-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung,
die einen Kältemittelknappheitszustand bestimmen kann,
in dem das in einem Kältemittelkreislauf zirkulierende
Kältemittel nicht ausreichend ist.
-
Eine
in
JP 2007-17110
A beschriebene herkömmliche Kältekreislaufvorrichtung
ist aufgebaut, um fähig zu sein, einen Kältemittelknappheitszustand zu
bestimmen, in dem das in einem Kältemittelkreislauf zirkulierende
Kältemittel nicht ausreichend ist. In der Kältekreislaufvorrichtung
wird ein Kompressor mit variabler Verdrängung als ein Kompressor
verwendet, und der Kompressor ist mit einem Kapazitätssteuerventil
zum Ändern einer Ausstoßkapazität des
Kompressors entsprechend einer Druckdifferenz ΔP zwischen
einem Ausstoßdruck und einem Ansaugdruck des Kältemittels
des Kompressors versehen.
-
Ein
Kältemittelverdampfungsdruck (Pd – ΔP) wird
berechnet, indem die Druckdifferenz ΔP von einem Kältemitteldruck
Pd auf einer Hochdruckseite subtrahiert wird, und eine Kältemittelverdampfungstemperatur
wird basierend auf dem Kältemittelverdampfungsdruck berechnet.
Der Kältemitteldruck Pd auf einer Hochdruckseite kann durch
einen Hochdrucksensor erfasst werden, und eine Lufttemperatur, die
aus dem Verdampfer strömt, wird von einem Lufttemperatursensor
erfasst. Dann wird der Kältemittelknappheitszustand bestimmt,
indem die Kältemittelverdampfungstemperatur und die von
dem Lufttemperatursensor erfasste Lufttemperatur, die aus dem Verdampfer
strömt, verglichen werden.
-
In
dem Kompressor mit variabler Verdrängung umfasst das Kapazitätssteuerventil
einen elektromagnetischen Mechanismus zum Erzeugen einer elektromagnetischen
Kraft entsprechend einem von einer Steuervorrichtung ausgegebenen
Steuerstromwert, und ein Ventilkörper wird entsprechend
einem Gleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kraft des elektromagnetischen
Mechanismus und der Druckdifferenz ΔP verschoben.
-
In
der in
JP 2007-17110
A beschriebenen Kältekreislaufvorrichtung wird
der Steuerstromwert geändert, um die Ausstoßkapazität
des Kompressors mit variabler Verdrängung zu steuern und
gleichzeitig die Druckdifferenz ΔP zu steuern. Das heißt,
durch Bestimmen des Steuerstromwerts wird eine Zieldruckdifferenz
zwischen dem Ausstoßdruck und dem Ansaugdruck bestimmt,
wodurch die Druckdifferenz ΔP erfasst wird.
-
Jedoch
kann in der Kältekreislaufvorrichtung ein Kältemittelknappheitszustand
abhängig von der Spezifikation von Komponenten des Kältemittelkreislaufs
bewirkt werden.
-
Angesichts
der vorangehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen,
in der ein Kältemittelknappheitszustand ungeachtet der
Spezifikation von Komponenten eines Kältemittelkreislaufs genau
bestimmt werden kann.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung:
einen Kältemittelkreislauf, der versehen ist mit: einem
Kompressor (11), der aufgebaut ist, um Kältemittel
zu komprimieren und auszustoßen, einem Kältemittelstrahler
(12), der aufgebaut ist, um das von dem Kompressor (11)
ausgestoßene Kältemittel zu kühlen, einem
Dekompressionsabschnitt (13), der aufgebaut ist, um das
von dem Kältemittelstrahler (12) strömende
Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren, und einem
Verdampfer (14), der aufgebaut ist, um das Kältemittel
zu verdampfen, nachdem es in dem Dekompressionsabschnitt (13)
dekomprimiert wurde; ein Gebläse (14a), das geeignet
ist, um Luft zu dem Verdampfer (14) zu blasen, um den Wärmeaustausch
mit dem Kältemittel in dem Verdampfer (14) durchzuführen;
einen Strömungserfassungsabschnitt (20a), der
geeignet ist, um eine physikalische Größe mit
einer Beziehung zu einer Kältemittelströmungsmenge
(Gr), die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, zu erfassen;
einen Außenlufterfassungsabschnitt (21), der geeignet
ist, eine Temperatur der Außenluft zu erfassen; einen Luftblasmengenerfassungsabschnitt
(20b), der geeignet ist, eine physikalische Größe
mit einer Beziehung zu einer Luftblasmenge (Ga), die von dem Gebläse
(14a) zu dem Verdampfer (14) geblasen wird, zu
erfassen; einen lufteinlassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(24), der geeignet ist, eine Lufttemperatur (Tein) zu erfassen,
die zu einer Lufteinlassseite des Verdampfers (14) strömt;
und einen luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt (25),
der geeignet ist, eine Lufttemperatur (Tef1) auf einer Luftauslassseite
des Verdampfers (14) zu erfassen. In der Kältekreislaufvorrichtung
ist ein kältemittelseitiger Kapazitätsberechnungsabschnitt
(S6) geeignet, um unter Verwendung der von dem Strömungserfassungsabschnitt (20a)
erfassten Kältemittelströmungsmenge (Gr) und der
von dem Außenlufterfassungsabschnitt (21) erfassten
Temperatur (Tam) der Außenluft eine kältemittelseitige
Kühlkapazität (Qer) zu berechnen. Außerdem
ist ein luftseitiger Kapazitätsberechnungsabschnitt (S7)
geeignet, unter Verwendung der von dem Luftblasmengenerfassungsabschnitt
(20b) erfassten Luftblasmenge (Ga), der von dem lufteinlassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(24) erfassten Lufttemperatur (Tein) und der von dem luftauslassseitigen
Temperaturerfassungsabschnitt (25) erfassten Lufttemperatur
(Tef1) eine luftseitige Kühlkapazität (Gea) zu
berechnen. Außerdem ist ein Verdampfungstemperaturschätzabschnitt
(S8) geeignet, eine Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) als eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Verdampfers
(14) zu schätzen, wenn die luftseitige Kühlkapazität
(Qea) gleich der kältemittelseitigen Kühlkapazität
(Qer) ist, und ein Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) ist geeignet, einen Kältemittelknappheitszustand zu
bestimmen, in dem das in dem Kältemittelkreislauf zirkulierende
Kältemittel nicht ausreichend ist. Der Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) bestimmt den Kältemittelknappheitszustand, wenn der
Absolutwert einer Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) und der Lufttemperatur (Tef1), die von dem luftauslassseitigen
Temperaturerfassungsabschnitt (25) erfasst wird, gleich
oder größer als eine vorgegebene Standarddifferenz
(KTef) ist. Folglich ist es möglich, einen Kältemittelknappheitszustand
ungeachtet der Spezifikation der Komponenten des Kältemittelkreislaufs
genau zu bestimmen.
-
Wenn
das Kältemittel geringfügig nicht ausreichend
ist, das heißt, wenn der Kältemittelknappheitszustand
ein geringfügiger Kältemittelknappheitszustand
ist, ist die erfasste Lufttemperatur (Tef1) niedriger als die Temperatur
von Kältemittel, das aus dem Verdampfer (14) strömt.
In diesem Fall berechnet der kältemittelseitige Kapazitätsberechnungsabschnitt
(S6) die kältemittelseitige Kühlkapazität
(Qer) als kleiner als eine tatsächliche kältemittelseitige Kühlkapazität.
Daher wird die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) auf einen höheren Wert als die erfasste Lufttemperatur
(Tef1) geschätzt, wodurch der Kältemittelknappheitszustand
genau erfasst wird.
-
Wenn
im Gegensatz dazu das Kältemittel in hohem Maß nicht
ausreichend ist, das heißt, wenn der Kältemittelknappheitszustand
ein großer Knappheitszustand ist, wird eine Differenz zwischen
der einlassseitigen Lufttemperatur (Tein) und der erfassten Lufttemperatur
(Tef1) kleiner. In diesem Fall berechnet der luftseitige Kapazitätsberechnungsabschnitt
(S7) die luftseitige Kühlkapazität (Qea) als kleiner
als eine tatsächliche luftseitige Kühlkapazität. Daher
wird die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) auf einen niedrigeren Wert als die erfasste Lufttemperatur
(Tef1) geschätzt, wodurch der Kältemittelknappheitszustand
genau erfasst wird.
-
Als
ein Beispiel kann die Kältekreislaufvorrichtung ferner
mit einem Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) versehen sein, der aufgebaut ist, um eine Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) zu ändern, und einem Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt
(20c), der geeignet ist, den Betrieb des Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitts (11a)
zu steuern. In diesem Fall bewirkt der Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt
(20c), dass der Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) senkt, wenn die von dem luftauslassseitigen
Temperaturerfassungsabschnitt (25) erfasste Lufttemperatur
(Tef1) höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) in dem Kältemittelknappheitszustand ist. Außerdem
kann ferner ein Warnabschnitt (34) bereitgestellt werden,
der einen Benutzer warnt, wenn der Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) den Kältemittelknappheitszustand bestimmt.
