DE112008001709B4

DE112008001709B4 - Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung

Info

Publication number: DE112008001709B4
Application number: DE112008001709.3T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Taguchi; Yoshihiro Ochiai
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: WO2009001865A1; CN101688529A; JP4861914B2; JP2009007945A; CN101688529B; DE112008001709T5; US20100175401A1

Abstract

Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung,
wobei der Kompressor mit variabler Verdrängung zusammen mit einem Wärmeradiator, einer Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer in einen Zirkulationspfad zum Zirkulieren eines Kältemittels eingebracht ist, um einen Kühlkreislauf eines Klimaanlagensystems zu bilden, und
ein Gehäuse mit
einer Ausstoßkammer,
einer Ansaugkammer,
einer Kurbelkammer und
darin definierten Zylinderbohrungen,
in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommenen Kolben,
eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle,
einen Umwandlungsmechanismus, der ein schwenkbares Taumelscheibenelement zum Umwandeln einer Rotation der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben enthält, und
ein Verdrängungssteuerungsventil, ohne ein druckempfindliches Element, mit einem Ventilelement, das zumindest mit einem von einem Druck in einem Ansaugdruckbereich des Kühlkreislaufs und einem Druck in der Kurbelkammer, und ebenso mit einem Druck in einem Ausstoßdruckbereich des Kühlkreislaufs, und einer elektromagnetischen Kraft einer Magnetspule beaufschlagt wird, um eine Ventilöffnung zu öffnen und zu schließen und dabei den Druck in der Kurbelkammer zu variieren,
wobei das Verdrängungssteuerungssystem aufweist:
ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen einer oder mehrerer Punkte von externen Informationen;
ein Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel zum Einstellen eines zu steuernden gesteuerten Objekts entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen;
ein Steuerungssignalberechnungsmittel zum Berechnen eines Ausstoßverdrängungssteuerungssignals entsprechend dem durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eingestellten gesteuerten Objekts; und
einem Magnetventilansteuerungsmittel zum Versorgen der Magnetspule mit einem auf dem durch das Steuerungssignalberechnungsmittel berechneten Ausstoßverdrängungssteuerungssignal basierend berechneten Strom,
wobei das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Steuerungsmodus aus zwei oder mehreren Steuerungsmodi entsprechend durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen auswählt, und das zu dem ausgewählten Steuerungsmodus passende gesteuerte Objekt einstellt,
wobei in einem ersten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Solldruck für einen von dem Druck in dem Ansaugdruckbereich und dem Druck in der Kurbelkammer entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen als das gesteuerte Objekt einstellt, und
wobei in einem zweiten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eine Sollarbeitsdruckdifferenz für eine Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und einem von dem Druck in dem Ansaugdruckbereich und dem Druck in der Kurbelkammer entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen als das gesteuerte Objekt einstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, der in einem Klimaanlagensystem verwendet wird.
Ein Kompressor mit variabler Verdrängung vom sich hin- und herbewegenden Typ, der zum Beispiel in einem Kraftfahrzeugklimaanlagensystem verwendet wird, enthält ein Gehäuse mit einer Ausstoßkammer, einer Ansaugkammer, einer Kurbelkammer und darin definierten Zylinderbohrungen. Eine Antriebswelle, die sich durch die Kurbelkammer erstreckt, ist so mit einer Taumelscheibe gekoppelt, dass die Taumelscheibe bezüglich der Antriebswelle neigbar ist. Ein Umwandlungsmechanismus, der die Taumelscheibe enthält, wandelt eine Drehung der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung von in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommenen Kolben um. Die hin- und hergehende Bewegung von jedem Kolben verursacht das Stattfinden einer Reihe von Prozessen, wobei die Prozesse einen Ansaugprozess, in dem ein Arbeitsfluid von der Ansaugkammer in die zugehörige Zylinderbohrung gesaugt wird, einen Verdichtungsprozess, in dem das angesaugte Arbeitsfluid verdichtet wird, und einen Ausstoßprozess, in dem das verdichtete Arbeitsfluid in die Ausstoßkammer ausgestoßen wird, enthalten.
Die Hublänge der einzelnen Kolben, d.h. die Ausstoßkapazität oder Verdrängung des Kompressors, kann durch Änderung des Drucks (Steuerdruck) in der Kurbelkammer verändert werden. Um die Ausstoßverdrängung zu steuern, ist ein Verdrängungssteuerungsventil in einer Versorgungspassage, die die Ausstoßkammer mit der Kurbelkammer verbindet, angeordnet, und eine Verengung ist in einer Absaugpassage, die die Kurbelkammer mit der Ansaugkammer verbindet, ausgebildet.
Zum Beispiel hat das in Patentdokument 1 (japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP H09-268 973 A ) offenbarte Verdrängungssteuerungsventil ein darin eingebautes druckempfindliches Element zum Fühlen des Ansaugdrucks. In dem Kompressor mit variabler Verdrängung, der das Verdrängungssteuerungsventil verwendet, ist die Ausstoßverdrängung einer Regelung unterworfen, die den gefühlten Ansaugdruck verwendet. Im Speziellen wird das druckempfindliche Element zum Beispiel durch einen Balg gebildet, und wenn sich der Ansaugdruck verringert, dehnt sich der Balg aus und vergrößert die Öffnung der Versorgungspassage, um dabei die Ausstoßverdrängung zu vermindern.
Ebenso offenbart Patentdokument 2 (japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP 2001-107 854 A ) ein Verdrängungssteuerungsverfahren für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, wobei eine Verdrängungssteuerung so durchgeführt wird, dass sich die Differenz zwischen an zwei Drucküberwachungspunkten überwachten Drücken einem Sollwert annähert.
Weiterhin ist in der in Patentdokument 3 (japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP 2001-132 650 A ) veröffentlichten Verdrängungssteuerungsvorrichtung die Ausstoßverdrängung einer Regelung so unterworfen, dass sich die Druckdifferenz (Differenzdruck) zwischen dem Druck (Ausstoßdruck) in der Ausstoßkammer und dem Druck in der Ansaugkammer einem Sollwert annähert. Im Speziellen wird in der Steuerungsvorrichtung von Patentdokument 3 der Differenzdruck als ein Objekt, das zu steuern ist, verwendet, und die Menge des elektrischen Stroms, der zu dem Verdrängungssteuerungsventil geliefert wird, verändert, um den Differenzdruck zu steuern, so dass sich die Ausstoßverdrängung verändert. Zum Beispiel erhöht die Steuerungsvorrichtung die Ausstoßverdrängung, wenn der Differenzdruck abnimmt, so dass sich der Differenzdruck einem vorbestimmten Wert annähern kann.
Die durch die Verdrängungssteuerungsvorrichtung durchgeführte Differenzdrucksteuerung von Patentdokuments 3 ist so gedacht, dass sie in einem Steuerungsschema dem Verdrängungssteuerungsverfahren von Patentdokument 2 gleicht, indem die Differenz zwischen den an zwei Überwachungspunkten überwachten Drücken veranlasst wird, sich dem Sollwert anzunähern. So können Verdrängungssteuerungsvorrichtungen für Kompressoren mit variabler Verdrängung entsprechend Steuerungsschemata grob in zwei Typen klassifiziert werden, nämlich den Ansaug-drucksteuerungstyp, der den Ansaugdruck als das gesteuerte Objekt verwendet, wie durch Patentdokument 1 verkörpert, und den Differenzdrucksteuerungstyp, der den Differenzdruck als das gesteuerte Objekt verwendet, wie durch Patentdokumente 2 und 3 verkörpert ist.
Das Ansaugdrucksteuerungsschema, das den Ansaugdruck als das gesteuerte Objekt verwendet, ist als ein Ausstoßverdrängungssteuerungsverfahren für ein Klimaanlagensystem geeignet, und ist derzeit die am weitesten verwendete Technik. Wenn die Ausstoßverdrängung entsprechend dem Ansaugdrucksteuerungsschema herabzusetzen ist, wird der Sollwert für den Ansaugdruck, der das gesteuerte Objekt ist, auf einen größeren Wert geändert. Mit diesem Steuerungsschema scheitert zum Beispiel bei einer Wärmelast, die auf den Kühlkreislauf aufgebracht wird, die hoch ist, und ebenfalls, wenn die Drehzahl des Kompressors gering ist, die Ausstoßverdrängung gelegentlich zufrieden stellend herabgesetzt zu werden. Weiterhin wird in Fällen, wo der aktuelle Ansaugdruck höher als die obere Grenze des Ansaugdrucksteuerungsbereichs ist, die Ausstoßverdrängung möglicherweise vollständig unsteuerbar.
Ebenfalls muss, wo der Ansaugdruck als das gesteuerte Objekt verwendet wird, ein druckempfindliches Element zum Fühlen des Ansaugdrucks, wie zum Beispiel ein Balg oder eine Membran in das Verdrängungssteuerungsventil eingebaut werden, was das Verdrängungssteuerungsventil im Aufbau kompliziert macht. Darüber hinaus gibt es Beschränkungen für die Abmessungen des druckempfindlichen Elements, und um die obere Grenze des Ansaugdrucksteuerungsbereichs hinaufzusetzen, muss eine größere Magnetspule verwendet werden.
In dem Klimaanlagensystem für ein Motorfahrzeug bürdet der Kompressor mit variabler Verdrängung im Betrieb in der Zwischenzeit dem Motor des Fahrzeugs eine große Last auf. Deshalb wird zum Beispiel, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird oder einen Berg hinauffährt, die Ausstoßverdrängung zeitweise herabgesetzt, um damit die zum Antrieb des Kompressors erforderliche Antriebslast herabzusetzen. Es wird nämlich so viel Antriebsleistung des Motors wie möglich dem Fahren des Fahrzeugs zugewiesen, während eine bestimmte Höhe der Klimatisierungskapazität sichergestellt wird. Wenn die Wärmelast in einer solchen Situation hoch ist, wird der Ansaugdruck in dem Fall des Ansaugdrucksteuerungsschemas unsteuerbar. Als Ergebnis muss der Betrieb des Kompressors die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums opfernd angehalten werden.
Das durch Patentdokumente 2 und 3 verkörperte Differenzdrucksteuerungsschema wurde entwickelt, um die mit dem Ansaugdrucksteuerungsschema verbundenen Mängel zu eliminieren. Mit dem Differenzdrucksteuerungsschema wird die Ausstoßverdrängung sofort ungeachtet einer Wärmelast durch eine externe Steuerung geändert. Das Differenzdrucksteuerungsschema hat jedoch folgende Mängel.
Wo eine Regelung der Ausstoßverdrängung so durchgeführt wird, dass sich die Differenz zwischen den an den zwei Überwachungspunkten überwachten Drücken einem Sollwert annähert, wird die Ausstoßverdrängung erhöht, wenn die Druckdifferenz kleiner als der Sollwert wird. Mit diesem Steuerungsschema wird, wenn die Menge des Kältemittels, das durch den Kreislaufpfad zirkuliert, kleiner als eine geeignete Menge ist, die Ausstoßverdrängung erhöht, um die Druckdifferenz dazu zu veranlassen, sich dem Sollwert anzunähern. Der Grund ist, dass die Druckdifferenz zwischen den Drucküberwachungspunkten kleiner ist, wenn die Zirkulationsmenge des Kältemittels unzureichend ist, als wenn die Kältemittelzirkulationsmenge geeignet ist.
Der Mangel in der Kältemittelzirkulationsmenge wird auch durch eine Verknappung des Kältemittels in dem Kreislaufpfad verursacht. Während die Menge des Kältemittels knapp ist, erreicht der Differenzdruck den Sollwert nicht, selbst wenn die Ausstoßverdrängung erhöht wird. So wird, wo eine Regelung auf die Druckdifferenz durchgeführt wird während die Kältemittelmenge knapp ist, die Ausstoßverdrängung schnell um eine große Spanne vergrößert, so dass der Kompressor schließlich mit seiner maximalen Verdrängung betrieben bleibt. Solch ein Betrieb beschädigt jedoch möglicherweise den Kompressor.
Von dem Standpunkt der Bewältigung der Knappheit der Kältemittelmenge aus ist das Ansaugdrucksteuerungsschema dem Differenzdrucksteuerungsschema überlegen. Genauer gesagt wird mit dem Ansaugdrucksteuerungsschema, wenn der Ansaugdruck aufgrund des Mangels der Kältemittelmenge kleiner wird als der Sollwert, die Ausstoßverdrängung schließlich auf ihre minimale Verdrängung herabgesetzt, um den Ansaugdruck bei einem vorbestimmten Wert beizubehalten. Das Ansaugdrucksteuerungsschema hat nämlich zusätzlich eine ausfallssichere Funktion.
Wie oben erläutert, haben das Ansaugdrucksteuerungsschema und das Differenzdrucksteuerungsschema individuell ihre eigenen Vorzüge und Schwachstellen, und wenn jeder Faktor in Betracht gezogen wird, kann nicht gesagt werden, welches der Steuerungsschemata besser ist als das andere. Idealerweise wird während dem normalen Betrieb die Ausstoßverdrängung entsprechend dem Ansaugdrucksteuerungsschema gesteuert, um eine behagliche Klimatisierung zu sichern, und wenn eine Übergangssteuerung erforderlich wird, so wie während der Beschleunigung oder des Bergauffahrens des Fahrzeugs, wird die Ausstoßverdrängung vorzugsweise gemäß dem Differenzdrucksteuerungsschema gesteuert. Eine Verdrängungssteuerungsvorrichtung, die zu einer solchen Steuerung fähig ist, ist jedoch bis jetzt noch nicht entwickelt.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 014 469 A1 offenbart eine Steuerventilvorrichtung für einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor zur Verwendung in einer Klimaanlage. Die Vorrichtung enthält einen Einführungsdurchlass zum Verbinden einer Ausstoßkammer mit einer Kurbelkammer in dem Kompressor und ein Steuerventil, das eines Drucks in der Kurbelkammer in einer selbstständigen Weise einstellt, um eine Ausstoßkapazität des Kompressors zu steuern. Das Steuerventil enthält eine Ventileinheit zum Öffnen/Schließen des Einführungsdurchlasses und eine elektromagnetische Solenoidbaugruppe zum Betreiben der Ventileinheit. Die Steuerventilvorrichtung enthält weiterhin einen Widerstandsänderungsmechanismus für einen Magnetkreis in der Solenoidbaugruppe zum Ändern eines Widerstands entsprechend einem Druckunterschied des Kältemittels zwischen zwei Punkten, die zwischen dem Kompressor und einem Kondensator des Systems festgelegt sind.
US 5 440 891 A zeigt ein Steuerungssystem zum Steuern einer Mehrzahl von Kompressoren mittels einer Fuzzy-Logik. Das Steuern wird durch ein Auswählen einer Kombination von verfügbaren Kompressoren, die einen oder mehrere Kompressoren mit festgelegter Geschwindigkeit und einen Kompressor mit veränderbarer Geschwindigkeit enthalten kann, durchgeführt. Die Ausgangssignale der Steuerungsvorrichtung verändern sich in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die die Drücke in den Kältemittelansaugleitungen enthalten können.
Druckschrift US 6 588 222 B1 offenbart eine Klimaanlage für ein Fahrzeug. Die Klimaanlage weist einen Kompressor mit variabler Verdrängung auf, der ein Kapazitätssteuerungsventil mit integrierten Kältemittelsensoren, die einen Ansaugdrucksensor und einen Ausstoßdrucksensor enthalten, und mit Steuerkreisen, und eine Schnittstelle zum Auswählen einer Ausstoßlufttemperatur und einer Einlassluftquelle aufweist und zum Auswählen eine normale-Steuerung-Betriebsart oder eine Energiespar-Steuerung-Betriebsart hat.
In US 2003/0018415 A1 ist eine Verdrängungssteuerung eines Kompressors mit variabler Verdrängung offenbart, die ein in dem Kompressor angeordnetes Steuerventil enthält, um die Verdrängung des Kompressors entsprechend einem Anweisungssignal zu verändern. Das Steuerventil wird angesteuert, um ein Drehmoment des Kompressors auf ein dem Anweisungssignal entsprechendes Solldrehmoment einzustellen.
US 6 453 685 B2 beschreibt eine Steuerungseinrichtung für einen Kompressor mit variabler Verdrängung. Ein Steuerungsventil veranlasst den Kompressor, eine geringere Sollverdrängung einzustellen, um einen Kraftstoffverbrauch und eine Lebensdauer des Kompressors zu verbessern, wobei eine Drehzahl des Automotors berücksichtigt wird, um die Ausstoßkapazität gegebenenfalls zu verringern.
Die Druckschrift US 2001/0022090 A1 zeigt eine Kühlkreiseinrichtung mit einem Kompressor mit variabler Verdrängung, wobei ein Solldruck eines Hochdruckbereichs des Kühlkreises basierend auf einer Wärmelast eingestellt wird.
Die US 7 296 426 B2 offenbart ein interaktives Steuerungssystem für ein HVAC-System mit einer Innenraumgebläseeinheit und einer Außenkondensatoreinheit mit einem Gebläse. Für eine Fehlerüberwachung wird ein Strom eines Gebläsemotors und eines Kompressormotors erfasst.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung bereitzustellen, wobei das System einfach im Aufbau, und trotzdem in der Lage ist, entsprechend verschiedener Bedingungen wahlweise eine Ansaugdrucksteuerung oder eine Differenzdrucksteuerung durchzuführen.
Um die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung bereit, der zusammen mit einem Wärmeradiator, einer Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer in einen Kreislaufpfad zum Zirkulieren eines Kältemittels eingebracht ist, um einen Kühlkreislauf eines Klimaanlagensystems zu bilden, und der ein Gehäuse mit einer Ausstoßkammer, einer Ansaugkammer, einer Kurbelkammer und darin definierte Zylinderbohrungen, in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommenen Kolben, einer drehbar in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, einem ein neigbares Taumelscheibenelement zum Umwandeln einer Drehung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben enthaltenden Umwandlungsmechanismus, und ein Verdrängungssteuerungsventil, ohne ein druckempfindliches Element, mit einem Ventilelement enthält, das mit einem Druck in einem Ansaugdruckbereich des Kühlkreislaufs und/oder einem Druck in der Kurbelkammer, und/oder ferner mit einem Druck in einem Ausstoßdruckbereich des Kühlkreislaufs und einer elektromagnetischen Kraft eines Magnetventils beaufschlagt ist, um eine Ventilöffnung zu öffnen und zu schließen, und dabei den Druck in der Kurbelkammer zu verändern. Das Verdrängungssteuerungssystem weist auf: ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen eines oder mehrerer Punkte von externen Informationen; ein Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel zum Einstellen eines zu steuernden Objekts entsprechend der durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen; ein Steuerungssignalberechnungsmittel zum Berechnen eines Ausstoßverdrängungssteuerungssignals entsprechend dem durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eingestellten gesteuerten Objekt; und ein Magnetspulenansteuerungsmittel zum Versorgen der Magnetspule mit einem elektrischen Strom, basierend auf dem Ausstoßverdrängungssteuerungssignal, das durch das Steuerungssignalberechnungsmittel berechnet wurde. Das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel wählt aus zwei oder mehreren Steuerungsmodi entsprechend den externen Informationen, die durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfasst wurden, einen Steuerungsmodus aus, und stellt das gesteuerte Objekt so ein, dass es zu dem ausgewählten Steuerungsmodus passend ist. In einem ersten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Solldruck für den Druck in dem Ansaugdruckbereich und/oder den Druck in der Kurbelkammer als das gesteuerte Objekt entsprechend der durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen ein, und in einem zweiten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eine Sollarbeitsdruckdifferenz für eine Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und/oder dem Druck in dem Ansaugdruckbereich und von dem Druck in der Kurbelkammer als das gesteuerte Objekt entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen ein.
