitigen Kältemittelströmungspfad 33a eines Innenwärmetauschers 33. Der Innenwärmetauscher 33 ist vorgesehen, um Wärme zwischen dem durch den Kompressor 1 anzusaugenden Niederdruckkältemittel und dem aus dem Gaskühler 6 ausströmenden Hochdruckkältemittel auszutauschen.
Das aus dem Hochdruckkältemittelströmungspfad 33a des Innenwärmetauschers 33 strömende Kältemittel wird durch ein als Dekompressionseinrichtung dienendes mechanisches thermisches Expansionsventil 8 auf einen niedrigen Druck dekomprimiert, um in einen Niedertemperatur- und Niederdruck-Flüssigkeit/Dampf-Zweiphasenzustand gebracht zu werden. Das Expansionsventil 8 hat einen Temperaturmessabschnitt 8a, der zwischen dem Kältemittelausströmabschnitt des Gaskühlers 6 und dem hochdruckseitigen Kältemittelströmungspfad 33a des Innenwärmetauschers 33 angeordnet ist. So ist das Expansionsventil 8 des Ausführungsbeispiels das mechanische Expansionsventil 8 zum Messen der Kältemitteltemperatur am Auslass des Gaskühlers 6 und automatischen Steuern des Hochdrucks derart, dass der Wirkungsgrad des Kreises maximal wird.
Das Niederdruckkältemittel aus dem mechanischen thermischen Expansionsventil 8 strömt in einen als Kühleinrichtung dienenden Verdampfapparat 9. Der Verdampfapparat 9 ist in einem Klimagehäuse (Klimaleitung) 10 der Fahrzeug-Klimaanlage angeordnet. Das in den Verdampfapparat 9 strömende Niederdruckkältemittel nimmt Wärme aus der durch das Klimagehäuse 10 strömenden Luft auf, um zu verdampfen.
Das am Verdampfapparat 9 verdampfende Niederdruckkältemittel wird einem Speicher 7 eingeleitet. Der Speicher 7 ist eine Flüssigkeit/Dampf-Trennvorrichtung zum Trennen des Kältemittels in eine flüssige und eine Dampfphase, um überschüssiges Kältemittel in der Form der flüssigen Phase zu speichern, während das getrennte und extrahierte Dampfphasenkältemittel und Öl (d. h. Öl für einen Kühlapparat) zur Ansaugseite des Kompressors 1 geleitet werden. Das aus dem Speicher 7 zugeführte Dampfphasenkältemittel und das Öl werden durch einen niederdruckseitigen Kältemittelströmungspfad 33b des obigen Innenwärmetauschers 33 in den Kompressor 1 gesaugt. Diese oben beschriebenen Komponenten bilden einen geschlossenen Kreislauf des Kühlkreises R.
Es wird nun ein schematischer Aufbau einer Klimaanlage beschrieben. Ein als Blaseinrichtung dienendes Gebläse 11 ist stromauf des Verdampfapparats 9 im Klimagehäuse 10 angeordnet. Das Gebläse 11 ist mit einem Lüfterrad 12 und einem Gebläsemotor 13 versehen. Ein als Innenluft/Außenluft-Wechseleinrichtung dienender Innenluft/Außenluft-Wechselkasten 14 ist auf der Ansaugseite des Lüfterrades 12 angeordnet.
Der Innenluft/Außenluft-Wechselkasten 14 verändert ein Öffnungs/Schließ-Verhältnis einer Außenlufteinleitungsöffnung 14b und einer Innenlufteinleitungsöffnung durch eine darin angeordnete Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 14a. Die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 14a stellt eine Einleitungsrate der Außenluft (d. h. Luft außerhalb eines Fahrgastraums) oder der Innenluft (d. h. Luft im Fahrzeugraum) in den Innenluft/Außenluft-Wechselkasten 14 ein. Die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 14a wird durch einen als eine elektrische Antriebseinheit dienenden Servomotor 14d angetrieben.
Eine Klimaeinheit 15 ist stromab des Gebläses 11 in einem Klimaanlagen-Lüftungssystem angeordnet. Die Klimaeinheit 15 ist normalerweise im Wesentlichen in der Mitte in einer Fahrzeugbreitenrichtung im Innern einer Instrumententafel am vorderen Teil im Fahrzeugraum angeordnet. Das Gebläse 11 ist bezüglich der Klimaeinheit 15 in der Fahrzeugbreitenrichtung zur Beifahrersitzseite versetzt angeordnet.
Eine Luftmischklappe 19 ist stromab des Verdampfapparats 9 im Klimagehäuse 10 angeordnet. Ein Heißwasser-Heizkern (Wärmetauscher zum Heizen) 20 zum Heizen von Luft mittels eines Kühlmittels (heißes Wasser) des Fahrzeugmotors 4 als Wärmequelle ist stromab der Luftmischklappe 19 angeordnet. Ein Bypasskanal 21 zum Umgehen des Heizkerns 20, um die Luft (kalte Luft) hindurchströmen zu lassen, ist an der oberen Seite des Heizkerns 20 im Klimagehäuse 10 ausgebildet.
Die Luftmischklappe 19 ist angeordnet, um ein Luftvolumenverhältnis der durch den Heizkern 20 strömenden heißen Luft zu der durch den Bypasskanal 21 strömenden kalten Luft einzustellen. Die Einstellung des Luftvolumenverhältnisses der heißen Luft zur kalten Luft stellt die Temperatur der in den Raum geblasenen Luft ein. D. h. in dem Ausführungsbeispiel bildet die Luftmischklappe 19 eine Temperatureinstelleinrichtung der in den Raum geblasenen Luft. Die Luftmischklappe 19 wird durch einen Servomotor 22 angetrieben, der als die in 1 dargestellte elektrische Antriebseinheit dient.