-
Der
Kompressor kann ein Kompressor (11) mit variabler Kapazität
(d. h. ein Kompressor mit variabler Verdrängung) sein,
der aufgebaut ist, um die Kältemittelausstoßkapazität
zu ändern, und der Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) kann ein Kapazitätssteuerventil (11a)
sein, das aufgebaut ist, um die Kältemittelausstoßkapazität
zu ändern. In diesem Fall erfasst der Strömungserfassungsabschnitt
(20a) ein Steuersignal (Ic), das von dem Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt
(20c) an das Kapazitätssteuerventil (11a)
ausgegeben wird, um die Ausstoßkapazität des Kompressors
(11) zu steuern.
-
Der
kältemittelseitige Kapazitätsberechnungsabschnitt
(S6) kann die kältemittelseitige Kühlkapazität
(Qer) unter Verwendung der von dem luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(25) erfassten Lufttemperatur (Tef1) berechnen. Ferner kann
der luftseitige Kapazitätsberechnungsabschnitt (S7) die
luftseitige Kühlkapazität (Qea) unter Verwendung
einer spezifischen Wärme (Ca) von Luft und/oder eines Wärmeaustauschwirkungsgrads
des Verdampfers (14) berechnen.
-
Außerdem
kann die vorgegebene Basisdifferenz (KTet) derart festgelegt werden,
dass der Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt (S9)
fähig ist, den Kältemittelknappheitszustand selbst
dann zu bestimmen, wenn die von dem luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(25) erfasste Lufttemperatur (Tef1) niedriger als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) ist. Folglich kann der Kältemittelknappheitszustand,
selbst wenn das Kältemittel geringfügig nicht
ausreichend ist, genau erfasst werden.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung:
einen Kältemittelkreislauf, der umfasst: einen Kompressor
(11), der aufgebaut ist, um Kältemittel zu komprimieren
und auszustoßen, einen Kältemittelstrahler (12),
der aufgebaut ist, um das von dem Kompressor (11) ausgestoßene
Kältemittel zu kühlen, einen Dekompressionsabschnitt
(13), der aufgebaut ist, um das von dem Kältemittelstrahler
(12) strömende Kältemittel zu dekomprimieren
und zu expandieren, und einen Verdampfer (14), der aufgebaut
ist, um das Kältemittel zu verdampfen, nachdem es in dem
Dekompressionsabschnitt (13) dekomprimiert wurde; ein Gebläse
(14a), das geeignet ist, um Luft zu dem Verdampfer (14)
zu blasen, um den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel
in dem Verdampfer (14) durchzuführen; einen Strömungserfassungsabschnitt
(20a), der geeignet ist, um eine physikalische Größe
mit einer Beziehung zu einer Kältemittelströmungsmenge
(Gr), die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, zu erfassen;
einen Außenlufterfassungsabschnitt (21), der geeignet
ist, eine Temperatur der Außenluft zu erfassen; einen Luftblasmengenerfassungsabschnitt
(20b), der geeignet ist, eine physikalische Größe
mit einer Beziehung zu einer Luftblasmenge (Ga), die von dem Gebläse
(14a) zu dem Verdampfer (14) geblasen wird, zu
erfassen; einen lufteinlassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(24), der geeignet ist, eine Lufttemperatur (Tein) zu erfassen,
die zu einer Lufteinlassseite des Verdampfers (14) strömt;
und einen luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt (25),
der geeignet ist, eine Lufttemperatur (Tef1) auf einer Luftauslassseite
des Verdampfers (14) zu erfassen. In der Kältekreislaufvorrichtung
ist ein Verdampfungstemperaturschätzabschnitt (S8) geeignet,
eine Schätzkältemittelverdampfungstemperatur (Tef2)
unter Verwendung der von dem Strömungserfassungsabschnitt
(20a) erfassten Kältemittelströmungsmenge
(Gr), der von dem Außenlufterfassungsabschnitt (21)
erfassten Temperatur (Tam) der Außenluft, der von dem Luftblasmengenerfassungsabschnitt
(20b) erfassten Luftblasmenge (Ga), der von dem lufteinlassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(24) erfassten Lufttemperatur (Tein) und der von dem luftauslassseitigen
Temperaturerfassungsabschnitt (25) erfassten Lufttemperatur
(Tef1) zu schätzen. Außerdem ist ein Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) geeignet, einen Kältemittelknappheitszustand zu bestimmen,
in dem das in dem Kältemittelkreislauf zirkulierende Kältemittel
nicht ausreichend ist, und der Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) bestimmt den Kältemittelknappheitszustand, wenn der Absolutwert
einer Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) und der Lufttemperatur (Tef1), die von dem luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(25) erfasst wird, gleich oder größer
als eine vorgegebene Standarddifferenz (KTef) ist. Außerdem
ist ein Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) bereitgestellt, um eine Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) zu ändern, ein Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt (20c)
ist bereitgestellt, um den Betrieb des Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitts
(11a) zu steuern, und ein Warnabschnitt (34) warnt
einen Benutzer, wenn der Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
(S9) den Kältemittelknappheitszustand bestimmt. In diesem
Fall bewirkt der Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt
(20c), dass der Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) in dem Kältemittelknappheitszustand
senkt, wenn die von dem luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt
(25) erfasste Temperatur höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) ist. Folglich ist es möglich, einen Kältemittelknappheitszustand
genau zu erfassen und den Kompressor (11) wirksam zu schützen.
-
Zum
Beispiel kann der Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt
(20c) den Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) veranlassen, die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) zu senken, wenn die von dem luftauslassseitigen
Temperaturerfassungsabschnitt (25) erfasste Lufttemperatur
(Tef1) niedriger als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) ist, und kann den Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
(11a) veranlassen, den Betrieb des Kompressors (11)
zu stoppen, wenn die von dem luftauslassseitigen Temperaturerfassungsabschnitt (25)
erfasste Lufttemperatur (Tef1) höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
(Tef2) ist.
-
In
dem Kältemittelkreislauf kann das von dem Kompressor (11)
ausgestoßene Kältemittel einen höheren
Druck als den kritischen Druck des Kältemittels haben,
oder das Kältemittel kann zum Beispiel Kohlendioxid sein.
-
Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen,
wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird,
leichter offensichtlich, wobei:
-
1 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Kältekreislaufvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
-
2 ein
Kennliniendiagramm ist, das die Beziehung zwischen einem Steuerstrom
Ic (A) und einer von einem Kompressor gemäß der
ersten Ausführungsform ausgestoßenen Zirkulationskältemittelströmungsmenge
Gr (Kg/h) zeigt;
-
3 ein
Flussdiagramm ist, das einen Steuerprozess der Kältekreislaufvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
-
4 ein
Mollier-Diagramm ist, das einen Kältemittelzustand in einem
Kältemittelkreislauf der Kältekreislaufvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
-
5 ein
Diagramm ist, das Änderungen in einer kältemittelseitigen
Kühlkapazität Qer und in einer luftseitigen Kühlkapazität
Qea relativ zu einer Kältemittelverdampfungstemperatur
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
-
6 ein
Diagramm ist, das Änderungen in einer Verdampferlamellentemperatur
Tef1, einer Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2, einem Überhitzungsgrad SD von Kältemittel
an einem Kältemittelauslass des Verdampfers, einem Kompressorausstoßkältemitteldruck
PD, einem Kompressoransaugkältemitteldruck PS und der Kältemittelströmungsmenge
relativ zu einem Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
in dem Kältemittelkreislauf gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
-
7 ein
Diagramm ist, das Änderungen in einer kältemittelseitigen
Kühlkapazität Qer und in einer luftseitigen Kühlkapazität
Qea in einem Kältemittelknappheitszustand gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
-
8 ein
Diagramm ist, das das Änderungen in einer kältemittelseitigen
Kühlkapazität Qer und in einer luftseitigen Kühlkapazität
Qea in einem anderen Kältemittelknappheitszustand gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
-
9 ein
Diagramm ist, das Änderungen in einer Verdampferlamellentemperatur
Tef1 entsprechend einer Befestigungsposition eines Lufttemperatursensors
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; und
-
10 ein
Flussdiagramm ist, das ein Steuerungsverfahren einer Kältekreislaufvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
-
(Ausführungsformen)
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Anmeldung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
unter Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird typischerweise
eine Kältekreislaufvorrichtung 10 für
eine Fahrzeugklimaanlage verwendet. 1 zeigt
einen schematischen Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10.
-
Als
ein Beispiel wird Kohlendioxid als Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs
der Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet. Wenn
Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird, ist das
von einem Kompressor 11 mit variabler Kapazität
ausgestoßene Kältemittel in einem überkritischen
Zustand, in dem der Kältemitteldruck höher als
der kritische Druck des Kältemittels wird. Ein Schmieröl
zum Schmieren des Kompressors 11 wird in das Kältemittel
gemischt, so dass das Schmieröl in dem Kältemittelkreislauf
zusammen mit der Kältemittelzirkulation zirkuliert.
-
Der
Kompressor 11 wird durch eine Antriebskraft von einem (nicht
gezeigten) Motor zum Fahren des Fahrzeugs über eine Riemenscheibe
und einen Riemen angetrieben und ist aufgebaut, um das Kältemittel
anzusaugen und zu komprimieren und das komprimierte Kältemittel
auszustoßen.