In dem Verdrängungssteuerungssystem der vorliegenden Erfindung wählt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen von dem ersten und von dem zweiten Steuerungsmodus entsprechend den externen Informationen aus, und eine Ansaugdrucksteuerung wird in dem ersten Steuerungsmodus ausgeführt, während eine Differenzdrucksteuerung in dem zweiten Steuerungsmodus ausgeführt wird. Daher kann mit dem Verdrängungssteuerungssystem die Ausstoßverdrängung entsprechend den Betriebsbedingungen optimiert werden. Zum Beispiel kann während dem Normalbetrieb die Ausstoßverdrängung durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden, und wenn eine Übergangssteuerung erforderlich ist, so wie während der Beschleunigung oder Bergauffahrt des Fahrzeugs, kann die Ausstoßverdrängung durch die Differenzdrucksteuerung gesteuert werden.
Bevorzugterweise enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Ausstoßdruckerfassungsmittel zum Erfassen des Drucks in dem Ausstoßdruckbereich, und wenn der erste Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel ausgeführt wird, berechnet das Steuerungssignal-Berechnungsmittel basierend auf dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich, der durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfasst wird, und dem Solldruck das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem berechnet das Steuerungssignal-Berechnungsmittel das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal basierend auf dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und dem Solldruck wenn der erste Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel ausgeführt wird. So kann die Ansaugdrucksteuerung ausgeführt werden, selbst wenn das verwendete Verdrängungssteuerungsventil einfach im Aufbau ist.
Das Ausstoßdruckerfassungsmittel wird üblicherweise als unverzichtbares Element zum Schutz des Kompressors mit variabler Verdrängung und des Klimaanlagensystems verwendet und ist nicht ein Element, das neu in der Erfindung verwendet wird. Dementsprechend wird der Aufbau des Klimaanlagensystems nicht aufgrund der Anwendung des Verdrängungssteuerungssystems kompliziert.
Bevorzugterweise berechnet das Steuerungssignal-Berechnungsmittel, das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal basierend auf einer Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und dem Solldruck.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal auf der Basis der Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und dem Solldruck berechnet. Dies erlaubt es der Ausstoßverdrängung zuverlässig gesteuert zu werden, so dass der Druck in dem Ansaugdruckbereich oder der Druck in der Kurbelkammer sich dem Solldruck annähert.
Bevorzugterweise enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur von Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, und ein Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel zum Einstellen einer Solltemperatur der Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, und wenn der erste Steuerungsmodus ausgeführt wird, stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck so ein, dass die durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfasste Lufttemperatur sich der durch das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel eingestellten Solltemperatur annähert.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird eine Regelung auf der Ausstoßverdrängung so ausgeführt, dass sich die Temperatur der Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, der Solltemperatur annähert. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit beim Steuern der Temperatur von zum Beispiel einem Fahrzeugabteil, das durch das Klimaanlagensystem, auf das das Verdrängungssteuerungssystem angewendet wird, klimatisiert wird, zu verbessern.
Bevorzugterweise enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Solldrehmomenteinstellungsmittel zum Einstellen eines Solldrehmoments des Kompressors mit variabler Verdrängung, und wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird, stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so ein, dass das Drehmoment des Kompressors mit variabler Verdrängung sich dem durch das Solldrehmomenteinstellungsmittel eingestellten Solldrehmoment annähert.
Mit dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem kann das Drehmoment (Antriebslast) des Kompressors mit variabler Verdrängung dazu veranlasst werden, sich dem Solldrehmoment anzunähern. So kann die Verdrängungssteuerung so ausgeführt werden, um sowohl eine Stabilität der Motorsteuerung als auch eine Fahrleistung des Fahrzeugs sicherzustellen.
Bevorzugterweise enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Klimaanlagenumschaltererfassungsmittel zum Erfassen eines Wechsels von einem Nichtarbeits-Zustand zu einem Arbeitszustand des Klimaanlagensystems, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, ist erfüllt, dass der Wechsel von einem Nichtarbeits-Zustand zu einem Arbeitszustand des Klimaanlagensystems durch das Klimaanlagenumschaltererfassungsmittel erfasst wird.
Mit dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem kann das Drehmoment des Kompressors mit verstellbarer Verdrängung dazu veranlasst werden, sich dem Solldrehmoment anzunähern, wenn der Zustand des Klimaanlagensystems von einem Nichtarbeits-Zustand in einen Arbeitszustand geschaltet wurde, wodurch eine Stabilität der Motorsteuerung sichergestellt wird.
Bevorzugterweise wird der zweite Steuerungsmodus ununterbrochen für eine vorbestimmte Zeit nachdem der zweite Steuerungsmodus gestartet wurde durchgeführt.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird der zweite Steuerungsmodus über die vorbestimmte Zeit hinaus fortgesetzt, wodurch die Stabilität der Motorsteuerung sichergestellt wird.
Bevorzugterweise ist das Klimaanlagensystem in einem Motorfahrzeug montiert, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Leerlauferfassungsmittel zum Erfassen eines Leerlaufzustands des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass der das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, ist erfüllt, dass der Leerlaufzustand des Fahrzeugs durch das Leerlauferfassungsmittel erfasst wird.
Mit dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem kann das Drehmoment des Kompressors mit variabler Verdrängung dazu veranlasst werden, sich dem Solldrehmoment anzunähern, wenn sich das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand befindet. Dies dient zum Stabilisieren der Motorsteuerung.
Bevorzugterweise speichert das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck unmittelbar vor einem Umschalten von dem ersten Steuerungsmodus in den zweiten Steuerungsmodus, und wenn der zweite Steuerungsmodus abgebrochen wird und der erste Steuerungsmodus wieder ausgeführt wird stellt es den gespeicherten Solldruck als einen Anfangswert für einen neuen Solldruck ein.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird ein neuer Solldruck unter Verwendung des gespeicherten Solldrucks eingestellt. So wird in einer Situation, wo der Steuerungsmodus von dem ersten Steuerungsmodus auf den zweiten Steuerungsmodus und dann wieder auf den ersten Steuerungsmodus geschaltet wird, das durch das Klimaanlagensystem klimatisierte Fahrzeuginnere schnell auf den vorhergehenden Klimatisierungszustand des ersten Steuerungsmodus wiederhergestellt.
Bevorzugterweise ist das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug eingebaut, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Motorlasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last auf einen Motor des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, ist erfüllt, dass die durch die Motorlasterfassungsmittel erfasste Motorlast größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Mit dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem kann das Drehmoment des Kompressors mit variabler Verdrängung dazu veranlasst werden, sich dem Solldrehmoment anzunähern, wenn die Motorlast größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wodurch die Fahrleistung des Fahrzeugs sichergestellt wird. Bevorzugterweise ist das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug eingebaut, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Motorlasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last auf einen Motor des Fahrzeugs und Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingungen unter der das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt ist erfüllt, wenn sowohl die durch das Motorlasterfassungsmittel erfasste Motorlast als auch die durch die Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast größer oder gleich einem jeweiligen vorbestimmten Werts ist.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird der zweite Steuerungsmodus nur ausgeführt, wenn sowohl die Motorlast als auch sowohl die Wärmelast innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs größer oder gleich einem jeweiligen vorbestimmten Wert ist. Dies verhindert eine unnötige Ausführung des zweiten Steuerungsmodus und ermöglicht es, den Fahrzeuginnenraum komfortabel klimatisiert zu halten.
Bevorzugterweise enthält die Bedingung zum Ausführen des zweiten Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eine zusätzliche Bedingung, dass eine Menge des während einer Ausführung des ersten Steuerungsmodus gelieferten Stroms zu der Magnetspule größer ist als der zu der Magnetspule gelieferte, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem enthält die Bedingung zum Ausführen des zweiten Steuerungsmodus die zusätzliche Bedingung, dass die Menge des in dem ersten Steuerungsmodus zu der Magnetspule gelieferten Stroms größer ist als diejenige, die zu der Magnetspule geliefert wird, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird. Dementsprechend wird eine unnötige Ausführung des zweiten Steuerungsmodus verhindert, wobei das Fahrzeuginnere komfortabel klimatisiert beibehalten werden kann.
Bevorzugterweise speichert das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck unmittelbar vor einem Umschalten von dem ersten Steuerungsmodus zu dem zweiten Steuerungsmodus, und, wenn der zweite Steuerungsmodus abgebrochen wird und der erste Steuerungsmodus wieder ausgeführt wird, stellt es den gespeicherten Solldruck als den Anfangswert für einen neuen Solldruck ein.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird ein neuer Solldruck unter Verwendung des gespeicherten Solldrucks eingestellt. So kann in einer Situation, wo der Steuerungsmodus von dem ersten Steuerungsmodus zu dem zweiten Steuerungsmodus und dann wieder zu dem ersten Steuerungsmodus umgeschaltet wird, das Fahrzeuginnere, das durch das Klimaanlagensystem klimatisiert wird, schnell wieder auf den vorhergehenden Klimatisierungszustand des ersten Steuerungsmodus hergestellt werden.
Bevorzugterweise stellt, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so ein, dass die Temperatur der durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfassten Temperatur der Luft sich der Solltemperatur, die durch das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel eingestellt wird, annähert.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem führt, wenn die Außentemperatur zum Beispiel hoch ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel anstelle des ersten Steuerungsmodus den zweiten Steuerungsmodus aus. In dem zweiten Steuerungsmodus wird die Arbeitsdruckdifferenz so eingestellt, dass die Temperatur der Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, sich der Solltemperatur annähert. So kann in einer Situation wo die Außenlufttemperatur so hoch ist, dass die Verdrängung nicht durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden kann, die Verdrängung zufrieden stellend durch die Differenzdrucksteuerung gesteuert werden, wodurch das Fahrzeugabteil oder dergleichen, das durch das Klimaanlagensystem klimatisiert wird, angenehm erhalten werden kann.
Bevorzugterweise wird der zu der Magnetspule entsprechend der Sollarbeitsdruckdifferenz gelieferte elektrische Strom auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert oder weniger begrenzt.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird der zu der Magnetspule gelieferte Strom auf den oberen Grenzwert oder weniger beschränkt, wobei das Drehmoment des Kompressors mit variabler Verdrängung mittels des oberen Grenzwerts begrenzt werden kann.
Bevorzugterweise ist das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingungen, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, ist erfüllt, dass die durch das Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem führt, wenn die Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel anstatt des ersten Steuerungsmodus den zweiten Steuerungsmodus aus, und stellt die Arbeitsdruckdifferenz so ein, dass die Temperatur der Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, sich der Solltemperatur annähert. So kann in einer Situation, wo die Wärmelast so hoch ist, dass die Verdrängung nicht durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden kann, die Verdrängung zufriedenstellend durch die Differenzdrucksteuerung gesteuert werden, wodurch das Fahrzeugabteil oder dergleichen, das durch das Klimaanlagensystem klimatisiert wird, komfortabel erhalten werden kann.
Bevorzugterweise ist das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs und ein Drehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer physikalischen Größe entsprechend einer Drehzahl des Kompressors mit variabler Verdrängung enthält, und eine der Bedingungen unter der das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt ist erfüllt, wenn sowohl die durch das Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast als auch die durch das Drehzahlerfassungsmittel erfasste physikalische Größe größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem führt, wenn die Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs und die Drehzahl des Kompressors mit variabler Verdrängung größer oder gleich zu jeweilig vorbestimmten Werten sind, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel anstelle des ersten Steuerungsmodus den zweiten Steuerungsmodus aus. In dem zweiten Steuerungsmodus wird die Arbeitsdruckdifferenz so eingestellt, dass die Temperatur der Luft, die den Verdampfer gerade verlassen hat, sich der Solltemperatur annähert. So kann in einer Situation, wo die Wärmelast so hoch ist, dass die Verdrängung nicht durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden kann, die Verdrängung zufriedenstellend durch die Differenzdrucksteuerung gesteuert werden, wodurch das Fahrzeugabteil oder dergleichen, das durch das Klimaanlagensystem klimatisiert wird, komfortabel gehalten werden kann. Ebenso wird, da der zweite Steuerungsmodus nur ausgeführt wird wenn sowohl die Wärmelast zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Fahrzeugs als auch die Drehzahl des Kompressors mit variabler Verdrängung größer oder gleich den jeweilig vorbestimmten Werten sind, eine unnötige Ausführung des zweiten Steuerungsmodus verhindert, was es ermöglicht, das Fahrzeuginnere komfortabel klimatisiert zu erhalten.
Bevorzugterweise enthält das Klimaanlagensystem weiterhin einen Heißgasheizerkreislauf und ist in der Lage, zwischen dem Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislauf umzuschalten, wodurch der Kompressor mit variabler Verdrängung nicht nur einen Teil des Kühlkreislaufs bildet, sondern ebenso einen Teil des Heißgasheizerkreislaufs des Klimaanlagensystems, wobei das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Kreislauferfassungsmittel zum Erfassen eines betriebenen Kreislaufs aus dem Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislaufs enthält, und während eines Betriebs des Heißgasheizerkreislaufs das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem führt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel während des Betriebs des Heißgasheizerkreislaufs den zweiten Steuerungsmodus aus. Das gesteuerte Objekt des zweiten Steuerungsmodus ist nicht der Ansaugdruck und daher kann die Ausstoßverdrängung in Niedertemperaturumgebungen, die einen Heizbetrieb des Klimaanlagensystems erfordert, optimal gesteuert werden. Folglicherweise kann das Fahrzeuginnere oder dergleichen, das durch das Klimaanlagensystem klimatisiert wird, komfortabel gehalten werden.
Bevorzugterweise enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Tauscherauslasslufttemperaturerfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur von Luft, die gerade einen Luftheizwärmetauscher, der ein Teil des Heißgasheizerkreislaufs bildet, verlassen hat, und ein Solltauscherauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel zum Einstellen einer Solltemperatur der Luft, die gerade den Luftheizwärmetauscher verlassen hat, und wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird, stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so ein, dass die Lufttemperatur, die durch das Tauscherauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfasst wurde, sich der Solltemperatur, die durch das Solltauscherauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel eingestellt wurde, annähert.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem wird eine Regelung auf die Ausstoßverdrängung so ausgeführt, dass die Temperatur der Luft, die den Luftheizwärmetauscher gerade verlassen hat, sich der Solltemperatur annähert. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit beim Steuern der Temperatur von zum Beispiel einem Fahrzeugabteil, das durch das Klimaanlagensystem, auf das das Verdrängungssteuerungssystem angewendet wird, klimatisiert wird, zu verbessern.
Bevorzugterweise erfasst das Ausstoßdruckerfassungsmittel den Druck des Kältemittels in diesem Abschnitt des Ausstoßdruckbereichs des Zirkulationspfads, der von dem Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislauf gemeinsam genutzt wird.
In dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem ist das Ausstoßdruckerfassungsmittel an dem Abschnitt des Ausstoßdruck-bereichs des Zirkulationspfads angeordnet, der durch den Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislauf gemeinsam ge-nutzt wird. So wird es dem Ausstoßdruckerfassungsmittel unge-achtet ob der Kühlkreislauf oder der Heißgasheizerkreislauf im Betrieb ist, ermöglicht, zu funktionieren.
Bevorzugterweise stellt, wenn ein dritter Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, ausgeführt wird, das Ge-steuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Sollausstoßdruck als ein Ziel für den Druck in dem Ausstoßdruckbereich ein, und stellt die Sollarbeitsdruckdifferenz so ein, dass der Druck in dem Ausstoßdruckbereich, der durch das Ausstoß-druckerfassungsmittel erfasst wird, sich dem Sollausstoßdruck annähert.
Mit dem bevorzugten Verdrängungssteuerungssystem kann ein anormaler Anstieg des Drucks des Ausstoßdruckbereichs verhin-dert werden, und so die Zuverlässigkeit des Kompressors mit variabler Verdrängung und des Klimaanlagensystems sicherge-stellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Darstellung hinterlegt sind und so für die vorliegende Erfindung nicht beschränkend sind, vollständiger verstanden werden, wobei:

1 eine Schnittansicht eines Kompressors mit variabler Verdrängung in einer Längsrichtung ist und ebenfalls einen schematischen Aufbau eines Kühlkreislaufs eines Fahrzeugklimaanlagensystems darstellt, auf das ein Verdrängungssteuerungssystem A gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird;
2 Verbindungen eines Verdrängungssteuerungsventils in dem in 1 gezeigten Kompressor mit variabler Verdrängung darstellt;
3 ein Blockdiagramm ist, das einen schematischen Aufbau des Verdrängungssteuerungssystems der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine durch das Verdrängungssteuerungssystem von 3 ausgeführte Hauptroutine darstellt;
5 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine Ansaugdrucksteuerungsroutine, die in der Hauptroutine von 4 enthalten ist, darstellt;
6 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine in der Ansaugdrucksteuerungsroutine von 5 enthaltene Sollansaugdruckeinstellungsroutine darstellt;
7 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine in der Hauptroutine von 4 enthaltene Differenzdrucksteuerungsroutine darstellt;
8 ein Verfahren zum Einstellen eines Solldrehmoments in einem Startmodus darstellt, wobei das Solldrehmoment in die Differenzdrucksteuerungsroutine von 7 eingelesen wird;
9 ein Verfahren zum Einstellen des Solldrehmoments in einem Leerlaufmodus darstellt, wobei das Solldrehmoment in die Differenzdrucksteuerungsroutine von 7 eingelesen wird;
10 ein Verfahren zum Einstellen des Solldrehmoments in einem Beschleunigungsmodus darstellt, wobei das Solldrehmoment in die Differenzdrucksteuerungsroutine von 7 eingelesen wird;
11 einen Betrieb des Verdrängungssteuerungssystems von 3 über eine vorbestimmte Zeit von dem Start eines Motors eines Motorfahrzeugs darstellt;
12 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine in der Hauptroutine von 4 enthaltene Ausstoßdrucksteuerungsroutine darstellt;
13 ein Diagramm ist, das das Verhältnis von einem Steuerstrom mit einem Sollansaugdruck und Ausstoßdruck darstellt;
14 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen einem Steuerstrom und einer Arbeitsdruckdifferenz (Pd - Ps) darstellt;
15 ein Blockdiagramm ist, das einen schematischen Aufbau eines Verdrängungssteuerungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
16 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das einen Teil einer Hauptroutine, die durch das Verdrängungssteuerungssystem von 15 ausgeführt wird, darstellt;
17 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das eine Differenzdrucksteuerungsroutine (für eine Klimatisierungssteuerung) darstellt, die in der Hauptroutine von 16 enthalten ist;
18 ein Steuerungsablaufdiagramm ist, das ein anderes Beispiel des Teils der Hauptroutine, die durch das Verdrängungssteuerungssystem von 15 ausgeführt wird, darstellt;
19 Schaltoperationen entsprechend der Unterscheidung von Außenlufttemperatur in dem Steuerungsablaufdiagramm von 18 darstellt; und
20 einen schematischen Aufbau eines Kühlkreislaufs und eines Heißgasheizerkreislaufs eines Fahrzeugklimaanlagensystems darstellt, auf das ein Verdrängungssteuerungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform angewendet wird.

