DE112008002599T5

DE112008002599T5 - Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung

Info

Publication number: DE112008002599T5
Application number: DE112008002599T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Isesaki-shi Taguchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-08-19
Also published as: WO2009041391A1; JP2009079533A; CN101809288B; JP5270890B2; CN101809288A

Abstract

Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, der ein Verdrängungssteuerungsventil zum Einstellen eines Steuerungsdrucks und eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern des Verdrängungssteuerungsventils aufweist, und eine Ausstoßkapazität eines Kompressors mit variabler Verdrängung durch Einstellen des Steuerungsdrucks steuert, wobei
das Verdrängungssteuerungsventil aufweist:
eine Magnetspule;
ein Ventilelement, das mit einem Druck einer Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung in einer Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist, und mit einem Druck einer Ansaugkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung und einer elektromagnetischen Kraft der Magnetspule in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist; und
eine Druckfühlvorrichtung, die unlösbar mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Druckkraft, die erhöht wird wenn der Druck der Ansaugkammer auf weniger als ein Betriebsumschaltdruck vermindert wird, auf das Ventilelement in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, wobei
die Steuerung aufweist:
ein Ausstoßdruckerfassungsmittel zum Erfassen des Drucks der Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung,
ein Sollansaugdruckeinstellungsmittel, das einen Sollansaugdruck, der...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung.
STAND DER TECHNIK
Ein Kompressor mit variabler Verdrängung von einem hin- und hergehenden Typ, der in einem Fahrzeugklimaanlagensystem verwendet wird, hat zum Beispiel ein Gehäuse, dessen Inneres in eine Ausstoßkammer, eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer und eine Zylinderbohrung unterteilt ist. Ein Kolben ist in die Zylinderbohrung des Gehäuses eingesetzt. Eine Antriebswelle ist in dem Gehäuse drehbar gelagert. Die Rotation der Antriebswelle wird durch einen Umwandlungsmechanismus in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umgewandelt. Wenn der Kolben durch Empfangen des Drehmoments der Antriebswelle hin- und herbewegt wird, werden das Ansaugen des Arbeitsfluids von der Ansaugkammer in die Zylinderbohrung, das Verdichten des eingesaugten Arbeitsfluids, und das Ausstoßen des verdichteten Arbeitsfluids in die Ausstoßkammer ausgeführt.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ wird die Hublänge des Kolbens, nämlich die Ausstoßkapazität des Kompressors, durch Verändern des Drucks (Steuerungsdruck) der Kurbelkammer verändert. Ein Verdrängungssteuerungsventil, das die Ausstoßkapazität steuert, ist in einer Gasversorgungspassage, die die Ausstoßkammer und die Kurbelkammer miteinander verbindet, dazwischengeschaltet. Eine Drossel ist in einer Luftablasspassage, die die Kurbelkammer und die Ansaugkammer miteinander verbindet, dazwischengeschaltet.
Die Steuerung der Ausstoßkapazität enthält die Ansaugdrucksteuerung, die den Druck der Ansaugkammer (Ansaugdruck) steuert. Wie zum Beispiel in Dokument 1 (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-107929 ) offenbart, sind einige der Verdrängungssteuerungsventile zum Ausführen der Ansaugdrucksteuerung zusätzlich zu einer Magnetspule intern mit einer Druckfühlvorrichtung zum Erfassen eines Ansaugdrucks versehen. In einem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, der ein wie oben erwähntes Verdrängungssteuerungsventil verwendet, wird ein Sollansaugdruck durch die elektromagnetische Kraft einer Magnetspule oder die Strommenge bestimmt. Ein Ansaugdruck wird durch die Druckfühlvorrichtung mechanisch geregelt, um sich so dem Sollansaugdruck anzunähern.
Spezieller wird die Druckfühlvorrichtung unter Verwendung von zum Beispiel einem Balg oder einer Membran gebildet. In einer Druckfühlvorrichtung, die einen Balg verwendet, ist eine Druckschraubenfeder innerhalb des Balgs eingesetzt, der bei einem Vakuum oder einem Atmosphärendruck beibehalten wird. Ein Ansaug druck wirkt auf ein Ende des Balgs von der Außenseite ein. Der Balg der Druckfühlvorrichtung neigt dazu, sich auszudehnen, wenn der Ansaugdruck reduziert wird.
Ein Ventilelement des Verdrängungssteuerungsventils ist so platziert, dass es nicht nur die elektromagnetische Kraft der Magnetspule empfängt, sondern auch eine Druckkraft, die durch den Balg der Druckfühlvorrichtung erzeugt wird, wenn sie sich ausdehnt. Der Öffnungsgrad des Verdrängungssteuerungsventils wird verändert, wenn der Balg sich ausdehnt oder sich zusammenzieht, so dass sich der Ansaugdruck dem Sollansaugdruck, der gemäß der Strommenge der Magnetspule bestimmt wird, annähert.
Das Ansaugdrucksteuerungsverfahren, das einen Ansaugdruck steuert, ist ein Ausstoßkapazitätssteuerungsverfahren, das für ein Klimaanlagensystem geeignet ist, und ist heute das meistverwendete Verfahren. Wenn eine Ausstoßkapazität durch das Ansaugdrucksteuerungsverfahren reduziert wird, wird der Sollwert des zu steuernden Ansaugdrucks auf einen höheren Wert geändert. Jedoch ist zum Beispiel, wenn die thermische Last, die auf einen Kühlkreislauf aufgebracht wird, hoch ist, und wenn die Drehzahl des Kompressors niedrig ist, der Ansaugdruck bereits hoch, so dass die Ausstoßkapazität in einigen Fällen nicht angemessen reduziert werden kann. Darüber hinaus ist, wenn der tatsächliche Ansaugdruck höher als der obere Grenzwert des Steuerungsbereiches des Ansaugdrucks ist, die Ausstoßkapazität manchmal völlig unkontrollierbar.
Das obige Problem wird verursacht, weil, wenn ein Verdrängungssteuerungsventil, das eine Druckfühlvorrichtung mit einem Balg enthält, verwendet wird, der obere Grenzwert des Steuerungsbereichs des Ansaugdrucks niedrig ist. Um genauer zu sein, zeigt
2 von Dokument 1 eine Beziehung zwischen dem Druck der Ansaugkammer und dem zu einer Magnetspule gelieferten Strom, wenn ein Kältemittel R134a ist. Der obere Grenzwert des Steuerungsbereichs des Ansaugdrucks bewegt sich von 0,3 MPa bis 0,4 MPa. Um die Ausstoßkapazitätssteuerung unter einer hohen thermischen Last zu erlauben, muss der obere Grenzwert angehoben werden, so dass der Steuerungsbereich eines Ansaugdrucks drastisch erweitert wird.
Ein mögliches Mittel zum Erweitern des Steuerungsbereichs eines Ansaugdrucks ist, die durch die Magnetspule erzeugte elektromagnetische Kraft zu erhöhen. Andererseits ist dies kein vernünftiges Mittel hinsichtlich der Gestaltung, da die drastische Erweiterung des Steuerungsbereichs den Größenanstieg der Magnetspule ungerechtfertigterweise verlangt.
Ein anderes Mittel zum Erweitern des Steuerungsbereichs würde es sein, den Balg zu verkleinern und den Druckfühlbereich (wirksamer Bereich) des Balgs, der den Ansaugdruck erfasst, zu reduzieren. Jedoch gibt es eine Grenze für die Verkleinerung des Balgs, da ein Anschlag zum Einstellen des Ausmaßes des Ausdehnens und des Zusammenziehens des Balgs zusätzlich zu einer Schraubenfeder in dem Balg montiert werden muss, der bei einem Vakuum oder bei einem atmosphärischen Druck beibehalten wird.
Selbst wenn eine Membran anstelle des Balgs in der Druckfühlvorrichtung verwendet wird, um den Ansaugdruck zu erfassen, erfordert die Reduzierung des Druckfühlbereichs der Membran eine Verminderung des Verstellausmaßes der Membran, d. h. eine Reduzierung eines Ventilwegs, um die Lebensdauer der Membran sicherzustellen. Nochmals, gibt es aus diesem Grund eine Grenze für die Verkleinerung der Druckfühlvorrichtung, die eine Membran verwendet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung bereitzustellen, in der ein Steuerungsbereich einer Ansaugdrucksteuerung erweitert ist.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, enthält entsprechend einem Aspekt der Erfindung, ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung ein Verdrängungssteuerungsventil zum Einstellen eines Steuerungsdrucks und eine Steuerungseinrichtung zum Betätigen des Verdrängungssteuerungsventils, und steuert eine Ausstoßkapazität eines Kompressors mit variabler Verdrängung durch Einstellen des Steuerungsdrucks. Das Verdrängungssteuerungsventil hat eine Magnetspule, ein Ventilelement, das mit einem Druck einer Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung in einer Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist, und mit einem Druck einer Ansaugkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung und einer elektromagnetischen Kraft der Magnetspule in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist, und eine Druckfühlvorrichtung, die unlösbar mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Druckkraft, die erhöht wird, wenn der Druck der Ansaugkammer auf weniger als einen Betriebsumschaltdruck auf das Ventilelement in der Ventilöffnungsrichtung vermindert wird, aufbringt. Die Steuerungseinrichtung hat ein Ausstoßdruckerfassungsmittel zum Erfassen des Drucks der Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung, ein Sollansaugdruckeinstellungsmittel, das einen Sollansaugdruck, der ein Sollwert des Drucks der Ansaugkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung ist, einstellt, und ein Stromeinstellungsmittel, das einen Strom, der zu der Magnetspule des Verdrängungssteuerungsventils auf der Basis des Drucks der Ausstoßkammer, der durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfasst wird, und dem Sollansaugdruck, der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellt wird, geliefert wird. Sowohl in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, als auch in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, stellt das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck ein, und das Stromeinstellungsmittel stellt den zu der Magnetspule gelieferten Strom ein.
In dem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß dem einen Aspekt der Erfindung wirkt der Druck der Ausstoßkammer (Ausstoßdruck), der Druck der Ansaugkammer (Ansaugdruck) und die elektromagnetische Kraft der Magnetspule auf das Ventilelement ein, so dass der Ausstoßdruck gegen den Ansaugdruck und die elektromagnetische Kraft der Magnetspule wirkt, und umgekehrt. Darüber hinaus stellt das Stromeinstellungsmittel auf der Basis des durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfassten Ausstoßdrucks und des durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellten Sollansaugdrucks den zu der Magnetspule gelieferten Strom ein. Ein Steuerungsbereich des Ansaugdrucks ist daher drastisch erweitert, während der Ansaugdruck einer Steuerung unterzogen wird.
In diesem Verdrängungssteuerungssystem wird die Steuerung des Ansaugdrucks sowohl in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, als auch in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrich tung miteinander verbunden sind, durch Einstellen des zu der Magnetspule gelieferten Stroms auf der Basis des Ausstoßdrucks und des Sollansaugdrucks durchgeführt. Mit anderen Worten ist in konventionellen Verdrängungssteuerungssystemen, wenn das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, die Steuerung des Ansaugdrucks unausführbar. In dem Verdrängungssteuerungssystem der Erfindung wird jedoch, selbst wenn das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, die Steuerung des Ansaugdrucks fortgesetzt. Aus diesem Grund wird in dem Verdrängungssteuerungssystem der Erfindung, trotzdem die Druckfühlvorrichtung verwendet wird, der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks drastisch erweitert.
Vorzugsweise berechnet das Stromeinstellungsmittel einen zu der Magnetspule zu liefernden Strom unter Verwendung einer ersten arithmetischen Formel, wenn der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellte Sollansaugdruck gleich oder größer als der Betriebsumschaltdruck ist, und berechnet den zu der Magnetspule zu liefernden Strom unter Verwendung einer zweiten arithmetischen Formel, die verschieden von der ersten ist, wenn der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellte Sollansaugdruck niedriger als der Betriebsumschaltdruck ist.
In dem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem bevorzugten Aspekt berechnet das Stromeinstellungsmittel unter Verwendung der ersten oder zweiten arithmetischen Formel als Reaktion auf das Verbinden/Trennen des Ventilelements und der Druckfühlvorrichtung einen angemessenen Strom. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem eine gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks bei.
Vorzugsweise ist die erste arithmetische Formel so gestaltet, um den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, widerzuspiegeln, und die zweite arithmetische Formel ist so gestaltet, um den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, widerzuspiegeln.
In dem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem bevorzugten Aspekt wird der angemessene Strom durch das Stromeinstellungsmittel als ein Ergebnis berechnet, dass die erste arithmetische Formel so gestaltet ist, um den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, widerzuspiegeln, und dass die zweite arithmetische Formel so gestaltet ist, um den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, widerzuspiegeln. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem eine gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks bei.
Vorzugsweise stellt das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck so ein, dass der Sollansaugdruck höher oder niedriger als ein vorbestimmter Bereich, der den Betriebsumschaltdruck enthält, ist.
In dem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem bevorzugten Aspekt berechnet das Stromeinstellungsmittel einen Strom zuverlässig als Reaktion auf das Verbinden/Trennen zwischen dem Ventilelement und der Druckfühlvorrichtung als ein Ergebnis, dass der Sollansaugdruck höher oder niedriger als ein vorbestimmter Bereich ist, der den Betriebsumschaltdruck enthält, selbst wenn der Betriebsumschaltdruck hinsichtlich jedem Verdrängungssteuerungsventil verschieden ist. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem eine gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks bei.
Vorzugsweise ist weiterhin ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Abweichung zwischen einem Steuerungsbetrag in einem Klimaanlagensystem und einem Sollwert vorgesehen. Das Sollansaugdruckeinstellungsmittel berechnet wiederholt einen Anwärterwert des Sollansaugdrucks auf der Basis der Abweichung zwischen der Steuerungsmenge in dem Klimaanlagensystem und dem Sollwert. Wenn der berechnete Anwärterwert des Sollansaugdrucks in dem vorbestimmten Bereich, der den Betriebsumschaltdruck enthält, ist, stellt das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck durch Verändern des Anwärterwerts des Sollansaugdrucks ein, um höher oder niedriger als der vorbestimmte Bereich zu sein, so dass sich der Steuerungsbetrag dem Sollwert annähert. Der Sollwert des Klimaanlagensystems wird verändert, wenn der Anwärterwert des Sollansaugdrucks, der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel berechnet wird, wiederholt in den vorbestimmten Bereich, der den Betriebsumschaltdruck enthält, fällt.
In dem Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem bevorzugten Aspekt verändert ein Sollwertveränderungsmittel den Sollwert des Klimaanlagensystems, wenn ein Anwärterstromwert, der durch ein Berechnungsmittel des Sollansaugdruckeinstellungsmittels berechnet wird, wiederholt in einen vorbestimmten Bereich fällt, der einen Betriebsumschaltdruck enthält. Als eine Folge wird der Steuerungsbetrag des Klimaanlagensystems daran gehindert wegen einem Ansteigen/Abfallen des Sollwerts zu schwanken, und nähert sich dem Sollwert an. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem die Stabilität einer Ansaugdrucksteuerung bei.