-
Zum
Beispiel kann als der Kompressor 11 ein Kompressor mit
variabler Kapazität vom Taumelscheibentyp verwendet werden,
um eine Kompressorausstoßkapazität kontinuierlich
entsprechend einem Steuersignal zu ändern, das von einer
Klimatisierungssteuerungseinheit 20 (A/C-ESG) ausgegeben wird.
Hier ist die Ausstoßkapazität des Kompressors 11 die
geometrische Kapazität seines Betriebsraums zum Durchführen
des Ansaugens und der Kompression des Kältemittels, d.
h. eine Zylinderkapazität zwischen dem oberen Totpunkt
und dem unteren Totpunkt des Hubs eines Kolbens.
-
Der
Kompressor 11 hat eine (nicht gezeigte) Taumelscheibenkammer,
um Ansaugkältemittel in sie einzuleiten und Kältemittel
auszustoßen, ein Kapazitätssteuerventil 11a vom
elektromagnetischen Typ zum Einstellen eines Verhältnisses
zwischen dem Ansaugkältemittel und dem Ausstoßkältemittel,
das in die Taumelscheibenkammer eingeleitet werden soll, und eine
(nicht gezeigte) Taumelscheibe zum Ändern einer Position
des Kippwinkels entsprechend dem Druck in der Taumelscheibenkammer.
Dann wird der Hub des Kolbens in dem Kompressor 11 entsprechend
dem Kippwinkel der Taumelscheibe geändert, wodurch die
Ausstoßkapazität des Kompressors 11 geändert
wird.
-
Das
Kapazitätssteuerventil 11a vom elektromagnetischen
Typ umfasst einen Druckreaktionsmechanismus zum Erzeugen einer Kraft
aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einem Ausstoßkältemitteldruck
PD und einem Ansaugkältemitteldruck PS des Kompressors 11 und
einen elektromagnetischen Mechanismus zum Erzeugen einer zu der
Kraft entgegengesetzten elektromagnetischen Kraft aufgrund der Druckdifferenz.
Daher wird der Ventilöffnungsgrad des Kapazitätssteuerventils 11a basierend
auf einem Gleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kraft und
der Kraft aufgrund der Druckdifferenz eingestellt.
-
Die
elektromagnetische Kraft des elektromagnetischen Mechanismus des
Kapazitätssteuerventils 11a wird durch einen Steuerstrom
Ic bestimmt, der von der Steuerungseinheit 20 ausgegeben
wird. Wenn der Steuerstrom Ic erhöht wird, sinkt der Druck der
Taumelscheibenkammer und der Kippwinkel der Taumelscheibe in der
Taumelscheibenkammer wird größer, wodurch der
Hub des Kolbens (die Ausstoßkapazität) vergrößert
wird. Wenn im Gegensatz dazu der Steuerstrom Ic gesenkt wird, steigt
der Druck der Taumelscheibenkammer und der Kippwinkel der Taumelscheibe
in der Taumelscheibenkammer wird kleiner, wodurch der Hub des Kolbens
(die Ausstoßkapazität) gesenkt wird.
-
Da
die Kältemittelausstoßmenge des Kompressors 11 entsprechend
einer Erhöhung oder Verringerung der Ausstoßkapazität
des Kompressors 11 erhöht oder gesenkt wird, baut
das Kapazitätssteuerventil 11a vom elektromagnetischen
Typ in der vorliegenden Ausführungsform einen Ausstoßkapazitätsänderungsabschnitt
auf. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Steuerstrom
Ic und einer Ausstoßkältemittelströmungsmenge
Gr des Kompressors 11 gemäß der ersten
Ausführungsform. Wie in 2 gezeigt,
wird die Ausstoßkältemittelströmungsmenge Gr
erhöht, wenn der Steuerstrom Ic steigt. Die Ausstoßkältemittelströmungsmenge
Gr entspricht einer Zirkulationskältemittelströmungsmenge
in dem Kältemittelkreislauf.
-
Der
Steuerstrom Ic der ersten Ausführungsform ist eine physikalische
Größe relativ zu einer Zirkulationskältemittelströmungsmenge
Gr, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert. Die A/C-Steuereinheit
20 ist
mit einer Strömungserfassungsschaltung
20a zum
Erfassen des Steuerstroms Ic als einem Strömungsmengenerfassungsabschnitt
versehen, um die Zirkulationskältemittelströmungsmenge Gr
zu erhalten. Zum Beispiel kann für eine Steuerung der Zirkulationskältemittelströmungsmenge
Gr des Kompressors mit variabler Verdrängung auf
JP 2001-173556 A verwiesen
werden.
-
Da
die Ausstoßkapazität des Kompressors 11 ungefähr
auf 0% festgelegt werden kann, kann eine kupplungsfreie Struktur
gebildet werden, in welcher die Drehwelle des Kompressors 11 mit
variabler Kapazität über die Riemenscheibe und
den Riemen immer mit dem Motor des Fahrzeugs gekoppelt gehalten
wird. Alternativ kann der Kompressor 11 über eine
elektromagnetische Kupplung durch die Leistung des Motors des Fahrzeugs
angetrieben werden.
-
Ein
Kältemittelstrahler 12 befindet sich auf einer
Kältemittelausstoßseite des Kompressors 11. Der
Kältemittelstrahler 12 ist ein Wärmetauscher
für eine Wärmeabstrahlung, wobei von dem Kompressor 11 ausgestoßenes
Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel mit Außenluft
(d. h. Luft außerhalb eines Fahrgastraums), die von einem
Kühlventilator 12a geblasen wird, Wärme
austauscht, wodurch das von dem Kompressor 11 ausgestoßene
Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel gekühlt
wird.
-
Der
Kühlventilator 12a ist ein elektrisches Gebläse,
dessen Drehzahl von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von
der A/C-Steuerungseinheit 20 ausgegeben wird, um die Luftmenge
zu steuern, die von dem Kältemittelstrahler 12 geblasen
werden soll. Da in dem überkritischen Kältemittelkreislauf
das durch den Kältemittelstrahler 12 laufende Kältemittel
nicht darin kondensiert wird, wird das Kältemittel nur
gekühlt, ohne eine Kondensation in dem Kältemittelstrahler 12 zu
bewirken.
-
Ein
Drucksteuerventil 13 befindet sich auf einer Kältemittelauslassseite
des Kältemittelstrahlers 12. Das Drucksteuerventil 13 ist
aufgebaut, um das aus dem Kältemittelstrahler 12 strömende
Hochdruckkältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren
und um seinen Ventilöffnungsgrad derart einzustellen, dass
der hochdruckseitige Kältemitteldruck vor dem Dekomprimieren
in dem Kältemittelkreislauf ein Zieldruck wird. Hier wird
der Zieldruck derart festgelegt, dass der Leistungskoeffizient (COP)
des Kältemittelkreislaufs sich ungefähr dem Maximalwert
nähert.
-
Das
Drucksteuerventil 13 ist mit einem Temperaturabtastabschnitt 13a versehen,
der sich an einer Position zwischen der Kältemittelauslassseite des
Kältemittelstrahlers 12 und der Kältemitteleinlassseite
des Drucksteuerventils 13 befindet, und bewirkt, dass der
Innenabschnitt des Temperaturabtastabschnitts 13a einen
Druck hat, welcher der Temperatur des Hochdruckkältemittels
auf der Kältemittelauslassseite des Kältemittelstrahlers 12 entspricht. Auf
diese Weise wird der Ventilöffnungsgrad des Drucksteuerventils 13 basierend
auf dem Gleichgewicht zwischen dem Innendruck des Temperaturabtastabschnitts 13a und
dem Kältemitteldruck auf der Auslassseite des Kältemittelstrahlers 12 eingestellt.
-
Der
Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite in dem Kältemittelkreislauf
kann auf den Zieldruck eingestellt werden, der durch die Kältemitteltemperatur
auf der Kältemittelauslassseite des Kältemittelstrahlers
12 bestimmt
ist. Das Drucksteuerventil
13 mit der Hochdrucksteuerfunktion
kann zum Beispiel ähnlich dem in
JP 2000-81157 A beschriebenen
aufgebaut sein. In der vorliegenden Ausführungsform kann
das Drucksteuerventil
13 zusammen mit dem Kältemittelstrahler
12 in
einem Motorraum angeordnet sein.
-
Ein
Verdampfer 14 befindet sich auf einer Kältemittelauslassseite
des Drucksteuerventils 13, um das in dem Drucksteuerventil 13 dekomprimierte Niederdruckkältemittel
zu verdampfen. Der Verdampfer 14 ist ein niederdruckseitiger
Wärmetauscher, in dem an dem Drucksteuerventil 13 dekomprimiertes
Niederdruckkältemittel und von einem Gebläseventilator 14a geblasene
Luft Wärme austauschen. Daher wird das Niederdruckkältemittel
in dem Verdampfer 14 durch Aufnehmen von Wärme
aus Luft verdampft, und dadurch wird die den Verdampfer 14 durchlaufende
Luft gekühlt.