Zunächst wird ein Verdrängungssteuerungssystem A für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 stellt einen Kühlkreislauf 10 eines Fahrzeugklimaanlagensystems dar, auf das das Verdrängungssteuerungssystem A angewendet wird. Der Kühlkreislauf 10 weist einen Zirkulationspfad 12 auf, durch den ein Kältemittel als ein Arbeitsfluid zirkuliert wird, und hat einen Kompressor 100, einen Wärmeradiator (Kondensator) 14, eine Expansionsvorrichtung (Expansionsventil) 16 und einen Verdampfer 18 nacheinander in den Zirkulationspfad 12 in der Reihenfolge wie erwähnt, wie in der Flussrichtung des Kältemittels gesehen, eingefügt. Wenn der Kompressor 100 betrieben wird, zirkuliert das Kältemittel durch den Zirkulationspfad 12. Im Speziellen führt der Kompressor 100 eine Reihe von Prozessen einschließlich eines Prozesses eines Ansaugens des Kältemittels, eines Prozesses eines Verdichtens des angesaugten Kältemittels und eines Prozesses eines Ausstoßens des verdichteten Kältemittels aus.
Der Verdampfer 18 bildet ebenfalls ein Teil eines Luftstroms des Fahrzeugklimaanlagensystems. Wegen der Verdampfungswärme des Kältemittels in dem Verdampfer 18 wird die Luft, die den Verdampfer 18 passiert, gekühlt.
Der Kompressor 100, auf den das Verdrängungssteuerungssystem A der ersten Ausführungsform angewendet wird, ist ein Kompressor mit variabler Verdrängung, zum Beispiel ein kupplungsloser Kompressor vom Taumelscheiben-Typ. Der Kompressor 100 weist einen Zylinderblock 101 mit einer Mehrzahl von darin durchdringend geformter Zylinderbohrungen 101a auf. Ein vorderes Gehäuse 102 ist an einem Ende des Zylinderblocks 101 angebracht, und ein hinteres Gehäuse (Zylinderkopf) 104 ist an dem anderen Ende des Zylinderblocks 101 über eine Ventilplatte 103, die dazwischen angeordnet ist, angebracht.
Der Zylinderblock 101 und das vordere Gehäuse 102 definieren miteinander eine Kurbelkammer 105, und eine Antriebswelle 106 erstreckt sich durch die Kurbelkammer 105 in der Längsrichtung des Kompressors. Die Antriebswelle 106 dringt durch eine ringförmige Taumelscheibe 107, die in der Kurbelkammer 105 angeordnet ist, und die Taumelscheibe 107 ist durch ein Verbindungsstück 109 schwenkbar an einem Rotor 108, der auf der Antriebswelle 106 befestigt ist, angelenkt. Dementsprechend ist die Taumelscheibe 107 entlang der Antriebswelle 106 bewegbar und ebenso relativ zu der Antriebswelle 106 schwenkbar.
Eine Schraubenfeder 110 ist sich zwischen dem Rotor 108 und der Taumelscheibe 107 erstreckend um einen Abschnitt der Antriebswelle 106 herum angeordnet, um die Taumelscheibe 107 in eine Richtung zu einem minimalen Schwenkwinkel hin zu drücken. Eine andere Schraubenfeder 111 ist auf der anderen Seite der Taumelscheibe 107 angeordnet, das heißt, um einen Abschnitt der Antriebswelle 106 herum, der sich zwischen der Taumelscheibe 107 und dem Zylinderblock 101 erstreckt, um die Taumelscheibe 107 in eine Richtung zu einem maximalen Schwenkwinkel zu drücken.
Die Antriebswelle 106 tritt durch einen runden Vorsprung 102a, der auswärts von dem vorderen Gehäuse 102 vorsteht, und eine Riemenscheibe 112, die als eine Kraftübertragungsvorrichtung dient, ist an das äußere Ende der Antriebswelle 106 gekoppelt. Die Riemenscheibe 112 ist drehbar auf dem runden Vorsprung 102a mit einem Kugellager 113 dazwischen gelagert, und ein Riemen 115 ist um die Riemenscheibe 112 herumgelegt, um die Riemenscheibe 112 mit einem Automotor 114, der als eine externe Antriebsquelle dient, zu verbinden.
Eine Wellendichtung 116 ist innerhalb des runden Vorsprungs 102a angeordnet und dichtet das Innere des vorderen Gehäuses 102 von der Außenseite desselben ab. Die Antriebswelle 106 ist drehbar in beiden Richtungen, einer radialen und einer Schubrichtung, durch Lagerungen 117, 118, 119 und 120 gelagert. Bewegungsenergie wird von dem Motor 114 zu der Riemenscheibe 112 übertragen, und so ist die Antriebswelle 106 zusammen mit der Riemenscheibe 112 drehbar.
Kolben 130 sind in den jeweiligen Zylinderbohrungen 101a aufgenommen, und jeder hat ein Ende, das einstückig davon in die Kurbelkammer 105 ragt. Ein Paar Schuhe 132 ist in einer Vertiefung 130, die in das Ende eingeformt ist, eingerichtet und ist in einen gleitenden Kontakt mit einem Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 107 von gegenüberliegenden Seiten derselben angeordnet. So sind jeder Kolben 130 und die Taumelscheibe 107 miteinander über die Schuhe 132 miteinander verblockt, so dass, wenn sich die Antriebswelle 106 dreht, der Kolben 130 sich in der zugehörigen Zylinderbohrung 101a hin- und herbewegt.
Das hintere Gehäuse 104 hat eine Ansaugkammer 140 und eine Ausstoßkammer 142 darin definiert. Die Ansaugkammer 140 kann mit jeder Zylinderbohrung 101a durch ein zugehöriges Ansaugloch 103a, das durch die Ventilplatte 103 geformt ist, in Verbindung treten, und die Ausstoßkammer 142 kann mit jeder Zylinderbohrung 101a durch ein zugehöriges Ausstoßloch 103b, das durch die Ventilplatte 103 geformt ist, in Verbindung treten. Die Ansaug- und Ausstoßlöcher 103a und 103b werden durch nicht gezeigte, jeweilige Ansaug- und Ausstoßventile geöffnet und geschlossen.
Ein Schalldämpfer 150 ist außerhalb des Zylinderblocks 101 angeordnet und hat ein Schalldämpfergehäuse 152, das durch ein nicht gezeigtes Dichtelement mit einer Schalldämpferbasis 101b, die einstückig mit dem Zylinderblock 101 geformt ist, verbunden. Das Schalldämpfergehäuse 152 und die Schalldämpferbasis 101b definieren miteinander einen Schalldämpferraum 154 darin, und der Schalldämpferraum 154 ist mit der Ausstoßkammer 142 über eine Ausstoßpassage 156, die sich zwischen dem hinteren Gehäuse 104, der Ventilplatte 103 und der Schalldämpferbasis 101b erstreckt, verbunden.
Eine Ausstoßöffnung 152a ist in das Schalldämpfergehäuse 152 eingeformt, und ein Rückschlagventil 200 ist in dem Schalldämpferraum 154 in einer solchen Weise angeordnet, dass es die Verbindung zwischen der Ausstoßpassage 156 und der Ausstoßöffnung 152a blockiert. Im Speziellen öffnet/schließt das Rückschlagventil 200 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Ausstoßpassage 156 und dem Druck in dem Schalldämpferraum 154. Wenn der Differenzdruck kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, ist das Rückschlagventil 200 geschlossen, und wenn die Druckdifferenz größer als der vorbestimmte Wert ist, öffnet das Rückschlagventil 200.
Dementsprechend kann die Ausstoßkammer 142 durch die Ausstoßpassage 156, den Schalldämpferraum 154 und die Ausstoßöffnung 152a mit einem Ausgangsteil des Zirkulationspfads 12 verbunden sein, und der Schalldämpferraum 154 wird durch das Rückschlagventil 200 mit der Ausstoßkammer 142 verbunden und von der Ausstoßkammer 142 getrennt. Die Ansaugkammer 140 ist andererseits mit einem eingehenden oder zurückkehrenden Teil des Zirkulationspfads 12 durch eine Ansaugöffnung 104a, die durch das hintere Gehäuse 104 geformt ist, verbunden.
Ein Verdrängungssteuerungsventil (elektromagnetisches Steuerungsventil) 300 ist in dem hinteren Gehäuse 104 aufgenommen und ist in eine Versorgungspassage 160 eingebracht. Die Versorgungspassage 160 erstreckt sich durch die Ventilplatte 103 von dem hinteren Gehäuse 104 zu dem Zylinderblock 101, so dass die Ausstoßkammer 142 mit der Kurbelkammer 105 in Verbindung stehen.
Auf der anderen Seite ist die Ansaugkammer 140 mit der Kurbelkammer 105 durch eine Absaugpassage 162 verbunden. Die Absaugpassage 162 enthält Lücken zwischen der Antriebswelle 106 und den Lagerungen 119 und 120, einen Raum 164 und eine ortsfeste Öffnung 103c, die durch die Ventilplatte 103 geformt ist.
Ebenso ist die Ansaugkammer 140 unabhängig von der Versorgungspassage 160 durch eine Druckfühlungspassage 166, die in das hintere Gehäuse 104 eingeformt ist, mit dem Verdrängungssteuerungsventil 300 verbunden.
Spezieller weist das Verdrängungssteuerungsventil 300, wie in 2 dargestellt, eine Ventileinheit und eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schließen der Ventileinheit auf. Die Ventileinheit enthält ein zylindrisches Ventilgehäuse 301, und eine Einlassöffnung (Ventilöffnung 301a) ist an einem Ende des Ventilgehäuses 301 eingeformt. Die Ventilöffnung 301a ist mit der Ausstoßkammer 142 durch einen strömungsaufwärtigen Teil der Versorgungspassage 160 verbunden und öffnet sich in eine Ventilkammer 303, die innerhalb des Ventilgehäuses 301 eingeformt ist.
Ein säulenartiges Ventilelement 304 ist in der Ventilkammer 303 aufgenommen. Das Ventilelement 304 ist innerhalb der Ventilkammer 303 in der axialen Richtung des Ventilgehäuses 301 beweglich und, wenn es mit einer Endfläche des Ventilgehäuses 301 in Kontakt gebracht wird, schließt es die Ventilöffnung 301a. Die Endfläche des Ventilgehäuses 301 dient nämlich als ein Ventilsitz.
Auslassöffnungen 301b öffnen sich in der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilgehäuses 301 und stehen mit der Kurbelkammer 105 durch einen strömungsabwärtigen Teil der Versorgungspassage 160 in Verbindung. Die Auslassöffnungen 301b öffnen sich ebenso in die Ventilkammer 303, und so können die Ausstoßkammer 142 und die Kurbelkammer 105 miteinander durch die Ventilöffnung 301a, die Ventilkammer 303 und die Auslassöffnungen 301b in Verbindung treten.
Die Antriebseinheit enthält ein zylindrisches Magnetventilgehäuse 310, das an das andere Ende des Ventilgehäuses 301 koaxial dazu angeordnet ist. Das Magnetventilgehäuse 310 hat ein offenes Ende, das mit einer Endkappe 312 verschlossen ist, und eine Magnetspule 316, die um einen Spulenkörper 314 herum gewickelt ist, ist in dem Magnetspulengehäuse 310 aufgenommen.
Ein zylindrischer befestigter Kern 318 ist ebenfalls in dem Magnetspulengehäuse 310 koaxial damit eingepasst und erstreckt sich von dem Ventilgehäuse 301 zu der Endkappe 312 hinauf bis zu einer Position, die mit einem mittleren Abschnitt der Magnetspule 316 übereinstimmt. Ein Abschnitt des befestigten Kerns 318, der nahe der Endkappe 312 angeordnet ist, ist durch eine Buchse 320 umgeben. Die Buchse 320 hat ein geschlossenes Ende übereinstimmend mit der Position der Endkappe 312.
Der befestigte Kern 318 hat ein Einfügeloch 318a, das in das Zentrum davon eingefügt ist und hat ein Ende, das sich in die Ventilkammer 303 öffnet. Ein Raum 324 zum Aufnehmen eines zylindrischen beweglichen Kerns 322 ist zwischen dem festen Kern 318 und dem geschlossenen Ende der Buchse 320 definiert, und das andere Ende des Einfügelochs 318a öffnet sich in den Aufnahmeraum 324 des beweglichen Kerns.
Eine Magnetspulenstange 326 ist durch das Einfügeloch 318a verschiebbar eingefügt, und das Ventilelement 304 ist an ein Ende der Magnetspulenstange 326 einstückig und koaxial damit gekoppelt. Das andere Ende der Magnetspulenstange 326 ragt in den Raum 324 zum Aufnehmen des beweglichen Kerns und ist durch ein Durchgangsloch, das in den beweglichen Kern 322 geformt ist, so eingepasst, dass die Magnetspulentange 326 und der bewegliche Kern 322 als ein einstückiger Körper wirken. Eine Rückzugfeder 328 ist zwischen der Schulter des beweglichen Kerns 322 und der Endfläche des befestigten Kerns 318 angeordnet, und ein vorbestimmter Spalt ist zwischen dem beweglichen Kern 322 und dem befestigten Kern 318 vorgesehen.
Der bewegliche Kern 322, der befestigte Kern 318, das Magnetspulengehäuse 310 und die Endkappe 312 sind alle aus magnetischem Material angefertigt und bilden einen magnetischen Kreis. Andererseits ist die Buchse 320 aus nichtmagnetischem rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt.
Das Magnetspulengehäuse 310 hat eine darin eingeformte Druckabtastöffnung 310a, und die Ansaugkammer 140 ist mit der Druckabtastöffnung 310a durch die Druckabtastpassage 166 verbunden. Eine sich axial erstreckende Druckabtastnut 318a ist in die Außenumfangsoberfläche des befestigten Kerns 318 eingeformt und ist mit der Druckabtastöffnung 310a verbunden. Dementsprechend stehen die Ansaugkammer 140 und der Raum 324 zum Aufnehmen des beweglichen Kerns miteinander durch die Druckabtastöffnung 310a und die Druckabtastnut 318b in Verbindung, so dass der Druck in der Ansaugkammer 140 (im Nachfolgenden wird darauf als Ansaugkammerdruck Ps Bezug genommen) über die Rückseite des Ventilelements 304 durch die Magnetspulenstange 326 in der Ventilschließrichtung wirkt.
Das Verdrängungssteuerungsventil 300 ist vorzugsweise so aufgebaut, dass eine Druckaufnahmefläche (im Nachfolgenden wir darauf als Dichtfläche Sv Bezug genommen) des Ventilelements 304, auf die der Druck in der Ausstoßkammer 142 (im Nachfolgenden wir darauf als Ausstoßdruck Pd Bezug genommen) wirkt, wenn die Ventilöffnung 301a durch das Ventilelement 304 geschlossen ist, gleich sein kann mit einem Bereich des Ventilelements 304, der mit dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt ist, d.h. der Querschnittsfläche der Magnetspulenstange 326. Der Druck in der Kurbelkammer 105 (im Nachfolgenden wir darauf als Kurbeldruck Pc Bezug genommen) wirkt über das Ventilelement 304 weder in der Ventilöffnungsrichtung noch in der Ventilschließrichtung.
Die Magnetspule 316 ist mit einer außerhalb des Kompressors 100 vorgesehenen Steuerungsvorrichtung 400A verbunden und erzeugt eine elektromagnetische Kraft F (I) wenn sie mit einem Steuerstrom I von der Steuerungsvorrichtung 400A versorgt wird. Die elektromagnetische Kraft F (I), die durch die Magnetspule 316 ausgeübt wird, zieht den beweglichen Kern 322 zu dem befestigten Kern 318, so dass das Ventilelement 304 in die Ventilschließrichtung gedrängt wird.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration des Verdrängungssteuerungssystems A einschließlich der Steuerungsvorrichtung 400A darstellt.
Das Verdrängungssteuerungssystem A hat ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen von einem oder mehreren Punkten von externen Informationen. Das Externe-Information-Erfassungsmittel enthält ein Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 und ein Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502.
Das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfasst den Druck (Ausstoßdruck Pd) des Kältemittels an einem geeigneten Abschnitt in einem Ausstoßdruckbereich des Kühlkreislaufs 10. Zum Beispiel kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 ein Drucksensor 500a sein, der an dem Einlass des Wärmeradiators 14 angebracht ist, um den Kältemitteldruck an dem Eingang des Radiators 14 als den Ausstoßdruck Pd zu erfassen, wobei der erfasste Druck ein Eingang in die Steuerungsvorrichtung 400A ist (siehe 1).
Das Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502 stellt einen Sollausstoßdruck Pdset2 als einen Sollwert für den Ausstoßdruck Pd ein, und leitet den eingestellten Sollausstoßdruck zu der Steuerungsvorrichtung 400A. Das Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502 kann zum Beispiel durch ein Teil einer Klimaanlagen-ECU, die den Betrieb des gesamten Klimaanlagensystems steuert, implementiert sein.
Der Ausstoßdruckbereich des Kühlkreislaufs 10 bezeichnet einen Bereich von der Ausstoßkammer 142 zu dem Einlass des Wärmeradiators 14. Ein Ansaugdruckbereich des Kühlkreislaufs 10 bezeichnet andererseits einen Bereich von dem Auslass des Verdampfers 18 zu der Ansaugkammer 140. Der Ausstoßdruckbereich enthält ebenso die Zylinderbohrungen 101a in dem Verdichtungsprozess, und der Ansaugdruckbereich enthält ebenfalls die Zylinderbohrungen 101a in dem Ansaugprozess.
Das Externe-Information-Erfassungsmittel enthält ebenfalls ein Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 und ein Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512.
Das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 erfasst eine Temperatur Teo des Luftstroms an dem Auslass des Verdampfers 18, der den Luftstrom des Fahrzeugklimaanlagensystems bildet, und liefert die erfasste Lufttemperatur zu der Steuerungsvorrichtung 400A. Das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 wird durch einen Temperatursensor 510a gebildet, der an den Auslass des Verdampfers 18, der ein Teil des Luftstroms bildet, angebracht ist, um die Temperatur Teo der Luft, die den Verdampfer 18 gerade verlassen hat, zu erfassen (siehe 1).
Das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 stellt einen Sollwert (Sollverdampferauslasslufttemperatur) Tset für die Lufttemperatur Teo an dem Auslass des Verdampfers 18 als einen Sollwert der Ausstoßverdrängungssteuerung des Kompressors 100 auf der Basis von verschiedenen externen Informationen einschließlich einer Fahrzeuginnentemperatureinstellung ein, und liefert die so eingestellte Sollauslasslufttemperatur zu der Steuerungsvorrichtung 400A.
Das Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502 und das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 können zum Beispiel als Teil der Klimaanlagen-ECU zum Steuern des Betriebs des gesamten Klimaanlagensystems implementiert sein.
Das Externe-Information-Erfassungsmittel enthält weiterhin ein Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 zum Einstellen eines Solldrehmoments Trset, wobei das eingestellte Solldrehmoment ein Eingang in die Steuerungsvorrichtung 400A ist. Das Solldrehmoment Trset stellt einen Sollwert für ein Drehmoment Tr, das eine Antriebslast, die durch den Kompressor 100 während des Betriebs aufgebracht wird, dar und ist in Übereinstimmung mit Anweisungen von einer Motor-ECU zum Steuern des Motors 114 oder von der Klimaanlagen-ECU eingestellt. Das Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 kann zum Beispiel als Teil der Motor-ECU oder der Klimaanlagen-ECU implementiert sein.
Weiterhin enthält das Externe-Information-Erfassungsmittel einen Klimaanlagen(A/C)-Schaltsensor 530, einen Gaspedalpositionssensor 532 und einen Motordrehzahlsensor 534.