Ein Heißluftkanal 23, der von unten nach oben verläuft, ist stromab des Heizkerns 20 ausgebildet. Die heiße Luft aus dem Heißluftkanal 23 kann mit der kalten Luft aus dem Bypasskanal 21 nahe einem Luftmischabschnitt 24 vermischt werden, um Luft zur Klimatisierung mit einer vorbestimmten Temperatur zu erzeugen. Ferner ist ein Luftauslassmodusschaltabschnitt stromab des Luftmischabschnitts 24 im Klimagehäuse 10 ausgebildet.
D. h. eine Entfrosteröffnung 25 ist an der oberen Seite des Klimagehäuses 10 ausgebildet. Die Entfrosteröffnung 25 leitet klimatisierte Luft zu einem Entfrosterluftauslass (nicht dargestellt) zum Blasen von Luft über eine Entfrosterleitung (nicht dargestellt) an eine Innenfläche einer Windschutzscheibe. Die Entfrosteröffnung 25 wird durch eine plattenartige drehbare Entfrosterklappe (Luftvolumenverhältniseinstelleinrichtung) 26 geöffnet und geschlossen.
Eine Gesichtsöffnung 27 ist an einem Teil an der Fahrzeugrückseite der Entfrosteröffnung 25 an der oberen Seite des Klimagehäuses 10 ausgebildet. Die Gesichtsöffnung 27 ist mit einem mittleren Gesichtsluftauslass und einem seitlichen Gesichtsluftauslass (nicht dargestellt) verbunden, aus denen klimatisierte Luft über eine Gesichtsleitung (nicht dargestellt) zum Oberkörper eines Fahrgasts im Raum geblasen wird. Die Gesichtsöffnung 27 wird durch eine plattenartige drehbare Gesichtsklappe (Luftvolumenverhältniseinstelleinrichtung) 28 geöffnet und geschlossen.
Eine Fußöffnung 29 ist unterhalb der Gesichtsöffnung 27 im Klimagehäuse 10 ausgebildet. Die Fußöffnung 29 ist mit einem Fußluftauslass (nicht dargestellt) verbunden, aus dem klimatisierte Luft über eine Fußleitung (nicht dargestellt) zu den Füßen eines Fahrgasts im Raum geblasen wird. Die Fußöffnung 29 wird durch eine plattenartige drehbare Fußklappe (Luftvolumenverhältniseinstelleinrichtung) 30 geöffnet und geschlossen.
Die obigen Luftauslassmodusklappen 26, 28, 30 sind miteinander über einen gemeinsamen Verbindungsmechanismus (nicht dargestellt) verbunden und werden mit einem Modusservomotor (Luftvolumenverhältniseinstelleinrichtung) 31, der als die elektrische Antriebseinheit dient, über diesen Verbindungsmechanismus gemeinsam angetrieben.
Der Aufbau einer elektrischen Steuerung in diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Verwendung von 1 und 2 beschrieben. Das Fahrzeug ist mit einem als Innenlufttemperaturerfassungseinrichtung dienenden Innenlufttemperatursensor 35a zum Erfassen einer Fahrzeuginnenlufttemperatur Tr und einem als Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung dienenden Außenlufttemperatursensor 35b zum Erfassen einer Fahrzeugaußenlufttemperatur Tam versehen.
Ein Nachverdampfapparatsensor 32 ist an einem Luftauslass des Verdampfapparats 9 im Klimagehäuse 10 vorgesehen, um als eine Nachverdampfapparattemperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Nachverdampfapparattemperatur Te als eine Kühltemperatur zu dienen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Rippentemperatursensor als der Nachverdampfapparatsensor 32 benutzt, um eine Temperatur der Rippen des Wärmetauscherkerns zu erfassen. Der Rippentemperatursensor kann die Nachverdampfapparattemperatur Te erfassen, selbst wenn Luft nicht durch den Verdampfapparat 9 durch Antreiben des Gebläses 11 strömt. Der Rippentemperatursensor kann jedoch auch ein Lufttemperatursensor zum Erfassen der Temperatur der durch den Wärmetauscherkern des Verdampfapparats 9 strömenden Luft sein.
Die Klima-ECU 5 berechnet eine später zu beschreibende Soll-Luftauslasstemperatur TAO unter Verwendung von Messsignalen, die von einer Gruppe von Sensoren 35 eingegeben werden, die als eine bekannte Umgebungszustandserfassungseinrichtung dienen. Die Gruppe von Sensoren 35 enthält einen Sonnenstrahlungssensor 35c zum Erfassen der Menge Sonnenstrahlung Ts zur Steuerung der Klimatisierung sowie einen Kühlmitteltemperatursensor 35d zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels Tw zusätzlich zu den obigen Temperatursensoren 32, 35a, 35b.
Eine nahe der Instrumententafel im Raum angeordnete Klimabedientafel 36 ist mit einer Gruppe von Bedienschaltern 37 versehen, die durch den Fahrgast betätigt werden. Betätigungssignale der Bedienschaltergruppe 37 werden ebenfalls in die Klima-ECU 5 eingegeben, um einen Eingabeprozess eines Tafelschalters und einen Anzeigeprozess auf der Klimabedientafel 36 durchzuführen.
Die Bedienschaltergruppe 37 enthält einen Temperatureinstellschalter 37a, der als Fahrzeuginnentemperatureinstelleinrichtung zum Erzeugen eines Temperatureinstellsignals Tset dient, einen Luftvolumenschalter 37b zum Erzeugen eines Luftvolumenschaltsignals, einen Luftauslassmodusschalter 37c zum Erzeugen eines Ausblassignals, einen Innenluft/Außenluft-Auswahlschalter 37d zum Erzeugen eines Innenluft/Außenluft-Schaltsignals, und einen Klimaschalter 37e zum Erzeugen eines Ein/Aus-Signals des Kompressors 1. Der Luftauslassmodusschalter 37c schaltet zwischen jeweiligen Modi, einschließlich eines Gesichtsmodus, welcher der bekannte Luftauslassmodus ist, eines Doppelmodus, eines Fußmodus, eines Fuß/Entfrostermodus und eines Entfrostermodus, durch manuelle Betätigung.