-
Der
Gebläseventilator 14 kann ein elektrisches Gebläse
sein, dessen Drehzahl durch eine Steuerspannung BLV eingestellt
wird, die von der Steuereinheit 20 ausgegeben wird, um
die Luftblasmenge von einem Gebläseventilator 14a zu
einer Lufteinlassseite des Verdampfers 14 zu steuern. Die Steuerspannung
BLV der vorliegenden Ausführungsform ist eine physikalische
Größe mit einer Beziehung zu einer Luftblasmenge,
die von dem Gebläseventilator 14a zu dem Verdampfer 14 geblasen
wird. Die A/C-Steuereinheit 20 ist mit einer Luftblaserfassungsschaltung 20b versehen,
die eine Steuerspannung BLV erfasst, um eine Luftblasmenge Ga zu
dem Verdampfer 14 zu berechnen.
-
Der
Verdampfer 14 kann aus einem Wärmetauscher mit
einer Vielzahl von Rohren und einer Vielzahl von Lamellen aufgebaut
sein, die abwechselnd zueinander gestapelt sind. In der vorliegenden Ausführungsform
kann der Verdampfer 14 sich in einem Klimaanlagengehäuse
zum Definieren eines Luftdurchgangs, durch den Luft in einen Fahrgastraum
des Fahrzeugs strömt, angeordnet sein. Ein Heizungskern
kann sich in dem Klimaanlagengehäuse auf einer luftstromabwärtigen
Seite des Verdampfers 14 befinden, um die kühle
Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 14 zu heizen,
und eine Luftmischklappe kann sich in dem Klimaanlagengehäuse befinden,
um ein Strömungsverhältnis zwischen einer Luftmenge,
die den Heizungskern durchläuft, und einer Luftmenge, die
den Heizungskern umgeht, einzustellen. der Heizungskern kann aufgebaut
sein, um Luft unter Verwendung von Motorkühlmittel als
eine Wärmequelle zu heizen. Außerdem ist die Luftmischklappe
ein Temperatureinstellungsabschnitt zum Einstellen der Temperatur
von Luft (klimatisierte Luft), die in den Fahrgastraum geblasen
werden soll.
-
Ein
Akkumulator 15 ist mit einer Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 14 verbunden, so dass das aus dem Verdampfer 14 strömende
Kältemittel in den Akkumulator 15 strömt.
Der Akkumulator 15 ist aufgebaut, um das aus dem Verdampfer 14 strömende
Kältemittel in gasförmiges Kältemittel
und flüssiges Kältemittel abzuscheiden und überschüssiges
Kältemittel des Kältemittelkreislaufs darin zu
lagern.
-
Der
Akkumulator 15 ist mit einem Gaskältemittelauslass
versehen, der mit einer Kältemittelansaugöffnung
des Kompressors 11 verbunden ist. Daher kann das abgeschiedene
gasförmige Kältemittel des Akkumulators 15 in
die Kältemittelansaugöffnung des Kompressors 11 gesaugt
werden.
-
Als
nächstes wird nun der Steuerabschnitt der vorliegenden
Ausführungsform beschrieben. Die Steuereinheit 20 ist
aus einem Mikrocomputer einschließlich einer CPU, einem
ROM und einem RAM und peripheren Schaltungen aufgebaut. Die Steuereinheit 20 führt
basierend auf einem in dem ROM gespeicherten Steuerprogramm verschiedene
Berechnungen und Prozesse aus und steuert verschiedene elektrische
Aktuatoren (11a, 12a, 14a) oder ähnliches.
-
Die
Steuereinheit 20 ist integral mit einem Steuerabschnitt
zum Steuern verschiedener elektrischer Aktuatoren aufgebaut. Ein
Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt 20c ist
in dem Steuerabschnitt 20 aufgebaut, um den Betrieb des
Kapazitätssteuerabschnitts 11a vom elektromagnetischen
Typ zu steuern.
-
Eine
Sensorgruppe (21 bis 26) und ein Bedienfeld 30 sind
mit einer Eingangsseite der Steuereinheit 20 verbunden,
so dass Erfassungssignale von der Sensorgruppe (21 bis 26)
und Bediensignale von Bedienschaltern (31, 32, 33),
die auf dem Bedienfeld 30 bereitgestellt sind, in die Eingangsseite
der Steuereinheit 20 eingegeben werden. Das Bedienfeld 30 befindet
sich in dem Fahrgastraum auf der Vorderseite.
-
Insbesondere
umfasst die Sensorgruppe einen Außenlufttemperatursensor 21,
der angeordnet ist, um eine Außenlufttemperatur Tam (d.
h. die Temperatur von Luft außerhalb des Fahrgastraums)
zu erfassen, einen Innenlufttemperatursensor 22, der angeordnet
ist, um eine Innenlufttemperatur Tr (d. h. die Temperatur von Luft
innerhalb des Fahrgastraums) zu erfassen, einen Sonnenstrahlungssensor 23,
der angeordnet ist, um eine Sonnenstrahlungsmenge Ts, die in den
Fahrgastraum eintritt, zu erfassen, einen einlassseitigen Lufttemperatursensor 24, der
aufgebaut ist, um eine einlassseitige Temperatur Tein von Luft,
die von einem Gebläseventilator 14a in Richtung
des Verdampfers 14 geblasen wird, zu erfassen, einen luftauslassseitigen
Temperatursensor (Verdampferlufttemperatursensor) 25, der
aufgebaut ist, zum eine Lufttemperatur auf einer Luftauslassseite
des Verdampfers 14 zu erfassen, und einen Hochdrucksensor 26,
der aufgebaut ist, um den von dem Kompressor 11 ausgestoßenen
Kältemitteldruck PD zu erfassen.
-
Zum
Beispiel ist der Verdampferlufttemperatursensor 25 ein
Thermistor, der an einem Lamellenabschnitt des Wärmeaustauschabschnitts
des Verdampfers 14 befestigt ist, um eine Lamellentemperatur
(d. h. Lufttemperatur) Tef1 des Wärmeaustauschabschnitts
des Verdampfers 14 an einer Position näher zu
einem Kältemitteleinlass des Verdampfers 14 zu
erfassen.
-
Die
auf dem Bedienfeld 30 bereitgestellten Bedienschalter 31–33 umfassen
einen Klimatisierungsschalter 31, der aufgebaut ist, um
ein Bedienanweisungssignal an die Fahrzeugklimaanlage auszugeben,
einen Automatikschalter 32, der aufgebaut ist, um ein automatisches
Steueranforderungssignal auszugeben, und einen Temperaturfestlegungsschalter 33,
der aufgebaut ist, um eine Solltemperatur Tsoll in dem Fahrgastraum,
der ein zu kühlender Raum ist, festzulegen.
-
Eine
Warnlampe 34 ist in einer Anzeigeplatte in dem Bedienfeld 30 als
ein Warnabschnitt bereitgestellt. Die Warnlampe 34 leuchtet
auf, um einen Fahrgast in dem Fahrgastraum zu warnen, wenn ein Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
einen Kältemittelknappheitszustand in dem Kältemittel,
das in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, bestimmt.
-
Die
Ausgangsseite der Steuereinheit 20 ist mit Komponenten
(z. B. Aktuatoren) der Kältekreislaufvorrichtung 10,
wie etwa dem Kapazitätssteuerventil 11a des Kompressors 11,
Elektromotoren des Kühlventilators 12a und des
Gebläseventilators 14a oder ähnlichem,
verbunden, so dass die Betriebe der Komponenten durch Ausgangssignale
der Steuereinheit 20 gesteuert werden.
-
Als
nächstes wird der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist
ein Flussdiagramm, das von der Steuereinheit 20 durchgeführte
Steuerprozesse zeigt. Der Steuerbetrieb der Steuereinheit 20 beginnt,
wenn der Automatikschalter 32 in einem Zustand, in dem
der Startschalter (Zündschalter) des Fahrzeugs eingeschaltet ist,
eingeschaltet wird.
-
Wie
in 3 gezeigt, wird bei Schritt S1 die Initialisierung
eines Markers oder/und eines Zeitschalters durchgeführt.
Dann werden bei Schritt S2 von der Sensorgruppe (21–26)
erfasste Erfassungssignale und Bediensignale des Bedienfelds 30 gelesen.
-
Bei
Schritt S3 wird eine Zieltemperatur TAO von Luft, die in den Fahrgastraum
geblasen werden soll, berechnet. Die Zieltemperatur TAO wird unter Verwendung
der folgenden Formel (F1) basierend auf einer Klimatisierungswärmelaständerung
und einer von dem Temperaturfestlegungsschalter 33 festgelegten
Solltemperatur Tsoll berechnet. TAO
= Ksoll × Tsoll – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × Ts +
C (F1)
-
Hier
gibt Tr eine von dem Innenlufttemperatursensor 22 erfasste
Innenlufttemperatur an, Tam gibt eine von dem Außenlufttemperatursensor 21 erfasste
Außenlufttemperatur an, Ts gibt eine von dem Sonnenstrahlungssensor 21 erfasste
Sonnenstrahlungsmenge an, Ksoll, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen,
und C gibt eine Korrekturkonstante an.