Der Klimaanlagen(A/C)-Schaltsensor 530 erfasst den Ein-/AusZustand des Netzschalters des Klimaanlagensystems (Kühlkreislauf 10) und liefert den erfassten Zustand zu der Steuerungsvorrichtung 400A. Der Gaspedalpositionssensor 532 erfasst den Betrag einer Gaspedalposition des Fahrzeugs und liefert den erfassten Betriebsbetrag zu der Steuerungsvorrichtung 400A. Der Motordrehzahlsensor 534 erfasst die Drehzahl des Motors 114 und liefert die erfasste Drehzahl zu der Steuerungsvorrichtung 400A.
Die Steuerungsvorrichtung 400A wird zum Beispiel durch eine unabhängige ECU (elektronische Steuerungseinheit) gebildet, kann aber auch in der Klimaanlagen-ECU oder der Motor-ECU enthalten sein. Ebenso können das Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502, das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510, das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 und das Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 in der Steuerungsvorrichtung 400A enthalten sein.
Die Steuerungsvorrichtung 400A weist ein Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A, ein Steuerungssignalberechnungsmittel 404 und ein Magnetspulenansteuerungsmittel 406 auf.
Das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A ist so konfiguriert, um ein in Übereinstimmung mit zwei oder mehreren Steuerungsmodi zu steuerndes gesteuertes Objekt einzustellen. Im Speziellen wählt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A unter Bezugnahme auf die externen Informationen, die durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erlangt wurden, einen der Steuerungsmodi aus, und stellt das gesteuerte Objekt passend zu dem gewählten Steuerungsmodus ein. In dieser Ausführungsform führt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A einen ersten, zweiten und dritten Steuerungsmodus aus.
In Bezug auf das durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A eingestellte gesteuerten Objekts berechnet das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 ein Ausstoßverdrängungssteuerungssignal entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung. Das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal ist ein Signal zum Einstellen des Stroms (Steuerstrom I), der durch das Magnetspulenansteuerungsmittel 406 zu der Magnetspule 316 des Verdrängungssteuerungsventils 300 geliefert wird, und direkt zum Beispiel dem Stromwert des zu der Magnetspule 316 gelieferten Steuerstroms I entspricht. Wo das Magnetspulenantriebsmittel 406 so konfiguriert ist, um den Steuerstrom I durch Variieren der Einschaltdauer durch PWM (Pulsweitenmodulation) von einer vorbestimmten Ansteuerungsfrequenz (z.B. 400-500 Hz) einzustellen, kann jedoch das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal ein Signal entsprechend der Einschaltdauer sein.
Das Magnetspulenansteuerungsmittel 406 beliefert die Magnetspule 316 des Verdrängungssteuerungsventils 300 mit dem Steuerstrom I oder dem Strom mit der durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 berechneten Einschaltdauer. Wo die Einschaltdauer durch die PWM variiert wird, führt das Magnetspulenansteuerungsmittel 406 eine Regelung durch Erfassen des Stroms, der durch die Magnetspule 316 fließt, und Variieren der Einschaltdauer durch, so dass der erfasste Strom gleich zu dem Steuerstromwert I, der durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 berechnet wurde, werden kann.
Das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A wählt den Steuerungsmodus zum Beispiel entsprechend einem oder mehreren von dem Ausstoßdruck Pd, einem Fahrzeugfahrzustand und einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs als die externen Informationen aus.
Das gesteuerte Objekt, das in dem ersten Steuerungsmodus ausgewählt wird, ist der Ansaugdruck Ps. In dem ersten Steuerungsmodus wird ein Sollansaugdruck Psset als ein Sollwert für den Ansaugdruck Ps eingestellt. Im Speziellen wird in dem ersten Steuerungsmodus der Sollansaugdruck Psset entsprechend einer Abweichung ΔT zwischen der Verdampferauslasslufttemperatur Teo, die aktuell durch das Verdampferauslasslufttemperaturerfassungsmittel 510 erfasst wird, und der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset, die durch das Sollauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 eingestellt wird, eingestellt.
Das gesteuerte Objekt, das in dem zweiten Steuerungsmodus ausgewählt wird, ist die Differenz (Arbeitsdruckdifferenz ΔPw) zwischen dem Ausstoßdruck Pd und dem Ansaugdruck Ps. In dem zweiten Steuerungsmodus wird eine Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset als ein Sollwert für die Arbeitsdruckdifferenz ΔPw eingestellt. Im Speziellen wird die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset auf der Basis des Solldrehmoments Trset, das der Sollwert für das Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung ist, berechnet.
Das gesteuerte Objekt, das in dem dritten Steuerungsmodus ausgewählt wird, ist der Ausstoßdruck Pd. In dem dritten Steuerungsmodus wird der Sollausstoßdruck Pdset2 als ein Sollwert für den Ausstoßdruck Pd eingestellt.
Das Verdrängungssteuerungssystem A steuert die Ausstoßverdrängung nämlich entsprechend dem Ansaugdrucksteuerungsschema, wenn der erste Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A ausgeführt wird, und steuert die Ausstoßverdrängung entsprechend dem Differenzdrucksteuerungsschema, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird.
Das Folgende beschreibt den Betrieb (Art und Weise eines Gebrauchs) des Verdrängungssteuerungssystems A.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Hauptroutine eines Programms, das durch die Steuerungsvorrichtung 400A ausgeführt wird, darstellt. Die Hauptroutine wird zum Beispiel gestartet, wenn der Motorschlüssel des Fahrzeugs eingeschaltet wird, und wird beendet, wenn der Motorschlüssel ausgeschaltet wird.
Bei einem Start der Hauptroutine werden zuerst die Anfangsbedingungen eingestellt (S10). Im Speziellen werden Merker F1, F2, F3 und N und verstrichene Zeiten ta und tb auf Null gesetzt. Ebenfalls wird der zu der Magnetspule 316 des Verdrängungssteuerungsventils 300 gelieferte Steuerstrom I auf I₀ eingestellt, mit dem der Kompressor 100 eine minimale Ausstoßverdrängung bereitstellt. Der Stromwert I₀ kann null sein.
Es wird dann bestimmt, ob der Klimaanlagen(A/C)-Schalter der Fahrzeugklimaanlage EIN ist (S11). Eine Bestimmung wird nämlich gemacht, um zu bestimmen, ob eine Kühlung/Entfeuchtung des Fahrzeugabteils durch die Fahrgäste des Fahrzeugs gefordert wird. Wenn der Klimaanlagenschalter EIN ist (JA), wird der Ausstoßdruck Pd, der durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfasst wird, eingelesen (S12).
Anschließend wird der eingelesene Ausstoßdruck Pd mit einem voreingestellten oberen Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 verglichen(S13). Wenn der Ausstoßdruck Pd kleiner oder gleich dem oberen Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 ist (JA), wird bestimmt, ob der Merker F1 gleich „0“ ist (S14).
Der Merker F1 wurde auf „0“ als die Anfangsbedingung gesetzt, und daher ist das Ergebnis der Entscheidung JA. Dementsprechend wird dann eine Entscheidung getroffen, ob der Merker N gleich „0“ ist (S20). Da der Merker N auf den Anfangswert „0“ gesetzt wurde, ist das Ergebnis der Entscheidung JA, woraufhin der Merker N auf „1“ gesetzt wird (S21) und ein Timer gestartet wird, um die vergangene Zeit ta zu messen (S22). Anschließend wird eine Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt.
Nach Ausführen der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 kehrt der Ablauf zu S11 zurück und, wenn die Ergebnisse der Bestimmungen in S11, S13 und S14 alle JA sind, geht er zu S20 weiter. Da der Merker N vorhergehend auf „1“ gesetzt wurde, ist das Ergebnis der Entscheidung in S20 NEIN, und somit wird bestimmt, ob die vergangene Zeit ta gleich „0“ ist (S24). Der Timer wurde bereits in S22 gestartet. Dementsprechend ist die vergangene Zeit ta nicht gleich „0“ und das Ergebnis der Entscheidung ist NEIN.
Es wird dann bestimmt, ob die vergangene Zeit ta kleiner oder gleich einer vorbestimmten Zeit tal ist (S25) und wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist, wird die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 nochmals ausgeführt. Die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 wird nämlich wiederholt ausgeführt bis die vorbestimmte Zeit tal vergangen ist, nachdem der Klimaanlagenschalter eingeschaltet wurde.
Wenn die vorbestimmte Zeit tal von der vergangenen Zeit ta überschritten wird, und so das Ergebnis der Entscheidung in S25 NEIN ist, d.h. wenn der Timer abgelaufen ist, wird der Timer gestoppt und die vergangene Zeit ta wird auf „0“ zurückgesetzt (S26). Dann wird das Ausmaß einer Gaspedalöffnung als eine Gaspedalöffnung Acc eingelesen (S27), und es wird bestimmt, ob die Gaspedalöffnung Acc gleich „0“ ist (S28). Wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist, wird die Motordrehzahl als Nc eingelesen (S29).
Anschließend wird bestimmt, ob die Motordrehzahl Nc einen Wert kleiner oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl N1 annimmt (S30). Wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist, werden sowohl der Merker F2 als auch die vergangene Zeit tb auf „0“ gesetzt (S31), und die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 wird ausgeführt. Die Drehzahl N1 wird auf einen Wert gleich oder etwas größer als die Leerlaufdrehzahl eingestellt, so dass das Ergebnis der Entscheidung (Leerlaufunterscheidung) in S30 JA ist, wenn das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist. Während das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist, wird nämlich die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S30 NEIN ist, d.h. wenn das Fahrzeug nicht in einem Leerlaufzustand ist, wird eine Bestimmung gemacht, ob die Gaspedalöffnung Acc einen Wert kleiner oder gleich einer vorbestimmten Öffnung Accs1 annimmt (S32). Wenn das Ergebnis der Entscheidung NEIN ist, wird bestimmt, ob der Merker F2 gleich „0“ ist (S33). Wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist, wird der Merker F2 auf „1“ gesetzt (S34), und ein Timer wird gestartet, um die vergangene Zeit tb zu messen (S35).
Nachdem der Timer in S35 gestartet ist, wird bestimmt, ob die vergangene Zeit tb eine Zeit, die kürzer oder gleich einer vorbestimmten Zeit tb1 zeigt (S36). Wenn das Ergebnis der Entscheidung JA ist, wird die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt.
Der Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 nachfolgend werden der Schritt S11 und nachfolgende Schritte ausgeführt, und die Entscheidung von S32 wird wieder getroffen. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S32 JA ist, wird dann bestimmt, ob der Merker F2 gleich Null ist (S37). Da der Merker F2 vorhergehend in S34 auf „1“ gesetzt wurde, ist das Ergebnis der Entscheidung in S37 NEIN, und die Entscheidung von S36 wird nochmals getroffen. Die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 wird nämlich wiederholt ausgeführt, bis die vorbestimmte Zeit tb1 von der vergangenen Zeit tb überschritten wird, d.h. bis der Timer abläuft.
Andererseits wird, wenn die vorbestimmte Zeit tb1 von der vergangenen Zeit tb überschritten wird, das Ergebnis der Entscheidung in S63 NEIN, woraufhin der Timer gestoppt wird und die vergangene Zeit tb auf „0“ zurückgesetzt wird (S38). Ebenso wird der Merker F2 gefolgt von der Ausführung von einer Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 auf „0“ gesetzt (S39). Die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 wird auch ausgeführt wenn das Ergebnis der Entscheidung in S37 JA ist.
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S33 NEIN ist, werden die Schritte S34 und S35 übersprungen und Schritt S36 wird ausgeführt.
Andererseits wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung S13 NEIN ist, d.h. wenn der Ausstoßdruck Pd höher als der obere Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 ist, der Merker F1 auf „1“ gesetzt, während die Merker F2 und F3 und die vergangenen Zeiten ta und tb auf „0“ gesetzt werden (S42). Dann wird eine Ausstoßdrucksteuerungsroutine (Schutzsteuerung) S43 ausgeführt. Wenn nämlich der Ausstoßdruck Pd größer als der obere Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 ist, wird die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 bevorzugterweise über der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 und der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt.
Wenn der Klimaanlagenschalter ausgeschaltet wird, und somit das Ergebnis der Entscheidung in S11 NEIN wird, werden alle, die Merker F1, F2, F3 und N, die vergangenen Zeiten ta und tb und der Steuerstrom I zurückgesetzt (S18).
Wie oben beschrieben, ist das Verdrängungssteuerungssystem A der ersten Ausführungsform so konfiguriert, um selektiv eine von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40, der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 und der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 auszuführen.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der in 4 gezeigten Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 darstellt. In der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 wird zuerst bestimmt, ob der Merker F3 gleich „0“ ist (S100). Da der Merker F3 als die Anfangsbedingung auf „0“ gesetzt wurde, ist das Ergebnis der Entscheidung JA. Somit wird ein Timer gestartet, um eine vergangene Zeit Tc zu messen (S101), und der Merker F3 wird auf „1“ gesetzt (S102).
Dann wird in einer Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103, der Sollansaugdruck Psset als ein Steuerungsziel gesetzt. Anschließend wird unter Verwendung des in S103 gesetzten Sollansaugdrucks Psset und des durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfassten Ausstoßdrucks Pd der zu der Magnetspule 316 zu liefernde Steuerstrom I entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung berechnet (S104). Zum Beispiel wird, wie in 5 dargestellt, der Steuerstrom I durch Multiplizieren der Differenz zwischen dem Ausstoßdruck Pd und dem Sollansaugdruck Psset mit einer proportionalen Konstante a1 und dann Addieren einer Konstanten a2 zu dem erhaltenen Produkt, berechnet.
Der in S104 berechnete Steuerstrom I wird mit einem vorbestimmten unteren Grenzwert I1 verglichen (S105). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S105 herausgefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I kleiner als der untere Grenzwert I1 ist (NEIN), wird der untere Grenzwert I1 als der Steuerstromwert I eingelesen (S106), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S107).
Andererseits wird, wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S105 herausgefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I größer oder gleich dem unteren Grenzwert I1 (JA) ist, der Steuerstrom I dann mit einem vorbestimmten oberen Grenzwert I2, der größer als der untere Grenzwert I1 ist, verglichen (S108). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S108 der Steuerstromwert I größer als der obere Grenzwert I2 gefunden wird (NEIN), wird der obere Grenzwert I2 als der Steuerstrom I eingelesen (S109), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S107).
Dementsprechend wird, wenn als ein Ergebnis der Entscheidungen in S105 und S106 herausgefunden wird, dass das Verhältnis I1≤I≤I2 erfüllt ist, der in S104 berechnete Steuerstrom I direkt zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S107).
Nachdem Schritt S107 ausgeführt wird, kehrt der Ablauf von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Hauptroutine zurück, und der wieder durch die Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfasste Ausstoßdruck Pd wird in S12 eingelesen. Dann wird, wenn die Ergebnisse der Entscheidungen sowohl in S13 als auch in S14 JA sind, die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 wieder ausgeführt.
Wenn die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ein zweites Mal ausgeführt wird, ist das Ergebnis der Entscheidung in S100 NEIN, weil der Merker F3 in S102 auf „1“ gesetzt wurde, und daher wird bestimmt, ob die durch den Timer gemessene vergangene tc eine vorbestimmte Zeit tcl erreicht hat (S110). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S110 beurteilt wird, dass die vorbestimmte Zeit tcl seit dem Start des Timers noch nicht vergangen ist (JA), wird der Steuerstrom I aus dem in S103 vorherig gesetzten Sollansaugdruck Psset berechnet und der Ausstoßdruck Pd erneut in S12 eingelesen (S104). Der Ablauf schreitet danach wie bei der ersten Ausführung dieser Routine zu S107 weiter und kehrt dann zu der Hauptroutine zurück.
Andererseits wird, wenn die vorbestimmte Zeit tc1 von der durch den Timer gemessenen vergangenen Zeit tc überschritten wird, das Ergebnis der Entscheidung in S110 NEIN, woraufhin der Timer zurückgesetzt wird (S111) und der Merker F3 auf „0“ gesetzt wird (S112). Der Sollansaugdruck Psset wird nämlich in Intervallen der vorbestimmten Zeit tc1 aktualisiert. Die vorbestimmte Zeit tcl wird als das Aktualisierungsintervall zum Beispiel auf 5 Sekunden eingestellt.
Somit wird der Ausstoßdruck Pd zu jeder Zeit eingelesen, und in der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 wird der Steuerstrom I so berechnet/angepasst, dass er sich dem verändernden Ausstoßdruck Pd anpasst, während der Sollansaugdruck Psset in Intervallen der vorbestimmten Zeit tcl aktualisiert wird.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der in 5 gezeigten Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 darstellt. Die Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 entspricht dem ersten Steuerungsmodus des Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A.
In der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 wird zunächst die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset eingestellt, und als ein Ziel der Ausstoßverdrängungssteuerung für den Kompressor 100 eingelesen (S200). Anschließend wird die durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 erfasste Verdampferauslasslufttemperatur Teo eingelesen (S201), und eine Abweichung ΔT zwischen der durch das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 eingestellten Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset und der aktuellen durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 erfasste Verdampferauslasslufttemperatur Teo wird berechnet (S202). Dann wird unter Verwendung der berechneten Abweichung ΔT der Sollansaugdruck Psset zum Beispiel entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung für eine PI-Regelung berechnet.
Die in Schritt S203 dargestellte Berechnungsgleichung enthält den Sollansaugdruck Psset, und ein Anfangswert des Sollansaugdrucks Psset wird zum Beispiel unter Verwendung einer Umgebungstemperatur Tamb entsprechend der folgenden Gleichung eingestellt: $Psset = K 1 \cdot Tamb + K 2 (K1 und K2 sind Konstanten)$
Ebenso wird jedes Mal, wenn die Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 ausgeführt wird, die Abweichung ΔT in S202 berechnet. Somit gibt in der Berechnungsgleichung in S203 der Index „n“, der an „ΔT“ angehängt ist, an, dass ΔT die in S202 berechnete Abweichung des derzeitigen Zyklus ist. Gleichermaßen gibt der Index „n-1“ an, dass ΔT die in S202 des vorhergehenden Zyklus berechnete Abweichung ist.
Anschließend wird der berechnete Sollansaugdruck Psset mit einem voreingestellten unteren Grenzwert Ps1 verglichen (S204). Bei einem NEIN in Schritt 204 wird der untere Grenzwert Ps1 als der Sollansaugdruck Psset eingelesen (S205).
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S204 JA ist, wird andererseits Psset mit einem voreingestellten oberen Grenzwert Ps2, der größer als Ps1 ist, verglichen (S206). Bei einem NEIN in Schritt S206, wird der obere Grenzwert Ps2 als der Sollansaugdruck Psset eingelesen (S207).
Dementsprechend wird, falls als ein Ergebnis der Entscheidungen in S204 und S206 herausgefunden wird, dass das Verhältnis Ps1 ≤ Psset ≤ Ps2 erfüllt ist, der in S203 berechnete Sollansaugdruck Psset1 direkt als der Sollansaugdruck Psset eingelesen.
7 stellt Einzelheiten der in 4 gezeigten Differenzdrucksteuerungsroutine S23 dar. In der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 führt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A den zweiten Steuerungsmodus aus, um die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset einzustellen. Die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset ist ein Ziel für die Arbeitsdruckdifferenz ΔPw, die die Differenz (Pd - Ps) zwischen dem Ausstoßdruck Pd und dem Ansaugdruck Ps ist.