Vorzugsweise hat der Kompressor mit variabler Verdrängung ein Gehäuse, das intern in eine Ausstoßkammer, eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer und eine Zylinderbohrung unterteilt ist; einen in der Zylinderbohrung angeordneten Kolben; eine Antriebswelle, die in dem Gehäuse drehbar gelagert ist; und einen Umwandlungsmechanismus, der ein neigbares Taumelscheibenelement, das eine Drehung der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umwandelt, enthält, und der Steuerungsdruck ist ein Druck der Kurbelkammer.
In einem Kompressor mit variabler Verdrängung, auf den das Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem bevorzugten Aspekt angewendet wird, ist ein minimaler Kolbenweg, der durch einen minimalen Neigungswinkel des Taumelscheibenelements definiert ist, extrem klein, und ein variabler Bereich der Ausstoßkapazität ist weit. Folglich gibt es in dem Verdrängungssteuerungssystem der Erfindung einen synergetischen Effekt der Ausweitung des Steuerungsbereichs des Ansaugdrucks und des weiten variablen Bereichs der Ausstoßkapazität des Kompressors mit variabler Verdrängung, so dass der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks wirksam erweitert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verstanden. Die Zeichnungen zeigen Beispiele und schränken die Erfindung nicht ein.
1 ist eine Ansicht, die einen schematischen Aufbau eines Kühlkreislaufs eines Fahrzeugklimaanlagensystems, auf das ein Verdrängungssteuerungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird, zusammen mit einer Ansicht eines Längsschnitts eines Kompressors mit variabler Verdrängung zeigt;
2 ist eine Ansicht zum Erklären eines verbundenen Zustands eines Verdrängungssteuerungsventils in dem in 1 gezeigten Kompressor mit variabler Verdrängung;
3 ist eine Ansicht, die in einem vergrößerten Maßstab eine Druckfühlkammer und die Umgebung der Druckfühlkammer in einem Zustand zeigt, in dem ein Ventilelement und eine Druckfühlvorrichtung in dem in 2 gezeigten Verdrängungssteuerungsventil voneinander getrennt sind;
4 ist eine Ansicht, die in einem vergrößerten Maßstab die Druckfühlkammer und die Umgebung der Druckfühlkammer in einem Zustand zeigt, in dem ein Ventilelement und eine Druckfühlvorrichtung in dem in 2 gezeigten Verdrängungssteuerungsventil miteinander verbunden sind;
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung eines Steuerungsstroms I, eines Sollansaugdrucks Pss und eines Ausstoßdrucks Pd in dem in 2 gezeigten Verdrängungssteuerungsventil zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des in 1 gezeigten Verdrängungssteuerungssystems zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm zum Erklären eines schematischen Aufbaus eines Magnetspulenansteuerungsmittels in dem in 6 gezeigten Verdrängungssteuerungssystem;
8 ist ein Steuerungsablaufdiagramm, das eine Hauptroutine zeigt, die durch das in 6 gezeigte Verdrängungssteuerungssystem ausgeführt wird;
9 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Sollansaugdrucksteuerungsroutine, die in der in 8 gezeigten Hauptroutine enthalten ist;
10 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Ansaugdruckeinstellungsroutine, die in der in 9 gezeigten Ansaugdrucksteuerungsroutine enthalten ist;
11 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Steuerungsstromberechnungsroutine, die in der in 9 gezeigten Ansaugdrucksteuerungsroutine enthalten ist;
12 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Routine zum Vermindern des oberen Grenzwerts eines Steuerungsstroms, die in der in 8 gezeigten Hauptroutine enthalten ist;
13 ist ein Steuerungsablaufdiagramm einer Routine zum Erhöhen des oberen Grenzwertes eines Steuerungsstroms, die in der in 8 gezeigten Hauptroutine enthalten ist;
14 ist eine Ansicht zum Erklären eines verbundenen Zustands eines Verdrängungssteuerungsventils gemäß einer zweiten Ausführungsform in dem in 1 gezeigten Kompressor;
15 ist ein Diagramm, das eine Beziehung eines Steuerungsstroms I, eines Sollansaugdrucks Pss und eines Ausstoßdrucks Pd in dem in 14 gezeigten Verdrängungssteuerungsventil zeigt; und
16 ist eine Ansicht zum Erklären eines verbundenen Zustands eines Verdrängungssteuerungsventils gemäß einer dritten Ausführungsform in dem in 1 gezeigten Kompressor.

300: Verdrängungssteuerungsventil
312: Ventilelement
338: Druckfühlvorrichtung
364: Magnetspule
400: Steuerungseinrichtung
401: Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur (Externe-Information-Erfassungsmittel)
402: Verdampfertemperatursensor (Externe-Information-Erfassungsmittel)
403: Drucksensor (Ausstoßdruckerfassungsmittel)
410: Sollansaugdruckeinstellungsmittel
412: Steuerungssignalberechnungsmittel (Stromeinstellungsmittel)
413: Magnetspulenansteuerungsmittel (Stromeinstellungsmittel)

BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ein Verdrängungssteuerungssystem A für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
1 zeigt einen Kühlkreislauf 10 eines Fahrzeugklimaanlagensystems, auf das das Verdrängungssteuerungssystem A angewendet wird. Der Kühlkreislauf 10 enthält einen Zirkulationspfad 12, durch den ein Kältemittel, das als Arbeitsfluid funktioniert, zirkuliert. Ein Kompressor 100, ein Radiator (Kondensator) 14, eine Expansionsvorrichtung (Expansionsventil) 16 und ein Verdampfer 18 sind in dem Zirkulationspfad 12 in der Reihenfolge entsprechend der Richtung, in der das Kältemittel fließt, dazwischengeschaltet. Wenn der Kompressor 100 arbeitet, zirkuliert das Kältemittel gemäß der Ausstoßkapazität des Kompressors 100 durch den Zirkulationspfad 12. Das heißt, der Kompressor 100 führt eine Reihe von Prozessen einschließlich des Schritts eines Einsaugens des Kältemittels, des Schritts eines Verdichtens eines eingesaugten Kältemittels und des Schritts eines Ausstoßens eines verdichteten Kältemittels aus.
Der Verdampfer 18 bildet einen Teil eines Luftkreislaufs des Fahrzeugklimaanlagensystems. Ein Luftstrom, der durch den Verdampfer 18 strömt, wird durch einen Verlust einer Verdampfungswärme aufgrund des Kältemittels innerhalb des Verdampfers 18 gekühlt.
Der Kompressor 100, auf den das Verdrängungssteuerungssystem A angewendet wird, ist ein Kompressor mit variabler Verdrängung, von dem ein Beispiel ein kupplungsloser Kompressor von einem Taumelscheibentyp ist. Der Kompressor 100 hat einen Zylinderblock 101. Eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 101a ist in den Zylinderblock 101 eingeformt. Ein vorderes Gehäuse 102 ist mit einem ersten Ende des Zylinderblocks 101 verbunden, wohingegen ein hinteres Gehäuse (Zylinderkopf) 104 mit einer Ventilplatte 103 dazwischen liegend mit einem zweiten Ende des Zylinderblocks 101 verbunden ist.
Der Zylinderblock 101 und das vordere Gehäuse 102 definieren eine Kurbelkammer 105. Eine Antriebswelle 106 erstreckt sich vertikal durch die Kurbelkammer 105. Die Antriebswelle 106 tritt durch eine ringförmige Taumelscheibe 107, die in der Kurbelkammer 105 angeordnet ist. Die Taumelscheibe 107 ist durch eine Verbindung 109 mit einem Rotor 108, der auf der Antriebswelle 106 befestigt ist, schwenkbar verbunden. Die Taumelscheibe 107 ist daher schwenkbar während sie sich entlang der Antriebswelle 106 bewegt.
Eine Schraubenfeder 110, die die Taumelscheibe 107 zu einem minimalen Schwenkwinkel hin vorspannt, ist auf einem Teil der Antriebswelle 106 montiert, der sich zwischen dem Rotor 108 und der Taumelscheibe 107 erstreckt. Eine Schraubenfeder 111, die die Taumelscheibe 107 zu einem maximalen Schwenkwinkel hin vorspannt, ist auf einem Teil der Antriebswelle 106 montiert, der sich auf der entgegengesetzten Seite jenseits der Taumelscheibe 107 befindet, d. h. einem Teil, der sich zwischen der Taumelscheibe 107 und dem Zylinderblock 101 erstreckt.
Die Antriebswelle 106 dringt durch einen runden Vorsprung 102a, der außerhalb des vorderen Gehäuses 102 vorsteht. Mit einem äußeren Ende der Antriebswelle 106 ist eine Riemenscheibe 112 verbunden, die als eine Energieübertragungsvorrichtung dient. Die Riemenscheibe 112 ist durch den runden Vorsprung 102a durch ein Kugellager 113 drehbar gelagert. Ein Riemen 115 ist zwischen der Riemenscheibe und einem Motor 114, der als eine externe Antriebsquelle dient, gewunden.
Eine Wellendichtvorrichtung 116 ist innerhalb des runden Vorsprungs 102a angeordnet, und dichtet das Innere des vorderen Gehäuses 102 von dem Äußeren ab. Die Antriebswelle 106 ist durch Lagerungen 117, 118, 119 und 120 in einer radialen und axialen Richtung gelagert. Wenn die Energie von dem Motor 114 zu der Riemenscheibe 112 übertragen wird, wird es der Antriebswelle 106 erlaubt, sich synchron mit der Drehung der Riemenscheibe 112 zu drehen.
Ein Kolben 130 ist innerhalb der Zylinderbohrung 101a angeordnet. Ein Endstück, das in die Kurbelkammer 105 vorsteht, ist einstückig in dem Kolben 130 geformt. Ein Paar von Schuhen 132 ist in einem vertieften Bereich 130a, der in das Endstück eingeformt ist, angeordnet. Die Schuhe 132 sind in einem gleitenden Kontakt mit einem äußeren Umfang der Taumelscheibe 107, so dass sie den äußeren Umfang dazwischen einschieben. Dementsprechend arbeiten durch die Schuhe 132 der Kolben 130 und die Taumelscheibe 107 in Verbindung miteinander. Der Kolben 130 geht als Reaktion auf die Rotation der Antriebswelle 106 innerhalb der Zylinderbohrung 101a hin und her. Die Schuhe 132 bilden so einen Umwandlungsmechanismus, der die Rotation der Antriebswelle 106 in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 130 umwandelt.
Eine Ansaugkammer 140 und eine Ausstoßkammer 142 sind in einem hinteren Gehäuse 104 abgegrenzt. Die Ansaugkammer 140 führt durch ein in die Ventilplatte 103 eingeformtes Ansaugloch 103a zu der Zylinderbohrung 101a. Die Ausstoßkammer 142 führt durch ein in die Ventilplatte 103 eingeformtes Ausstoßloch 103b zu der Zylinderbohrung 101a. Das Ansaugloch 103a und das Ausstoßloch 103b werden unter Verwendung von nicht gezeigten Ansaug- und Ausstoßventilen jeweils geöffnet und geschlossen.
Ein Schalldämpfer 150 ist auf der Außenseite des Zylinderblocks 101 angesetzt. Eine Schalldämpferbasis 101b ist einstückig in dem Zylinderblock 101 eingeformt. Ein Schalldämpfergehäuse 152 ist mit der Schalldämpferbasis 101b durch ein nicht gezeigtes Dichtelement verbunden. Das Schalldämpfergehäuse 152 und die Schalldämpferbasis 101b definieren einen Schalldämpferraum 154. Der Schalldämpferraum 154 steht mit der Ausstoßkammer 142 durch einen Ausstoßpfad 156, der durch das hintere Gehäuse 104, die Ventilplatte 103 und die Schalldämpferbasis 101b läuft, in Verbindung.
Eine Ausstoßöffnung 152a ist in dem Schalldämpfergehäuse 152 eingeformt. Ein Rückschlagventil 200 ist in dem Schalldämpferraum 154 angeordnet, um den Ausstoßpfad 156 und die Ausstoßöffnung 152 zueinander zu sperren. Um genau zu sein, wird das Rückschlagventil 200 gemäß einer Druckdifferenz zwischen einem Druck auf der Seite des Ausstoßpfads 156 und einem Druck auf der Seite des Schalldämpferraums 154 geöffnet und geschlossen. Wenn die Druckdifferenz niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, ist das Rückschlagventil 200 geschlossen. Wenn die Druckdifferenz höher als der vorbestimmte Wert ist, ist das Rückschlagventil 200 geöffnet.
Die Ausstoßkammer 142 steht daher durch den Ausstoßpfad 156, den Schalldämpferraum 154 und die Ausstoßöffnung 152a mit einem aussendenden Pfadabschnitt des Zirkulationspfads 12 in Verbindung. Der Schalldämpferraum 154 wird durch das Rückschlagventil 200 geöffnet/geschlossen. Die Ansaugkammer 140 steht durch eine Ansaugöffnung 104a, die in dem hinteren Gehäuse 104 eingeformt ist, mit einem rückführenden Pfadabschnitt des Zirkulationspfads 12 in Verbindung.
Ein Verdrängungssteuerungsventil (elektromagnetisches Steuerungsventil) 300 ist in dem hinteren Gehäuse 104 aufgenommen. Das Verdrängungssteuerungsventil 300 ist in einer Gasversorgungspassage 160 dazwischengeschaltet. Die Gasversorgungspassage 160 erstreckt sich von dem hinteren Gehäuse 104 über die Ventilplatte 103 zu dem Zylinderblock 101, und verbindet die Ausstoßkammer 142 und die Kurbelkammer 105 miteinander.
Die Ansaugkammer 140 steht mit der Kurbelkammer 105 durch eine Gasablasspassage 162 in Verbindung. Die Gasablasspassage 162 wird von einem Spalt zwischen der Antriebswelle 106 und den Lagerungen 119 und 120, einem Raum 164 und einer festgelegten Öffnung 103c, die in die Ventilplatte 103 eingeformt ist, gebildet.
Die Ansaugkammer 140 ist mit dem Verdrängungssteuerungsventil 300 durch einen Druckfühlpfad 166, der in dem hinteren Gehäuse 104 erzeugt ist, unabhängig von der Gasversorgungspassage 160 verbunden.
Spezieller wird wie in 2 gezeigt, das Verdrängungssteuerungsventil 300 von einer Ventileinheit und einer Magnetspuleneinheit, die als eine Ansteuerungseinheit dient, die die Ventileinheit öffnet und schließt, gebildet.
Die Ventileinheit hat ein im Wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 302. Das Ventilgehäuse 302 enthält eine Ventilkammer 304 auf der Seite der Ventileinheit. Die Ventilkammer 304 wird aus einem ersten und einem zweiten Raum 306 und 308, die säulenförmig und koaxial miteinander angeordnet sind, gebildet. Der erste Raum 306 hat einen größeren Durchmesser als der zweite Raum 308.
Der erste Raum 306 ist an einem Ende des Ventilgehäuses 302 an einer Position, die der Ansteuerungseinheit näher als der zweite Raum 308 ist, angeordnet, und ist zu der Ansteuerungseinheit hin geöffnet. Ein erstes Ende eines Ventillochs 310 öffnet sich in eine Trennwand des Ventilgehäuses 302, die einen Endabschnitt des zweiten Raums 308, der sich gegenüber dem ersten Raum 306 befindet, abgrenzt. Das Ventilloch 310 erstreckt sich koaxial mit dem ersten und zweiten Raum 306 und 308.