-
Als
nächstes werden bei Schritt S4 Steuerzustände
der Klimatisierungskomponenten, abgesehen von dem Kompressor 11,
bestimmt. Zum Beispiel werden Steuersignale, die an verschiedene
Aktuatoren oder ähnliches, die mit der Ausgangsseite der Steuerungseinheit 20 verbunden
sind, außer das Kapazitätssteuerventil 11a vom
elektromagnetischen Typ ausgegeben werden sollen, bestimmt. Bei
Schritt S4 werden Steuersignale, die an die elektrischen Aktuatoren,
außer das Kapazitätssteuerventil 11a des Kompressors 11,
ausgegeben werden sollen, bestimmt.
-
Zum
Beispiel wird ein Steuersignal (z. B. eine Steuerspannung BLV),
die an den Elektromotor des Gebläseventilators 14a ausgegeben
werden soll, entsprechend der Zieltemperatur TAO basierend auf einem
in der Steuereinheit 20 gespeicherten Steuerkennfeld bestimmt,
so dass eine Luftblasmenge des Gebläseventilators 14a geeignet
entsprechend der Zieltemperatur TAO bestimmt werden kann.
-
Als
ein Beispiel wird die Steuerspannung BLV in einem Niedertemperaturbereich
(d. h. einem maximalen Kühlbereich) der TAO oder einem
Hochtemperaturbereich (d. h. einem maximalen Heizbereich) der TAO
auf einen Höchstwert festgelegt, so dass Luft von dem Gebläseventilator 14a in
einer maximalen Luftblasmenge geblasen wird. Im Gegensatz dazu wird
in einem mittleren Temperaturbereich der TAO zwischen dem Niedertemperaturbereich
und dem Hochtemperaturbereich die Steuerspannung BLV auf einen niedrigsten
Wert festgelegt. In einem Bereich von dem Niedertemperaturbereich
der TAO zu dem mittleren Temperaturbereich der TAO oder in einem
Bereich von dem Hochtemperaturbereich der TAO zu dem mittleren Temperaturbereich
der TAO wird die Steuerspannung BLV allmählich von dem Niedertemperaturbereich
der TAO zu dem mittleren Temperaturbereich der TAO oder von dem
Hochtemperaturbereich der TAO zu dem mittleren Temperaturbereich
der TAO verringert. Die Luftblasmenge des Gebläseventilators 14a wird
erhöht, wenn die Steuerspannung BLV steigt, und wird verringert, wenn
die Steuerspannung BLV sinkt.
-
Als
nächstes wird bei Schritt S5 eine Zielverdampfungstemperatur
TEO in dem Verdampfer 14 bestimmt, und die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 wird bestimmt. Insbesondere wird die
Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO unter Verwendung
eines in der Klimatisierungssteuerungseinheit 20 gespeicherten
Kennlinienfelds basierend auf der TAO bestimmt, so dass die Zielkältemittelverdampfungstemperatur
TEO steigt, wenn die TAO steigt.
-
Bei
Schritt S5 wird ein Abweichungswert En(Tef1 – TEO) zwischen
der von dem Verdampferlufttemperatursensor 25 erfassten
Verdampferlamellentemperatur Tef1 (z. B. Verdampferlufttemperatur) und
der Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO berechnet,
und eine Regelung mit einer proportionalen und integralen Regelung
(PI-Regelung) wird basierend auf dem berechneten Abweichungswert
En durchgeführt, so dass die Verdampferlamellentemperatur
Tef1 sich der Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO
nähert, wodurch der Steuerstrom Ic bestimmt wird, der an
das Steuerventil 11a vom elektromagnetischen Typ ausgegeben
werden soll.
-
Dann
wird bei Schritt S6 eine kältemittelseitige Kühlkapazität
Qer berechnet. Hier ist die kältemittelseitige Kühlkapazität
Qer eine Gesamtmenge Qer an Wärme, die von dem Kältemittel
in dem Verdampfer 14 aufgenommen wird.
-
Die
kältemittelseitige Kühlkapazität Qer
wird unter Verwendung der folgenden Formel F2 basierend auf der
Zirkulationskältemittelströmungsmenge Gr, der
von dem Außenlufttemperatursensor 21 erfassten
Außenlufttemperatur Tam und der von dem Verdampferlufttemperatursensor 25 erfassten
Verdampferlamellentemperatur Tef1 berechnet. Qer = Gr × Ie (F2)
-
Die
Zirkulationskältemittelströmungsmenge Gr kann
unter Verwendung des von der Strömungserfassungsschaltung 20a erfassten
Steuerstroms Ic basierend auf dem in 2 gezeigten
Diagramm berechnet werden. In der Formel F2 ist Ie eine Enthalpiedifferenz
zwischen einer Auslassenthalpie Ieo auf einer Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 14 und einer Einlassenthalpie Iei auf einer
Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14. Die
Enthalpiedifferenz Ie wird unter Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist
ein Mollier-Diagramm, das einen Kältemittelzustand in einem
Normalbetrieb der Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt.
-
In 4 zeigt
der Punkt Ro einen Kältemittelzustand auf einer Kältemittelauslassseite
des Kältemittelstrahlers 12 auf einer Isothermenlinie
L(Tam) an. Die Kältemitteltemperatur an dem Punkt Ro ist ungefähr
gleich der Außenlufttemperatur Tam, und die Einlassenthalpie
Iei kann basierend auf der Außenlufttemperatur Tam geschätzt
werden. Da die Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 mit
dem Akkumulator 15 verbunden ist, kann der Kältemittelverdampfungsdruck
des Verdampfers 14 aus der Verdampferlamellentemperatur
Tef1 geschätzt werden, und die Auslassenthalpie Ieo des
Verdampfers 14 kann basierend auf dem Schnittpunkt mit
der gesättigten Gaslinie geschätzt werden.
-
Bei
Schritt S6 wird eine kältemittelseitige Kühlkapazität
Qer berechnet. Das heißt, Schritt S6 entspricht einem Berechnungsabschnitt
zum Berechnen der kältemittelseitigen Kühlkapazität
Qer. In einem Kältemittelkreislauf der Kältekreislaufvorrichtung 10,
in dem Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird,
ist die Neigung der gesättigten Gaslinie relativ groß,
und dadurch ist eine Änderung der Auslassenthalpie Ieo
in Bezug auf eine Änderung in dem Kältemittelverdampfungsdruck
des Verdampfers 14 relativ klein.
-
Auf
diese Weise kann die Auslassenthalpie Ieo des Verdampfers 14 als
ein fester Wert in der Steuereinheit 20 gespeichert werden,
und die kältemittelseitige Kühlkapazität
Qer kann unter Verwendung des gespeicherten Ieo berechnet werden.
In diesem Fall kann die kältemittelseitige Kühlkapazität Qer
berechnet werden, ohne die von dem Verdampferlufttemperatursensor 25 erfasste
Verdampferlamellentemperatur Tef1 zu verwenden.
-
Dann
wird bei Schritt S7 eine luftseitige Kühlkapazität
Qea berechnet. Die luftseitige Kühlkapazität Qea
ist eine Gesamtwärmemenge von Wärme, die von Luft
an das Kältemittel in dem Verdampfer 14 abgestrahlt
wird.
-
Die
luftseitige Kühlkapazität Qea wird basierend auf
der von der Luftblaserfassungsschaltung 20b erfassten Luftblasmenge
Ga, der von dem einlassseitigen Lufttemperatursensor 24 erfassten
einlassseitigen Lufttemperatur Tein und der von dem Verdampferlufttemperatursensor 25 erfassten
Verdampferlamellentemperatur Tef1 und ähnlichem unter Verwendung
der folgenden Formel F3 berechnet. Qea
= ϕe·Ca·Ga(Tein – Tef1) (F3)
-
Hier
ist ϕe ein Wärmeaustauschwirkungsgrad des Verdampfers 14,
und Ca ist eine spezifische Wärme von Luft. Die Verdampferlamellentemperatur Tef1
entspricht zum Beispiel einer Lufttemperatur auf einer Luftauslassseite
des Verdampfers 14.
-
In
der Formel F3 kann anstelle des ϕe und der Ca in der Berechnung
der luftseitigen Kühlkapazität eine in der Steuereinheit 20 gespeicherte
Korrekturkonstante verwendet werden.
-
Bei
Schritt S8 wird eine Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 basierend auf der kältemittelseitigen Kühlkapazität
Qer und der luftseitigen Kühlkapazität Qea, die
in den Schritten S6 und S7 berechnet werden, geschätzt.
Das Schätzungsbeispiel der Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 wird unter Bezug auf 5 beschrieben.
-
5 zeigt
die Beziehung zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur
(dem Kältemittelverdampfungsdruck) in dem Verdampfer 14 und
der Kühlkapazität. In 5 zeigt
die durchgezogene Linie eine Änderung in der kältemittelseitigen
Kühlkapazität Qer aufgrund der Kältemittelverdampfungstemperatur
(dem Kältemittelverdampfungsdruck) an, und die gestrichelte
Linie zeigt eine Änderung in der luftseitigen Kühlkapazität
Qea aufgrund der Kältemittelverdampfungstemperatur (dem
Kältemittelverdampfungsdruck) an.