Die Klima-ECU 5 ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen und ihren Peripherieschaltungen aufgebaut. Die Klima-ECU 5 enthält eine Steuerung zum Steuern des Kapazitätsregelventils 38 durch Berechnen einer Soll-Nachverdampfapparattemperatur TEO, die eine später zu beschreibende Solltemperatur ist. Die Klima-ECU 5 enthält auch eine Steuerung zum Steuern des Ansaugöffnungsmotors 14d zum Antreiben der Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 14a durch Berechnen einer Ansaugöffnungsmodusposition, und eine Steuerung zum Steuern des Gebläsemotors 13 durch Berechnen des Blasluftvolumens. Die Klima-ECU 5 enthält ferner eine Steuerung zum Durchführen einer Ausblastemperatursteuerung des Luftmischmotors 22 zum Antreiben der Luftmischklappe 19 sowie eine Steuerung zum Steuern eines Luftauslasswechselmotors 31 durch Berechnen einer Luftauslassmodusstellung.
Es wird nun Bezug genommen auf eine Konstruktion in Zusammenhang mit einer Erfassungssteuerung eines Kältemittelmangels, die ein Hauptteil der vorliegenden Erfindung ist. Zuerst enthalten Sensoren, die zur Kältemittelmangelerfassungssteuerung gehören, einen Ausgabedrucksensor (Ausgabedruckerfassungseinrichtung) 39 zum Erfassen eines ausgabeseitigen Kältemitteldrucks Pd des vom Kompressor 1 ausgegebenen Kältemittels, einen Ausgabetemperatursensor (Ausgabetemperaturerfassungseinrichtung) 40 zum Erfassen einer ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td des vom Kompressor 1 ausgegebenen Kältemittels und einen Ansaugdrucksensor (Ansaugdruckerfassungseinrichtung) 41 zum Erfassen eines ansaugseitigen Kältemitteldrucks Ps des in den Kompressor 1 gesaugten Kältemittels. Ein Motordrehzahlsensor 4a ist zum Erfassen der Motordrehzahl vorgesehen. Diese Messsignale werden in die Klima-ECU 5 eingegeben.
Insbesondere bestimmt eine Ausgabekapazitätssteuerung 5a in der Klima-ECU 5 eine Soll-Nachverdampfapparattemperatur TEO basierend auf einer in den Raum zu blasenden Soll-Lufttemperatur, berechnet ein notwendiges Ausgabevolumen aus dem Kompressor 1 und einen Steuerstromwert und gibt einen an das Kapazitätsregelventil 38 anzulegenden Steuerstrom Ic aus. Ein durch den Motordrehzahlsensor 4a erfasstes Drehzahlsignal wird der Steuerung 5a eingegeben.
Es wird nun eine Funktionsweise des Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Flussdiagramms von 3 basierend auf einem Prozess der Klima-ECU 5 beschrieben, wenn ein Automatikschalter (nicht dargestellt) eingeschaltet wird, um eine Automatiksteuerung durchzuführen. Zuerst wird eine in 3 dargestellte Hauptroutine gestartet, wenn ein Zündschalter eingeschaltet und die Klima-ECU 5 mit Strom versorgt wird. In Schritt S1 werden Speicherinhalte eines Speichers zur Datenverarbeitung (RAM) oder dergleichen initialisiert.
Im nächsten Schritt S2 werden Umgebungszustände gelesen. Die Zustände enthalten eine durch den Innenlufttemperatursensor 35a erfasste Innenlufttemperatur Tr, eine durch den Außenlufttemperatursensor 35b erfasste Außenlufttemperatur Tam, eine durch den Sonnenstrahlungssensor 35c erfasste Sonnenstrahlungsmenge Ts, eine durch den Nachverdampfapparatsensor 32 erfasste Nachverdampfapparattemperatur Te, eine durch einen Wassertemperatursensor 35d erfasste Wassertemperatur Tw und eine durch ein Potentiometer im Servomotor 22 erfasste aktuelle Stellung TP der Luftmischklappe 19. Ferner wird ein Zustand des Bedienschalters zum Einstellen der Solltemperatur Tset durch den Temperatureinstellschalter 37a basierend auf Ausgangssignalen von der Bedientafel 36 gelesen.
Dann werden in Schritt S3, der als eine Soll-Luftauslasstemperatur-Berechnungseinrichtung dient, die im obigen Schritt S2 gelesenen Größen Tset, Tr, Tam und Ts in eine zuvor im ROM gespeicherte Gleichung (die hier weggelassen ist) eingesetzt, um die Soll-Luftauslasstemperatur TAO der in den Fahrzeugraum zu blasenden Klimaluft zu berechnen. Im nächsten Schritt wird ein Gebläseluftvolumen basierend auf der im obigen Schritt S3 bestimmten Soll-Luftauslasstemperatur TAO bestimmt. D. h. in Schritt S3 wird eine an den Gebläsemotor 13 anzulegende Gebläsesteuerspannung berechnet. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Gebläsesteuerspannung VF entsprechend der Soll-Luftauslasstemperatur TAO basierend auf im ROM vorgespeicherten Luftblaskennlinien (nicht dargestellt) bestimmt.
Im nächsten Schritt S5 wird ein Luftauslassmodus zum Blasen von Luft in den Raum basierend auf der im obigen Schritt S3 bestimmten Soll-Luftauslasstemperatur TAO für den Raum entsprechend im ROM vorgespeicherten Luftauslassmoduskennlinien (nicht dargestellt) bestimmt. Insbesondere wird der Luftauslassmodus so eingestellt, dass er ein Gesichtsmodus, ein Doppelmodus und ein Fußmodus ist, um die Soll-Luftauslasstemperatur TAO zu erhöhen.