Ein säulenförmiges Ventilelement 312 ist konzentrisch in der Ventilkammer 304 platziert. Das Ventilelement 312 erstreckt sich durch den ersten Raum 306 und den zweiten Raum 308. Das Ventilelement 312 wird aus einem säulenförmigen Schaftabschnitt 313 und einem Endabschnitt 314 mit großem Durchmesser, die koaxial und einstückig miteinander sind, gebildet. Der Schaftabschnitt 313 hat einen äußeren Durchmesser, der gleich einem inneren Durchmesser des Ventillochs 310 ist und kleiner als ein äußerer Durchmesser des Endabschnitts 314 mit großem Durchmesser ist.
Ein ringförmiges Lagerungselement 315 ist in der Ventilkammer 304 befestigt. Das Lagerungselement 315 ist in einen Abschnitt einer Umfangswand des Ventilgehäuses 302 eingepresst, die den zweiten Raum 302 abgrenzt. Das Ventilelement 312 durchdringt das Lagerungselement 315 verschiebbar. Der Schaftabschnitt 313 des Ventilelements 312 ist durch das Lagerungselement 315 hin- und herbewegbar gelagert.
Das Lagerungselement 315 teilt die Ventilkammer 304 in zwei Zonen. Eine der Zonen ist eine Fließzone 316. Eine erste Öffnung 318 ist in einem Teil der Umfangswand des Ventilgehäuses 302, der die Fließzone 316 abgrenzt, eingeformt. Ein stromabwärtsseitiger Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 ist mit der ersten Öffnung 318, die als eine Ausgabeöffnung dient, verbunden. Die Fließzone 316 steht mit der Kurbelkammer 105 durch die erste Öffnung 318 und den stromabwärtsseitigen Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 in Verbindung.
Die andere der zwei Zonen ist eine Druckfühlzone 320. Eine Druckfühlöffnung 322 ist in einen Teil der Umfangswand des Ventilgehäuses 302 eingeformt, der die Druckfühlzone 320 abgrenzt. Der Druckfühlpfad 166 ist mit der Druckfühlöffnung 322 verbunden. Die Druckfühlzone 320 steht durch die Druckfühlöffnung 322 und den Druckfühlpfad 166 mit der Ansaugkammer 140 in Verbindung.
Der Endabschnitt 314 mit großem Durchmesser, der in der Fließzone 316 angeordnet ist, hat eine Endfläche, die in der Lage ist, das Ventilloch 310 durch Berühren der Trennwand des Ventilgehäuses 302 zu schließen. Die Trennwand des Ventilgehäuses 302 funktioniert daher als ein Ventilsitz.
Ein Sicherungsring 324 ist an einem Ende des Schaftabschnitts 313, der sich in der Druckfühlzone 320 befindet, montiert. Eine Öffnungsfeder 326, die von einer konischen Feder gebildet wird, ist zwischen dem Sicherungsring 324 und dem Lagerungselement 315 platziert. Die Öffnungsfeder 326 berührt den Sicherungsring 324 an einer Seite mit kleinem Durchmesser, und berührt das Lagerungselement 315 bei einer Seite mit großem Durchmesser, um dabei das Ventilelement 312 in einer Ventilöffnungsrichtung vorzuspannen.
Eine zweite Öffnung 328 ist in einem Abschnitt der Umfangswand des Ventilgehäuses 302 eingeformt, der einen zweiten Endabschnitt des Ventillochs 310, der sich auf der entgegengesetzten Seite zu der Ventilkammer 304 befindet, abtrennt. Ein stromaufwärtsseitiger Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 ist mit der zweiten Öffnung 328, die als eine Eingabeöffnung dient, verbunden. Das Ventilloch 310 steht somit durch die zweite Öffnung 328 und den stromaufwärtsseitigen Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 mit der Ausstoßkammer 142 in Verbindung.
Ein Einfügeloch 330 setzt sich in den zweiten Endabschnitt des Ventillochs 310 koaxial fort. Das Einfügeloch 330 hat einen kleineren Durchmesser als das Ventilloch 310. Das Einfügeloch 330 öffnet sich in die Druckfühlkammer 332, die auf einer Seite am spitzen Ende des Ventilgehäuses 302 abgetrennt ist. Eine Übertragungsstange 334 ist koaxial und einstückig mit der Endfläche des Endabschnitts 314 des Ventilelements 312 mit großem Durchmesser verbunden. Das spitze Ende der Übertragungsstange 334 reicht in das Innere der Druckfühlkammer 332. Die Übertragungsstange 334 hat einen kleineren Durchmesser als der Endabschnitt 314 mit großem Durchmesser und das Ventilloch 310, und durchdringt das Einfügeloch 330 verschiebbar.
Ein innerer Kanal 336 ist für das Ventilgehäuse 302 vorgesehen. Der innere Kanal 336 erstreckt sich zwischen der Druckfühlkammer 332 und der Druckfühlzone 320. Ein Druck der Druckfühlkammer 332 ist daher gleich dem der Druckfühlzone 320, nämlich der der Ansaugkammer 140.
Eine Druckfühlvorrichtung 338 ist in der Druckfühlkammer 332 enthalten. Die Druckfühlvorrichtung 338 hat eine scheibenförmige Basis 340. Die Basis 340 ist in ein offenes Ende der Umfangswand des Ventilgehäuses 302 eingepresst, und ist somit luftdicht zusammenmontiert. Ein säulenförmiger Stopper 342 ist einstückig mit der Basis 340 gebildet, um so von dem Zentrum der inneren Oberfläche der Basis 340 hervorzustehen. Ein erstes Ende einer Druckschraubenfeder 344 ist um den Stopper 342 herum montiert.
Ein erstes Ende eines Balgs 346 ist luftdicht auf der inneren Oberfläche der Basis 340 montiert. Der Balg 346 umgibt den Stopper 342 und die Druckschraubenfeder 344. Die Druckschraubenfeder 344 und der Balg 346 sind in der Lage, sich in einer axialen Richtung des Ventilgehäuses 302, d. h. in einer Ventilöffnungs- oder Ventilschließrichtung auszudehnen und zusammenzuziehen.
Eine Kappe 348 ist in einem zweiten Ende des Balgs 346 platziert. Die Kappe 348 ist aus einem zylindrischen Abschnitt, einem Flanschabschnitt, der sich zu einem ersten Ende des zylindrischen Abschnitts fortsetzt, und einem Abschlusswandabschnitt 350, der ein zweites Ende des zylindrischen Abschnitts verschließt, gebildet. Der Flanschabschnitt der Kappe 348 ist luftdicht an dem Balg 346 befestigt, und bildet eine Endfläche der Druckfühlvorrichtung 338. Der zylindrische Abschnitt und der Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 bilden einen konkaven Abschnitt, der von der Endfläche der Druckfühlvorrichtung 338 zu dem Stopper 342 hin eingedrückt ist.
Das Innere der Druckfühlvorrichtung 338 wird bei einem Vakuum (druckloser Zustand) beibehalten. Entsprechend einem Umgebungsdruck, nämlich dem Druck der Druckfühlkammer 332, dehnt sich die Druckfühlvorrichtung 338 aus und zieht sich zusammen. Zusammen mit der Ausdehnung/Kontraktion der Druckfühlvorrichtung 338 wird die Kappe 348 in der Ventilöffnungs- oder Ventilschließrichtung verschoben, so dass sie an dem Ventilelement 312 angebracht oder davon getrennt wird. Jedoch gibt es eine Grenze eines Ausdehnungs-/Kontraktionsausmaßes der Druckfühlvorrichtung 338. Das Zusammenziehen der Druckfühlvorrichtung 338 wird durch einen Kontakt des Abschlusswandbereichs 350 der Kappe 348 mit dem Stopper 342 eingeschränkt.
Das spitze Ende der Übertragungsstange 334 erreicht das Innere des konkaven Abschnitts der Kappe 348 der Druckfühlvorrichtung 338. Der Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 ist an dem spitzen Ende der Übertragungsstange 334 entsprechend dem Ausdehnungs-/Kontraktionsausmaß der Druckfühlvorrichtung 338 anbringbar oder davon trennbar. 3 zeigt einen Zustand, in dem das spitze Ende der Übertragungsstange 334 von dem Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe als ein Ergebnis einer Kontraktion der Druckfühlvorrichtung 338 weg getrennt ist. In dem in 3 gezeigten Zustand sind die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 voneinander getrennt.
4 zeigt im Vergleich zu 3, einen Zustand, in dem das spitze Ende der Übertragungsstange 334 mit dem Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 als ein Ergebnis der Ausdehnung der Druckfühlvorrichtung 338 in Kontakt kommt. In dem in 4 gezeigten Zustand sind die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 durch die Übertragungsstange 334 miteinander verbunden. In dieser Weise wird, wenn ein Druck der Ansaugkammer 140 (nachstehend wird darauf als Ansaugdruck Ps Bezug genommen) abnimmt, um die Kappe 348 von der Druckfühlvorrichtung 338 zu dem Ventilelement 312 hin zu verschieben, und der Abschlusswandabschnitt der Kappe 348 das spitze Ende der Übertragungsstange 334 berührt, das Ventilelement 312 durch die Übertragungsstange 334 in die Ventilöffnungsrichtung gedrückt.
Selbst wenn die Druckfühlvorrichtung 338 sich bis zu der Grenze zusammenzieht, kommt das spitze Ende der Übertragungsstange 334 nicht weg von dem zylindrischen Abschnitt der Kappe 348. Der zylindrische Abschnitt der Kappe 348 funktioniert als eine Führung, wenn der Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 an dem spitzen Ende der Übertragungsstange 334 angebracht, oder davon getrennt wird.
Eine Ansaugmenge der Basis 340 der Druckfühlvorrichtung 338 wird eingestellt, um das Verdrängungssteuerungsventil 300 zu veranlassen, eine gewünschte Operation auszuführen.
Wieder unter Bezugnahme auf 2, hat die Ansteuerungseinheit ein im Wesentlichen zylindrisches Magnetspulengehäuse 360. Das Magnetspulengehäuse 360 ist koaxial mit dem anderen Ende des Ventilgehäuses 302 verbunden. Eine ringförmige Abschlusskappe 362 ist an ein offenes Ende des Magnetspulengehäuses 360, das sich auf der gegenüberliegenden Seite der Ventileinheit gelegen befindet, eingebaut. Eine Magnetspule 364, deren Oberfläche mit einem Kunstharzmaterial beschichtet ist, ist in dem Magnetspulengehäuse 360 enthalten.
Ein im Wesentlichen zylindrischer befestigter Kern 366 ist konzentrisch in dem Magnetspulengehäuse 360 enthalten. Der befestigte Kern 366 erstreckt sich von dem Ende des Ventilgehäuses 302 zu der Abschlusskappe 362, um die Mitte der Magnetspule 364 zu erreichen. Der befestigte Kern 366 grenzt in Verbindung mit dem Ventilgehäuse 302 die Ventilkammer 304 ab. Ein Durchgangsloch 368, das durch die Mitte des befestigten Kerns 366 verläuft, öffnet sich in die Ventilkammer 304. Das Durchgangsloch 368 hat einen inneren Durchmesser, der bei einem Vorsprung 370 des befestigten Kerns 366, der in die Druckfühlzone 320 der Ventilkammer 304 hineinragt, reduziert ist.
Eine Hülse 372 ist von außen auf der Seite der Endkappe 362 des befestigten Kerns 366 eingebaut. Die Hülse 372 hat ein geschlossenes Ende auf der Seite der Abschlusskappe 362. Ein einen beweglichen Kern enthaltender Raum 376, der einen im Wesentlichen zylindrischen beweglichen Kern 374 enthält, ist zwischen dem befestigten Kern 366 und dem geschlossenen Ende der Hülse 372 definiert.
Eine Magnetspulenstange 378 ist in das Durchgangsloch 368 des befestigten Kerns 366 eingebracht. Die Magnetspulenstange 378 ist verschiebbar durch den Vorsprung 370 des befestigten Kerns 366 gelagert. Die Magnetspulenstange 378 hat ein erstes Ende, das in Kontakt mit einer Endfläche des Ventilelements 312 ist, und ein zweites Ende, das in den den beweglichen Kern enthaltenden Raum 376 hineinragt. Der zweite Endabschnitt der Magnetspulenstange 378 ist in ein Einfügeloch des beweglichen Kerns 374 eingefügt, so dass die Magnetspule 378 und der bewegliche Kern 374 einstückig miteinander angeordnet sind.
Ein Abstandshalter 380 ist zwischen dem beweglichen Kern 374 und dem geschlossenen Ende der Hülse 372 angeordnet. Zwischen dem Abstandshalter 380 und dem beweglichen Kern 374 ist eine Druckschraubenfeder 382, die den beweglichen Kern in der Ventil schließrichtung vorspannt, angeordnet. Ein vorbestimmter Spalt wird zwischen dem beweglichen Kern 374 und dem befestigten Kern 366 sichergestellt.
Ein radiales Loch 384 ist in den Vorsprung 370 des befestigten Kerns 366 eingeformt. Die Druckfühlzone 320 der Ventilkammer 304 und der den beweglichen Kern enthaltende Raum 376 sind miteinander durch das radiale Loch 384 und das Durchgangsloch 368 verbunden. Folglich wirkt der Ansaugdruck Ps auf eine erste Endfläche des Ventilelements 312, die der Druckfühlzone 320 zugewandt ist, durch einen Bereich, der gleich einem Querschnittsbereich des Ventilelements 312 ist, ein.
Der bewegliche Kern 374, der befestigte Kern 366, das Magnetspulengehäuse 360 und die Abschlusskappe 362 sind aus einem magnetischen Material hergestellt, und bilden einen magnetischen Kreis. Die Hülse 372 ist aus einem auf einem rostfreien Stahl basierenden Material hergestellt, das ein nicht-magnetisches Material ist.
Mit der Magnetspule 364 ist eine Steuerungseinrichtung 400 verbunden, die außerhalb des Kompressors 100 gelegen ist. Wenn sie mit einem Steuerungsstrom I von der Steuerungseinrichtung 400 versorgt wird, erzeugt die Magnetspule 364, nämlich eine Magnetspuleneinheit, eine elektromagnetische Kraft F(I). Die elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 364 zieht den beweglichen Kern 374 zu dem befestigten Kern 366, und wirkt durch die Magnetspulenstange 378 auf das Ventilelement 312 in der Ventilschließrichtung ein.
In dem oben beschriebenen Verdrängungssteuerungsventil 300 ist, wenn das Ventilelement 312 das Ventilloch 310 schließt, ein Dichtbereich Sv, der erforderlich ist um das Ventilloch 310 zu schließen, gleich dem Öffnungsbereich des Ventillochs 310.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 setzt sich jedoch die Übertragungsstange 334 zu einer zweiten Endfläche des Ventilelements 312 fort. Aus diesem Grund hat unter der Annahme, dass sich auf eine Zone der zweiten Endfläche des Ventilelements 312, die mit einem Druck der Ausstoßkammer 142 (nachstehend wird darauf als Ausstoßdruck Pd Bezug genommen) beaufschlagt ist, wenn das Ventilelement 312 das Ventilloch 310 schließt, als eine erste druckempfangende Fläche 390 bezogen wird, die erste druckempfangende Fläche 390 eine ringförmige Form. Wo ein Querschnittsbereich der Übertragungsstange 334 Sr2 ist, ist ein Bereich der ersten druckempfangenden Fläche 390 ein Wert, der durch Subtraktion des Querschnittsbereichs Sr2 der Übertragungsstange 334 von dem Dichtbereich Sv erhalten wird (Sv – Sr2).