-
Die
kältemittelseitige Kühlkapazität Qer
ist die gesamte Wärmemenge der Wärme, die das
Kältemittel aus Luft in dem Verdampfer 14 aufnimmt,
und die luftseitige Kühlkapazität Qea ist die
gesamte Wärmemenge der Wärme, die in dem Verdampfer 14 von Luft
an das Kältemittel abgestrahlt wird. In dem Verdampfer 14 wird
der Wärmeaustausch an einem Gleichgewichtspunkt (Punkt
gleicher Größe), an dem die kältemittelseitige
Kühlkapazität Qer ungefähr gleich der
luftseitigen Kühlkapazität Qea ist, durchgeführt.
-
Dann
wird bei Schritt S8 die Kältemittelverdampfungstemperatur,
bei der Qer = Qea, als die Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 geschätzt. Folglich entspricht Schritt S8 einem Verdampfungstemperaturschätzabschnitt
zum Schätzen der Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2.
-
Als
nächstes wird bei Schritt S9 bestimmt, ob der Absolutwert
der Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 und der Verdampferlamellentemperatur Tef1 gleich oder größer
als eine vorgegebene Basisdifferenz KTef ist. Die Basisdifferenz
KTef wird später im Detail beschrieben. Wenn der Absolutwert
der Differenz zwischen der Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 und der Verdampferlamellentemperatur Tef1 gleich oder größer
als die vorgegebene Basisdifferenz KTef ist, wird bestimmt, dass
der Kältemittelkreislauf in einem Kältemittelknappheitszustand
ist, und dann wird Schritt S10 durchgeführt.
-
Folglich
entspricht Schritt S9 einem Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt
zum Bestimmen einer Kältemittelknappheit in dem Kältemittelkreislauf
der Kältemittelkreislaufvorrichtung 10. Bei Schritt
S10 wird die Warnlampe eingeschaltet, weil der Kältemittelknappheitszustand
bestimmt wird. Dann wird bei Schritt S11 bestimmt, ob die Verdampferlamellentemperatur
Tef1 höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist.
-
Wenn
die Verdampferlamellentemperatur Tef1 höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist, wird bestimmt, dass das in dem Verdampfer 14 strömende
Kältemittel ungefähr in einem gasphasigen Zustand
ist, wodurch ein hoher Kältemittelknappheitszustand bestimmt
wird. In dem hohen Kältemittelknappheitszustand kann Öl
(z. B. Schmieröl), das zum Schmieren des Kompressors 11 in
das Kältemittel gemischt ist, nicht an den Kompressor 11 zurück
geführt werden, wodurch eine Ölknappheit in dem
Kompressor 11 verursacht wird und die Lebensdauer des Kompressors 11 verringert
wird.
-
Wenn
folglich die Verdampfungslamellentemperatur Tef1 höher
als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist, so dass bei Schritt S11 der hohe Kältemittelknappheitszustand
bestimmt wird, wird der Betrieb des Kompressors 11 bei Schritt
S12 gestoppt. Insbesondere wird der Steuerstrom Ic derart geändert,
dass die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 bei dem Schritt S12 null wird.
-
Wenn
die Verdampferlamellentemperatur Tef1 bei Schritt S11 nicht höher
als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist, wird bestimmt, dass das in den Verdampfer 14 strömende Kältemittel
ungefähr in einem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand
ist, wodurch ein geringfügiger Kältemittelknappheitszustand
bestimmt wird. Wenn bei Schritt S11 der geringfügige Kältemittelknappheitszustand
bestimmt wird, wird die Steuerung bei Schritt S13 durchgeführt.
Das heißt, bei Schritt S13 wird das Steuersignal von der
Steuereinheit 20 ausgegeben, so dass das Schmieröl
an den Kompressor 11 zurück geführt werden
kann, wodurch die Verschlechterung der Lebensdauer des Kompressors 11 verhindert
wird.
-
Wenn
der Absolutwert der Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 und der Verdampferlamellentemperatur Tef1 nicht größer
als die Standarddifferenz KTef ist, wird bei Schritt S13 in einem
Zustand, der nicht der Kältemittelknappheitszustand ist,
ein Steuersignal ausgegeben.
-
Außerdem
werden bei Schritt S13 Steuersignale von der Steuereinheit 20 an
verschiedene Aktuatoren ausgegeben, so dass die bei Schritt S4,
S5, S12 bestimmten Steuerzustände erhalten werden können.
Dann, nachdem eine Steuerzeit τ vergangen ist, kehrt das
Steuerprogramm zu Schritt S2 zurück.
-
Wenn
in der vorliegenden Ausführungsform der Absolutwert der
Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 und der Verdampferlamellentemperatur Tef1 kleiner als die vorgegebene
Basisdifferenz KTef ist, wird bestimmt, dass das Kältemittel
in dem Kältemittelkreislauf der Kältekreislaufvorrichtung 10 nicht
in dem Kältemittelknappheitszustand ist. Das heißt,
das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs ist
in einem Normalzustand, in dem die Kältemittelzirkulationsmenge
im Allgemeinen ausreicht. In diesem Fall wird das von dem Kompressor 11 ausgestoßene
Kältemittel in den Kältemittelstrahler 12 abgestrahlt
und wird in dem Drucksteuerventil 13 dekomprimiert. Zu
dieser Zeit wird der Ventilöffnungsgrad des Drucksteuerventils 13 derart
gesteuert, dass der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite
vor dem Dekomprimieren durch das Drucksteuerventil 13 ein
Zieldruck wird, bei dem der COP des Kältemittelkreislaufs
der Kältekreislaufvorrichtung 10 sich ungefähr
dem Maximalwert nähert.
-
Das
von dem Drucksteuerventil 13 dekomprimierte Kältemittel
strömt in den Verdampfer 14. Das in den Verdampfer 14 strömende
Kältemittel wird durch Aufnehmen von Wärme aus
Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, verdampft, und dadurch
kann Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, gekühlt
werden. Das an dem Verdampfer 14 verdampfte Kältemittel
strömt in den Akkumulator 15, um in gasförmiges
Kältemittel und flüssiges Kältemittel
abgeschieden zu werden, und das abgeschiedene Gaskältemittel
wird von dem Akkumulator 15 in den Kompressor 11 gesaugt.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform baut der Schritt S9 den
Kältemittelknappheitsbestimmungsabschnitt auf. In der vorliegenden
Ausführungsform wird die Kältemittelverdampfungstemperatur
des Verdampfers 14, bei der die luftseitige Kühlkapazität
Qea gleich der kältemittelseitigen Kühlkapazität
Qer wird, als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 festgelegt, und der Kältemittelknappheitszustand wird
bestimmt, indem die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 und die Verdampferlamellentemperatur Tef1 verglichen werden.
Folglich kann der Kältemittelknappheitszustand bestimmt
werden, ohne von der Spezifikation der Kreislaufkomponenten abzuhängen,
und die Kreislaufkomponenten der Kältemittelreislaufvorrichtung 10 können
entsprechend einem Mangelgrad des Kältemittelknappheitszustands
genau gesteuert werden.
-
Der
Kältemittelzustand in der Kältekreislaufvorrichtung 10 wird
unter Bezug auf 6 beschrieben. 6 zeigt Änderungen
in der Verdampferlamellentemperatur Tef1, der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2, des Kältemittelausstoßdrucks PD des Kompressors 11,
des Kältemittelansaugdrucks PS des Kompressors 11,
der Zirkulationskältemittelströmungsmenge Gr und
des Überhitzungsgrads SD des Kältemittels auf
der Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 entsprechend
einer Änderung in einem Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
(%). Das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
(%) in 6 ist ein Verhältnis einer Kältemitteleinschlussmenge
zu einer normalen Einschlussmenge.
-
Da
in einer normalen Kältemittelkreislaufvorrichtung, die
auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet wird, ein Kältemittelauslaufen
berücksichtigt wird, wird die normale Kältemitteleinschlussmenge größer
festgelegt als eine Kältemitteleinschlussmenge, bei der
eine geeignete Kühlkapazität in der Kältekreislaufvorrichtung
erzielt werden kann. Zum Beispiel kann in 6, selbst
wenn das Verhältnis der Kältemitteleinschlussmenge
zu der normalen Kältemitteleinschlussmenge 70% ist, eine
geeignete Kühlkapazität erzielt werden. Folglich
kann der Kältemittelknappheitszustand in dem Beispiel von 6 derart
festgelegt werden, dass das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
relativ zu der normalen Kältemitteleinschlussmenge niedriger
als 70% ist.
-
Wenn
das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis in dem
Beispiel von 6 in einem Bereich von 60% und
70% ist, ist der Kältemittelzustand des Kältemittelkreislaufs
in dem geringfügigen Kältemittelknappheitszustand,
in dem das in den Verdampfer 14 strömende Kältemittel
in einem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand
ist. In dem geringfügigen Kältemittelknappheitszustand
kann die Verdampferlamellentemperatur Tef1, die ein tatsächlich
gemessener Wert ist, schnell unter die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 gesenkt werden.