Durch Bedienen des in der Bedientafel 36 vorgesehenen Luftauslassmodus-Auswahlschalters 37c wird der Luftauslassmodus auf irgendeinen des Gesichtsmodus, des Doppelmodus, des Fußmodus und des Fuß/Entfrostermodus eingestellt. Der Begriff „Gesichtsmodus”, wie er hier benutzt wird, bedeutet einen Luftauslassmodus, in dem die Klimaluft zum Oberkörper des Fahrgasts im Fahrgastraum geblasen wird. Der Begriff „Doppelmodus”, wie er hier benutzt wird, bedeutet einen Luftauslassmodus, in dem die Klimaluft zum Oberkörper und zum Fußbereich des Fahrgasts im Fahrgastraum geblasen wird.
Der hier verwendete Begriff „Fußmodus” bedeutet einen Luftauslassmodus, in dem die Klimaluft hauptsächlich zum Fußbereich des Fahrgasts im Fahrgastraum geblasen wird. Weiter bedeutet der Begriff „Fuß/Entfrostermodus”, wie er hier benutzt wird, einen Luftauslassmodus, in dem die Klimaluft zum Fußbereich des Fahrgasts im Fahrgastraum und zur Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen wird. Der Entfrostermodus, in dem die Klimaluft zur Innenfläche der Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen wird, wird durch Betätigen eines in der Bedientafel 36 vorgesehenen Frontentfrosterschalters (nicht dargestellt) eingestellt.
Im nächsten Schritt S6 werden die in Schritt S2 gelesenen Größen Tw und Te und die obige Größe TAO in eine im ROM vorgespeicherte Gleichung (die hier weggelassen ist) eingesetzt, um einen Soll-Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 19 zu berechnen. Dann wird in Schritt S7 ein Verhältnis von Einleitungsmengen der Innenluft zur Außenluft basierend auf der im obigen Schritt S3 bestimmten Soll-Luftauslasstemperatur TAO entsprechend einer im ROM vorgespeicherten Innenluft/Außenluft-Moduskennlinie (nicht dargestellt) bestimmt. Die Innenluft/Außenluft-Moduskennlinie zeigt, dass ein Innenluftmodus in einem Kühlbetrieb (d. h. bei einer niedrigen TAO) ausgewählt wird.
Dann wird in Schritt S8 eine Soll-Nachverdampfapparattemperatur TEO zum Zweck des Erzielens der in Schritt S3 bestimmten Soll-Luftauslasstemperatur TAO berechnet. Dann wird ein Soll-Ausgabevolumen des Kompressors 1 durch eine Rückkopplungssteuerung (PI-Steuerung) derart bestimmt, dass eine durch den Nachverdampfapparatsensor 32 erfasste Ist-Nachverdampfapparattemperatur Te identisch zur Soll-Nachverdampfapparattemperatur TEO ist. D. h. in Schritt S8 wird ein an den Kompressor 1 anzulegender Steuerstrom so berechnet, dass die Soll-Nachverdampfapparattemperatur TEO berechnet wird, wodurch die Soll-Luftauslasstemperatur TAO erhalten wird.
Im nächsten Schritt S9 wird ein Steuersignal entsprechend einer Steuergröße der in Schritt S4 berechneten Gebläsespannung VF an eine Gebläsemotor-Antriebsschaltung (nicht dargestellt) ausgegeben. Wenn die Steuergröße der in Schritt S4 berechneten Gebläsespannung VF an eine Gebläsemotor-Antriebsschaltung ausgegeben wird, wird das Lüfterrad 12 durch den Gebläsemotor 13 betrieben, um so das geblasene Luftvolumen in den Fahrzeugraum zu steuern. Dann wird in Schritt S10 ein Steuersignal zum Einstellen eines Luftauslassmodus an den Servomotor 31 basierend auf einer Steuergröße, die den im obigen Schritt S5 bestimmten Luftauslassmodus bewirkt, ausgegeben.
Im nächsten Schritt S11 wird ein Steuersignal zum Steuern der Luftmischklappe 19 an den Servomotor 22 basierend auf einer Steuergröße, die in dem im obigen Schritt S6 berechneten Soll-Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 19 resultiert, ausgegeben. Dann wird in Schritt S12 ein Steuersignal zum Einstellen eines Innenluft/Außenluft-Einleitungsmodus basierend auf einer Steuergröße, die in dem im obigen Schritt S7 bestimmten Einleitungsverhältnis der Innenluft zur Außenluft resultiert, an den Servomotor 14d ausgegeben. Dann wird in Schritt S13 der in Schritt S8 berechnete und bestimmte Steuerstrom Ic an das mit dem Kompressor 1 verbundene Kapazitätsregelventil 38 ausgegeben.
Nach dem Prozess von Schritt S13 kehrt der Steuerbetrieb zu Schritt S2 zurück, in dem wieder verschiedene Arten von Signalen gelesen werden. Unter Verwendung dieser Signale wird in Schritt S3 TAO berechnet. Die Steuerprozesse der Klimatisierung im Fahrzeugraum werden in Abhängigkeit von TAO und den Zuständen der verschiedenen in Schritt S2 gelesenen Eingangssignale durch die Schritte S3 bis S13 wiederholt. Wenn Steuerwerte manuell eingestellt werden, entspricht der jeweilige Einstellwert der manuellen Eingabe.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Kältemittelmangelerfassungssteuerung nach Schritt S13 unter Bezug auf 4 bis 6. 4 ist ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms des ersten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist. Zuerst wird in Schritt S21 ein variabler Anfangsstrom (Imax) des Kompressors 1 basierend auf der folgenden Gleichung (1) berechnet. Es sollte beachtet werden, dass die Buchstaben A bis D in der Gleichung Konstanten sind, Nc die Drehzahl des Kompressors ist, Pd ein ausgabeseitiger Kältemitteldruck ist und Ps ein ansaugseitiger Kältemitteldruck ist. Imax = A × Nc² + B × (Pd – C × Ps) + D (1)
Im nächsten Schritt S22 wird die in Schritt S21 berechnete Größe Imax mit dem an das Kapazitätsregelventil 38 ausgegebenen aktuellen Steuerstrom Ic verglichen und es wird bestimmt, ob der Steuerstrom Ic kleiner als der variable Anfangsstrom Imax ist oder nicht. 5 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem an das Kapazitätsregelventil 38 angelegten Steuerstrom Ic und einer Kältemittelströmungsrate Gr. Ein Anstieg in der Kältemittelströmungsrate Gr, mit anderen Worten in der Ausgabekapazität des Kompressors 1, führt zu einer Erhöhung des Steuerstroms Ic.