Wenn das spitze Ende der Übertragungsstange 334 von dem Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 innerhalb der Druckfühlkammer 332 entfernt ist, wirkt der Ansaugdruck Ps auf die Fläche des spitzen Endes der Übertragungsstange 334 in der Ventilöffnungsrichtung ein.
Wenn der Abschlusswandabschnitt 340 der Kappe 348 mit dem spitzen Ende der Übertragungsstange 334 in Kontakt ist, wird eine Vorspannkraft fs3 von der Druckschraubenfeder 344 der Druckfühlvorrichtung 338 durch die Übertragungsstange 334 zu dem Ventilelement 312 übertragen. Jedoch wird die Vorspannkraft fs3 durch den Ansaugdruck Ps vermindert. Ein verringertes Ausmaß wird als ein Produkt des Ansaugdrucks Ps und eines wirksamen Bereichs Sb ausgedrückt (Ps × Sb). Der wirksame Bereich Sb ist der Bereich einer Zone des Balgs 364, auf den der Ansaugdruck Ps in einer Kontraktionsrichtung einwirkt. Der wirksame Bereich Sb ist größer als der Dichtbereich Sv.
Dementsprechend wird das Ventilelement 312 durch die Übertragungsstange 334 mit einer Druckkraft, die auf der Vorspannkraft fs3 beruht, in der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt. Die Druckkraft wird erhöht, wenn der Ansaugdruck Ps von einem vorbestimmten Wert verringert wird.
Der Ansaugdruck Ps wirkt in der Ventilschließrichtung über die Endfläche des Schaftsabschnitts 313 des Ventilelements 312, die in der Druckfühlzone 320 gelegen ist. Wenn eine Zone der Endfläche des Schaftabschnitts 313, auf die der Ansaugdruck Ps in der Ventilschließrichtung einwirkt, auf eine zweite Druckfühlfläche 392 bezogen wird, ist ein Bereich der zweiten druckempfangenden Fläche 392 (nachstehend wird sich darauf auch als Druckfühlbereich Sr1 bezogen) gleich mit dem Dichtbereich Sv.
In diesem Fall sind die Kräfte, die auf das Ventilelement 312 einwirken, der Ausstoßdruck Pd, ein Druck der Kurbelkammer 105 (nachstehend wird sich darauf als Kurbeldruck PC bezogen), der Ansaugdruck Ps, eine elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 364, eine Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 326, eine Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder 382 und eine Vorspannkraft fs3 der Druckschraubenfeder 344.
Eine Beziehung dieser Kräfte wird, wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, durch eine nachstehend gezeigte Formel (1) ausgedrückt. Formel (2) wird durch ein Abändern der Formel (1) auf der Basis von Sr1 = Sv abgeändert. Aus der Formel (2) werden Formeln (3) und (4) erhalten, wenn F(I) = A × I (wobei A eine konstante Zahl ist).
Die Formeln (3) und (4) zeigen, dass der Ausstoßdruck Pd und die Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 326 in der Ventilöffnungsrichtung wirken, und dass der Ansaugdruck Ps, die elektromagnetische Kraft (I) der Magnetspule 364 und die Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder in der Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung wirken. [Nummer 1]
Nachstehende Formel (5) zeigt eine Beziehung der Kräfte, die auf das Ventilelement 312 einwirken, wenn das spitze Ende der Übertragungsstange 334 mit dem Abschlusswandabschnitt 350 der Kappe 348 der Druckfühlvorrichtung 338 in Kontakt ist. Formel (6) wird durch Abändern der Formel (5) auf der Basis von Sr1 = Sv erhalten. Aus der Formel (6) werden Formeln (7) und (8) erhalten, wenn F(I) = A × I (wobei A eine konstante Zahl ist).
Die Formeln (7) und (8) zeigen, dass der Ausstoßdruck Pd, die Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 326 und die Vorspannkraft fs3 der Druckschraubenfeder 334 in der Ventilöffnungsrichtung wirken, und dass der Ansaugdruck Ps, die elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 364 und die Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder 382 in der Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung wirken. [Nummer 2]
Die Formeln (3) und (7) zeigen, dass der Ansaugdruck Ps bestimmt wird, sobald der Ausstoßdruck Pd und die elektromagnetische Kraft F(I), nämlich ein Steuerungsstrom I, bestimmt sind.
Es ist auf der Basis der obigen Beziehung möglich einen Sollansaugdruck Pss als einen Sollwert des Ansaugdrucks Ps vorzubestimmen. Auch ist es möglich, wenn die Information des schwankenden Ausstoßdrucks Pd erhalten wird, die zu erzeugende elektromagnetische Kraft F(I), nämlich einen Steuerungsstrom I, zu berechnen. Wenn der zu der Magnetspule 364 gelieferte Steuerungsstrom I eingestellt wird, um gleich dem berechneten Steuerungsstrom I zu sein, arbeitet das Ventilelement 312 so, dass sich der Ansaugdruck Ps dem Sollansaugdruck Pss annähert, und der Kurbeldruck Pc wird eingestellt. Kurz, wird die Ausstoßkapazität gesteuert, so dass sich der Ansaugdruck Ps dem Sollansaugdruck Pss annähert.
5 zeigt eine Beziehung des Sollansaugdrucks Pss, des Ausstoßdrucks Pd und des Steuerungsstroms I, wenn das Verdrängungs steuerungsventil 300 verwendet wird. Der Steuerungsstrom I wird erhöht, wenn der Sollansaugdruck Pss verringert wird. Jedoch wird ohne Rücksicht auf eine Intensität des Ausstoßdrucks Pd das Verhältnis des Erhöhungsausmaßes des Steuerungsstroms I zu dem Verringerungsausmaß des Sollansaugdrucks Pss hoch, wenn der Sollansaugdruck Pss niedriger als ein Betriebsumschaltdruck Psb wird.
Dies entspricht der Tatsache, dass die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 voneinander getrennt werden, wenn der Ansaugdruck Ps gleich oder höher als der Betriebsumschaltdruck Psb ist, und eine Beziehung der Kräfte, die auf das Ventilelement 312 einwirken, wird durch die Formeln (1) bis (4) ausgedrückt, wohingegen die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 miteinander verbunden werden, wenn der Ansaugdruck Ps niedriger als der Betriebsumschaltdruck Psb wird, und eine Beziehung der Kräfte, die auf das Ventilelement 312 einwirken, wird durch die Formeln (5) bis (8) ausgedrückt.
Der Betriebsumschaltdruck Psb wird durch Psb = fs3/Sb auf der Basis der Formeln (1) und (5) ausgedrückt, und ist ungeachtet der Intensität des Ausstoßdrucks Pd konstant.
Unter Bezugnahme auf 5 ist es in der Steuerung, die den Ansaugdruck Ps näher zu dem Sollansaugdruck Pss bringt, möglich, einen Einstellbereich des Sollansaugdrucks Pss, d. h. einen Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps gemäß der Intensität des Ausstoßdrucks Pd höher oder niedriger zu verschieben. Um es anders darzustellen, wird der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps entsprechend dem Ausstoßdruck Pdmax auf eine Seite mit höherem Druck, als der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps entspre chend dem Ausstoßdruck Pdmin, der niedriger als der Ausstoßdruck Pdmin ist, verschoben.
Die Formel (3) zeigt, dass, wenn eine Differenz zwischen dem Dichtbereich Sv und dem Querschnittbereich Sr2 der Übertragungsstange 334, d. h. eines Bereichs der ersten druckempfangenden Fläche 390 klein eingestellt wird, es möglich ist, den Steuerungsbereich des Sollansaugdrucks Pss entsprechend eines willkürlichen Ausstoßdrucks Pd unter Verwendung einer kleinen elektromagnetischen Kraft F(I) zu erweitern. Mit einem synergetischen Effekt des Verschiebens des Steuerungsbereichs des Sollansaugdrucks Pss und der Erweiterung des Steuerungsbereichs wird der Steuerungsbereich des Sollansaugdrucks Pss drastisch erweitert.
Zusätzlich kann der Ansaugdruck Ps durch Erhöhen der zu der Magnetspule 364 gelieferten Strommenge reduziert werden. Wenn die Strommenge zu der Magnetspule 364 Null ist, ist die Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 326 höher als die Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder 382. Folglich wird das Ventilelement 312 von dem Ventilloch 310 getrennt, und das Ventilloch 310 wird gezwungenermaßen geöffnet. Dies führt Kältemittel von der Ausstoßkammer 142 in die Kurbelkammer 105 ein. Die Ausstoßkapazität wird dann bei dem Minimum beibehalten.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau des Verdrängungssteuerungssystems A, das die Steuerungseinrichtung 400 enthält, zeigt.
Das Verdrängungssteuerungssystem A hat ein Externe-Information-Erfassungsmittel, das einen oder mehrere Teile einer externen Information erfasst. Das Externe-Information-Erfassungsmittel enthält Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 und einen Verdampfertemperatursensor 402.
Das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 stellt eine Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes auf der Basis von verschiedenen Arten einer externen Information einschließlich der Einstellung der Fahrzeuginnenraumtemperatur ein, und gibt die eingestellte Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes in die Steuerungseinrichtung 400 als einen Teil der externen Information ein. Die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes ist ein Sollwert einer Lufttemperatur Te bei dem Auslass des Verdampfers 18, was ein endgültiges Ziel einer Ausstoßkapazitätssteuerung des Kompressors 100 ist. Das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 kann zum Beispiel aus einem Teil einer Klimaanlagen-ECU, die den Betrieb des ganzen Klimaanlagensystems steuert, hergestellt sein. Das heißt, das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 kann einen Sollwert für ein Steuerungsausmaß eines Fahrzeugklimaanlagensystems einstellen.
Der Verdampfertemperatursensor 402 ist bei dem Auslass des Verdampfers 18, der sich in einem Luftkreislauf befindet, platziert, und erfasst die Temperatur der Luft Te, die gerade durch den Verdampfer 18 geströmt ist (siehe 1). Die erfasste Lufttemperatur Te wird in die Steuerungseinrichtung 400 als ein Teil der externen Information eingegeben.
Das Externe-Information-Erfassungsmittel enthält weiterhin ein Ausstoßdruckerfassungsmittel. Das Ausstoßdruckerfassungsmittel hat einen Drucksensor 403, der einen Teil des Ausstoßdruckerfassungsmittels bildet. Das Ausstoßdruckerfassungsmittel ist ein Mittel zum Erfassen des Ausstoßdrucks Pd, der auf das Ventilele ment 312 einwirkt. Der Drucksensor 403 ist auf einer Einlassseite des Radiators 14 montiert, erfasst einen Kältemitteldruck an diesem speziellen Platz (nachstehend wird sich darauf als ein erfasster Druck Ph bezogen), und gibt den erfassten Druck Ph in die Steuerungseinrichtung 400 ein (siehe 1).
Sowohl der Ausstoßdruck Pd als auch der erfasste Druck Ph sind als Drücke, die in einer Ausstoßdruckzone des Kühlkreislaufs 10 erzeugt werden, in einem allgemeinen Sinn Ausstoßdrücke. Die Ausstoßdruckzone des Kühlkreislaufs 10 bedeutet eine Zone, die sich von der Ausstoßkammer 142 zu dem Einlass des Radiators 14 erstreckt.
Die Ansaugdruckzone des Kühlkreislaufs 10 ist eine Zone, die sich von dem Auslass des Verdampfers 18 zu der Ansaugkammer 140 erstreckt. Die Ausstoßdruckzone enthält die Zylinderbohrung 101a während eines Kompressionsschritts, und die Ansaugdruckzone enthält die Zylinderbohrung 101a während eines Ansaugschritts.
Die Steuerungseinrichtung 400 wird zum Beispiel von einer separaten ECU (elektronische Steuerungseinheit) gebildet, kann aber in einer Klimaanlagen-ECU oder einer Motor-ECU, die den Betrieb des Motors 114 steuert, enthalten sein. Es ist auch möglich, das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 in die Steuerungseinrichtung 400 einzubauen.
Die Steuerungseinrichtung 400 hat ein Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410, ein Druckkorrekturmittel 411, ein Steuerungssignalberechnungsmittel 412 und ein Magnetspulenansteuerungsmittel 413.
Das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 stellt den Sollansaugdruck Pss, der ein Sollwert des Ansaugdrucks Ps ist, der ein Steuerungsziel auf der Basis einer Abweichung ΔT zwischen der Verdampferauslasslufttemperatur Te, die aktuell durch den Verdampfertemperatursensor 402 erfasst wird, und der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die durch das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 eingestellt wird, ist.
Mit anderen Worten sind der Verdampfertemperatursensor 402 und das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 ein Externe-Information-Erfassungsmittel, das das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 mit der Verdampferauslasslufttemperatur Te und der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die ein Sollwert davon ist, versorgt.
Das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 gibt den eingestellten Sollansaugdruck Pss in das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 ein.
Das Druckkorrekturmittel 411 bildet gemeinsam mit dem Drucksensor 403 das Ausstoßdruckerfassungsmittel, und berechnet den Ausstoßdruck Pd durch Korrigieren des erfassten Drucks Ph, der durch den Drucksensor 403 erfasst wird. Das Druckkorrekturmittel 411 gibt den berechneten Ausstoßdruck Pd in das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 ein.
Der erfasste Druck Ph wird korrigiert, weil eine Kältemitteldruckdifferenz zwischen der Ausstoßkammer 142 und dem Einlass des Radiators 14, speziell wenn eine thermische Last hoch ist, selbst in der gleichen Ausstoßdruckzone auftritt. Der Ausstoßdruck Pd kann durch eine Funktion f(Ph), in der der erfasste Druck Ph eine variable Zahl ist, berechnet werden. Die Funktion f(Ph) kann im Voraus erhalten werden.
Eine Befestigungsposition des Drucksensors 403 ist daher nicht auf die Einlassseite des Radiators 14 beschränkt, und er kann in jeglicher Position einer Hochdruckzone des Kühlkreislaufs 10 platziert werden. Auch in diesem Fall berechnet das Druckkorrekturmittel 411 durch Korrigieren des durch den Drucksensor 403 erfassten Drucks den Ausstoßdruck Pd.
Die Ausstoßdruckzone des Kühlkreislaufs 10 ist eine Zone, die durch Hinzunehmen einer Zone, die sich zu dem Einlass der Expansionsvorrichtung 16 erstreckt, zu der Ausstoßdruckzone des Kühlkreislaufs 10 erhalten wird.
Das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 berechnet den zu der Magnetspule 364 zu liefernden Steuerungsstrom I unter Verwendung einer vorbestimmten Formel, die auf dem durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 eingestellten Sollansaugdruck Pss und dem durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfassten Ausstoßdruck Pd basiert.
Wenn der berechnete Steuerungsstrom I kleiner als ein vorbestimmter unterer Grenzwert Imin ist, ersetzt das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 den berechneten Steuerungsstrom I mit dem unteren Grenzwert Imin. Wenn der berechnete Steuerungsstrom I größer als ein variabler oberer Grenzwert Imax ist, ersetzt das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 den berechneten Steuerungsstrom I mit dem variablen oberen Grenzwert Imax. Außer in den obigen Situationen stellt das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 den berechneten Steuerungsstrom I ohne Veränderung als den Steuerungsstrom I ein.