-
Das
heißt, wenn das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
in einem Bereich von 60% und 70% ist, beginnt das Kältemittel
in dem Kältemittelkreislauf in einem nicht ausreichenden
Zustand zu sein. In diesem Fall kann keine notwendige Kältemittelmenge
in dem Kältemittelkreislauf gehalten werden, die Kältemitteldichte
in dem Kältemittelkreislauf ist verringert, und der Kältemitteldruck
auf der Niederdruckseite wird geändert, so dass er niedriger
ist.
-
Andererseits
wird in dem Kältemittelknappheitszustand des Verdampfers 14 das
Gaskältemittel auf der Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 14 durch Luft geheizt, die von dem Gebläseventilator 14a geblasen
wird, und dadurch wird der Überhitzungsgrad SD des Kältemittels
auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 erhöht.
Daher wird die Verdampferlamellentemperatur Tef1 auf der Kältemitteleinlassseite
des Verdampfers 14 niedriger als die Temperatur des Kältemittels,
das aus dem Verdampfer 14 strömt.
-
Auf
diese Weise wird die Enthalpiedifferenz in der Formel F2 kleiner
als eine tatsächliche Enthalpiedifferenz, und dadurch wird
die bei Schritt S6 berechnete kältemittelseitige Kühlkapazität
Qer kleiner als ein tatsächlicher Wert. Auf diese Weise
wird die Temperatur des Schätzgleichgewichtspunkts BP2, bei
dem Qer = Qea, in dem Kältemittelknappheitszustand, in
dem das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf
nicht ausreichend ist, auch höher als die eines tatsächlichen
Gleichgewichtspunkts BP1, und dadurch wird die Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 auf einen Wert geschätzt, der höher als eine
tatsächliche Kältemittelverdampfungstemperatur
ist.
-
Wenn
das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis zu der
normalen Kältemitteleinschlussmenge kleiner als 60% ist,
ist das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf
in hohem Maße nicht ausreichend, so dass das in den Verdampfer 14 strömende
Kältemittel fast Gaskältemittel ist. In diesem
Fall hat das Kältemittel in dem Verdampfer 14 keine
Wärmeaufnahmewirkung, wodurch eine Differenz zwischen der
einlassseitigen Lufttemperatur Tin und der Verdampferlamellentemperatur
Tef1 verringert wird.
-
Da
die Differenz (Tein – Tef1) der Formel 3 kleiner wird,
wird die luftseitige Kühlkapazität Qea, die bei
Schritt S7 berechnet wird, kleiner als der tatsächliche
Wert. Folglich ist die Temperatur des Schätzgleichgewichtspunkts
BP2, bei dem Qer = Qea, in dem hohen Kältemittelknappheitszustand,
in dem das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs
in hohem Maße nicht ausreichend ist, niedriger als die
eines tatsächlichen Gleichgewichtspunkts BP1, und dadurch
wird die Schätzverdampfungskältemitteltemperatur
Tef2 auf einen niedrigeren Wert als eine tatsächliche Kältemittelverdampfungstemperatur
geschätzt.
-
Da
in der vorliegenden Ausführungsform bei Schritt S9 bestimmt
wird, ob der Absolutwert der Differenz zwischen der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 und der Verdampferlamellentemperatur Tef1 größer
als die Standarddifferenz KTef ist, kann der Kältemittelknappheitszustand,
selbst wenn die Verdampferlamellentemperatur Tef1 niedriger als die
Schätzkältemittelverdampfungstemperatur Tef2 ist,
genau bestimmt werden. Da außerdem bei Schritt S11 die
Verdampferlamellentemperatur Tfe1 mit der Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 verglichen wird, kann der Mangelgrad des Kältemittelknappheitszustands
ferner genau bestimmt werden.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform wird die Standarddifferenz
Ktef derart festgelegt, dass der geringfügige Knappheitszustand,
bei dem die Verdampferlamellentemperatur Tef1 niedriger als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist, erfasst werden kann. Auf diese Weise kann der Mangelgrad
in dem Kältemittelknappheitszustand genau bestimmt werden.
-
Wenn,
wie zum Beispiel in 6 gezeigt, ein Fall, in dem
das Kältemittelabschlussmengenverhältnis auf 68%
gesenkt ist, als der Standard festgelegt wird, kann die Standarddifferenz
KTef bei 5°C festgelegt werden. Wenn alternativ ein Fall,
in dem die Kältemitteleinschlussmenge auf 65% gesenkt ist,
als der Standard festgelegt wird, kann die Standarddifferenz KTef
bei 10°C festgelegt werden.
-
Gemäß der
Untersuchung durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung wird
es in einem Fall, in dem ein Thermistor, der an einer Wärmeaustauschlamelle
des Verdampfers 14 befestigt ist, als der Verdampferlufttemperatursensor 25 verwendet
wird, bevorzugt, dass die Standarddifferenz Ktef entsprechend der
Befestigungsposition des Verdampfers 14 geändert
wird. Die Änderung der Standarddifferenz Ktef wird unter
Bezug auf 9 beschrieben.
-
9 ist
ein Diagramm, das 6 entspricht. In 9 wird
die Änderung (d. h. die gleiche Änderung wie 6)
in der Verdampferlamellentemperatur Tef1, die durch die durchgezogene
Linie angezeigt ist, wenn der Verdampferlufttemperatursensor 25 an
der Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 an
einer Position nahe zu der Kältemitteleinlassseite des
Verdampfers 14 befestigt ist, mit einer Änderung
in der Verdampferlamellentemperatur Tef1, die durch die Strichpunktlinie
angezeigt wird, wenn der Verdampferlufttemperatursensor 25 an
der Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 ungefähr
in dem mittleren Abschnitt des Kältemitteldurchgangs des
Verdampfers 14 befestigt ist, verglichen.
-
In 9 sind
der Kältemittelansaugdruck PS des Kompressors 11,
der Kältemittelausstoßdruck PD des Kompressors 11,
die Zirkulationskältemittelströmungsmenge Gr und
der Überhitzungsgrad SD auf der Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 14 weggelassen, um die Änderungen
in der Verdampferlamellentemperatur Tef1 deutlich anzuzeigen.
-
Wie
in 9 gezeigt, ist der Verdampferlufttemperatursensor 25 an
der Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 ungefähr
an dem mittleren Abschnitt des Kältemitteldurchgangs des
Verdampfers 14 getrennt von dem Kältemitteleinlass
des Verdampfers 14 befestigt, ein Abnahmegrad der Verdampferlamellentemperatur
Tef1 in dem geringfügigen Knappheitszustand kann relativ
klein gemacht werden, und ein Anfangspunkt für das Erhöhen
des tatsächlich gemessenen Werts der Verdampferlamellentemperatur
Tef1 aufgrund einer Abnahme der Kältemitteleinschlussmenge
kann relativ früh gemacht werden.
-
Wenn
der Verdampferlufttemperatursensor 25 ungefähr
an dem mittleren Abschnitt des Kältemitteldurchgangs des
Verdampfers 14 an der Wärmeaustauschlamelle des
Verdampfers 14 befestigt ist, kann es im Vergleich zu dem
Fall, in dem der Verdampferlufttemperatursensor 25 ungefähr
auf der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 an
der Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 befestigt
ist, schwierig sein, den geringfügigen Knappheitszustand
bei Schritt S9 zu bestimmen. Das heißt, der geringfügige
Kältemittelknappheitszustand kann im Vergleich zu einem
Fall, in dem der Verdampferlufttemperatursensor 25 an einer
Position in der Nähe der Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 14 an der Wärmeaustauschlamelle
des Verdampfers 14 befestigt ist, leicht genau bestimmt
werden, wenn der Verdampferlufttemperatursensor 25 an einer
Position in der Nähe der Kältemitteleinlassseite
des Verdampfers 14 befestigt ist.
-
Es
kann sein, dass der Verdampferlufttemperatursensor 25 an
der Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 entsprechend
dem Montagezustand des Verdampferlufttemperatursensors 25 ungefähr
in dem mittleren Abschnitt des Kältemitteldurchgangs des
Verdampfers 14 befestigt werden muss. In der vorliegenden
Ausführungsform kann die Standarddifferenz Ktef etwa auf
3°C festgelegt werden, wenn angenommen wird, dass das Kältemitteleinschlussmengenverhältnis
auf 68% verringert ist, und die Standarddifferenz Ktef kann auf
etwa 5°C festgelegt werden, wenn angenommen wird, dass das
Kältemitteleinschlussmengenverhältnis auf 65% verringert
ist. Folglich kann der Mangelgrad des Kältemittelknappheitszustands
relativ genau erfasst werden.
-
Wenn
gemäß der vorliegenden Erfindung bei Schritt S9
der Kältemittelknappheitszustand bestimmt wird, wird ungeachtet
des Mangelgrads des Kältemittelknappheitszustands die Warnlampe 34 eingeschaltet,
wodurch ein Fahrgast in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs gewarnt wird.
-
Wenn
bei Schritt S11 der hohe Kältemittelknappheitszustand bestimmt
wird, wird bei Schritt S12 der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt,
wodurch die Ölknappheit in dem Kompressor 11 verhindert
wird und der Kompressor 11 geschützt wird.