Alternativ wird, wenn eine Kapazitätsschwankung des Kompressors beginnen soll, um so eine vorbestimmte Ausgabekapazität des Kompressors beizubehalten, der Strom (Imax) zum Start der Kapazitätsschwankung maximal, und daher kann der Steuerstrom Ic während der Kapazitätsschwankung nach dem Start des Schwankungsbetriebs kleiner als der variable Anfangsstrom Imax werden. Hierdurch kann man bestimmen, ob sich der Kompressor 1 in einer Kapazitätssteuerung befindet oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt S22 „N” ist und die Kapazität des Kompressors 1 nicht geregelt wird, kann die Ausgabekapazität des Kompressors 1 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl stark schwanken, und daher kehrt der Betrieb zu Schritt S2 der Hauptroutine zurück, ohne eine später zu beschreibende Bestimmung des Kältemittelmangels durchzuführen. Wenn die Bestimmung in Schritt S22 „Y” ist und die Kapazität des Kompressors 1 geregelt wird, geht der Steuerbetrieb weiter zu Schritt S23.
In Schritt S23 wird ein Schwellenwert TDO zur Bestimmung des Kältemittelmangels basierend auf einer Abbildung der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td gegenüber dem ausgabeseitigen Kältemitteldruck Pd berechnet. 6 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem ausgabeseitigen Kältemitteldruck Pd und dem Schwellenwert TDO bei der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td. Dieses Diagramm zeigt, dass, je höher der ausgabeseitige Kältemitteldruck Pd ist, der Schwellenwert TDO zum Bestimmen des Kältemittelmangels umso höher ist.
Im nächsten Schritt S24 wird bestimmt, ob die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td niedriger als der in Schritt S23 berechnete Schwellenwert TDO ist oder nicht. Wenn die Bestimmung in Schritt S24 „Y” ist und die ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td niedriger als der Schwellenwert TDO ist, wird bestimmt, dass die Kältemittelmenge in einem normalen Bereich liegt, und dann kehrt der Steuerbetrieb zu Schritt S2 der Hauptroutine zurück.
Wenn die Bestimmung in Schritt S24 „N” ist und die ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td höher als der Schwellenwert TDO ist, wird bestimmt, dass das Kältemittel in einem Mangelzustand ist. Im folgenden Prozess für einen Kältemittelmangel wird der Kompressor 1 in Schritt S25 gestoppt und die Klimaanlage wird in Schritt S26 in einen Luftblasmodus umgeschaltet. Im Luftblasmodus bläst das Gebläse Luft in der Klimaanlage, während der Kompressor 1 abgeschaltet ist.
Es werden nun die Merkmale und Wirkungen des Ausführungsbeispiels beschrieben. Zuerst enthält die Kühlkreisvorrichtung den Dampfkompressionskühlkreis R, der den Kompressor 1, den Gaskühler 6, das Expansionsventil 8 und den Verdampfapparat 9 enthält, die in einer Ringform verbunden sind. Die Kühlkreisvorrichtung enthält auch das im Kompressor 1 vorgesehene Kapazitätsregelventil 38 zum Steuern der Ausgabekapazität des Kompressors 1 durch das Steuersignal von außen sowie die Klima-ECU 5, in die ein mit der Drehzahl des Fahrzeugmotors 4 zusammenhängendes Drehzahlsignal eingegeben wird und die zum Steuern des Kapazitätsregelventils 38 ausgebildet ist.
Die Klima-ECU 5 enthält eine Variabelzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands, in dem der Kompressor 1 eine variable Ausgabekapazität hat, und eine Kältemittelmangelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Mangels des im Kühlkreis R zirkulierenden Kältemittels. Die Klima-ECU 5 ist ausgebildet, um die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung bestimmen zu lassen, ob ein Kältemittelmangel vorliegt oder nicht, wenn die Variabelzustandserfassungseinrichtung den variablen Zustand erfasst.
Mit dieser Anordnung kann unter Verwendung des Kompressors 1 mit dem Kapazitätsregelventil 38 die Kältemittelströmungsrate auf eine vorbestimmte (konstante) Rate geregelt werden, selbst wenn die Drehzahl des Kompressors 1 zusammen mit der Motordrehzahl bei schwankender Ausgabekapazität variiert. Daher kann die Erfassung des Kältemittelmangels exakt durchgeführt werden, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabekapazität des Kompressors 1 schwankt und die Kältemittelströmungsrate konstant ist. Dies kann den Mangel des Kältemittels ohne Beeinträchtigung durch Schwankungen in der Motordrehzahl genau bestimmen.
Die als Variabelzustandserfassungseinrichtung dienende Klima-ECU 5 ist ausgebildet, um den aktuell an das Kapazitätsregelventil 38 ausgegebenen Steuerstrom Ic mit dem variablen Anfangsstrom Imax zu vergleichen, der vorgesehen wird, wenn die Ausgabekapazität des Kompressors durch Steuern des Kapazitätsregelventils 38 auf einen vorbestimmten Wert verringert werden soll. Ferner bestimmt die Klima-ECU 5, dass die Ausgabekapazität des Kompressors im variablen Zustand ist, wenn der Steuerstrom Ic kleiner als der variable Anfangsstrom Imax ist.