Im Speziellen liest das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A das durch das Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 eingestellte Solldrehmoment Trset ein (S300), und berechnet basierend auf dem Solldrehmoment Trset die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung (S301). Die verwendete Berechnungsgleichung ist:
ΔPwset = c1 · (Trset-c2)^0,5 + c3, wobei c1, c2 und c3 Konstanten sind. Das Drehmoment Tr steht in Beziehung mit der Arbeitsdruckdifferenz ΔPw, und daher kann die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset basierend auf dem Solldrehmoment Trset eingestellt werden.
Dann wird unter Verwendung der so eingestellten Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset der zu der Magnetspule 316 zu liefernde Steuerstrom I entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung berechnet (S302). Zum Beispiel wird der Steuerstrom I durch Multiplizieren der Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset mit der proportionalen Konstanten a1 und dann Addieren der Konstanten a2 zu dem erhaltenen Produkt berechnet.
Der in S302 berechnete Steuerstrom I wird mit einem voreingestellten unteren Grenzwert I3 verglichen (S303). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S303 herausgefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I kleiner als der untere Grenzwert I3 ist (NEIN), wird der untere Grenzwert I3 als Steuerstromwert I eingelesen (S304), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S305).
Andererseits wird, wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S303 entschieden wird, dass der berechnete Steuerstrom I größer oder gleich dem unteren Grenzwert I3 ist (JA), der berechnete Steuerstrom I mit einem voreingestellten oberen Grenzwert I4, der größer als der untere Grenzwert I3 ist, verglichen (S306). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S306 angibt, dass der Steuerstromwert I größer als der obere Grenzwert I4 ist (NEIN), wird der obere Grenzwert I4 als der Steuerstrom I eingelesen (S307), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S305).
Somit wird, falls als ein Ergebnis der Entscheidungen in S303 und S306 herausgefunden wird, dass das Verhältnis I3 ≤ I ≤ I4 erfüllt ist, der in S302 berechnete Steuerstrom I direkt zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S305).
Wie oben erklärt, wird in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset auf der Basis des Solldrehmoments Trset eingestellt, und unter Verwendung der Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset, wird der Steuerstrom I berechnet. Somit wird in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 die Ausstoßverdrängung des Kompressors 100 so gesteuert, dass sich das Drehmoment Tr des Kompressors dem Solldrehmoment Trset annähert.
Die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 erlaubt es nämlich dem Drehmoment Tr des Kompressors 100 entsprechend der Fahrbedingungen und dergleichen des Fahrzeugs eingestellt zu werden, und dient dazu, die Fahrleistung des Fahrzeugs sicherzustellen und ebenso die Motorsteuerung zu stabilisieren während ein bestimmtes Niveau einer Klimatisierungskapazität erhalten wird.
Ebenso ist das Verdrängungssteuerungssystem A so konfiguriert, um zum Beispiel bei dem Start des Fahrzeugklimaanlagensystems oder während des Leerlaufs oder Beschleunigung des Fahrzeugs die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 auszuwählen und auszuführen. In diesem Fall können die Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 in Abhängigkeit von der anwendbaren Situation ein unterschiedliches Solldrehmoment Trset einstellen. Mit anderen Worten kann das Solldrehmomenteinstellungsmittel 520 so konfiguriert sein, um das Solldrehmoment Trset entsprechend einem Modus, der aus einem Startmodus, einem Leerlaufmodus und einem Beschleunigungsmodus ausgewählt wird, einzustellen.
Spezieller wird in dem Startmodus, der ausgewählt wird, wenn das Klimaanlagensystem gestartet wird, das Solldrehmoment Trset in der in dem linksseitigen Diagramm von 8 dargestellten Weise eingestellt. Wenn der Klimaanlagenschalter eingeschaltet wird (t = ta0), wird das Solldrehmoment Trset auf ein Anfangsinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs0 eingestellt, und wenn die Zeit verstreicht wird es allmählich auf ein Nachinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs1 erhöht.
Das Nachinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs1 wird so eingestellt, dass es größer als das Erstinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs0 ist. Ebenfalls kann das Nachinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs1 in einer solchen Weise, wie in dem rechtsseitigen Diagramm von 8 dargestellt, eingestellt werden, dass sich das Nachinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs1 mit der Abnahme der Umgebungstemperatur verringert, d.h. das vorhergehende steigt mit dem Anstieg des Letzteren an.
So wird bei dem Start des Kompressors 100 das Drehmoment Tr des Kompressors in geeigneter Weise in den Startmodus eingestellt, wobei die Motorsteuerung stabilisiert wird.
In dem während des Leerlaufs des Fahrzeugs ausgewählten Leerlaufmodus wird das Solldrehmoment Trset auf ein Leerlaufsolldrehmoment Trs2 eingestellt. Wie in 9 dargestellt, kann das Leerlaufsolldrehmoment Trs2 auch so eingestellt sein, dass es mit einem Abnehmen der Umgebungstemperatur sinkt und mit einem Anstieg der Umgebungstemperatur steigt.
Der Leerlaufmodus dient zum Stabilisieren der Motordrehzahl während das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist.
Das Fahrzeug wird beurteilt, in einem Leerlaufzustand zu sein, wenn in S28 der Hauptroutine bestimmt wird, dass die Gaspedalöffnung Acc „0“ ist, und ebenso, dass in S30 die Motordrehzahl Nc niedriger oder gleich der vorbestimmten Drehzahl N1 ist. Ebenso kann, während das Fahrzeug wegen eines Staus mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, das Fahrzeug beurteilt werden, in einem Leerlaufzustand zu sein.
Das Mittel zum Bestimmen des Leerlaufzustands des Fahrzeugs ist nicht auf den Gaspedalpositionssensor 532 und den Motordrehzahlsensor 534 beschränkt, und ein Sensor zum Erfassen der Drehzahl des Kompressors 100, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Fahrzeughaltesignalsensor, ein Schalthebelpositionssensor und dergleichen können in einer Kombination in geeigneter Weise verwendet werden.
In dem während der Beschleunigung des Fahrzeugs gewählten Beschleunigungsmodus kann wie in 10 dargestellt das Solldrehmoment Trset entweder auf einen festen Wert eingestellt werden oder abhängig von der Gaspedalöffnung Acc variiert werden. Im Speziellen kann das Solldrehmoment Trset auf einen Wert, der zwischen dem ersten und einem zweiten Beschleunigungssolldrehmoment Trs3 und Trs4 variabel ist, eingestellt werden. In diesem Fall kann das Solldrehmoment Trset so eingestellt werden, dass es mit einem Anstieg der Gaspedalöffnung Acc in einem Gaspedalöffnungsbereich, der die vorbestimmte Öffnung Accs1 überschreitet, abnimmt.
Die in 10 gezeigte positive Entscheidung „JA“ zu einer Beschleunigung erfolgt, wenn in S32 der Hauptroutine beurteilt wird, dass die Gaspedalöffnung Acc größer als die vorbestimmte Öffnung Accs1 ist, und die negative Entscheidung „NEIN“ erfolgt, wenn beurteilt wird, dass die Gaspedalöffnung Acc kleiner oder gleich der vorbestimmten Öffnung Accs1 ist. Sobald die positive Entscheidung „JA“ zu einer Beschleunigung getroffen ist, wird der Beschleunigungsmodus ausgeführt bis die abgelaufene Zeit tb beurteilt wird, die in S36 vorbestimmte Zeit erreicht zu haben. Es ist daher möglich, dass das Solldrehmoment Trset auf das zweite Beschleunigungssolldrehmoment Trs4 eingestellt wird, selbst wenn das Ergebnis der Bestimmung zu einer Beschleunigung NEIN ist.
Wegen des Beschleunigungsmodus können das Drehmoment Tr des Kompressors 100 und somit die Last auf den Motor 114 während der Beschleunigung des Fahrzeugs reduziert werden, wobei die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert wird. Ebenso trägt eine Fortsetzung des Beschleunigungsmodus für eine vorbestimmte Zeit tb1 nach der Beendigung der Beschleunigung in großem Maß zur Stabilisierung der Motorsteuerung bei.
Der Beschleunigungsmodus kann ausgeführt werden, wenn zumindest entweder die Gaspedalöffnung oder eine Drehzahl des Motors 114 größer als der zugehörige vorbestimmte Wert ist. Durch Ausführen des Beschleunigungsmodus wenn die Motordrehzahl höher ist als die vorbestimmte Drehzahl, ist es möglich, eine verbesserte Hochgeschwindigkeitsleistungsfähigkeit des Fahrzeugs bereitzustellen.
11 stellt ein Beispiel dar, wie sich das Solldrehmoment Trset mit dem Ablauf einer Zeit, nachdem der Klimaanlagenschalter eingeschaltet wird, verändert. Wenn der Klimaanlagenschalter eingeschaltet wird, wird der Startmodus in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt. Dementsprechend wird das Solldrehmoment Trset zuerst auf das Erstinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs0 eingestellt, und dann allmählich erhöht, so dass, wenn die Zeit tal verstrichen ist, das Solldrehmoment Trset das Nachinbetriebnahme-Solldrehmoment Trs1 erreicht.
Wenn das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist wenn die Zeit tal verstrichen ist, wird der Leerlaufmodus in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt. Dementsprechend wird das Solldrehmoment Trset auf das Leerlaufsolldrehmoment Trs2 eingestellt.
Dann wird, wenn der Zustand des Fahrzeugs vom Leerlauf zur Beschleunigung wechselt und die Gaspedalöffnung Acc die vorbestimmte Öffnung Accs1 überschreitet, der Beschleunigungsmodus in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt. So wird das Solldrehmoment Trset auf das erste Beschleunigungssolldrehmoment Trs3 eingestellt.
Wenn die Gaspedalöffnung Acc danach kleiner oder gleich zu der vorbestimmten Öffnung Accs1 wird, wird der Beschleunigungsmodus weiterführend ausgeführt, bis die vorbestimmte Zeit tb1 verstreicht. Wo das Solldrehmoment Trset in dem Beschleunigungsmodus so eingestellt wird, dass es wie in 10 dargestellt in Abhängigkeit von der Gaspedalöffnung Acc variiert, verbleibt das Solldrehmoment Trset bei dem zweiten Beschleunigungssolldrehmoment Trs4 bis die Zeit tb1 verstreicht nachdem die Gaspedalöffnung Acc kleiner oder gleich der vorbestimmten Öffnung Accs1 wird.
Wenn das Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt, wird, wenn die Zeit tb1 verstrichen ist, die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgeführt. Da das Solldrehmoment Trset nicht während der Ausführung der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 eingestellt wird, ist eine Veränderung des aktuellen Drehmoments Tr des Kompressors 100 in 11 nur schematisch durch Strichpunktlinien dargestellt. Das aktuelle Drehmoment Tr steigt allmählich auf einen geeigneten Wert an, da der Sollansaugdruck Psset stufenweise durch die PI-Regelung in S203 der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 korrigiert wird, und wird danach bei dem geeigneten Wert gehalten.
Wenn das Fahrzeug danach angehalten wird und der Leerlauf wieder beginnt, schaltet die Steuerungsroutine von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S23, und der Leerlaufmodus wird in der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt. Zu der Zeit des Umschaltens der Steuerungsroutine wird der zuletzt in der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 eingestellte Sollansaugdruck Psset vorzugsweise in dem Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel gespeichert.
Dann wird, wenn das Fahrzeug aus dem Leerlaufzustand gestartet wird und auf eine Konstantgeschwindigkeitsfahrt beschleunigt wird, die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zum zweiten Mal ausgeführt. Wenn die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zum zweiten Mal ausgeführt wird, wird der zuletzt in der Klimatisierungssteuerungsroutine S40 eingestellt gespeicherte Sollansaugdruck Psset bevorzugterweise in S203 als der Anfangswert des Sollansaugdrucks Psset verwendet. Dies erlaubt es, einen optimalen Ansaugdruck Psset in einer kurzen Zeit in einer Situation zu erreichen, wo die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgesetzt und danach wieder ausgeführt wird, wobei der Komfort des Fahrzeugabteils erhalten werden kann.
Somit wird das Solldrehmoment Trset, das ein Ziel der Ausstoßverdrängungssteuerung ist, auf der Basis des Drehmoments Tr, das die Antriebslast zum Antrieb des Kompressors 100 ist, und der Motorleistung eingestellt, wodurch das Solldrehmoment Trset so eingestellt werden kann, dass es die Anforderungen des Motors 114 trifft.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der in 4 gezeigten Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 darstellt.
Zuerst wird in der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 der durch das Sollausstoßdruckeinstellungsmittel 502 eingestellte Sollausstoßdruck Pdset2 eingelesen (S400). Der Sollausstoßdruck Pdset2 ist kleiner als der obere Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 (Pdset2 < Pdset1).
Nachfolgend wird eine Abweichung ΔP zwischen dem Sollausstoßdruck Pdset2 und dem durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfassten Ausstoßdruck Pd berechnet (S401). Dann wird unter Verwendung der Abweichung ΔP der zu der Magnetspule 316 zu liefernde Steuerstrom I zum Beispiel entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung für PID-Regelung berechnet (S402).
Jedes Mal wenn die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 ausgeführt wird, wird die Abweichung ΔP in S401 berechnet. So gibt in der in Schritt S402 dargestellten Berechnungsgleichung der an „ΔP“ angehängte Index „n“ an, dass ΔP die in S401 berechnete Abweichung des aktuellen Zyklus ist. In gleicher Weise gibt der Index „n-1“ an, dass ΔP die in S401 des vorhergehenden Zyklus berechnete Abweichung ist, und der Index „n-2“ gibt an, dass ΔP die in S401 berechnete Abweichung ist, die zwei Zyklen zuvor ausgeführt wurde.
Der in S402 berechnete Steuerstrom I wird mit einem voreingestellten unteren Grenzwert I5 verglichen (S403). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S403 herausgefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I kleiner als der untere Grenzwert I5 ist (NEIN), wird der untere Grenzwert I5 als der Steuerstrom I eingelesen (S404) und der Steuerstrom I wird ausgegeben (S405). Andererseits wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung in S403 JA ist, der berechnete Steuerstrom I mit einem voreingestellten Schwellwert Iset, der größer als der untere Grenzwert I5 ist, verglichen (S406), und wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S406 beurteilt wird, dass der berechnete Steuerstrom I kleiner oder gleich dem Schwellwert Iset ist (JA), wird der berechnete Steuerstrom I selbst zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S405).
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in S406 NEIN ist, wird der berechnete Steuerstrom I mit einem oberen Grenzwert I6, der größer oder gleich dem Schwellwert Iset ist, verglichen (S407). Wenn, als ein Ergebnis der Entscheidung in S407 beurteilt wird, dass der Steuerstrom I kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert I6 ist (JA), wird der Merker F1 auf „0“ gesetzt (S408), und dann wird der Steuerstrom I direkt zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S405).
Andererseits wird, wenn das Ergebnis der Entscheidung in S407 NEIN ist, der obere Grenzwert I6 als der Steuerstrom I eingelesen (S409), dann wird der Merker F1 auf „0“ gesetzt (S408), und der Steuerstrom I wird ausgegeben (S405).
Wie oben erklärt wird in der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 die Abweichung ΔP zwischen dem Sollausstoßdruck Pdset2 und dem durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfassten Ausstoßdruck Pd berechnet, und basierend auf der Abweichung ΔP wird der Steuerstrom I korrigiert, um die Ausstoßverdrängung so zu steuern, dass der Ausstoßdruck Pd sich dem Sollausstoßdruck Pdset2 annähert.
Der Schwellwert Iset dient als eine Bedingung zum Abbrechen der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43, und wo zum Beispiel Iset = I6 ist, ist es möglich, das Auftreten einer Situation, wo die Steuerungsroutine sofort nach dem Umschalten von der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S34 zu der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 wieder zu der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S34 zurückkehrt, zu minimieren.
In dem Ausstoßsteuerungssystem A der ersten Ausführungsform führt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A wahlweise entsprechend den externen Informationen einen der ersten, zweiten und dritten Steuerungsmodi aus. Das Verdrängungssteuerungssystem A führt die Ansaugdrucksteuerung in dem ersten Steuerungsmodus aus, führt die Differenzdrucksteuerung in dem zweiten Steuerungsmodus aus und führt die Ausstoßdrucksteuerung in dem dritten Steuerungsmodus aus.
Mit dem Ausstoßsteuerungssystem A kann daher die Ausstoßverdrängung durch Umschalten des Steuerungsschemas entsprechend den verschiedenen Bedingungen optimiert werden.
Im Speziellen steuert während des normalen Betriebs das Verdrängungssteuerungssystem A die Ausstoßverdrängung entsprechend des Ansaugdrucksteuerungsschemas, um das Fahrzeugabteil ordnungsgemäß klimatisieren zu können, um einen Komfort zu gewährleisten. Wenn eine vorübergehende Steuerung erforderlich ist, so wie während der Beschleunigung oder Bergauffahren des Fahrzeugs, wird die Ausstoßverdrängung entsprechend dem Differenzdrucksteuerungsschema gesteuert, so dass die Drehmomentsteuerung des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung bevorzugterweise ausgeführt werden kann. Durch Ausführen der Ausstoßdrucksteuerung ist es möglich, einen anormalen Anstieg des Ausstoßdrucks Pd, der der Druck in dem Ausstoßdruckbereich ist, zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung und des Klimaanlagensystems sichergestellt wird.
Wenn der erste Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A des Verdrängungssteuerungssystems A ausgeführt wird, berechnet das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal auf der Basis des Ausstoßdrucks Pd, der der Druck in dem Ausstoßdruckbereich ist, und des Sollansaugdrucks Psset. Dementsprechend kann die Ansaugdrucksteuerung mittels des Verdrängungssteuerungsventils 300 mit einem einfachem Aufbau ausgeführt werden.
Das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 wird üblicherweise als ein Element, das unverzichtbar für den Schutz des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung und des Klimaanlagensystems ist, verwendet, und ist nicht ein Element, das neu in der Erfindung verwendet wird. Dementsprechend wird der Aufbau des Klimaanlagensystems aufgrund der Anwendung des Verdrängungssteuerungssystems A nicht kompliziert.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A wird das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal auf der Basis der Differenz zwischen dem Ausstoßdruck Pd und dem Sollansaugdruck Psset berechnet, und somit kann die Ausstoßverdrängung zuverlässig gesteuert werden, so dass sich der Ansaugdruck Ps, der der Druck in dem Ansaugdruckbereich ist, dem Sollansaugdruck Psset annähert.
Während der Ansaugdrucksteuerung des Verdrängungssteuerungssystems A wird die Ausstoßverdrängung einer Regelung unterzogen, so dass die Temperatur Teo der Luft, die den Verdampfer 18 gerade verlassen hat, sich der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset annähert. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit beim Steuern der Temperatur von zum Beispiel einem durch das Klimaanlagensystem, auf das das Verdrängungssteuerungssystem A angewendet wird, klimatisierten Fahrzeugabteil zu verbessern.
Die Differenzdrucksteuerung des Verdrängungssteuerungssystems A erlaubt es dem Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung, sich dem Solldrehmoment Trset anzunähern, wodurch die Verdrängungssteuerung während einem Sicherstellen einer Stabilität der Motorsteuerung und der Fahrleistung des Fahrzeugs ausgeführt werden kann.
Mit dem Verdrängungssteuerungssystem A wird, wenn das Klimaanlagensystem, das angehalten war bis es dann betrieben wurde, das Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung veranlasst, sich durch die Differenzdrucksteuerung dem Solldrehmoment Trset anzunähern, wodurch die Motorsteuerung stabilisiert wird.