Das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 gibt den eingestellten Steuerungsstrom I als ein Ausstoßkapazitätssteuerungssignal in das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 ein.
Das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 liefert den Steuerungsstrom I zu der Magnetspule 364 so, dass der Steuerungsstrom I gleich dem Steuerungsstrom I ist, der durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 gemäß dem Ausstoßkapazitätssteuerungssignal eingestellt wurde, um dabei das Verdrängungssteuerungsventil 300 anzusteuern. Konkreter, bilden das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 und das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 ein Steuerungsstromeinstellungsmittel, das den zu der Magnetspule 364 des Verdrängungssteuerungsventils 300 gelieferten Steuerungsstrom I oder einen mit dem Steuerungsstrom I verbundenen Parameter auf der Basis des durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfassten Ausstoßdrucks Pd und des durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 eingestellten Sollansaugdrucks Pss einstellt.
7 zeigt speziell einen Aufbau des Magnetspulenansteuerungsmittels 413.
Das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 hat ein Umschaltelement 420. Das Umschaltelement 420 ist in einer Energieversorgungsleitung, die sich zwischen einer Energiequelle 430 und einer Masse in Reihe mit der Magnetspule 364 des Verdrängungssteuerungsventils 300 erstreckt, eingeschaltet. Das Umschaltelement 420 ist in der Lage, die Energieversorgungsleitung zu öffnen/schließen. Durch den Betrieb des Umschaltelements 420 wird der Steuerungsstrom I zu der Magnetspule 364 mit PWM (Pulsweitenmodulation) mit einer vorbestimmten Ansteuerungsfrequenz (z. B. von 400 Hz bis 500 Hz) geliefert.
Um eine Schwungradschaltung zu bilden, ist eine Diode 421 parallel zu der Magnetspule 364 verbunden.
Ein vorbestimmtes Ansteuerungssignal wird von einem Steuerungssignalerzeugungsmittel 422 in das Umschaltelement 420 eingegeben. Ein Einschaltdauerverhältnis der PWM wird als Reaktion auf dieses Signal geändert.
Ein Stromsensor 423 ist in die Energieversorgungsleitung eingeschaltet. Der Stromsensor 423 erfasst den durch die Magnetspule 364 fließenden Steuerungsstrom I. Der Installationsort des Stromsensors 423 ist so lange nicht besonders begrenzt, solange der Stromsensor 423 den Steuerungsstrom I erfassen kann. Auch kann der Stromsensor 423 ein Voltmeter anstelle eines Amperemeters sein, solange das Voltmeter in der Lage ist, eine physikalische Größe, die dem Steuerungsstrom entspricht, zu erfassen.
Der Stromsensor 423 gibt den erfassten Steuerungsstrom I in ein Steuerungsstromvergleichsmittel 424 ein. Das Steuerungsstromvergleichsmittel 424 vergleicht den durch das Steuerungsstromberechnungsmittel 412 eingestellten Steuerungsstrom I und den durch den Stromsensor 423 erfassten Steuerungsstrom I. Auf der Basis eines Vergleichsergebnisses verändert das Steuerungsstromvergleichsmittel 424 das durch das Steuerungssignalerzeugungsmittel 422 erzeugte Ansteuerungssignal so, dass sich der erfasste Steuerungsstrom I dem Steuerungsstrom I annähert.
Das heißt, dass das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 den zu der Magnetspule 364 gelieferten Steuerungsstrom I durch Ändern des Einschaltdauerverhältnisses der PWM mit der vorbestimmten Ansteuerungsfrequenz einstellt. Das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 erfasst den durch die Magnetspule 364 fließenden Steuerungsstrom I und führt eine Regelung aus, so dass sich der erfasste Steuerungsstrom I dem durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 berechneten Steuerungsstrom I annähert.
Wenn das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 den Steuerungsstrom I durch ein Einschaltdauerverhältnis einstellt, kann das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 das Einschaltdauerverhältnis als einen Parameter in Verbindung mit dem Steuerungsstrom I berechnen. In diesem Fall ist das durch das Steuerungssignalberechnungsmittel 412 erzeugte Ausstoßkapazitätssteuerungssignal ein Signal zum Zuführen des Steuerungsstroms I mit einem vorbestimmten Einschaltdauerverhältnis zu dem Magnetspulenansteuerungsmittel 413.
Das Ausstoßkapazitätssteuerungssignal kann ein Signal entsprechend dem Steuerungsstrom I, oder ein Signal entsprechend einem Parameter, wie zum Beispiel dem Einschaltdauerverhältnis in Verbindung mit dem Steuerungsstrom I, sein.
Der Betrieb (Gebrauch) des oben beschriebenen Verdrängungssteuerungssystems A wird nachstehend beschrieben.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Hauptroutine zeigt, die durch die Steuerungseinrichtung 400 ausgeführt wird. Zum Beispiel wird die Hauptroutine aktiviert, wenn ein Motorschlüssel eines Fahrzeugs eingeschaltet wird, und wird gestoppt, wenn der Motorschlüssel ausgeschaltet wird.
Wenn die Hauptroutine aktiviert wird, wird zuerst eine Anfangsbedingung in der Routine eingestellt (S10). Spezieller werden Merker F1 und F2 auf Null gesetzt, und der variable obere Grenzwert Imax des Steuerungsstroms I und der Sollansaugdruck Pss werden jeweils auf Anfangswerte Imaxi und Pss₀ eingestellt. Der Anfangswert Pss₀ wird zum Beispiel durch folgende Formel entsprechend einer Außenlufttemperatur Tamb eingestellt. Pss0 = K1 × Tamb + K2(K1 und K2 sind konstante Zahlen)
S10 stellt den Steuerungsstrom I auf I₀ ein, bei dem die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 minimal wird. I₀ kann Null sein.
In dem nächsten Schritt wird bestimmt, ob ein Klimaanlagenschalter (A/C) eines Fahrzeugklimaanlagensystems EIN ist (S11). Mit anderen Worten wird eine Entscheidung getroffen, ob ein Insasse die Kühlung oder Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums wünscht. Wenn der Klimaanlagenschalter EIN ist (JA), liest das Druckkorrekturmittel 411 den durch den Drucksensor 403 erfassten Druck Ph ein (S12), und berechnet den Ausstoßdruck Pd (S13).
Eine vergleichende Entscheidung wird getroffen, ob der berechnete Ausstoßdruck Pd niedriger als ein voreingestellter oberer Grenzdruck PdH ist (S14).
Wenn das Entscheidungsergebnis in S14 JA ist, wird entschieden, ob ein Merker F1 Null ist (S15). Eine Anfangsbedingung ist F1 = 0, so dass das Entscheidungsergebnis in S15 JA ist. Dementsprechend wird, nachdem eine Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 durchgeführt ist, S11 wieder ausgeführt.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S14 NEIN ist, wird der Merker F1 auf 1 gesetzt (S17), und die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 wird durch eine Routine zum Vermindern eines oberen Grenzwerts S18 des Steuerungsstroms durchgeführt.
Indem der Merker F1 gesetzt wird, ist das Entscheidungsergebnis in S15 NEIN, und die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 wird durch eine Routine zum Erhöhen eines oberen Grenzwerts S19 des Steuerungsstroms ausgeführt. Ein Schritt zum Setzen des Merkers F1 auf Null ist in der Routine zum Erhöhen eines oberen Grenzwerts S19 des Steuerungsstroms enthalten.
Wenn der Klimaanlagenschalter AUS ist und das Entscheidungsergebnis in S11 NEIN ist, wird S10 ausgeführt. Die Merker F1, F2, der variable obere Grenzwert Imax, der Sollansaugdruck Pss und der Steuerungsstrom I werden auf Anfangswerte zurückgesetzt.
In der oben beschriebenen Hauptroutine wird, während die Ansaugdrucksteuerung ausgeführt wird, der variable obere Grenzwert Imax des zu der Magnetspule 364 gelieferten Steuerungsstroms I so reguliert, dass der Ausstoßdruck Pd den oberen Grenzdruck PdH nicht überschreitet. Nachdem der variable obere Grenzwert Imax reguliert ist, wird der variable obere Grenzwert Imax des zu der Magnetspule 364 gelieferten Steuerungsstroms I erhöht, so dass der Ausstoßdruck Pd den oberen Grenzdruck PdH nicht überschreitet.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das die Details der in 8 gezeigten Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 zeigt.
Die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 entscheidet, ob der Merker F2 Null ist (S100). Da der Merker F2 in der Anfangsbedingung Null ist, ist das Entscheidungsergebnis JA. Ein Timer wird gestartet, um die Messung einer vergangenen Zeit t zu beginnen (S101), und der Merker F2 wird auf 1 gesetzt (S102).
Eine Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 stellt den Sollansaugdruck Pss, der ein Steuerungsziel ist, ein, und eine Steuerungsstromberechnungsroutine S104 berechnet anschließend auf der Basis einer vorbestimmten Formel einen Anwärterwert für den Steuerungsstrom I.
Eine vergleichende Beurteilung wird durchgeführt, ob der Anwärterwert für den Steuerungsstrom I, der in der Steuerungsstromberechnungsroutine S104 berechnet wird, gleich oder höher als ein eingestellter unterer Grenzwert Imin ist (S105). Wenn S105 entscheidet, dass der berechnete Steuerungsstrom I niedriger als der untere Grenzwert Imin ist (NEIN), wird der untere Grenzwert Imin als der Steuerungsstrom I eingelesen (S106), und der Steuerungsstrom I wird ausgegeben (S107).
Wenn S105 entscheidet, dass der berechnete Anwärterwert für den Steuerungsstrom I gleich oder höher als der untere Grenzwert Imin ist (JA), wird eine vergleichende Entscheidung getroffen, ob der berechnete Anwärterwert für den Steuerungsstrom I gleich oder niedriger als der variable obere Grenzwert Imax ist (S108). Wenn S108 entscheidet, dass der Steuerungsstrom I höher als der variable obere Grenzwert Imax ist (NEIN), wird der variable obere Grenzwert Imax als der Steuerungsstrom I eingelesen (S109), und der Steuerungsstrom I wird ausgegeben (S107).
In S107 wird spezieller, wenn der berechnete Anwärterwert für den Steuerungsstrom I die Beziehung Imin ≤ I ≤ Imax erfüllt, der Anwärterwert für den Steuerungsstrom I, der in der Steuerungs stromberechnungsroutine S104 berechnet wird, ohne Veränderung als der Steuerungsstrom I ausgegeben. Ansonsten wird der untere Grenzwert Imin oder der variable obere Grenzwert Imax als der Steuerungsstrom I ausgegeben.
In der zweiten Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 ist das Entscheidungsergebnis in S100 NEIN, da der Merker F2 in dem vorangegangenen S102 auf 1 gesetzt wurde, und es wird entschieden, ob die durch den Timer gemessene vergangene Zeit t eine vorbestimmte Zeit t1 erreicht (S110). Wenn S110 entscheidet, dass die vorbestimmte Zeit t1 seit dem Start des Timers noch nicht vergangen ist (JA), kehrt das Programm durch die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 und dergleichen zu der Hauptroutine zurück.
Wenn die vergangene Zeit t des Timers die vorbestimmte Zeit t1 überschreitet, ist das Entscheidungsergebnis in S110 NEIN, und der Timer wird zurückgesetzt (S111), und der Merker F2 wird auf Null gesetzt (S112). Danach kehrt das Programm durch die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 und dergleichen zu der Hauptroutine zurück. Jedoch ist, wenn die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 nächstes Mal durchgeführt wird, das Entscheidungsergebnis in S100 JA, so dass die Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 durchgeführt wird.
Mit anderen Worten wird die Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 zu jeder vorbestimmten Zeit t1 durchgeführt, und dabei der Sollansaugdruck Pss zu jeder vorbestimmten Zeit t1 aktualisiert. Die vorbestimmte Zeit t1 ist als Aktualisierungszeit zum Beispiel auf fünf Sekunden eingestellt. Die Steuerungseinrichtung 400 berechnet den Steuerungsstrom I gemäß dem Ausstoßdruck Pd, der auf einer stabilen Basis in der Hauptroutine S13 eingelesen wird, und dem Sollansaugdruck Pss, der zu jeder vorbestimmten Zeit t1 aktualisiert wird, so dass sich der Ansaugdruck PS dem Sollansaugdruck Pss annähert. Um es verschieden einzustellen, selbst wenn der Sollansaugdruck Pss nicht verändert wird, wird der Steuerungsstrom I als Reaktion auf eine Veränderung des Ausstoßdrucks Pd geändert. Die Ausstoßkapazität wird somit so gesteuert, dass sich der Ansaugdruck Ps dem Sollansaugdruck Pss annähert.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das die Details der in 9 gezeigten Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 zeigt.
In der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 wird die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die das Ziel der Ausstoßkapazitätssteuerung des Kompressors 100 ist, eingestellt und eingelesen (S200), und die durch den Verdampfertemperatursensor 402 erfasste Verdampferauslasslufttemperatur Te wird eingelesen (S201). Die Abweichung ΔT zwischen der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes und der aktuellen Verdampferauslasslufttemperatur Te (S202). Auf der Basis der berechneten Abweichung ΔT wird der Sollansaugdruck Pss zum Beispiel durch eine vorbestimmte Formel für eine PI-Regelung berechnet (S203).
Der Sollansaugdruck Pss ist auf der linken Seite der in S203 verwendeten Formel enthalten. Der Anfangswert des Sollansaugdrucks Pss ist Pss₀.
Jedes Mal, wenn die Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 ausgeführt wird, wird die Abweichung ΔT in S202 berechnet. Der Index n der Abweichung ΔT in der in S203 verwendeten Formel gibt an, dass die Abweichung ΔT das Ergebnis der Berechnung in dem laufenden S202 ist. Gleichermaßen bedeutet der Index n – 1, dass die Abweichung ΔT das Berechnungsergebnis in dem vorhergehenden S202 ist.
Nachfolgend wird eine vergleichende Entscheidung getroffen, ob der in S203 berechnete Sollansaugdruck Pss gleich oder niedriger als ein voreingestellter Untergrenz-Schwellwert P1 oder gleich oder höher als ein voreingestellter Obergrenz-Schwellwert P2 ist (S204). Wenn das Entscheidungsergebnis in S204 JA ist, wird eine vergleichende Entscheidung getroffen, ob ein in S203 berechneter Pss gleich oder niedriger als ein unterer Grenzwert PsL ist (S205).
Der Untergrenz-Schwellwert P1 und der Obergrenz-Schwellwert P2 werden unter Einbeziehung einer Schwankung des Betriebsumschaltdrucks Psb eingestellt. Zum Beispiel ist der Untergrenz-Schwellwert P1 der untere Grenzwert in einem Schwankungsbereich des Betriebsumschaltdrucks Psb des Verdrängungssteuersteuerungsventils 300, wohingegen der Obergrenz-Schwellwert P2 ein oberer Grenzwert in dem Schwankungsbereich des Betriebsumschaltdrucks Psb ist. Der Untergrenz-Schwellwert P1, der Obergrenz-Schwellwert P2 und der Betriebsumschaltdruck Psb erfüllen somit die durch P1 < Psb < PS ausgedrückte Beziehung. Die Schwankung des Betriebsumschaltdrucks Psb tritt aufgrund einer Schwankung, die in einem Herstellungsprozess des Verdrängungssteuerungsventils 300 erzeugt wird, auf.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S204 NEIN ist, wird eine vergleichende Entscheidung getroffen, ob die Verdampferauslasslufttemperatur Te höher als die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes ist (S206). Wenn das Entscheidungsergebnis in S206 JA ist, d. h. wenn die Verdampferauslasslufttemperatur Te höher als die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes ist, wird der Unter grenz-Schwellwert P1 als der Sollansaugdruck Pss eingestellt (S207). Wenn das Entscheidungsergebnis in S206 NEIN ist, wird der Obergrenz-Schwellwert P2 als der Sollansaugdruck Pss eingestellt (S208).