Der Steuerstrom Ic während schwankender Kapazität kann im Vergleich zum variablen Anfangsstrom Imax zu Beginn der schwankenden Kapazität klein sein. Deshalb ist es durch die Bestimmung, ob der ausgegebene Steuerstrom Ic kleiner als der variable Anfangsstrom Imax ist oder nicht, möglich, einfach zu erfassen, ob die Kapazität schwankt oder nicht.
Die Klima-ECU 5 enthält den Ausgabedrucksensor 39 zum Erfassen eines ausgabeseitigen Kältemitteldrucks Pd des vom Kompressor 1 ausgegebenen Kältemittels und den Ausgabetemperatursensor 40 zum Erfassen einer ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td des vom Kompressor 1 ausgegebenen Kältemittels. Die als Kältemittelmangelerfassungseinrichtung dienende Klima-ECU 5 ist ausgebildet, um den Schwellenwert TDO der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td zum Bestimmen des Kältemittelmangels basierend auf dem erfassten ausgabeseitigen Kältemitteldruck Pd zu bestimmen. Die Klima-ECU 5 ist weiter ausgebildet, um die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td mit dem Schwellenwert TDO zu vergleichen und zu bestimmen, dass ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn die ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td höher als der Schwellenwert TDO ist.
Wie oben erwähnt, kann die Verwendung des ausgabeseitigen Kältemitteldrucks Pd und der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur Td den Kältemittelmangel in einem weiten Nutzungsbereich von Kältemittelmengen exakt bestimmen, ohne so stark durch externe Faktoren wie die Außenlufttemperatur und die Motordrehzahl beeinflusst zu werden.
Das Kohlendioxid(CO₂)-Kältemittel kann in diesem Ausführungsbeispiel als Kältemittel verwendet werden. In einem überkritischen Kühlkreis, in dem der ausgabeseitige Kältemitteldruck Pd gleich oder höher als der kritische Druck des CO₂-Kältemittels ist, ist die ausgabeseitige Kältemitteltemperatur Td im Vergleich zu einem unterkritischen Kühlkreis, in dem ein ausgabeseitiger Kältemitteldruck Pd niedriger als der kritische Druck des Kältemittels (Fleon-Kältemittel oder dergleichen) ist, hoch.
Daher neigt ein Ausgabetemperaturschutz normalerweise dazu, aufgrund des Kältemittelmangels aktiv zu sein. Die Anwendung der vorliegenden Erfassungssteuerung des Kältemittelmangels kann es jedoch schwierig machen, den Ausgabetemperaturschutz aktiv werden zu lassen, selbst bei der Benutzung des CO₂-Kältemittels, wodurch eine Kühlleistung zuverlässiger gewährleistet werden kann.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
7 ist ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Schritte wie jene in dem in 4 dargestellten Flussdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels sind mit den gleichen Schrittnummern gekennzeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Nachfolgend werden nur unterschiedliche Schritte zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels (4) beschrieben.
Wie in 7 dargestellt, enthält das Gasmangelerfassungs-Steuerprogramm der ECU 5 des zweiten Ausführungsbeispiels ferner Schritte S221 und S222, die dem Ablauf zwischen S22 und S23 des in 4 dargestellten Flussdiagramms hinzugefügt sind. In Schritt S221 wird ein Änderungsmaß ΔTe der Nachverdampfapparattemperatur Te, die durch den Nachverdampfapparatsensor 32 erfasst wird, für eine vorbestimmte Zeitdauer berechnet. Zum Beispiel ist das Änderungsmaß ΔTe eine Differenz zwischen der zur aktuellen Zeit erfassten Größe Te und der in der vorherigen Hauptroutine erfassten Größe Te.
Im nächsten Schritt S222 wird bestimmt, ob ein Absolutwert des in Schritt S221 berechneten Änderungsmaßes ΔTe kleiner als ein vorbestimmter Wert β ist oder nicht. Wenn der Absolutwert des Änderungsmaßes ΔTe größer als der vorbestimmte Wert β ist, wird bestimmt, dass sich die Nachverdampfapparattemperatur ändert, und daher wird die Erfassung des Kältemittelmangels nicht ausgeführt. Wenn der Absolutwert des Änderungsmaßes ΔTe kleiner als der vorbestimmte Wert β ist, wird bestimmt, dass der Kühlkreis in einem stabilen Zustand ist, und daher wird die Erfassung des Kältemittelmangels durchgeführt.
Es wurden die Unterschiedsmerkmale zu jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Nachverdampfapparatsensor 32 zum Erfassen der Nachverdampfapparattemperatur Te des Verdampfapparats 9 vorgesehen. Die Klima-ECU 5 berechnet das Änderungsmaß ΔTe der Temperatur durch Vergleichen der gerade erfassten Nachverdampfapparattemperatur Te mit der vor einer bestimmten Zeit (z. B. vor einer Periode) erfassten Nachverdampfapparattemperatur Te. Wenn der Absolutwert des Änderungsmaßes ΔTe kleiner als der vorbestimmte Wert β ist, bestimmt die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung, ob ein Kältemittelmangel vorliegt oder nicht.