Ebenso wird nämlich der zweite Steuerungsmodus, die Differenzdrucksteuerung des Verdrängungssteuerungssystems A für die vorbestimmte Zeit tb1 fortgesetzt, was dazu dient, die Motorsteuerung zu stabilisieren.
Wenn das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist, erlaubt das Verdrängungssteuerungssystem A dem Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung sich dem Solldrehmoment Trset anzunähern, und dabei die Motorsteuerung zu stabilisieren.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A wird der gespeicherte Sollansaugdruck Psset verwendet, um einen neuen Sollansaugdruck Psset einzustellen. Somit kann, wo der Steuerungsmodus von dem ersten Steuerungsmodus zu dem zweiten Steuerungsmodus und dann wieder zu dem ersten Steuerungsmodus geschaltet wird, das durch das Klimaanlagensystem klimatisierte Fahrzeuginnere schnell auf den vorhergehend klimatisierten Zustand des ersten Steuerungsmodus zurückgebracht werden.
Ebenso werden in dem Verdrängungssteuerungssystem A der obere und untere Grenzwert Ps2 und Ps1 verwendet, um den Bereich des Sollansaugdrucks Psset zu beschränken, so dass der Sollansaugdruck Psset in einem angemessenen Bereich eingestellt werden kann. Speziell bei Verwendung des unteren Grenzwerts Ps1 für den Sollansaugdruck Psset ist es möglich, einen Ausstoßverdrängungssteuerungspunkt zum Unterscheiden eines Mangels des Kältemittels einzustellen. Während sich das Kältemittel verknappt, kann nämlich die Ausstoßverdrängung zuverlässig daran gehindert werden, auf das Maximum eingestellt zu werden, wodurch eine Beschädigung des Kompressors 100 verhindert wird.
Während der Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 beschränkt das Verdrängungssteuerungssystem A den Steuerstrom I auf den oberen Grenzwert I4 oder weniger, wodurch das Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung entsprechend mittels des oberen Grenzwerts I4 eingeschränkt werden kann.
Während die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgeführt wird, steuert das Verdrängungssteuerungssystem Ä den Ansaugdruck Ps als das gesteuerte Objekt. So wird, wenn sich der Ansaugdruck Ps aufgrund eines Mangels des Kältemittels verringert, die Ausstoßverdrängung herabgesetzt, so dass der Ansaugdruck Ps bei dem Sollansaugdruck Psset verbleibt, und wird schließlich auf die minimale Verdrängung eingestellt. Folglicherweise ist es möglich, selbst obwohl das Verdrängungssteuerungsventil 300 einen einfachen Aufbau ohne ein druckempfindliches Element, sowie einen in einem üblichen Verdrängungssteuerungsventil verwendeten Balg hat, eine Situation, wo die Ausstoßverdrängung auf die maximale Verdrängung eingestellt wird, während sich das Kältemittel verringert, zu verhindern, und dadurch den Kompressor 100 zu schützen.
Mit dem Verdrängungssteuerungssystem A können sowohl die Ansaugdrucksteuerung als auch die Differenzdrucksteuerung unter Verwendung des einzigen Verdrängungssteuerungsventils 300 ausgeführt werden.
Obwohl das Verdrängungssteuerungssystem A den Ansaugdruck Ps als das gesteuerte Objekt verwendet, kann der Ansaugdruck Ps über einen großen Bereich gesteuert werden. Der Grund ist wie folgt.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 sind die Kräfte, die auf das Ventilelement 304 wirken, der Ausstoßdruck Pd, der Ansaugdruck Ps, die durch die Magnetspule 316 aufgebrachte elektromagnetische Kraft F(I) und die Kraft fs der Rückzugfeder 328. Der Ausstoßdruck Pd und die Kraft fs der Rückzugfeder 328 wirken in der Ventilöffnungsrichtung, während der Ansaugdruck Ps und die elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 316 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung, nämlich in der Ventilschließrichtung wirkt.
Dieses Verhältnis wird nachstehend durch Gleichung (1) ausgedrückt, und ein Modifizieren von Gleichung (1) stellt Gleichung (2) bereit. Von den Gleichungen (1) und (2) wird es klar, dass wenn der Ausstoßdruck Pd und die elektromagnetische Kraft F(I), d.h. der Steuerstrom I, gefunden sind, dann der Ansaugdruck Ps bestimmt wird. $Sv \cdot (Pd - Ps) + fs - F (I) = 0$
$Ps = - \frac{1}{Sv} \cdot F (I) + Pd + \frac{fs}{Sv}$
Basierend auf dem Verhältnis wird der Sollansaugdruck Psset im Voraus wie in 13 dargestellt bestimmt, woraufhin die zu erzeugende elektromagnetische Kraft F(I), nämlich der Wert des Steuerstroms I, berechnet werden kann, wenn eine Information über den variierenden Ausstoßdruck Pd gegeben ist. Nachfolgend wird der Betrag des Stroms, der zu der Magnetspule 316 geliefert wird, basierend auf dem berechneten Steuerstrom I angepasst, wodurch das Ventilelement 304 veranlasst wird, zu agieren, und somit wird der Kurbeldruck Pc so angepasst, dass sich der Ansaugdruck Ps dem Sollansaugdruck Psset annähert. Die Ausstoßverdrängung ist nämlich so gesteuert, dass sich der Ansaugdruck Ps dem Sollansaugdruck Psset annähert.
In dem Fall der Steuerung wobei der Ansaugdruck Ps dazu veranlasst wird, sich dem Sollansaugdruck Psset anzunähern, ist, wie aus 13 zu sehen ist, der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps in Abhängigkeit von der Höhe des Ausstoßdrucks Pd auf und ab verschiebbar. Zum Beispiel wird der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps für einen bestimmten Ausstoßdruck Pd1 durch Aufwärtsschieben zu einer höheren Druckseite hin erhalten, wobei der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps für einen Ausstoßdruck Pd2 geringer ist als der Ausstoßdruck Pd1.
Gleichungen (1) und (2) zeigen auch auf, dass es durch Einstellen der Dichtfläche Sv auf einen kleineren Wert möglich ist, den Steuerungsbereich des Sollansaugdrucks Psset für jeglichen Ausstoßdruck Pd zu vergrößern oder auszuweiten, selbst wenn die elektromagnetische Kraft F(I) klein ist. Wo die Verschiebbarkeit und die Erweiterbarkeit des Steuerungsbereichs des Sollansaugdrucks Psset kombiniert werden, kann der Steuerungsbereich des Sollansaugdrucks Psset in großem Maß durch den Synergieeffekt vergrößert werden.
Der Ansaugdruck Ps kann durch Erhöhen des Betrags des zu der Magnetspule 316 gelieferten Stroms verringert werden. Andererseits wird, wenn der Betrag des zu der Magnetspule 316 gelieferten Stroms auf Null eingestellt wird, das Ventilelement 304 gezwungenermaßen durch die Kraft fs der Rückzugfeder 328 weg von der Ventilöffnung 301a bewegt, so dass sich die Ventilöffnung 301a öffnet. Folglicherweise wird das Kältemittel von der Ausstoßkammer 142 in die Kurbelkammer 105 eingeführt, und die Ausstoßverdrängung wird bei der minimalen Verdrängung beibehalten.
Da das Verdrängungssteuerungssystem A einen weiten Steuerungsbereich für den Ansaugdruck Ps vorsieht, kann die Ausstoßverdrängung selbst in Fällen, wo der Ansaugdruck Ps abhängig von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugklimaanlagensystems über einen weiten Bereich variiert, zuverlässig gesteuert werden. Zum Beispiel wird, selbst während die Wärmelast hoch ist, basierend auf dem Sollansaugdruck Psset und des Ausstoßdrucks Pd ein geeigneter Steuerstrom I berechnet, so dass die Ausstoßverdrängung mit hoher Zuverlässigkeit gesteuert werden kann.
Ebenso kann in dem Verdrängungssteuerungssystem A die Dichtfläche (Druckaufnahmefläche) Sv des Verdrängungssteuerungsventils 300, das mit dem Ausstoßdruck Pd beaufschlagt ist, reduziert werden. Somit ist selbst in dem Fall, wo der Ausstoßdruck Pd hoch ist, ein weiter Steuerungsbereich für den Ansaugdruck Ps ohne die Notwendigkeit, die Größe der Magnetspule 316 zu vergrößern, sichergestellt.
Mit dem Verdrängungssteuerungssystem A kann der Steuerungsbereich der in der Differentialdrucksteuerung verwendeten Arbeitsdruckdifferenz ΔPw (= Pd - Ps) ebenso durch Verringerung der Dichtfläche Sv erweitert werden, wie aus den Gleichungen (1) und (2) und der 14 zu sehen ist.
So ermöglicht es das Verdrängungssteuerungssystem A nicht nur, die den Ausstoßdruck empfangende Fläche des Ventilelements 304 des Verdrängungssteuerungsventils 300 zu verringern, sondern auch die Steuerungsfläche des Ansaugdrucks Ps zu erweitern. Dementsprechend kann, selbst in dem Fall, wo das Verdrängungssteuerungssystem auf ein Klimaanlagensystem, das Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet und in dem der Ausstoß- und Ansaugdruck Pd und Ps beide hoch sind, die Ausstoßverdrängungssteuerung zuverlässig ohne die Notwendigkeit, die Größe der Magnetspule 316 zu vergrößern, durchgeführt werden.
Weiterhin berechnet in dem Verdrängungssteuerungssystem A, wenn der Ausstoßdruck Pd höher ist als der vorbestimmte untere Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1, das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 den Wert des zu der Magnetspule 316 zu liefernden Steuerstroms I so, dass der Ausstoßdruck Pd gleich dem Sollausstoßdruck Pdset2, der niedriger als der obere Ausstoßdruckgrenzwert Pdset1 ist, gleich wird. Als ein Ergebnis wird der Ausstoßdruck Pd daran gehindert, auf eine anormale Höhe anzusteigen, was die Sicherheit des Klimaanlagensystems sichert.
Ein Verdrängungssteuerungssystem B gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun beschrieben.
15 stellt das Verdrängungssteuerungssystem B der zweiten Ausführungsform schematisch dar. Das Verdrängungssteuerungssystem B enthält zusätzlich ein Mittel zum Erfassen der Wärmelast zwischen dem Inneren und Äußeren des Fahrzeugs, spezieller einen Außenlufttemperatursensor 536 als das Externe-Information-Erfassungsmittel.
16 stellt einen Teil einer durch das Verdrängungssteuerungssystem B ausgeführten Hauptroutine dar. Der verbleibende in 13 nicht gezeigte Teil der durch das Verdrängungssteuerungssystem B ausgeführten Hauptroutine ist identisch mit dem entsprechenden Teil der Hauptroutine, die durch das Verdrängungssteuerungssystem A ausgeführt wird.
In der Hauptroutine des Verdrängungssteuerungssystems B wird eine Bestimmung unmittelbar vor der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 gemacht, ob die Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeugs (Außenlufttemperatur Tout), die durch den Außenlufttemperatursensor 536 erfasst wird, einen Wert zeigt, der kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Grenzwert T1 ist (S50). Wenn die Außenlufttemperatur Tout niedriger als oder gleich dem oberen Grenzwert T1 (JA) ist, wird die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgeführt.
Andererseits wird, wenn die Außenlufttemperatur Tout höher als der obere Grenzwert T1 und somit das Ergebnis der Bestimmung in S50 NEIN ist, eine Differenzdrucksteuerungsroutine S51 ausgeführt. Die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 der ersten Ausführungsform ist hauptsächlich auf die Drehmomentsteuerung gerichtet; die Differentialdrucksteuerungsroutine S51 der zweiten Ausführungsform ist hauptsächlich darauf gerichtet, vorzugsweise den Komfort des Fahrzeugabteils zu sichern.
17 stellt Einzelheiten der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 dar. Schritte S500 bis S502 der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 sind identisch mit Schritten S200 bis S202 der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40. In der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 wird unter Verwendung der in S502 berechneten Abweichung ΔT der Steuerstrom I entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsgleichung berechnet (S503).
Jedes Mal wenn die Differenzdrucksteuerungsroutine S51 ausgeführt wird, wird die Abweichung ΔT in S502 berechnet. So gibt der in der Berechnungsgleichung in S503 dargestellte, an „ΔT“ angehängte Index „n“ an, dass ΔT die in S502 des aktuellen Zyklus berechnete Abweichung ist. Gleichermaßen gibt der Index „n - 1“ an, dass ΔT die in S502 des vorhergehenden Zyklus berechnete Abweichung ist.
Der in S503 berechnete Steuerstrom I wird dann mit einem voreingestellten unteren Grenzwert I7 verglichen (S504). Wenn es als ein Ergebnis der Entscheidung in S504 gefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I kleiner als der untere Grenzwert I7 ist (NEIN), wird der untere Grenzwert I7 als der Steuerstromwert I eingelesen (S505), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S506).
Andererseits wird, wenn es als ein Ergebnis der Entscheidung in S504 gefunden wird, dass der berechnete Steuerstrom I größer oder gleich dem unteren Grenzwert I7 ist (JA), der Steuerstrom I dann mit einem voreingestellten oberen Grenzwert I8, der größer als der untere Grenzwert I7 ist, verglichen (S507). Wenn als ein Ergebnis der Entscheidung in S507, der Steuerstromwert I größer als der obere Grenzwert I8 gefunden wird (NEIN), wird der obere Grenzwert I2 als der Steuerstrom I eingelesen (S508), und der Steuerstrom I wird zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S506). Dementsprechend wird, wenn es als ein Ergebnis der Entscheidungen in S504 und S507 beurteilt wird, dass das Verhältnis I7 ≤ I ≤ I8 erfüllt ist, der in S503 berechnete Steuerstrom I direkt zu der Magnetspule 316 ausgegeben (S506).
Die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset ist nicht ausdrücklich in der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 angegeben. Jedoch ist, da der neue Steuerstrom I basierend auf dem Steuerstrom I in S503 eingestellt wird, die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset in der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 virtuell eingestellt, und die Arbeitsdruckdifferenz ΔPw wird so gesteuert, dass sie sich der Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset annähert. Folglicherweise verwendet die Differenzdrucksteuerungsroutine S51 das Differenzdrucksteuerungsschema, und es kann gesagt werden, dass der zweite Steuerungsmodus in der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402B ausgeführt wird.
In dem Verdrängungssteuerungssystem B der zweiten Ausführungsform wird, wenn die Außenlufttemperatur Tout höher als der obere Grenzwert T1 ist, angenommen, dass die Wärmelast zwischen der Innenseite und Außenseite des Fahrzeugs größer ist als ein vorbestimmter Wert, und das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402B führt den zweiten Steuerungsmodus anstelle des ersten Steuerungsmodus aus. In dem zweiten Steuerungsmodus wird die Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset so eingestellt, dass die Temperatur Teo der Luft, die gerade den Verdampfer 18 verlassen hat, sich der Sollauslasslufttemperatur Tset annähert. So kann selbst in einer Situation, wo die Außenlufttemperatur Tout als Anzeichen der Wärmelast hoch ist, und somit die Wärmelast auf den Verdampfer 18 so groß ist, dass die Verdrängung nicht durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden kann, die Verdrängungssteuerung befriedigend durch die Differenzdrucksteuerung ausgeführt werden, was es ermöglicht, den Komfort des durch das Klimaanlagensystem klimatisierte Fahrzeugabteils beizubehalten.
Ebenso ist in dem Verdrängungssteuerungssystem B der obere Grenzwert I8 zum Beschränken des Steuerstroms I vorgesehen. Dementsprechend wird der Kompressor 100 mit variabler Verdrängung daran gehindert, ununterbrochen mit der maximalen Ausstoßverdrängung in Fällen, wo die Außenlufttemperatur Tout extrem hoch ist, und somit die Wärmelast auf den Verdampfer 18 hoch ist oder die Zirkulationsmenge des Kältemittels gering ist, betrieben zu werden, wobei die Zuverlässigkeit des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung sichergestellt wird.
Das Verdrängungssteuerungssystem B kann alternativ den in 18 dargestellten Teil der Hauptroutine ausführen.
In diesem Fall wird, wenn die Außenlufttemperatur Tout beurteilt wird, höher zu sein als der obere Grenzwert T1, d.h. wenn das Ergebnis der Entscheidung in S50 NEIN ist, ein Merker F4 auf „1“ gesetzt (S52), und dann wird die Differenzdrucksteuerung S51 ausgeführt. Der Merker F4 wird zusätzlich für diese Hauptroutine verwendet.
Wenn nach der Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 in S50 die Außenlufttemperatur Tout beurteilt wird, niedriger oder gleich dem oberen Grenzwert T1 zu sein (JA), wird dann bestimmt, ob die Außenlufttemperatur Tout einen Wert, der kleiner oder gleich einem Schwellwert T2, der kleiner als der obere Grenzwert T1 ist, zeigt (S53). Wenn die Außenlufttemperatur Tout höher als der Schwellwert T2 ist, d.h. wenn das Ergebnis der Entscheidung NEIN ist, wird bestimmt, ob der Merker F4 gleich „0“ ist (S54). Da der Merker F4 auf „1“ gesetzt wurde, ist das Ergebnis der Entscheidung in S54 NEIN, und die Differenzdrucksteuerungsroutine S51 wird wieder ausgeführt.
Andererseits wird, wenn die Außenlufttemperatur Tout niedriger oder gleich dem Schwellwert T2 ist, d.h., wenn das Ergebnis der Entscheidung in S53 JA ist, der Merker F4 auf „0“ gesetzt (S55), und dann wird die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgeführt.
So findet gemäß der Hauptroutine, von der der Teil in 18 dargestellt ist, das Umschalten von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 statt, wenn die Außenlufttemperatur Tout höher wird als der obere Grenzwert T1. Andererseits findet das Umschalten von der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 zu der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 statt, wenn die Außenlufttemperatur Tout niedriger oder gleich dem Schwellwert T2 ist.
19 stellt das Umschalten, das auf der Basis der Außenlufttemperatur Tout ausgeführt wird, dar. Wenn sich das Ergebnis der Außenlufttemperatur-Unterscheidung auf JA ändert (EIN), wird die Differenzdrucksteuerungsroutine S51 gestartet, und wenn das Ergebnis der Unterscheidung sich auf NEIN (OFF) ändert, wird die Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 gestartet.
Ebenso kann während die Motordrehzahl Nc hoch ist, das Verdrängungssteuerungssystem B die Differentialdrucksteuerungsroutine S51 statt der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausführen.
Das Folgende beschreibt ein Verdrängungssteuerungssystem C für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einer dritten Ausführungsform.
20 stellt einen schematischen Aufbau eines Fahrzeugklimaanlagensystems dar, auf das das Verdrängungssteuerungssystem C angewendet wird. Das Fahrzeugklimaanlagensystem hat einen Kühlkreislauf 20 mit dem Zirkulationspfad 12. In dem Zirkulationspfad 12 sind der Kompressor 100 mit variabler Verdrängung, ein erstes Ein-Aus-Ventil 21, der Wärmeradiator 14, ein Empfänger 22, ein Rückschlagventil 23, die Expansionsvorrichtung 16, der Verdampfer 18 und ein Sammler 24 nacheinander in der erwähnten Reihenfolge, wie in der Flussrichtung des Kältemittels gesehen, eingebracht. Die Expansionsvorrichtung 16 dient nicht nur zum Expandieren des Kältemittels, sondern ist ebenfalls in der Lage, die Zirkulationsmenge des Kältemittels entsprechend dem Grad der Überhitzung des Kältemittels an dem Auslass des Verdampfers 18 einzustellen.