Der in S205 mit dem unteren Grenzwert PsL verglichene Sollansaugdruck Pss ist dementsprechend gleich oder niedriger als der Untergrenz-Schwellwert P1 oder gleich oder höher als der Obergrenz-Schwellwert P2. Der Sollansaugdruck Pss wird daher nicht in dem Bereich von P1 < Pss < P2 eingestellt.
Dies kommt daher, weil aufgrund der Schwankung des Betriebsumschaltdrucks Psb der Druckfühlvorrichtung 338 Situationen auftreten können, in denen die Druckfühlvorrichtung 338 mit dem Ventilelement 312 verbunden ist, und in denen die Druckfühlvorrichtung 338 von dem Ventilelement 312 in Abhängigkeit von dem Verdrängungssteuerungsventil 300 in dem Bereich P1 < Pss > P2 getrennt ist, und eine eindeutige Bestimmung des Steuerungsstroms I ist unmöglich, selbst nachdem der Sollansaugdruck Pss bestimmt ist.
In der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 wird, wenn der in S203 berechnete Sollansaugdruck Pss in dem Bereich P1 < Pss < P2 liegt, und wenn die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes niedriger als die aktuelle Verdampferauslasslufttemperatur Te ist, es bestimmt, dass die Ausstoßkapazität erhöht werden muss, so dass der Sollansaugdruck Pss auf den Untergrenz-Schwellwert P1 eingestellt wird. Wenn die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes gleich oder höher als die aktuelle Verdampferauslasslufttemperatur Te ist, wird bestimmt, dass die Ausstoßkapazität verringert werden muss, so dass der Sollansaugdruck Pss auf den Obergrenz-Schwellwert P2 eingestellt wird.
In dem Ergebnis wird der Sollansaugdruck Pss daran gehindert, in dem Bereich P1 < Pss < P2 eingestellt zu werden. Wenn der Sollansaugdruck Pss in einem Bereich Pss ≤ P1 eingestellt wird, wird bestimmt, dass die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 sicher miteinander verbunden sind. Wenn der Sollansaugdruck Pss in einen Bereich P2 ≤ Pss eingestellt wird, wird bestimmt, dass die Druckfühlvorrichtung 338 und das Ventilelement 312 sicher voneinander getrennt sind. Dementsprechend wird der Steuerungsstrom I eindeutig auf der Basis des Sollansaugdrucks Pss bestimmt.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S205 JA ist, wird der untere Grenzwert PsL als der Sollansaugdruck Pss eingelesen (S209). Das Programm kehrt dann zu der Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 zurück, und die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 wird ausgeführt. Die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 berechnet in diesem Prozess den Steuerungsstrom I auf der Basis des unteren Grenzwerts PsL als den Sollansaugdruck Pss und des Ausstoßdrucks Pd.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S205 NEIN ist, wird die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 ausgeführt während der in S203 berechnete Sollansaugdruck Pss beibehalten wird. Die Steuerungsstromberechnungsroutine S104 berechnet in diesem Prozess den Steuerungsstrom I auf der Basis des in S203 berechneten Sollansaugdrucks Pss und des Ausstoßdrucks Pd.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 der Sollansaugdruck Pss auf der Basis der Abweichung ΔT zwischen der durch das Sollverdampferauslasslufttemperatureinstellungsmittel 401 eingestellten Sollverdampferaus lasslufttemperatur Tes und der durch den Verdampfertemperatursensor 402 erfassten Verdampferauslasslufttemperatur Te eingestellt. Gemäß der Sollansaugdruckeinstellungsroutine S103 wird die Ausstoßkapazität so gesteuert, dass sich die Verdampferauslasslufttemperatur Te der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes annähert. Folglich wird der Fahrzeuginnenraum in einem vorbestimmten Klimatisierungszustand beibehalten, und der Komfort des Fahrzeuginneren ist sichergestellt. Zusätzlich wird die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes durch Klimaanlageneinstellungen, thermische Lastbedingungen, etc. verändert.
11 ist ein Ablaufdiagramm der in 9 gezeigten Steuerungsstromberechnungsroutine S104.
In der Steuerungsstromberechnungsroutine S104 wird zuerst eine vergleichende Entscheidung getroffen, ob der Sollansaugdruck Pss gleich oder kleiner als der Untergrenz-Schwellwert P1 ist (S220). Wenn das Entscheidungsergebnis in S220 NEIN ist, wird der Steuerungsstrom I unter Verwendung einer vorbestimmten Formel berechnet (S221). Die in S221 verwendete Formel entspricht der oben erwähnten Formel (4). S221 berechnet den Steuerungsstrom I unter der Voraussetzung, dass das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S220 JA ist, wird der Steuerungsstrom I unter Verwendung einer Formel, die unterschiedlich von der in S221 verwendeten ist, berechnet (S222). Die in S222 verwendete Formel entspricht der oben erwähnten Formel (8). S222 berechnet den Steuerungsstrom I unter der Voraussetzung, dass das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 miteinander verbunden sind.
Wie oben erklärt, werden in dem Verdrängungssteuerungssystem A die Ansaugdrucksteuerungseigenschaften des Verdrängungssteuerungsventils 300 dementsprechend geändert, ob der Sollansaugdruck Pss gleich oder kleiner als der Untergrenz-Schwellwert P1 oder gleich oder größer als der Obergrenz-Schwellwert P2 ist. Der Steuerungsstrom I wird gemäß den durch Einstellen des Sollansaugdrucks Pss gewählten Ansaugdrucksteuerungseigenschaften berechnet.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das die Details der in 8 gezeigten Routine zum Vermindern eines oberen Grenzwerts S18 des Steuerungsstroms zeigt.
Die Routine zum Vermindern eines oberen Grenzwerts des Steuerungsstroms S18 liest zuerst den derzeitigen Steuerungsstrom I ein (S230). Ein geänderter Wert Ia1 wird durch Subtraktion eines vorbestimmten Werts ΔI1 von dem Steuerungsstrom I, der eingelesen wurde, berechnet (S231).
Eine vergleichende Entscheidung wird getroffen, ob der geänderte Wert Ia1, der berechnet wurde, größer als der untere Grenzwert Imin des voreingestellten Steuerungsstroms I ist (S232). Wenn das Entscheidungsergebnis in S232 JA ist, d. h. wenn der geänderte Wert Ia1, der berechnet wurde, größer als der untere Grenzwert Imin ist, wird der derzeitige variable obere Grenzwert Imax in den geänderten Wert Ia1 umgeschrieben, um aktualisiert zu werden (S233). Die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 wird ausgeführt.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S232 NEIN ist, wird Null als der Steuerungsstrom I eingelesen (S234), und nachfolgend wird der Steuerungsstrom I ausgegeben (S235). Das heißt, wenn der in S231 berechnete geänderte Wert Ia1 gleich oder niedriger als der untere Grenzwert Imin ist, wird der zu der Magnetspule 364 gelieferte Steuerungsstrom I Null. S235 folgend, wird die Hauptroutine oder die Ausstoßkapazitätssteuerung angehalten (S236).
Gemäß der Routine zum Herabsetzen eines oberen Grenzwerts des Steuerungsstroms S18 wird, wenn S14 der Hauptroutine bestimmt, dass der Ausstoßdruck Pd gleich oder höher als der obere Grenzdruck PdH ist, der geänderte Wert Ia1 durch Reduzieren des derzeitigen Steuerungsstroms I berechnet. Um den variablen oberen Grenzwert Imax des Steuerungsstroms I in den geänderten Wert Ia1 zu aktualisieren, wird die Ausstoßkapazität reduziert, so dass der Ausstoßdruck Pd nicht gleich oder größer als der obere Grenzdruck PdH wird.
Wenn der geänderte Wert Ia1 gleich oder niedriger als der untere Grenzwert Imin wird, wird bestimmt, dass irgendein Fehler in dem Fahrzeug auftritt, das Klimaanlagensystem oder der Kompressor 100, und der Kompressor 100 werden angehalten.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das die Details der in 8 gezeigten Routine zum Erhöhen eines oberen Grenzwerts des Steuerungsstroms S19 zeigt.
Die Routine zum Erhöhen eines oberen Grenzwerts des Steuerungsstroms S19 liest zuerst den derzeitigen Steuerungsstrom I ein (S250). Ein geänderter Wert Ia2 wird dann durch Addieren des vorbestimmten Werts ΔI1 zu dem Steuerungsstrom I, der eingelesen wurde, berechnet (S251).
Eine vergleichende Entscheidung wird getroffen, ob der geänderte Wert Ia2, der berechnet wurde, gleich oder höher als der An fangswert Imaxi des variablen oberen Grenzwerts Imax ist (S252). Wenn das Entscheidungsergebnis in S252 JA ist, d. h. wenn der geänderte Wert Ia2, der berechnet wurde, gleich oder größer als der Anfangswert Imaxi ist, wird der derzeitige variable obere Grenzwert Imax umgeschrieben in den Anfangswert Imaxi, um aktualisiert zu werden (S253), und der Merker F1 wird auf Null gesetzt (S254). Die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 wird dann ausgeführt.
Wenn das Entscheidungsergebnis in S252 NEIN ist, wird der derzeitige variable obere Grenzwert Imax in den berechneten geänderten Wert Ia2 umgeschrieben, um aktualisiert zu werden (S255). Die Ansaugdrucksteuerungsroutine S16 wird dann ausgeführt.
Um konkret zu sein, wird, wenn einmal der Ausstoßdruck Pd gleich oder größer als der obere Grenzdruck PdH wird, der Merker F1 als ein Zustandswert in S17 der Hauptroutine auf 1 gesetzt. Wenn der Ausstoßdruck Pd später auf niedriger als der obere Grenzdruck PdH reduziert wird, führt S15 die Routine zum Erhöhen des oberen Grenzwerts S19 des Steuerungsstroms aus. Die Routine zum Erhöhen des Grenzwerts S19 des Steuerungsstroms berechnet den geänderten Wert Ia2 durch Erhöhen des derzeitigen Steuerungsstroms I, und aktualisiert den variablen oberen Grenzwert Imax des Steuerungsstroms I in den geänderten Wert Ia2. Die Aktualisierung wird fortgesetzt, bis der variable obere Grenzwert Imax gleich oder größer als der Anfangswert Imaxi wird. Folglich wird der variable obere Grenzwert Imax auf den Grad erhöht, um den Ausstoßdruck Pd nicht gleich oder größer als den oberen Grenzdruck PdH zu bringen. Dies erweitert den Bereich des Steuerungsstroms I, der für die primäre Klimatisierungssteuerung verwendbar ist.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 für den Kompressor mit variabler Verdrängung 100 wirken der Ansaugdruck Ps und die elektromagnetische Kraft F(I) auf das Ventilelement 312 ein, um entgegengesetzt zu dem Ausstoßdruck Pd zu sein. In dem Fall des Verdrängungssteuerungssystems A für den Kompressor mit variabler Verdrängung 100, der das Verdrängungssteuerungsventil 300 verwendet, wird der zu der Magnetspule 364 gelieferte Steuerungsstrom I gemäß dem Sollansaugdruck Pss, der der Sollwert des Ansaugdrucks Ps ist, und dem Ausstoßdruck Pd eingestellt. Dadurch wird der Einstellbereich des Sollansaugdrucks Pss, d. h. der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps, drastisch erweitert.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A wird sowohl in dem Zustand, in dem das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, als auch in dem Zustand, in dem das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 miteinander verbunden sind, die Steuerung des Ansaugdrucks Ps durch Einstellen des Steuerungsstroms I gemäß dem Ausstoßdruck Pd und dem Sollansaugdruck Pss eingestellt. In konventionellen Verdrängungssteuerungssystemen ist, wenn einmal das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, die Steuerung des Ansaugdrucks Ps unausführbar. In dem Verdrängungssteuerungssystem A wird jedoch, selbst wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, die Steuerung des Ansaugdrucks Ps fortgesetzt. Aus diesem Grund wird in dem Verdrängungssteuerungssystem A, trotzdem die Druckfühlvorrichtung 338 verwendet wird, der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Pss drastisch erweitert.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A berechnet das Stromeinstellungsmittel unter Verwendung der Formel (4) oder (8) als Reaktion auf das Verbinden/Trennen des Ventilelements 312 und der Druckfühlvorrichtung 338 einen passenden Steuerungsstrom I. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem A die gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks Ps bei.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A wird der passende Steuerungsstrom I durch das Stromeinstellungsmittel als ein Ergebnis, dass die Formel (4) so gestaltet ist, dass sie den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils 300 in dem Zustand, in dem das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, widerspiegelt, und dass die Formel (8) so gestaltet ist, dass sie den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils 300 in dem Zustand, in dem das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 miteinander verbunden sind, widerspiegelt, berechnet. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem A die gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks Ps bei.
In dem Verdrängungssteuerungssystem A berechnet das Stromeinstellungsmittel als ein Ergebnis, dass der Sollansaugdruck höher oder niedriger als der vorbestimmte Bereich, der den Betriebsumschaltdruck Psb enthält, selbst wenn der Betriebsumschaltdruck Psb unterschiedlich bezüglich jedem Verdrängungssteuerungsventil 300 ist, den Steuerungsstrom I zuverlässig als Reaktion auf das Verbinden/Trennen von dem Ventilelement 312 und der Druckfühlvorrichtung 338. Folglich behält das Verdrängungssteuerungssystem A die gute Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks Ps bei.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 des Verdrängungssteuerungssystems A sind jeweils das Ventilelement 312 und die Übertragungsstange 334 durch das Lagerungselement 315 und die Wandoberfläche des Einfügelochs 330, die voneinander in der axialen Richtung des Ventilelements 312 getrennt sind, gelagert, um dabei das Ventilelement 312 stabil zu lagern.
Das Verdrängungssteuerungsventil 300 hat einen Zwei-Punkt-Lagerungsaufbau, in dem das Ventilelement 312 und die Übertragungsstange 334 das Lagerungselement 315 und die Wandoberfläche des Einfügelochs 330 jeweils jede an einem Punkt berühren, wenn das Ventilelement 312 und die Übertragungsstange 334 relativ zu der Ventilkammer 304 und der Wandoberfläche des Einfügelochs 330 geneigt sind. Aus diesem Grund wird, selbst wenn eine seitliche Kraft auf das Ventilelement 312 einwirkt, ein Oberflächenschaden verhindert, und eine gleichmäßige Verlagerung des Ventilelements 312 ist sichergestellt.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 des Verdrängungssteuerungssystems A wird, wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338, wie in der Formel (6) gezeigt, miteinander verbunden sind, der Bereich einer Zone, die mit dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt ist, ein Wert, der durch Subtrahieren des Querschnittsbereichs Sr2 der Übertragungsstange 334 von der Summe des wirksamen Bereichs Sb des Balgs 346 und des Dichtbereichs Sv erhalten wird (Sb + Sv – Sr2). Wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338, wie in der Formel (2) gezeigt, voneinander getrennt sind, ist der Bereich einer Zone, die mit dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt wird, ein Wert, der durch Subtrahieren des Querschnittsbereiches Sr2 der Übertragungsstange 334 von dem Dichtbereich Sv erhalten wird (Sv – Sr2).
Wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 miteinander verbunden sind, wird der Bereich der Zone, die mit dem Ansaugdruck Ps beaufschlagt ist, durch den wirksamen Bereich Sb stark erhöht, verglichen damit, wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind. In dem Ergebnis gemäß dem Verdrängungssteuerungssystem A, wenn das Ven tilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 miteinander verbunden sind, wird die Last des Ansaugdrucks, der auf das Ventilelement 312 einwirkt, stark erhöht. Dies verbessert eine Empfindlichkeit bezüglich des Ansaugdrucks Ps und verbessert auch die Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks Ps.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 sind, wenn man die Formel (3) mit der Formel (7) vergleicht, ein absoluter Wert eines Koeffizienten (–A/(Sb + Sv – Sr2)) von I und ein absoluter Wert eines Koeffizienten ((Sv – Sr2)/(Sb + Sv – Sr2)) von Pd in der Formel (7) jeweils kleiner als ein absoluter Wert eines Koeffizienten (–A/(Sv – Sr2)) von I und ein absoluter Wert eines Koeffizienten (= 1) von Pd in der Formel (3). Dies kommt daher, weil die Beziehung Sr2 < Sv = Sr1 < Sb eingeführt ist.
In diesem Fall, wie in 5 gezeigt, ist aufgrund der Verbindung des Ventilelements 312 und der Druckfühlvorrichtung 338, das Verhältnis des Veränderungsausmaßes des Sollansaugdrucks Pss zu der Veränderungsmenge des Steuerungsstroms I oder dem Ausstoßdruck Pd ausgesprochen klein, und die Steuerungsgenauigkeit des Ansaugdrucks Ps ist, verglichen damit, wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, hoch.
Ein Verdrängungssteuerungssystem B für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf 1 hat das Verdrängungssteuerungssystem B ein Verdrängungssteuerungsventil 500 anstatt dem Verdrängungssteuerungsventil 300. 14 zeigt einen Aufbau des Verdrängungssteuerungsventils 500. Bestandteile des Verdrängungssteuerungsventils 500, die identisch mit denen des Verdrängungssteuerungsventils 300 sind, sind mit den selben Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Das Verdrängungssteuerungsventil 500 hat eine Übertragungsstange 502, die ein separater Körper von dem Ventilelement 312 ist, anstatt der Übertragungsstange 334, die einstückig mit dem Ventilelement 312 in dem Verdrängungssteuerungsventil 300 gebildet ist. Die Übertragungsstange 502 hat einen ersten Endabschnitt, der in den zylindrischen Abschnitt der Kappe 348 eingepresst ist, und einen zweiten Endabschnitt, der an der Endfläche des Ventilelements 312 als Reaktion auf eine Ausdehnung/Kontraktion der Druckfühlvorrichtung 338 angebracht ist, oder davon getrennt ist. Das heißt, dass, wenn der Ansaugdruck PS auf niedriger als der Betriebsumschaltdruck Psb reduziert wird, sich die Druckfühlvorrichtung 338 ausdehnt und die Übertragungsstange 502 die Endfläche des Ventilelements 312 somit berührt. Als das Ergebnis sind das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 über die Übertragungsstange 502 miteinander verbunden.
Das Verdrängungssteuerungssystem B führt die in 8 gezeigte Hauptroutine wie bei dem Verdrängungssteuerungssystem A aus. Jedoch unterscheidet sich eine in Schritt S221 verwendete Formel in der Steuerungsstromberechnungsroutine S104 von der Formel (4). Ein Grund dafür ist, dass der Ausstoßdruck Ps auf die Endfläche des Ventilelements 312 in einer Zone, die dem Dichtbereich Sv entspricht wenn das Ventilelement 312 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind, einwirkt.
Unter der Annahme, dass sich auf eine Zone der Endfläche des Ventilelements 312, die mit dem Ausstoßdruck Pd beaufschlagt ist wenn das Ventilelement 312 das Ventilloch 310 schließt, als eine erste druckempfangende Fläche 504 bezogen wird, hat die erste druckempfangende Fläche 504 eine kreisförmige Form. In diesem Fall kann, wenn der Querschnittsbereich der Übertragungsstange 502 auch Sr2 ist, der Betriebsumschaltdruck Psb unter Verwendung von nachstehenden Formeln (9) und (10) erhalten werden. [Nummer 3]
Die Formel (10) zeigt, dass der Betriebsumschaltdruck Psb gemäß dem Ausstoßdruck Pd geändert wird, und, wie in 15 gezeigt, gemeinsam mit einem Vermindern des Ausstoßdrucks Pd reduziert wird. Der Betriebsumschaltdruck Psb wird gemäß dem Querschnittsbereich Sr2 der Übertragungsstange 502 geändert. Der Betriebsumschaltdruck Psb ist durch Einstellen eines externen Durchmessers der Übertragungsstange 502 einstellbar.
Es ist aus der zweiten Ausführungsform offensichtlich, dass die Übertragungsstange 502 ein separater Körper von dem Ventilelement 312 sein kann.
Ein Verdrängungssteuerungssystem C für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 hat das Verdrängungssteuerungssystem C anstelle des Verdrängungssteuerungsventils 300 ein Verdrängungssteuerungsventil 600. 16 zeigt einen Aufbau des Verdrängungssteuerungsventils 600. Bestandteile des Verdrängungssteuerungsventils 600, die identisch mit denen des Verdrängungssteuerungsventils 300 sind, sind mit den selben Bezugszeichen versehen, und Erklärungen davon werden weggelassen.
Ein Ventilgehäuse 602 des Verdrängungssteuerungsventils 600 unterscheidet sich von dem Ventilgehäuse 302 des Verdrängungssteurungsventils 300 hinsichtlich der Form der Ventilkammer 604.
Konkreter sind ein erster Raum 606, ein zweiter Raum 608 und ein dritter Raum 610 in das Ventilgehäuse 602 in der von der Antriebseinheitsseite aus aufgeführt genannten Reihenfolge eingeformt. Jeder des ersten, zweiten und dritten Raums 606, 608 und 610 hat eine säulenartige Form, und sie sind koaxial und in einer Reihe angeordnet, um die Ventilkammer 602 zu bilden. Der erste Raum 606 hat einen größeren äußeren Durchmesser als der zweite Raum 608. Der zweite Raum 608 hat einen größeren äußeren Durchmesser als der dritte Raum 610. Das Ventilloch 310 ist in den dritten Raum 610 der Ventilkammer 604 geöffnet.
Ein in der Ventilkammer 604 angeordnetes Ventilelement 612 hat einen Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 616 mit großem Durchmesser, die säulenförmig und koaxial miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser ist in dem zweiten Raum 608 und dem dritten Raum 610 angeordnet. Der Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser hat einen äußeren Durchmesser, der größer als der innere Durchmesser des Ventillochs 310 ist. Der Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser ist in der Lage, das erste Ende des Ventillochs 310 durch Berühren der Trennwand des Ventilgehäuses 302, in die sich das Ventilloch 310 öffnet, zu schließen.
Der Abschnitt 616 mit großem Durchmesser hat einen größeren äußeren Durchmesser als der äußere Durchmesser des Abschnitts 614 mit kleinem Durchmesser, und ist im Wesentlichen gleich zu einem Durchmesser des zweiten Raums 608. Der Abschnitt 616 mit großem Durchmesser ragt teilweise in den ersten Raum 606 hinein. Zumindest ein Teil des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser ist verschiebbar in eine Zone der Umfangswand des Ventilgehäuses 302, die den zweiten Raum 608 umgibt, dazwischengepasst. Das Innere der Ventilkammer 604 ist durch den Teil des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser in eine Fließzone 618 und eine Druckfühlzone 620 unterteilt.
Eine ringförmige gestufte Fläche ist in einer Grenze zwischen dem zweiten Raum 608 und dem dritten Raum 610 eingeformt. Zwischen der abgestuften Fläche und dem Abschnitt mit großem Durchmesser des Ventilelements 612 ist eine Öffnungsfeder, die aus einer Druckschraubenfeder gebildet wird, platziert. Die Öffnungsfeder 622 spannt das Ventilelement 612 in der Ventilöffnungsrichtung vor.
Die Übertragungsstange 334 ist einstückig mit einer Endfläche des Abschnitts 614 mit kleinem Durchmesser des Ventilelements 612 verbunden. In dem Verdrängungssteuerungsventil 600 sind das Ventilelement 612 und die Druckfühlvorrichtung 338 auch untrennbar miteinander verbunden.
Ein stomaufwärtsseitiger Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 ist mit der ersten Öffnung 318 des Verdrängungssteuerungsventils 600 verbunden. Der Fließbereich 618 steht mit der Ausstoßkammer 142 in Verbindung. Ein stromabwärtsseitiger Abschnitt der Gasversorgungspassage 160 ist mit der zweiten Öffnung 328 des Verdrängungssteuerungsventils 600 verbunden. Das Ventilloch 310 führt zu der Kurbelkammer 105.
In dem oben beschriebenen Verdrängungssteuerungsventil 600 ist, wenn der Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser des Ventilelements 612 das Ventilloch 310 schließt, der Dichtbereich Sv, der erforderlich ist um das Ventilloch 310 zu schließen, wie in dem Verdrängungssteuerungsventil 300 gleich dem Öffnungsbereich des Ventillochs 310.
Die Übertragungsstange 334 setzt sich zu der Endfläche des Abschnitts 614 mit kleinem Durchmesser in dem Kapazitätssteuerungsventil 600 fort. Unter der Annahme, dass sich auf eine Zone der Endfläche des Ventilelements 612, die mit dem Kurbeldruck PC beaufschlagt ist wenn der Abschnitt 614 mit kleinem Durchmesser das Ventilloch 610 schließt, als eine erste druckempfangende Fläche 624 bezogen wird, hat die erste druckempfangende Fläche 624 eine ringförmige Form. Wo der Querschnittsbereich der Übertragungsstange 334 Sr2 ist, ist ein Bereich der ersten druckempfangenden Fläche 624 ein Wert, der durch Subtrahieren des Querschnittsbereichs Sr2 der Übertragungsstange 334 von dem Dichtbereich Sv erhalten wird (Sv – Sr2).
Wie bei dem Abschnitt 616 mit großem Durchmesser des Ventilelements 612, wirkt der Ansaugdruck Ps in der Ventilschließrichtung auf die Endfläche des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser, der der Druckfühlzone 620 zugewandt ist, ein. Unter der Annahme, dass sich auf die Zone der Endfläche des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser, der mit dem Ansaugdruck Ps in der Ventilschließrichtung beaufschlagt wird, als eine zweite druckempfangende Fläche 626 bezogen wird, ist ein Bereich der zweiten druckempfangenden Fläche 626 (nachstehend wird sich darauf als Druckfühlbereich Sr3 bezogen) gewissermaßen gleich zu einem Querschnittsbereich des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser.
Das Ventilelement 612, das der Fließzone 618 zugewandt ist, wird mit dem Ausstoßdruck Pd in der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt. Der mit dem Ausstoßdruck Pd beaufschlagte Bereich ist ein Wert, der durch Subtrahieren des Dichtbereichs Sv von dem Druckfühlbereich Sr3 erhalten wird (Sr3 – Sv).
Da der äußere Durchmesser des Abschnitts 616 mit großem Durchmesser größer als der innere Durchmesser des Ventillochs 310 ist, ist in dem Verdrängungssteuerungsventil 600 der Druckfühlbereich Sr3 größer als der Dichtbereich Sv ausgebildet.
In diesem Fall sind die Kräfte, die auf das Ventilelement 612 einwirken, der Ausstoßdruck Pd, der Druck der Kurbelkammer 105 (Kurbeldruck PC), der Ansaugdruck PS, die elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 336, die Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 622, die Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder 382 und die Vorspannkraft fs3 der Druckschraubenfeder 344. Für eine vereinfachte Erklärung wird die Vorspannkraft der Öffnungsfeder 622, wie bei der Öffnungsfeder 326, als fs1 bezeichnet.
Eine Beziehung dieser Kräfte wird durch nachstehende Formeln (11) und (15) ausgedrückt. Die Formel (11) zeigt eine Beziehung der Kräfte, wenn das Ventilelement 612 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind. Die Formel (15) zeigt eine Beziehung der Kräfte, wenn das Ventilelement 612 und die Druckfühlvorrichtung 338 voneinander getrennt sind.
Wenn die Formeln (11) und (15) unter der Voraussetzung, dass Pc = Ps + α, geändert werden, werden die Formeln (12) und (16) erhalten. Es ist empirisch bekannt, dass Pc = Ps + α, oder spezieller, dass eine Differenz α zwischen dem Kurbeldruck Pc und dem Ansaugdruck Ps in einen im Wesentlichen festen Bereich fällt.
Aus den Formeln (12) und (16) werden, wenn F(I) = A × I (wobei A eine konstante Zahl ist), Formeln (13), (14), (17) und (18) erhalten. [Nummer 4]
Die Formeln (13) und (17) zeigen, dass der Ausstoßdruck Pd, die Vorspannkraft fs1 der Öffnungsfeder 622 und die Vorspannkraft fs3 der Druckschraubenfeder 344 in der Ventilöffnungsrichtung wirken, und dass der Ansaugdruck Ps, die elektromagnetische Kraft F(I) der Magnetspule 336 und die Vorspannkraft fs2 der Druckschraubenfeder 382 in der Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung wirken.
Die Formeln (13) und (17) zeigen auch, dass, wenn einmal der Ausstoßdruck Pd und die elektromagnetische Kraft F(I), nämlich ein Steuerungsstrom I, bestimmt sind, der Ansaugdruck Ps bestimmt ist.
Abweichend festgestellt, zeigt die dritte Ausführungsform, dass es möglich ist, den Ausstoßdruck Pd zu der Druckfühlzone 618 der Ventilkammer 614 zu liefern, und den Kurbeldruck PC zu dem Ventilloch 310 zu liefern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen beschränkt, und kann auf verschiedenen Wegen modifiziert werden.
In dem Verdrängungssteuerungsventil 300 des Verdrängungssteuerungssystems A der ersten Ausführungsform wird der Kurbeldruck Pc durch Angleichen des ersten druckempfangenden Bereichs Sr1 und des Dichtbereichs Sv (Sr1 = Sv) daran gehindert, auf das Ventilelement 312 in der Ventilöffnungs- oder Ventilschließrichtung einzuwirken. Es ist jedoch auch durch Differenzieren des ersten druckempfangenden Bereichs Sr1 und des Dichtbereichs Sv voneinander (Sr1 ist ungleich Sv) möglich, auf den Kurbeldruck PC zum Veranlassen auf das Ventilelement 312 in der Ventilöffnungs- oder Ventilschließrichtung einzuwirken.