Bei dieser Anordnung wird zusätzlich zur Erfassung des Zustands der schwankenden Kapazität der stabile Zustand erfasst, wenn eine Änderungsrate der Nachverdampfapparattemperatur Te kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Dies kann den stabilen Zustand zuverlässiger auswählen, wodurch der Kältemittelmangel exakt bestimmt werden kann.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
8 ist ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Schritte wie jene in dem in 4 dargestellten Flussdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels sind durch die gleichen Schrittnummern gekennzeichnet und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Nachfolgend werden nur Unterschiedsschritte zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wie in 8 dargestellt, enthält das Gasmangelerfassungs-Steuerprogramm dieses Ausführungsbeispiels einen Schritt S223, der zwischen Schritt S22 und Schritt S23 des in 4 dargestellten Flussdiagramms hinzugefügt ist. In Schritt S223 wird bestimmt, ob eine verstrichene Zeit nach dem Betrieb des Kühlkreises eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet oder nicht. Wenn die verstrichene Zeit nach dem Kreisbetrieb (Kompressorbetrieb) die vorbestimmte Zeitdauer bei der Bestimmung in Schritt S223 nicht erreicht, wird die Erfassung des Kältemittelmangels nicht durchgeführt. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer nach dem Kreisbetrieb verstrichen ist, wird die Erfassung des Kältemittelmangels durchgeführt.
Die Unterschiedsmerkmale zu jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels wurden beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Klima-ECU 5 eine Timereinrichtung (Schritt S223), die eine verstrichene Zeit nach dem Kreisbetrieb des Kühlkreises R messen kann. Wenn die vorbestimmte Zeit oder mehr gemäß der Timereinrichtung (Schritt S223) verstrichen ist, bestimmt die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung, ob der Kältemittelmangel vorliegt oder nicht.
So wird in einer Übergangsperiode, während welcher der Kühlkreis zu Beginn der Aktivierung zu seiner Stabilität fortschreitet, die Bestimmung des Kältemittelmangels nicht durchgeführt. Nachdem der Kühlkreis den stabilen Betrieb durchführt, wird die Bestimmung des Kältemittelmangels gestartet, wodurch der Kältemittelmangel exakt bestimmt wird.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 ist ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines vierten Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist. Die gleichen Schritte wie jene in dem in 4 gezeigten Flussdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels sind durch die gleichen Schrittnummern gekennzeichnet und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Nachfolgend werden nur Unterschiedsschritte zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel enthält einen Schritt S231, der zwischen Schritt S23 und Schritt S24 des in 4 dargestellten Flussdiagramms eingefügt ist. In Schritt S231 wird ein Verbesserungsmaß α berechnet und dann zu dem in Schritt S23 berechneten Schwellenwert TDO hinzugefügt, wodurch der Schwellenwert verbessert wird, um einen Schwellenwert TDO' bereitzustellen. Daher wird im nächsten Schritt S24 eine Vergleichsbestimmung unter Verwendung des in Schritt S231 verbesserten Schwellenwerts TDO' anstelle des Schwellenwerts TDO durchgeführt.
10 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem ansaugseitigen Kältemitteldruck Ps oder einer Nachverdampfapparattemperatur Te und dem Verbesserungsmaß α. Dieses Diagramm zeigt, dass, je niedriger der ansaugseitige Kältemitteldruck Ps oder die Nachverdampfapparattemperatur Te ist, das hinzuzufügende Verbesserungsmaß α umso größer ist. Dies bedeutet, dass die Verbesserung dem ersten Ausführungsbeispiel in dem erfassten Kreiszustand bei dem Druck oder der Temperatur auf einer Niederdruckseite hinzugefügt wird.
Die Unterschiedsmerkmale zu jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels wurden beschrieben. Zuerst ist der Ansaugdrucksensor 41 zum Erfassen des ansaugseitigen Kältemitteldrucks Ps des in den Kompressor 1 gesaugten Kältemittels vorgesehen. Die Klima-ECU 5 verbessert den Schwellenwert TDO gemäß dem erfassten ansaugseitigen Kältemitteldruck Ps. Die ansaugseitige Kältemitteltemperatur Td wird durch den ausgabeseitigen Kältemitteldruck Pd, den ansaugseitigen Kältemitteldruck Ps und die Kompressionsleistung bestimmt. Deshalb wird die Verbesserung durch den ansaugseitigen Kältemitteldruck Ps auf der Niederdruckseite weiter hinzugefügt, sodass der Kältemittelmangel genauer bestimmt werden kann.
Diese Verbesserung kann durch Berechnen eines Sättigungsdrucks aus der Nachverdampftemperatur Te erfolgen. Die Klima-ECU 5 verbessert den Schwellenwert TDO basierend auf der Nachverdampfapparattemperatur Te. Aus diesem Grund ist, um die Kühlsteuerung oder Entfrostungssteuerung im Kühlkreis normal durchzuführen, der Nachverdampfapparatsensor 32 vorgesehen, um die Nachverdampfapparattemperatur Te zu erfassen. Daher kann der ansaugseitige Kältemitteldruck Ps aus der Nachverdampfapparattemperatur Te abgeschätzt werden, was den Bedarf für den Ansaugdrucksensor 41 beseitigen kann, was in einer Verringerung der Anzahl von Sensoren und der Kosten resultiert.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
11 ist ein Flussdiagramm eines Gasmangelerfassungs-Steuerprogramms eines fünften Ausführungsbeispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist. Die gleichen Schritte wie jene in dem in 4 gezeigten Flussdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels sind durch die gleichen Schrittnummern gekennzeichnet und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Nachfolgend werden nur unterschiedliche Schritte zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel enthält einen Schritt S27, der nach Schritt S26 des in 4 gezeigten Flussdiagramms hinzugefügt ist. In Schritt S27 wird eine Warnmeldung an die Klimabedientafel 36 oder dergleichen ausgegeben. Insbesondere wird die Anzeige „Klimatisierung, Gasmangel” oder dergleichen auf der Klimabedientafel 36 angegeben.
Die Unterschiedsmerkmale zu jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels wurden beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Anzeigeeinrichtung 36 zum Anzeigen eines Betriebszustands des Kühlkreises R vorgesehen. Wenn die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung bestimmt, dass ein Kältemittelmangel vorliegt, lässt die Klima-ECU 5 die Anzeigeeinrichtung 36 die Anzeige ausgeben, die dem Fahrgast einen „Kältemittelmangel” anzeigt.