Das Fahrzeugklimaanlagensystem hat ebenfalls einen Heißgasheizerkreislauf 26 mit einem Heißgaszirkulationspfad 28, und das Kältemittel (Heißgas), das von dem Kompressor 100 mit variabler Verdrängung ausgestoßen wird, wird durch den Heißgaszirkulationspfad 28 zirkuliert. Im Speziellen wird der Heißgaszirkulationspfad 28 durch einen Bypass 29, der mit dem Zirkulationspfad 12 verbunden ist, und einen Teil des Zirkulationspfads 12 gebildet.
Der Bypass 29 verbindet einen Abschnitt des Zirkulationspfads 12 zwischen dem Kompressor 100 mit variabler Verdrängung und dem ersten Ein-Aus-Ventil 21 mit einem Abschnitt des Zirkulationspfads 12 zwischen der Expansionsvorrichtung 16 und dem Verdampfer 18. Ein zweites Ein-Aus-Ventil 30 und eine feste Verengung 31 sind in den Bypass 29 eingebracht.
So sind in dem Heißgaszirkulationspfad 28 der Kompressor 100 mit variabler Verdrängung, das zweite Ein-Aus-Ventil 30, die feste Verengung 31, der Verdampfer 18 und der Sammler 24 nacheinander in der erwähnten Reihenfolge wie in der Flussrichtung des Heißgases gesehen, eingebracht.
Der Ein-Aus-Betrieb des ersten und zweiten Ein-Aus-Ventils 21 und 30 wird zum Beispiel durch die Klimaanlagen-ECU gesteuert. Wenn das erste Ein-Aus-Ventil 21 geöffnet ist, während das zweite Ein-Aus-Ventil 30 geschlossen ist, arbeitet der Kühlkreislauf 20 so, dass das Fahrzeuginnere gekühlt oder entfeuchtet werden kann. Im Speziellen verdampft während des Betriebs des Kühlkreislaufs 20 das Nierigtemperatur-Kältemittel in einem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenzustand in dem Verdampfer 18, so dass der Verdampfer 18 als ein Wärmetauscher für Kühlluft funktioniert.
Andererseits arbeitet, wenn das erste Ein-Aus-Ventil 21 geschlossen ist, während das zweite Ein-Aus-Ventil 30 geöffnet ist, der Heißgasheizerkreislauf 26 so, dass das Fahrzeuginnere geheizt werden kann. Im Speziellen fließt, während des Betriebs des Heißgasheizerkreislaufs 26, das gasförmige Hochtemperatur-Kältemittel durch den Verdampfer 18, so dass der Verdampfer 18 als ein Wärmetauscher (Hilfsheizvorrichtung) für Heizluft funktioniert.
Das Verdrängungssteuerungssystem C weist, verglichen mit dem in 15 dargestellten Verdrängungssteuerungssystem B, zusätzlich ein Kreislauferfassungsmittel auf. Das Kreislauferfassungsmittel bestimmt, welcher von dem Kühlkreislauf 20 und dem Heißgasheizerkreislauf 26 in Betrieb ist, und ist zum Beispiel in der Klimaanlagen-ECU eingebaut.
Der Drucksensor 500a, der als das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 dient, ist von dem Kompressor 100 mit variabler Verdrängung stromabwärts und zu dem ersten und zweiten Ein-Aus-Ventil 21 und 30 stromaufwärts angeordnet. In anderen Worten ist der Drucksensor 500a in dem Abschnitt des Ausstoßdruckbereichs des Zirkulationspfads 12 angeordnet, der von dem Kühlkreislauf 20 und dem Heißgasheizerkreislauf 26 gemeinsam genutzt wird.
Während der Kühlkreislauf 20 in Betrieb ist, steuert das Verdrängungssteuerungssystem C der dritten Ausführungsform, wie die Verdrängungssteuerungssysteme A und B, die Ausstoßverdrängung des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung entsprechend der in 4, 16 oder 18 dargestellten Hauptroutine.
Andererseits steuert, während der Heißgasheizerkreislauf 26 in Betrieb ist, das Verdrängungssteuerungssystem C die Ausstoßverdrängung des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung entsprechend der in 17 dargestellten Differenzdrucksteuerungsroutine S51. In der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 wird die Ausstoßverdrängung so gesteuert, dass sich die Verdampferauslasslufttemperatur Tset der Sollauslasslufttemperatur Tset annähert.
Es ist unnötig zu sagen, dass während des Betriebs des Heißgasheizerkreislaufs 26 die Sollauslasslufttemperatur Tset auf einen Wert, der höher als der, der während des Betriebs des Kühlkreislaufs 20 eingestellt ist, eingestellt wird.
Somit wird in dem Verdrängungssteuerungssystem C der dritten Ausführungsform während der Heißgasheizerkreislaufs 26 in Betrieb ist, die Ausstoßverdrängung gemäß dem Differenzdrucksteuerungsschema gesteuert. Da das gesteuerte Objekt nicht ein Ansaugdruck ist, kann die Ausstoßverdrängung in einer Niedrigtemperatur-Umgebung, die einen Heizbetrieb des Klimaanlagensystems erfordert, optimal gesteuert werden, wobei das durch das Klimaanlagensystem klimatisierte Fahrzeuginnere komfortabel gehalten werden kann.
In dem Verdrängungssteuerungssystem C ist die Ausstoßverdrängung einer Regelung unterzogen, so dass sich die Temperatur Teo der Luft, die gerade den Luftheiz-Wärmetauscher (Verdampfer 18) verlassen hat, der Sollauslasslufttemperatur Tset annähert. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit des Steuerns der Temperatur des durch das Klimaanlagensystem, auf die das Verdrängungssteuerungssystem C angewendet wird, klimatisierten Fahrzeugabteils zu verbessern.
Da das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 in diesem Abschnitt des Ausstoßdruckbereichs des Zirkulationspfads 12 angeordnet ist, der durch den Kühlkreislauf 20 und dem Heißgasheizerkreislauf 26 gemeinsam verwendet wird, wird die Funktion des Ausstoßdruckerfassungsmittels 500 genutzt während einer von dem Kühlkreislauf 20 oder dem Heißgasheizerkreislauf 26 in Betrieb ist. Ein anormaler Druckanstieg des Ausstoßdruckbereichs kann nämlich, während der Heißgasheizerkreislauf 26 in Betrieb ist, in dem Verdrängungssteuerungssystem C durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfasst werden, und daraufhin kann die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste bis dritte oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
Zum Beispiel wird in der ersten bis dritten Ausführungsform nur in der Hauptroutine festgelegt, ob die Steuerungsroutine von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 umgeschaltet wird, aber das Umschalten kann unter anderen Bedingungen getätigt werden.
Wenn zum Beispiel die Last auf den Motor 114 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, kann das Umschalten von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgeführt werden. In diesem Fall kann, wenn die Last auf den Motor 114 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert wird, das Drehmoment Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung dazu veranlasst werden, sich dem Solldrehmoment Trset anzunähern, und somit die Fahrleistung des Fahrzeugs sichergestellt werden.
Ebenso kann das Umschalten von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 getätigt werden, wenn sowohl die Last auf den Motor 114 als auch die Wärmelast zwischen dem Inneren und Äußeren des Fahrzeugs größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind. In diesem Fall wird eine unnötige Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 verhindert, wobei das Fahrzeuginnere komfortabel klimatisiert beibehalten werden kann.
Weiterhin kann eine zusätzliche Bedingung für das Ausführen der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 eingestellt werden. Im Speziellen kann die Differenzdrucksteuerungsroutine S23 nur ausgeführt werden, wenn der in S313 der Differenzdrucksteuerungsroutine S23 ausgegebene Steuerstrom I kleiner als der in S107 der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 ausgegebene Steuerstrom I ist. Dieses verhindert ebenso eine unnötige Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S23, was es ermöglicht, das Fahrzeuginnere komfortabel klimatisiert beizubehalten.
In der zweiten Ausführungsform wird nur auf der Basis der Wärmelast zwischen dem Inneren und Äußeren des Fahrzeugs bestimmt, ob die Steuerungsroutine von der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 zu der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 umgeschaltet wird. Einige andere Bedingungen können ebenfalls verwendet werden, um das Umschalten zu bestimmen.
Wenn zum Beispiel sowohl die Wärmelast zwischen dem Inneren und Äußeren des Fahrzeugs als auch eine physikalisch Größe, die der Drehzahl des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung entspricht, größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind, kann die Differenzdrucksteuerungsroutine S51 ausgeführt werden. In diesem Fall kann selbst in einer Situation, wo die Wärmelast so hoch ist, dass die Ausstoßverdrängung nicht durch die Ansaugdrucksteuerung gesteuert werden kann, die Ausstoßverdrängung durch die Differenzdrucksteuerung gesteuert werden, wodurch das durch das Klimaanlagensystem klimatisierte Fahrzeugabteil komfortabel erhalten werden kann. Ebenso ist es durch Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 nur wenn sowohl die Wärmelast zwischen der Innenseite und Außenseite des Fahrzeugs als auch die Drehzahl des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind, möglich, eine unnötige Ausführung der Differenzdrucksteuerungsroutine S51 zu verhindern, wobei das Fahrzeuginnere komfortabel klimatisiert erhalten werden kann.
Die der Drehzahl des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung entsprechende physikalische Größe enthält selbst die Kompressordrehzahl.
Die erste bis dritte Ausführungsform enthält als das externe Informationserfassungsmittel das Ausstoßdruckerfassungsmittel, das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510, das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512, das Solldrehmomenteinstellungsmittel 520, den Klimaanlagenschaltsensor 530, den Gaspedalpositionssensor 532, den Motordrehzahlsensor 534 und den Außenlufttemperatursensor 526. Der Aufbau des Externe-Information-Erfassungsmittels ist nicht speziell beschränkt und die folgenden Sensoren können in geeigneter Weise verwendet werden: Ein Außenluftfeuchtigkeitssensor, ein Sensor zum Erfassen der Menge der Sonnenstrahlung, ein Sensor zum Erfassen der Luftmenge, die durch einen Ventilator für den Verdampfer 18 geblasen wird, ein Sensor zur Erfassung der Position einer Innen-/Außenluft-Umschalttür, ein Luftauslasspositionssensor, ein Luftmischtürpositionssensor, ein Fahrzeuginnentemperatursensor, ein Fahrzeuginnenfeuchtigkeitssensor, ein Verdampfereinlasslufttemperatursensor, ein Verdampfereinlassluftfeuchtigkeitssensor, ein Temperatur- oder Feuchtigkeitssensor zum Erfassen des Ausmaßes, auf das der Verdampfer gekühlt wird, ein Sensor zum Erfassen der Drehzahl des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Drosselklappenöffnungssensor und ein Getriebepositionssensor.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird der Temperatursensor 510a, der als Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 510 dient, zum Einstellen des Sollansaugdrucks Psset und der Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset verwendet. Anstelle den Temperatursensor 510a zu verwenden, kann ein Plan vorbereitet werden, der den Zusammenhang des Sollansaugdrucks Psset oder der Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset mit einem oder mehreren Punkten von durch die anderen Externe-Information-Erfassungsmittel erhaltenen externen Informationen darstellt, und ein geeigneter Sollansaugdruck Psset oder eine Sollarbeitsdruckdifferenz ΔPwset entsprechend einem oder mehrerer Punkte von externen Informationen kann aus dem Plan ausgelesen werden.
Ebenfalls kann in der ersten bis dritten Ausführungsform auf der Basis von einem oder mehrerer Punkte von externen Informationen, die aus der Gaspedalöffnung, der Drosselklappenöffnung, der Motordrehzahl Nc, der Drehzahl des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Getriebeposition ausgewählt sind, bestimmt werden, ob das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand ist.
In der zweiten Ausführungsform kann die Wärmelast zwischen der Innenseite und Außenseite des Fahrzeugs aus einem oder mehreren Punkten von externen Informationen, die aus der Außenlufttemperatur Tout, der Außenluftfeuchtigkeit, des Ausstoßdrucks Pd, der Menge von Sonnenstrahlung, des Ein/Aus-Zustands des Klimaanlagenschalters, der Luftblasmenge des Ventilators für den Verdampfer 18, der Position der Innen-/Außenluft-Umschalttür, der Luftauslassposition, der Position der Luftmischtüre, der Fahrzeuginnentemperatur, der Fahrzeuginnenfeuchtigkeit, der Verdampfereinlasslufttemperatur, der Verdampfereinlassluftfeuchtigkeit und der Temperatur oder Feuchtigkeit, die auf das Ausmaß, auf welches der Verdampfer gekühlt wird, hinweist, ausgewählt werden.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird das Ventilelement 304 des Ausstoßsteuerungsventils 300 mit dem Ausstoßdruck Pd, der der Druck des Kältemittels in der Ausstoßkammer 142 ist, beaufschlagt. Auf das Ventilelement 304 kann alternativ durch den Druck (Hochdruck) des Kältemittels in einem Abschnitt eines Hochdruckbereichs des Kühlkreislaufs 10 oder 20 eingewirkt werden.
Ebenfalls kann auf das Ventilelement 304 des Verdrängungssteuerungsventils 300 durch den Ansaugdruck Ps eingewirkt werden, welcher der Druck des Kältemittels in der Ansaugkammer 140 ist, kann aber alternativ mit dem Druck (Niederdruck) des Kältemittels in einem Abschnitt der Ansaugdruckregion des Kühlkreislaufs 10 oder 20 beaufschlagt werden.
Um den Aufbau des Kühlkreislaufs 10 oder 20 zu vereinfachen, ist jedoch das Verdrängungssteuerungsventil 300 bevorzugterweise in den Kompressor 100 eingebaut. Somit ist das Verdrängungssteuerungsventil 300 üblicherweise so aufgebaut, dass das Ventilelement 304 mit dem Ausstoßdruck Pd und dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt wird.
Der Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs 10, 20 bezeichnet einen Bereich von der Ausstoßkammer 142 zu dem Einlass der Expansionsvorrichtung 16. Der Hochdruckbereich enthält ebenfalls die Zylinderbohrungen 101a in dem Verdichtungsprozess.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird der Druck des Kältemittels an dem Einlass des Wärmeradiators 14 durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 als der Ausstoßdruck Pd erfasst. Das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 kann alternativ anstatt des Ausstoßdrucks Pd den Druck (Hochdruck) des Kältemittels in einem Abschnitt des Hochdruckbereichs des Kühlkreislaufs 10, 20, erfassen. Das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 kann nämlich ein Hochdruckerfassungsmittel sein. In diesem Fall verbessert sich die Flexibilität des Aufbaus der Verdrängungssteuerungssysteme A und B.
In den Verdrängungssteuerungssystemen A bis C wird der Sollansaugdruck Psset durch Unterworfensein unter der PI- oder PID-Regelung variiert. Somit kann, selbst wenn eine Abweichung zwischen dem durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfassten Druck und dem über das Ventilelement 304 des Verdrängungssteuerungsventils 300 wirkenden Druck, die Verdrängungssteuerung ordnungsgemäß ausgeführt werden.
Ebenso kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 zunächst durch Erfassen des Hochdrucks und dann durch Berechnung des Ausstoßdrucks Pd unter Verwendung des erfassten Hochdrucks der Ausstoßdruck Pd in einer indirekten Weise erfassen. In der ersten bis dritten Ausführungsform sind zum Beispiel der Drucksensor 500a und das Ausstoßsteuerungsventil 300 an verschiedenen Positionen angeordnet, und somit gibt es eine Differenz zwischen dem durch den Drucksensor 500a erfassten Ausstoßdruck Pd und dem durch das Ventilelement 304 empfangenen Ausstoßdruck Pd. Um den Unterschied zu korrigieren, kann der Wert des durch den Drucksensor 500a erfasste Ausstoßdruck Pd mit einem Korrekturkoeffizienten multipliziert werden, und unter Verwendung des erhaltenen Produkts kann der Steuerstrom I berechnet werden.
Ferner kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 den Hochdruck in einer indirekten Weise erfassen. Zum Beispiel kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Kältemittels in einem Abschnitt des Hochdruckbereichs enthalten und kann den Hochdruck unter Verwendung der erfassten Temperatur des Kältemittels in dem Hochdruckbereich berechnen. Somit ist, wo keine speziellen Beschränkungen auf den Aufbau des Ausstoßdruckerfassungsmittels 500 vorhanden sind, die Flexibilität im Aufbau des Verdrängungssteuerungssystems verbessert.
Ebenso kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 so konfiguriert sein, um den Ausstoßdruck Pd auf der Basis der Wärmelast zwischen der Innenseite und Außenseite des Fahrzeugs, einer physikalischen Größe entsprechend der Drehzahl des Kompressors 100, der auf einen Ventilator, der zumindest für einen von dem Wärmeradiator 14 und dem Fahrzeugkühler verwendet wird, aufgebrachte Spannung und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
In diesem Fall enthält das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 einen Wärmelastsensor zum Erfassen der Wärmelast, einen Drehzahlsensor zum Erfassen einer physikalischen Größe entsprechend der Drehzahl des Kompressors 100, einen Ventilatorspannungssensor zum Erfassen der Spannung, die auf den Ventilator, der zumindest für einen von dem Wärmeradiator 14 und dem Fahrzeugkühler betrieben wird, aufgebracht wird und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wo der Hochdruck so in einer indirekten Weise erfasst wird, wird die Flexibilität im Aufbau des Klimaanlagensystems verbessert.
Alternativ kann das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 den Hochdruck auf der Basis der Wärmelast zwischen der Innenseite und Außenseite des Fahrzeugs, der physikalischen Größe entsprechend der Drehzahl des Kompressors 100, der Spannung, die auf den Ventilator, der zumindest für einen von dem Wärmeradiator 14 und dem Fahrzeugkühler betrieben wird, aufgebracht ist, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Solldrucks Psset, der durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A, 402B eingestellt wird, erfassen. Ebenfalls wird in diesem Fall der Hochdruck in einer indirekten Weise erfasst, so dass die Flexibilität im Aufbau des Klimaanlagensystems verbessert ist.
In der ersten bis dritten Ausführungsform stellen die Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A, 402B den Sollansaugdruck Ps als einen Sollwert für den Ansaugdruck Ps ein, können aber einen Sollwert für den Druck (Niederdruck) des Kältemittels in jedem gewünschten Abschnitt des Ansaugdruckbereichs des Kühlkreislaufs 10, 20 einstellen. In diesem Fall wird Flexibilität im Aufbau des Verdrängungssteuerungssystems A bis C verbessert.
Das Ausstoßdruckerfassungsmittel 500 erfasst bevorzugterweise den Druck des Kältemittels in einem Abschnitt des Ausstoßdruckbereichs des Kühlkreislaufs 10, 20, und erfasst wünschenswerter den Druck des Kältemittels in der Ausstoßkammer 142 direkt oder indirekt. Das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A, 402B stellt vorzugsweise einen Sollwert für den Druck des Kältemittels in der Ansaugkammer 140 ein. In diesem Fall wird der Steuerstrom I, der zu dem Magnetventil 316 zu liefern ist, so eingestellt, dass er ohne Berücksichtigung der Schwankung des Kältemitteldrucks in dem Hochdruckbereich genau den Ausstoß- und Ansaugdruck Pd und Ps, der derzeitig durch das Ventilelement 304 des Verdrängungssteuerungsventils 300 empfangen wird, widerspiegelt, so dass die Genauigkeit beim Steuern des Ansaugdrucks Ps verbessert wird.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist es für die Steuerungsvorrichtung 400A, 400B nicht wesentlich, die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 auszuführen. Um den Kompressor 100 mit variabler Verdrängung zu schützen, sollte jedoch die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 bevorzugterweise ausgeführt werden.