-
Wenn
im Gegensatz dazu der geringfügige Knappheitszustand bestimmt
wird, wird die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 verringert, so dass die Kühlkapazität
der Kältekreislaufvorrichtung 10 sichergestellt
werden kann, während der Fahrgast (Benutzer) wegen des
Kältemittelknappheitszustands gewarnt wird.
-
In
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird der Verdampferlufttemperatursensor 25,
der aus einem Thermistor gefertigt ist, welcher an der Wärmeaustauschlamelle
befestigt ist, als ein luftauslassseitiger Temperatursensor zum
Erfassen der Temperatur (Tef1) von Luft an einer Luftauslassseite
des Verdampfers 14 verwendet. Jedoch kann der Verdampferlufttemperatursensor 25 in
dem Verdampfer 14 an einer Position angeordnet werden,
ohne auf die Wärmeaustauschlamelle des Verdampfers 14 beschränkt zu
sein, oder kann angeordnet werden, um eine direkt auf dem Verdampfer 14 strömende
Lufttemperatur zu erfassen.
-
Wenn
in dem Beispiel von 3 die Verdampferlamellentemperatur
Tef1 bei Schritt S11 in dem Kältemittelknappheitszustand
höher als die Schätzkältemittelverdampfungstemperatur
Tef2 ist, wird bei S12 der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt.
Jedoch kann bei S12 von 3 die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 auf eine kleine Kapazität verringert
werden.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Wenn
in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
der Kältemittelknappheitszustand bestimmt wird, wird die
Warnlampe 34 eingeschaltet. Außerdem wird der
Betrieb des Kompressors 11 bei Schritt S12 nur gestoppt,
wenn während des Kältemittelknappheitszustands
der hohe Kältemittelknappheitszustand bestimmt wird. In
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung
wird, wie in 10 gezeigt, ungeachtet des Mangegrads
des Kältemittelknappheitszustands die Warnlampe 34 eingeschaltet
und der Betrieb des Kompressors kann gestoppt werden, wenn bei Schritt
S9 ein Kältemittelknappheitszustand bestimmt wird.
-
In 10 ist
der Schritt 11 von 3 weggelassen, so dass beide
Schritte S10 und S12 durchgeführt werden können,
wenn bei Schritt S9 der Kältemittelknappheitszustand bestimmt
wird. Folglich kann der Kompressor 11 genau geschützt
werden, wenn bei Schritt S9 der Kältemittelknappheitszustand
bestimmt wird.
-
In
dem Beispiel von 10 der zweiten Ausführungsform
kann der Schritt S10 weggelassen werden, so dass der Betrieb des
Kompressors 11 ohne Warnung gestoppt wird, wenn bei Schritt
S9 der Kältemittelknappheitszustand bestimmt wird.
-
(Andere Ausführungsformen)
-
Wenngleich
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihrer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständig
beschrieben wurde, muss bemerkt werden, dass für Fachleute
der Technik verschiedene Änderungen und Modifikationen
offensichtlich werden.
- (1) In den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen wird ein Kompressor mit
variabler Verdrängung als der Kompressor 11 verwendet, und
die Strömungserfassungsschaltung 20a erfasst den
Steuerstrom Ic, der an das Kapazitätssteuerventil 11a des
Kompressors 11 ausgegeben wird, als die physikalische Größe
relativ zu der Zirkulationskältemittelströmungsmenge
Gr, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert. Jedoch
kann die Zirkulationskältemittelströmungsmenge
Gr in dem Kältemittelkreislauf durch ein anderes allgemein
bekanntes Verfahren erfasst oder geschätzt werden.
-
Zum
Beispiel kann ein Strömungsmengensensor zum direkten Erfassen
der Kältemittelströmungsmenge, die in dem Kältemittelkreislauf
zirkuliert, in der Kältekreislaufvorrichtung 10 angeordnet werden.
Ebenso kann der Strömungsmengensensor aus einem Strömungsmengensensor
vom Differenzdrucktyp, einem Hitzdrahtströmungsmengensensor oder
einem Massenströmungsmengensensor oder ähnlichem
gefertigt sein.
-
In
einem Fall, in dem ein elektrischer Kompressor als der Kompressor 11 verwendet
wird, kann ein Drehzahlsensor zum Erfassen der Drehzahl des elektrischen
Kompressors als der Strömungsmengensensor verwendet werden.
Alternativ kann ein Sensor zum Erfassen eines Steuersignals (z.
B. einer Steuerspannung, Steuerfrequenz oder ähnlichem), das
an einen Elektromotor des elektrischen Kompressors ausgegeben wird,
als der Strömungsmengensensor verwendet werden.
- (2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
erfasst die Luftblaserfassungsschaltung 20b die Steuerspannung
BLV, die an den Elektromotor des Gebläseventilators 14a ausgegeben
wird, als die physikalische Größe relativ zu der
Luftblasmenge, die von dem Gebläseventilator 14a geblasen
wird. Jedoch kann die Luftmenge, die in die Lufteinlassseite des
Verdampfers 14 strömt, unter Verwendung eines
Luftmengensensors oder ähnlichem direkt erfasst werden.
-
In
dem Kätemittelkreislauf der Kältekreislaufvorrichtung 10 kann
ein Innenwärmetauscher derart angeordnet werden, dass das
Kältemittel auf einer Kältemittelauslassseite
des Kältemittelstrahlers 12 mit dem Kältemittel,
das zu dem Kompressor 11 gesaugt werden soll, Wärme
austauscht. In diesem Fall kann eine Enthalpiedifferenz zwischen
der Kältemittelauslassseite und der Kältemitteleinlassseite
des Verdampfers 14 wirksam erhöht werden.
-
Wenn
der Innenwärmetauscher sich in der Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 befindet,
wird ein Zunahmebetrag der Enthalpiedifferenz aufgrund des Innenwärmetauschers
zu der Enthalpiedifferenz Ie addiert, wenn die kältemittelseitige
Kühlkapazität Qer berechnet wird. Außerdem
kann eine Wärmeaustauschmenge in dem Innenwärmetauscher
unter Verwendung der Verdampferlamellentemperatur Tef1, der Zirkulationskältemittelströmungsmenge,
eines Wärmeaustauschwirkungsgrads des Innenwärmetauschers
und ähnlichem berechnet werden.
-
Wenn
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Kältemittelknappheitszustand bestimmt
wird, wird bei Schritt S12 der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt.
Jedoch kann der Kompressor 11 bei Schritt S12 mit einer
niedrigen Kältemittelausstoßkapazität
betrieben werden, so dass die Lebensdauer des Kompressors 11 nicht
verschlechtert wird. In diesem Fall kann die Kühlkapazität
der Kältekreislaufvorrichtung 10 sichergestellt
werden, während verhindert wird, dass der Kompressor 11 bricht.
-
In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die
Warnlampe 34 als ein Warnabschnitt verwendet, um eine Warnung
für einen Fahrgast in dem Fahrgastraum zu bewirken. Jedoch
kann anstelle der Warnlampe 34 eine Tonwarnvorrichtung oder
eine Vibrationswarnvorrichtung oder ähnliches verwendet
werden.
- (6) In den vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 typischerweise
für die Fahrzeugklimaanlage verwendet, so dass der Fahrgastraum
des Fahrzeugs als der zu kühlende Raum verwendet wird. Jedoch
kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 für einen
Kühlschrank und/oder Gefrierschrank für jede gewerbliche
Anwendung oder eine Haushaltsanwendung verwendet werden. Ferner
kann anstelle von Kohlendioxid jedes gebräuchliche Kältemittel,
das allgemein bekannt ist, verwendet werden. Zum Beispiel kann ein
Flon-basiertes Kältemittel, ein HC-Gruppen-Kältemittel
als das Kältemittel verwendet werden.
- (7) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
wird der Kältemittelstrahler 12 als ein Außenwärmetauscher
verwendet, in dem das Kältemittel mit der Außenluft
Wärme tauscht, und der Verdampfer 14 wird als
ein Innenwärmetauscher verwendet, in dem das Kältemittel
mit Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, Wärme tauscht.
Jedoch kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung für einen Heizrohrleitungskreislauf
verwendet werden, in dem der Verdampfer 14 ein Außenwärmetauscher ist,
in dem Kältemittel durch Aufnehmen von Wärme aus
der Außenluft in dem Verdampfer 14 verdampft wird,
und der Kältemittelstrahler 12 ein Innenwärmetauscher
ist, der aufgebaut ist, um ein zu heizendes Fluid, wie etwa Wasser
oder Luft, zu heizen.
-
In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das
Drucksteuerventil 13 als ein Dekompressionsabschnitt zum
Dekomprimieren des von dem Kältemittelstrahler 12 gekühlten
Kältemittels verwendet. Jedoch kann anstelle des Drucksteuerventils 13 eine
allgemein bekannte Dekompressionseinheit verwendet werden.
-
Es
versteht sich, dass derartige Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, wie durch die
beigefügten Patentansprüche definiert, liegen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-17110
A [0002, 0005]
- - JP 2001-173556 A [0038]
- - JP 2000-81157 A [0044]