Normalerweise wird, nachdem der Fahrgast die ungewöhnliche Kühlleistung findet, bestimmt, dass ein Kältemittelmangel vorliegt und der Prozess wird durchgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel kann, weil dem Fahrgast der Kältemittelmangel zu einem frühen Zeitpunkt gemeldet wird, während der Grad des Kältemittelmangels klein ist, ein Prozess zum Schutz des Kompressors in einer frühen Stufe durchgeführt werden, bevor sich der Fahrgast aufgrund des Mangels der Kühlleistung unzufrieden fühlt.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
Zum Beispiel wurde in den obigen Ausführungsbeispielen der überkritische Dampfkompressionskreis mit einem Kältemittel, dessen Hochdruck den kritischen Druck übersteigt, wie beispielsweise CO₂, beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen unterkritischen Dampfkompressionskreis mit einem Kältemittel, dessen Hochdruck den kritischen Druck nicht übersteigt, wie beispielsweise ein Kältemittel auf Fleonbasis oder ein Kältemittel auf HC-Basis, angewendet werden.
Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Dampfkompressionskühlkreis (R), der einen durch einen Fahrzeugmotor (4) angetriebenen Kompressor (1) zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kühler (6) zum Kühlen des Kältemittels aus dem Kompressor (1), eine Dekompressionseinrichtung (8) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler (6) und einen Verdampfapparat (9) zum Verdampfen des dekomprimierten Kältemittels enthält, die in einem geschlossenen Kreis verbunden sind; einem im Kompressor (1) vorgesehenen Kapazitätssteuermechanismus (38) zum Steuern einer Ausgabekapazität des Kompressors (1) durch ein Steuersignal von außen; und einer Steuereinrichtung (5), der ein mit der Drehzahl des Fahrzeugmotors (4) zusammenhängendes Drehzahlsignal eingegeben wird und die zum Steuern des Kapazitätssteuermechanismus (38) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (5) eine Variabelzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines variablen Zustands, in dem die Ausgabekapazität des Kompressors (1) schwankt, und eine Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Kältemittelmangels im Kühlkreis (R) enthält, einer Ausgabedruckerfassungseinrichtung (39) zum Erfassen eines vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteldrucks (Pd); und einer Ausgabetemperaturerfassungseinrichtung (40) zum Erfassen einer vom Kompressor (1) ausgegebenen ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td), wobei die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung einen Schwellenwert (TDO) der ausgabeseitigen Kältemitteltemperatur (Td) zum Bestimmen des Kältemittelmangels basierend auf dem erfassten ausgabeseitigen Kältemitteldruck (Pd) bestimmt, die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur (Td) mit dem Schwellenwert (TDO) vergleicht und dann bestimmt, dass ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn die erfasste ausgabeseitige Kältemitteltemperatur (Td) höher als der Schwellenwert (TDO) ist, und wobei die Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung bestimmt, ob ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn die Variabelzustandserfassungseinrichtung den variablen Zustand erfasst.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Variabelzustandserfassungseinrichtung einen aktuell dem Kapazitätssteuermechanismus (38) ausgegebenen Steuerstrom (Ic) mit einem variablen Anfangsstrom (Imax), der vorgesehen wird, wenn die Ausgabekapazität durch Steuern des Kapazitätssteuermechanismus (38) auf einen vorbestimmten Wert verringert werden soll, vergleicht und bestimmt, dass die Ausgabekapazität des Kompressors (1) im variablen Zustand ist, wenn der Steuerstrom (Ic) kleiner als der variable Anfangsstrom (Imax) ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Nachverdampfapparattemperaturerfassungseinrichtung (32) zum Erfassen einer Nachverdampfapparattemperatur (Te) des Verdampfapparats (9), wobei die Steuereinrichtung (5) ein Temperaturänderungsmaß (ΔTe) durch Vergleichen der zur aktuellen Zeit erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te) mit der vor einer bestimmten Zeit erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te) berechnet und so die Kältemittelmangelbestimmungseinrichtung bestimmt, ob ein Kältemittelmangel vorliegt, wenn ein Absolutwert des Temperaturänderungsmaßes (ΔTe) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Steuereinrichtung (5) eine Timereinrichtung (S223) aufweist, um eine verstrichene Zeit nach einem Betriebsstart des Kühlkreises (R) messen zu können, und wenn die Timereinrichtung (S223) misst, dass eine vorbestimmte Zeit oder mehr nach dem Betriebsstart des Kühlkreises (R) verstrichen ist, die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung bestimmt, ob ein Kältemittelmangel vorliegt.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Ansaugdruckerfassungseinrichtung (41) zum Erfassen eines in den Kompressor (1) gesaugten ansaugseitigen Kältemitteldrucks (Ps), wobei die Steuereinrichtung (5) den Schwellenwert (TDO) entsprechend dem erfassten ansaugseitigen Kältemitteldruck (Ps) verbessert.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinrichtung (5) den Schwellenwert (TDO) entsprechend der erfassten Nachverdampfapparattemperatur (Te) verbessert.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer Anzeigeeinrichtung (36) zum Anzeigen eines Betriebszustands des Kühlkreises (R), wobei die Steuereinrichtung (5) eine Anzeige zum Mitteilen eines Kältemittelmangels an einen Fahrgast auf der Anzeigeeinrichtung (36) ausgibt, wenn die Kältemittelmangelerfassungseinrichtung bestimmt, dass ein Kältemittelmangel vorliegt.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher Kohlendioxid (CO₂) als das Kältemittel verwendet wird.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher das Kältemittel ein Kältemittel auf Flonbasis oder ein Kältemittel auf HC-Basis ist.