Die durch die Steuerungsvorrichtung 400A, 400B ausgeführte Hauptroutine kann zusätzlich mit einer Notabbruchssteuerungsprozedur zum Einstellen der Ausstoßverdrängung auf die minimale Verdrängung versehen sein, die bevorzugterweise über der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 ausgeführt wird, wenn zum Beispiel das Fahrzeug beschleunigt wird oder die Motordrehzahl Nc höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Ebenso kann in der ersten bis dritten Ausführungsform die durch die Steuerungsvorrichtung 400A, 400B ausgeführte Hauptroutine zusätzlich einen Schritt des Abschätzens des Drehmoments Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung von dem Steuerstrom I, und Ausgeben des abgeschätzten Drehmoments Tr zu der Motor-ECU zum Zweck der Anpassung der Last auf den Motor 114 aufweisen. In diesem Fall wird es der Motor-ECU erlaubt, die Leistung des Motors 114 auf der Basis des abgeschätzten Drehmoments Tr des Kompressors 100 mit variabler Verdrängung zu steuern.
Weiterhin können in der ersten bis dritten Ausführungsform die unteren und oberen Grenzwerte Ps1 und Ps2 für den Sollansaugdruck Psset entsprechend einem Ausgabewert von dem Externe-Information-Erfassungsmittel, wie dem Wärmelasterfassungsmittel, einem Fahrzeugfahrbedingungserfassungsmittel oder einem Kompressorbetriebsbedingungserfassungsmittel variiert werden. Durch Variieren des unteren und oberen Grenzwerts Ps1 und Ps2 entsprechend der externen Informationen ist es möglich, einen geeigneten Sollansaugdruck Psset einzustellen, der zu den externen Informationen passt.
Ebenso können die unteren Grenzwerte I1, I3 und I5 und die oberen Grenzwerte I2, I4 und I6 für den Steuerstrom I entsprechend einem Ausgabewert des Externe-Information-Erfassungsmittels, wie einem Wärmelasterfassungsmittel oder dem Fahrbedingungserfassungsmittel variiert werden.
Weiterhin können der obere Grenzwert Pdset1 des Ausstoßdrucks, der darauf basiert, ob das Umschalten auf die Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 bestimmt ist, und der in der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 verwendete Sollausstoßdruck Pdset2 entsprechend einem Ausgabewert von dem Externe-Information-Erfassungsmittel wie dem Wärmelasterfassungsmittel oder dem Fahrbedingungserfassungsmittel variiert werden.
In der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 der ersten bis dritten Ausführungsform wird der Sollansaugdruck Psset entsprechend der vorbestimmten Berechnungsgleichung unter Verwendung der Abweichung ΔT zwischen der durch das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel 512 eingestellten Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset und der durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel 512 erfassten aktuellen Verdampferauslasslufttemperatur Teo berechnet. Das Verfahren des Einstellens des Sollansaugdrucks Psset ist jedoch nicht nur auf dieses Verfahren beschränkt.
Ebenso sind die zuvor erwähnten verschiedenen Berechnungsgleichungen nicht auf diese dargestellten und mit Verweis auf die erste bis dritte Ausführungsform erklärten beschränkt. Zum Beispiel kann die in der Ansaugdrucksteuerungsroutine S40 von 5 verwendete Steuerstromberechnungsgleichung (S104) durch: a × Pd - b × Psset + c (wobei a, b und c Konstanten sind) ersetzt werden, und ebenso kann der Term (Pd - Psset)ⁿ enthalten sein, um die Gleichung nicht linear zu machen.
Für Schritt S203 in der in 6 dargestellten Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 kann jede gewünschte Berechnungsgleichung verwendet werden, sofern der Sollansaugdruck Psset so berechnet wird, dass sich die Verdampferauslasslufttemperatur Teo der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset annähern kann.
In der in 7 dargestellten Differenzdrucksteuerungsroutine S23 können die Drehzahl des Kompressors 100 und die Wärmelast als Variablen zu der in Schritt S301 verwendeten Berechungsgleichung hinzugefügt werden, oder die Konstanten c1, c2 und c3 können entsprechend der Drehzahl des Kompressors 100 und der Wärmelast verändert werden.
Für Schritt S402 in der in 12 dargestellten Ausstoßdrucksteuerungsroutine S43 kann jede gewünschte Berechnungsgleichung verwendet werden, sofern der Steuerstrom I so berechnet wird, dass der Ausstoßdruck Pd sich dem Sollausstoßdruck Pdset2 annähern kann.
Ebenso kann in Schritt S502 der Ausstoßdrucksteuerungsroutine S51 von 17 jede gewünschte Berechnungsgleichung verwendet werden, sofern der Sollansaugdruck Psset so berechnet wird, dass sich die Verdampferauslasslufttemperatur Teo der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tset annähern kann.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wird das Ausmaß des zu dem Magnetventil 316 geleiteten Stroms durch das Magnetventilansteuerungsmittel 406 erfasst. Es ist jedoch nicht wesentlich für das Magnetventilansteuerungsmittel 406 das Ausmaß des zu der Magnetspule 316 geleiteten Stroms zu erfassen. Das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 kann so konfiguriert sein, um eine Einschaltdauer als das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal zu berechnen, und das Magnetventilansteuerungsmittel 406 kann so konfiguriert sein, um Strom mit der Einschaltdauer, die durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 berechnet wurde, zu dem Magnetventil 316 zu leiten.
Ebenso wird die Steuerungsvorrichtung 400A, 400B in der ersten bis dritten Ausführungsform durch eine unabhängige ECU gebildet, kann aber Teil der Klimaanlagen-ECU oder der Motor-ECU sein.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist die Druckabtastöffnung 310a des Verdrängungssteuerungsventils 300 mit der Ansaugkammer 140 so verbunden, dass der Ansaugdruck Ps in dem Aufnahmeraum 324 des beweglichen Kerns vorherrscht. Alternativ kann die Druckabtastöffnung 310a mit der Kurbelkammer 105 so verbunden sein, dass der Druck in dem Aufnahmeraum 324 des beweglichen Kerns gleich dem Druck (Kurbelkammerdruck Pc) in der Kurbelkammer 105 sein kann.
In diesem Fall wirkt der Kurbelkammerdruck Pc über das Ventilelement 304, und so stellt das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel 402A, 402B der Steuerungsvorrichtung 400A, 400B einen Sollwert (Sollkurbeldruck Pcset) für den Kurbeldruck Pc anstelle des Sollansaugdrucks Psset ein. Dann berechnet das Steuerungssignalberechnungsmittel 404 der Steuerungsvorrichtung 400A, 400B basierend auf der Differenz zwischen dem Ausstoßdruck Pd und dem Sollkurbeldruck Pcset den Steuerstrom I.
Der Kurbeldruck Pc ist ein Steuerdruck zum Variieren der Verdrängung des Kompressors 100. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der zu der Magnetspule 316 des Verdrängungssteuerungsventils 300 geliefert Steuerstrom I auf der Basis des Ausstoßdrucks Pd (Hochdruck) und des Sollwerts von einem von dem Ansaugdruck Ps (Niederdruck) und dem Steuerdruck eingestellt werden.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist der verwendete Kompressor 100 ein kupplungsloser Kompressor, kann aber ein mit einer elektromagnetischen Kupplung ausgestatteter Kompressor mit variabler Verdrängung sein. Ebenso ist der zu verwendende Kompressor nicht auf einen Kompressor vom Taumelscheiben-Typ beschränkt, und kann ein Kompressor vom Hin-und-her-gehenden-Wobbelscheiben-Typ oder ein durch einen Elektromotor angetriebener Kompressor mit variabler Verdrängung sein.
Ebenfalls ist in der ersten bis dritten Ausführungsform die feste Öffnung 103c in die Absaugpassage 162 eingeformt, um die Durchflussrate der Absaugpassage 162 zu regulieren und dabei den Kurbeldruck Pc anzuheben. Die feste Öffnung 103c kann durch eine Verengung mit einem variablen Durchflussbereich oder einem Ventil mit einer einstellbaren Ventilöffnung ersetzt werden.
Das Ventilelement 304 des Verdrängungssteuerungsventils 300 ist mit Kräften so beaufschlagt, dass dem Ausstoßdruck Pd der Ansaugdruck Ps oder der Kurbeldruck Pc entgegengesetzt ist. Das Verdrängungssteuerungsventil 300 kann so gestaltet sein, dass während dem Ausstoßdruck Pd der Ansaugdruck Ps entgegengesetzt wird, das Ventilelement 304 weiterhin mit dem Kurbeldruck Pc beaufschlagt ist, oder während dem Ausstoßdruck Pd der Kurbeldruck Pc entgegengesetzt ist, das Ventilelement 304 weiterhin mit dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt ist. Das Verdrängungssteuerungsventil 300 kann auch mit einem Balg oder einer Membran ausgerüstet sein, und die gegenüberliegenden Seiten des Balgs oder der Membran können mit dem Ausstoßdruck Pd und dem Ansaugdruck Ps oder dem Kurbeldruck Pc beaufschlagt sein.
Weiterhin ist in den vorausgehenden Ausführungsformen das Verdrängungssteuerungsventil 300 in die Versorgungspassage 160, die die Ausstoßkammer 142 mit der Kurbelkammer 105 verbindet, eingebracht. Alternativ kann das Verdrängungssteuerungsventil 300 in der Absaugpassage 162, die die Kurbelkammer 105 mit der Ansaugkammer 140 verbindet, anstatt der Versorgungspassage 160 angeordnet sein. Das Verdrängungssteuerungsventil 300 ist nämlich nicht nur auf eine Einlasssteuerung zum Steuern der Öffnung der Versorgungspassage 160, sondern für eine Auslasssteuerung zum Steuern der Öffnung der Absaugpassage 162 anwendbar.
Das in der ersten bis dritten Ausführungsform zu verwendende Kältemittel ist nicht auf R134a oder Kohlendioxid beschränkt, und einige andere neue Kältemittel können in dem Klimaanlagensystem verwendet werden. Wo Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, kann die Dichtfläche Sv des Verdrängungssteuerungsventils 300 herabgesetzt werden, wobei der Steuerungsbereich des Sollansaugdrucks Psset erweitert werden kann.
Das Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf den Kühlkreislauf eines Fahrzeugklimaanlagensystems, sondern auf einen Kühlkreislauf im Allgemeinen, so wie einem Kühlkreislauf eines Raumklimaanlagensystems und den Kühlkreislauf eines Gefrierschranks oder eines Kühl-Gefriergeräts anwendbar.

Claims

Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, wobei der Kompressor mit variabler Verdrängung zusammen mit einem Wärmeradiator, einer Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer in einen Zirkulationspfad zum Zirkulieren eines Kältemittels eingebracht ist, um einen Kühlkreislauf eines Klimaanlagensystems zu bilden, und ein Gehäuse mit einer Ausstoßkammer, einer Ansaugkammer, einer Kurbelkammer und darin definierten Zylinderbohrungen, in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommenen Kolben, eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle, einen Umwandlungsmechanismus, der ein schwenkbares Taumelscheibenelement zum Umwandeln einer Rotation der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben enthält, und ein Verdrängungssteuerungsventil, ohne ein druckempfindliches Element, mit einem Ventilelement, das zumindest mit einem von einem Druck in einem Ansaugdruckbereich des Kühlkreislaufs und einem Druck in der Kurbelkammer, und ebenso mit einem Druck in einem Ausstoßdruckbereich des Kühlkreislaufs, und einer elektromagnetischen Kraft einer Magnetspule beaufschlagt wird, um eine Ventilöffnung zu öffnen und zu schließen und dabei den Druck in der Kurbelkammer zu variieren, wobei das Verdrängungssteuerungssystem aufweist: ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen einer oder mehrerer Punkte von externen Informationen; ein Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel zum Einstellen eines zu steuernden gesteuerten Objekts entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen; ein Steuerungssignalberechnungsmittel zum Berechnen eines Ausstoßverdrängungssteuerungssignals entsprechend dem durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eingestellten gesteuerten Objekts; und einem Magnetventilansteuerungsmittel zum Versorgen der Magnetspule mit einem auf dem durch das Steuerungssignalberechnungsmittel berechneten Ausstoßverdrängungssteuerungssignal basierend berechneten Strom, wobei das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Steuerungsmodus aus zwei oder mehreren Steuerungsmodi entsprechend durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen auswählt, und das zu dem ausgewählten Steuerungsmodus passende gesteuerte Objekt einstellt, wobei in einem ersten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Solldruck für einen von dem Druck in dem Ansaugdruckbereich und dem Druck in der Kurbelkammer entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen als das gesteuerte Objekt einstellt, und wobei in einem zweiten Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eine Sollarbeitsdruckdifferenz für eine Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und einem von dem Druck in dem Ansaugdruckbereich und dem Druck in der Kurbelkammer entsprechend den durch das Externe-Information-Erfassungsmittel erfassten externen Informationen als das gesteuerte Objekt einstellt.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei: das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Ausstoßdruckerfassungsmittel zum Erfassen des Drucks in dem Ausstoßdruckbereich enthält, und das Steuerungssignalberechnungsmittel basierend auf dem durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfassten Druck in dem Ausstoßdruckbereich und dem Solldruck das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal berechnet, wenn der erste Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel ausgeführt wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei das Steuerungssignalberechnungsmittel basierend auf einer Differenz zwischen dem Druck in dem Ausstoßdruckbereich und dem Solldruck das Ausstoßverdrängungssteuerungssignal berechnet.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur von Luft, die gerade den Verdampfer verlassen hat, und ein Sollverdampferauslasstemperatur-Einstellungsmittel zum Einstellen einer Solltemperatur der Luft, die gerade den Verdampfer verlassen hat, enthält, und das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck so einstellt, dass die durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfasste Lufttemperatur sich der durch das Sollverdampferauslasstemperatur-Einstellungsmittel eingestellten Solltemperatur annähert, wenn der erste Steuerungsmodus ausgeführt wird.
Verdrängungssteuerungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Solldrehmomenteinstellungsmittel zum Einstellen eines Solldrehmoments des Kompressors mit variabler Verdrängung enthält, und das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so einstellt, dass sich ein Drehmoment des Kompressors mit variabler Verdrängung dem durch das Solldrehmomenteinstellungsmittel eingestellten Solldrehmoment annähert, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 5, wobei: das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Klimaanlagenschaltererfassungsmittel zum Erfassen eines Wechsels von einem Nichtarbeits-Zustand zu einem Arbeitszustand des Klimaanlagensystems enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass der Wechsel vom Nichtarbeits-Zustand zum Arbeitszustand des Klimaanlagensystems durch das Klimaanlageschaltererfassungsmittel erfasst wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 6, wobei der zweite Steuerungsmodus für eine vorbestimmte Zeit, nachdem der zweite Steuerungsmodus gestartet wurde, durchgehend ausgeführt wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 5, wobei: das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert ist, und das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Leerlauferfassungsmittel zum Erfassen eines Leerlaufzustands des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass der Leerlaufzustand des Fahrzeugs durch das Leerlauferfassungsmittel erfasst wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 8, wobei das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck unmittelbar vor einem Umschalten von dem ersten Steuerungsmodus zu dem zweiten Steuerungsmodus speichert, und, wenn der zweite Steuerungsmodus abgebrochen wird und der erste Steuerungsmodus wieder ausgeführt wird, den gespeicherten Solldruck als einen Anfangswert einen neuen Solldruck einstellt.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 5, wobei: das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert ist, und das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Motorlasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last auf einen Motor des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass die durch die Motorlasterfassungsmittel erfasste Motorlast größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 5, wobei: das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert ist, und das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Motorlasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last auf einen Motor des Fahrzeugs, und Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass sowohl die durch das Motorlasterfassungsmittel erfasste Motorlast als auch die durch das Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Bedingung zum Ausführen des zweiten Steuerungsmodus durch das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel eine zusätzliche Bedingung enthält, dass eine Menge von Strom, der während der Ausführung des ersten Steuerungsmodus zu der Magnetspule geleitet wird, größer als die zu der Magnetspule geleitete ist, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den Solldruck unmittelbar vor einem Umschalten von dem ersten Steuerungsmodus zu dem zweiten Steuerungsmodus speichert und, wenn der zweite Steuerungsmodus abgebrochen wird und der erste Steuerungsmodus wieder ausgeführt wird, den gespeicherten Solldruck als einen Anfangswert für einen neuen Solldruck einstellt.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 4, wobei, wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so einstellt, dass sich die Temperatur der durch das Verdampferauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfassten Lufttemperatur, der durch das Sollverdampferauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel eingestellten Solltemperatur annähert.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 14, wobei ein elektrischer Strom, der entsprechend der Sollarbeitsdruckdifferenz zu der Magnetspule geleitet wird, auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert oder weniger beschränkt ist.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei: das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert ist, und das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass die durch die Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei: das Klimaanlagensystem in ein Motorfahrzeug montiert ist, und das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Wärmelasterfassungsmittel zum Erfassen einer Wärmelast sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs, und ein Drehzahlerfassungsmittel zum Erfassen einer physikalischen Größe entsprechend einer Drehzahl des Kompressors mit variabler Verdrängung enthält, und eine der Bedingung, dass das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt, erfüllt ist, dass sowohl die durch das Wärmelasterfassungsmittel erfasste Wärmelast und die durch das Drehzahlerfassungsmittel erfasste physikalische Größe größer oder gleich jeweilig vorbestimmten Werten sind.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Klimaanlagensystem weiterhin einen Heißgasheizerkreislauf enthält und in der Lage ist, zwischen dem Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislauf umzuschalten, und der Kompressor mit variabler Verdrängung nicht nur einen Teil des Kühlkreislaufs, sondern auch ein Teil des Heißgasheizerkreislauf des Klimaanlagensystems bildet, das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Kreislauferfassungsmittel zum Erfassen eines betriebenen Kreislaufs aus dem Kühlkreislauf und dem Heißgasheizerkreislauf, und während eines Betriebs des Heißgasheizerkreislaufs, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel den zweiten Steuerungsmodus ausführt.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 18, wobei: das Externe-Information-Erfassungsmittel ein Tauscherauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Temperatur von Luft, die gerade einen Luftheizwärmetauscher, der einen Teil des Heißgasheizerkreislaufs bildet, verlassen hat, und ein Solltauscherauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel zum Einstellen einer Solltemperatur der Luft, die gerade den Luftheizwärmetauscher verlassen hat, enthält und wenn der zweite Steuerungsmodus ausgeführt wird, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel die Sollarbeitsdruckdifferenz so einstellt, dass sich die durch das Tauscherauslasslufttemperatur-Erfassungsmittel erfasste Lufttemperatur der durch das Solltauscherauslasslufttemperatur-Einstellungsmittel eingestellten Solltemperatur annähert.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das Ausstoßdruckerfassungsmittel den Druck des Kältemittels in dem Abschnitt des Ausstoßdruckbereichs des Zirkulationspfads erfasst, der durch den Kühlkreislauf und den Heißgasheizerkreislauf gemeinsam genutzt wird.
Verdrängungssteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei, wenn ein dritter Steuerungsmodus, der einer der Steuerungsmodi ist, ausgeführt wird, das Gesteuertes-Objekt-Einstellungsmittel einen Sollausstoßdruck als ein Ziel für den Druck in dem Ausstoßdruckbereich einstellt, und die Sollausstoßdruckdifferenz so einstellt, dass sich der durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfasste Druck in dem Ausstoßdruckbereich dem Sollausstoßdruck annähert.