In den Verdrängungssteuerungsventilen 300, 500 und 600 der Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten Ausführungsform stehen die Druckfühlkammer 332 und die Ansaugkammer 140 durch den inneren Kanal 336 miteinander in Verbindung. Jedoch können die Druckfühlkammer 332 und die Ansaugkammer 140 so gebildet sein, dass sie direkt miteinander in Verbindung stehen.
In den Verdrängungssteuerungsventilen 300, 500 und 600 der Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten Ausführungsform sind die Ventilkammern 304 und 604 jeweils in Fließzonen 316 und 618 und jeweils in Druckfühlzonen 320 und 620 aufgeteilt, so dass der Ansaugdruck Ps auf die Ventilkörper 312 und 612 durch die Magnetspulenstange 378 einwirkt. Es gibt keine besondere Beschränkung auf Unterteilungsmittel zum jeweiligen Unterteilen der Fließzonen 316 und 618 von den Druckfühlzonen 320 und 620.
Als Unterteilungsmittel kann zum Beispiel ein Balg oder eine Membran verwendet werden. Wenn ein kleiner Balg, der an einem Ende offen und an dem anderen Ende geschlossen ist, verwendet wird, wird das geschlossene Ende des Balgs an den ersten Enden der Ventilkörper 312 und 612, die sich gegenüber dem Ventilloch 310 befinden, befestigt. Ein Abschnitt der Magnetspulenstange 378 an der Seite des spitzen Endes ist durch das offene Ende des Balgs in den Balg eingeführt, und das spitze Ende der Magnetspulenstange 378 ist mit einer inneren Oberfläche des geschlossenen Endes des Balgs verbunden. Dies ermöglicht es der Magnetspulenstange 378, die Ventilkörper 312 und 612 unter Verwendung der elektromagnetischen Kraft F(I) vorzuspannen. Der Druck innerhalb des Balgs wird gleich dem Ansaugdruck Ps eingestellt, und der Ansaugdruck wird veranlasst, auf das Ventilelement 312 einzuwirken.
Der Kompressor 100, auf den die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten und zweiten Ausführungsformen angewendet werden, ist ein kupplungsloser Kompressor. Jedoch sind die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C auf einen Kompressor, der mit einer elektromagnetischen Kupplung ausgestattet ist, anwendbar. Obwohl der Kompressor 100 ein Taumelscheibentyp-Kompressor vom hin- und hergehenden Typ ist, kann stattdessen ein Kompressor vom hin- und hergehenden Typ von einem Oszillierende-Platten-Typ verwendet werden. Der Kompressor vom oszillierenden Platten-Typ hat ein Element zum Oszillieren einer oszillierenden Platte. Auf die Taumelscheibe 107 und dieses Element wird sich gemeinsam als ein Taumelscheibenelement bezogen. Der Kompressor 100 kann durch einen Elektromotor angetrieben werden.
Wenn der Kompressor mit variabler Verdrängung 100 ein Kompressor von einem Taumelscheibentyp oder ein Typ mit einer oszillierenden hin- und hergehenden Platte ist, ist ein minimaler Kolbenweg, der durch einen minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe definiert ist, extrem klein, und ein variabler Bereich der Ausstoßkapazität ist weit. Folglich gibt es in den Verdrängungssteuerungssystemen A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen einen synergetischen Effekt der Erweiterung des Steuerungsbereichs des Ansaugdrucks Ps und des weiten variablen Bereichs der Ausstoßkapazität des Kompressors mit variabler Kapazität 100, so dass der Steuerungsbereich des Ansaugdrucks Ps effektiv erweitert wird.
In dem Kompressor 100, auf den die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen angewendet werden, um die Flussrate der Gasablasspassage 162 zu regulieren und den Kurbeldruck Pc zu erhöhen, ist die festgelegte Öffnung 103c in der Gasablasspassage 162 als ein Drosselelement dazwischengeschaltet. Als das Drosselelement kann jedoch eine Flußraten-variable Drossel verwendet werden. Es ist auch möglich, ein Ventil zu platzieren, und den Öffnungsgrad des Ventils einzustellen.
In dem Kühlkreislauf 10, auf den die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen ange wendet werden, ist das Kältemittel nicht auf R134a oder Kohlendioxid beschränkt, und ein anderes, neues Kältemittel kann verwendet werden. Das heißt, dass die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C nicht nur auf konventionelle Klimaanlagensysteme anwendbar sind, sondern auch auf neue.
Die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen haben das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 und den Verdampfertemperatursensor 402 als ein Externe-Information-Erfassungsmittel, und berechnen den Sollansaugdruck Pss auf der Basis der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die der Sollwert des Klimaanlagensystems ist, und der Verdampferauslasslufttemperatur Te, die der Steuerungsbetrag ist. Jedoch ist das Externe-Information-Erfassungsmittel zum Berechnen des Sollansaugdrucks Pss nicht auf die vorangegangenen Mittel beschränkt.
Spezieller wird das Externe-Information-Erfassungsmittel verwendet, um einen oder mehrere Teile einer Information, die aus einer Information über eine thermische Last, eine Information über die Betriebszustände des Kompressors 100 und eine Information über die Betriebszustände des Fahrzeugs ausgewählt werden, zu erfassen. Der Sollansaugdruck Pss kann auf der Basis der externen Information eingestellt werden.
<Thermische Last>
Außenlufttemperatur, Außenfeuchtigkeit, die Menge einer Sonneneinstrahlung, verschiedene Einstellungen des Klimaanlagensystems (das Blasvolumen eines Verdampferventilators, die Position einer Innen-/Außenluft-Umschaltklappe, die Einstellung einer Fahrzeuginnentemperatur, eine Drosselklappenposition und eine Luftmischklappenposition), Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum, Feuchtigkeit in dem Fahrzeuginnenraum, Lufttemperatur und -feuchtigkeit bei dem Einlass des Verdampfers 18 in dem Luftkreislauf, etc.
<Betriebszustand von Kompressor und Fahrzeug>
Motorumdrehungen, die Drehfrequenz des Kompressors, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gaspedalöffnung (Drosselklappenöffnung), Getriebeeinstellung, das Niederdrückausmaß eines Bremspedals, Radiatorkühlmitteltemperatur, Motoröltemperatur, der Ausstoßdruck Pd des Kompressors 100, die Temperatur von jedem Teil des Kompressors 100, die Schwingung des Kompressors 100, das Solldrehmoment des Kompressors 100, etc.
Um speziell zu sein, kann zum Beispiel der Sollansaugdruck Pss auf der Basis der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes und einer thermischen Last eingestellt werden. Es ist möglich, den Sollansaugdruck Pss so einzustellen, dass sich der Ausstoßdruck Pd oder das Drehmoment des Kompressors 100 dem Sollwert annähert.
Weiterhin ist es auch möglich, den Sollansaugdruck Pss auf der Basis einer externen Information über die Betriebsbedingungen des Kompressors 100 und des Fahrzeugs einzustellen, und die mechanische Last des Kompressors 100 einzustellen.
In den Verdrängungssteuerungssystemen A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen kann, wenn sich die Abweichung ΔT in S202 Null annähert und der Sollansaugdruck Pss alternativ zwischen dem Untergrenz-Schwellwert P1 und dem Obergrenz-Schwellwert P2 umgeschaltet wird, ein Ausführungssignal zum Umschalten der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die durch das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttempe ratur 401 eingestellt wird, von der ECU, die die Steuerungseinrichtung 400 bildet, zu der Klimaanlagen-ECU ausgegeben werden. Dies veranlasst den Sollansaugdruck Pss, sich auf einen Wert außerhalb des Bereichs P1 < Pss < P2 anzunähern, und dabei die Schwankung der Verdampferauslasslufttemperatur Te zu unterdrücken.
Einen anderen Weg genannt, ändert in den Verdrängungssteuerungssystemen in A, B und C, wenn ein Anwärterwert des Steuerungsstroms I, der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel 410 berechnet wird, wiederholt in einem vorbestimmten Bereich fällt, der den Betriebsumschaltdruck Psb enthält, das Mittel zum Einstellen einer Sollverdampferauslasslufttemperatur 401 die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes, die der Sollwert des Fahrzeugklimaanlagensystems ist. Dies hindert die Verdampferauslasslufttemperatur Te, die der Steuerungsbetrag des Fahrzeugklimaanlagensystems ist, daran, um die Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes zu schwanken, und die Verdampferauslasslufttemperatur Te nähert sich der Sollverdampferauslasslufttemperatur Tes an. Folglich behalten die Verdrängungssteuerungssystems A, B und C die Stabilität einer Ansaugdrucksteuerung bei.
In den Verdrängungssteuerungssystemen A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen wird der Sollansaugdruck Pss zu jeder Zeit t1 aktualisiert, und die Zeit t1 ist auf fünf Sekunden eingestellt. Jedoch kann die Zeit t1 so eingestellt sein, dass sie grob in einem Bereich von 1 Sekunde < t1 < 10 Sekunden fällt.
In den Verdrängungssteuerungssystemen A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen kann, wenn eine Zeit zum Aktualisieren (Berechnen) des Steuerungsstroms I bei t2, eine Zeit t2 so eingestellt werden, dass sie grob in einen Bereich von 0,1 Sekunde < t2 < 1 Sekunde fällt.
In S203 der Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen können beliebige Formeln verwendet werden, solange wie der Sollansaugdruck Pss so eingestellt wird, dass sich ein Stromwert einem voreingestellten Sollwert annähert.
Die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen verwenden F(I) = A × I. Jedoch kann die Gleichung F(I) = a1 × I + a2, oder eine nichtlineare Gleichung sein.
In den Verdrängungssteuerungssystemen A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen muss das Magnetspulenansteuerungsmittel 413 der Steuerungseinrichtung 400 nicht ein Erfassungsmittel zum Erfassen des Steuerungsstroms I enthalten. In diesem Fall wird eine Wechselwirkung zwischen dem Steuerungsstrom I und der Einschaltdauerrate im Voraus erhalten. Auf der Basis der Wechselwirkung wird die Einschaltdauerrate direkt in S221 und S222 der Steuerungsstromberechnungsroutine S104 berechnet.
In den Verdrängungssteuerungsventilen 300, 500 und 600 der ersten bis dritten Ausführungsformen hat die Druckfühlvorrichtung 338 den Balg 346 als ein Element zum Abtrennen der Vakuumzone und der Zone des Ansaugdrucks Ps voneinander. Jedoch kann anstelle des Balgs 346 eine Membran verwendet werden.
Es ist unnötig zu sagen, dass die Verdrängungssteuerungssysteme A, B und C der ersten bis dritten Ausführungsformen auf andere Klimaanlagensysteme als Fahrzeugklimaanlagensysteme anwendbar sind.
Zusammenfassung
Ein Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung hat ein Verdrängungssteuerungsventil und eine Steuerungseinrichtung. Das Verdrängungssteuerungsventil enthält ein Ventilelement, das mit einem Ausstoßdruck in einer Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist und mit dem Ansaugdruck und der elektromagnetischen Kraft einer Magnetspule in einer Ventilschließrichtung beaufschlagt ist, und eine Druckfühlvorrichtung, die unlösbar mit dem Ventilelement verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung enthält ein Stromeinstellungsmittel zum Einstellen des auf der Basis des erfassten Ausstoßdrucks und eines Sollansaugdrucks, der durch ein Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellt wird, zu der Magnetspule zu liefernden Stroms. Sowohl in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, als auch in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, stellt das Ansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck ein, und das Stromeinstellungsmittel stellt den Strom ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 11-107929 [0004]

Claims

Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung, der ein Verdrängungssteuerungsventil zum Einstellen eines Steuerungsdrucks und eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern des Verdrängungssteuerungsventils aufweist, und eine Ausstoßkapazität eines Kompressors mit variabler Verdrängung durch Einstellen des Steuerungsdrucks steuert, wobei das Verdrängungssteuerungsventil aufweist: eine Magnetspule; ein Ventilelement, das mit einem Druck einer Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung in einer Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist, und mit einem Druck einer Ansaugkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung und einer elektromagnetischen Kraft der Magnetspule in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zu der Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt ist; und eine Druckfühlvorrichtung, die unlösbar mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Druckkraft, die erhöht wird wenn der Druck der Ansaugkammer auf weniger als ein Betriebsumschaltdruck vermindert wird, auf das Ventilelement in der Ventilöffnungsrichtung aufbringt, wobei die Steuerung aufweist: ein Ausstoßdruckerfassungsmittel zum Erfassen des Drucks der Ausstoßkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung, ein Sollansaugdruckeinstellungsmittel, das einen Sollansaugdruck, der ein Sollwert des Drucks der Ansaugkammer des Kompressors mit variabler Verdrängung ist, einstellt, und ein Stromeinstellungsmittel, das einen Strom, der zu der Magnetspule des Verdrängungssteuerungsventils auf der Basis des Drucks der Ausstoßkammer, der durch das Ausstoßdruckerfassungsmittel erfasst wird, und dem Sollansaugdruck, der durch das Sol lansaugdruckeinstellungsmittel eingestellt wird, einstellt, und wobei sowohl in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, als auch in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck einstellt, und das Stromeinstellungsmittel den Strom, der zu der Magnetspule geliefert wird, einstellt.
Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 1, wobei das Stromeinstellungsmittel einen zu der Magnetspule zu liefernden Strom unter Verwendung einer ersten arithmetischen Formel berechnet, wenn der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellte Sollansaugdruck gleich oder höher als der Betriebsumschaltdruck ist, und den zu der zu der Magnetspule zu liefernden Strom unter Verwendung einer zweiten arithmetischen Formel, die unterschiedlich von der ersten ist, berechnet, wenn der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel eingestellte Sollansaugdruck niedriger als der Betriebsumschaltdruck ist.
Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 2, wobei die erste arithmetische Formel so gestaltet ist, dass sie den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in einem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung voneinander getrennt sind, widerspiegelt, und wobei die zweite arithmetische Formel so gestaltet ist, dass sie den Betrieb des Verdrängungssteuerungsventils in dem Zustand, in dem das Ventilelement und die Druckfühlvorrichtung miteinander verbunden sind, widerspiegelt.
Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 3, wobei das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck so einstellt, dass der Sollansaugdruck höher oder niedriger als ein vorbestimmter Bereich ist, der den Betriebsumschaltdruck enthält.
Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 4, weiterhin ein Externe-Information-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Abweichung zwischen einem Steuerungsbetrag in einem Klimaanlagensystem und einen Sollwert enthaltend, wobei das Sollansaugdruckeinstellungsmittel wiederholt einen Anwärterwert des Sollansaugdrucks auf der Basis der Abweichung zwischen dem Steuerungsbetrag in dem Klimaanlagensystem und dem Sollwert berechnet, und wenn der berechnete Anwärterwert des Sollansaugdrucks in dem vorbestimmten Bereich ist, der den Betriebsumschaltdruck enthält, das Sollansaugdruckeinstellungsmittel den Sollansaugdruck durch Verändern des Anwärterwertes des Sollansaugdrucks einstellt, um höher oder niedriger als der vorbestimmte Bereich zu sein, so dass sich der Steuerungsbetrag dem Sollwert annähert, wobei der Sollwert des Klimaanlagensystems geändert wird, wenn der Anwärterwert des Sollansaugdrucks, der durch das Sollansaugdruckeinstellungsmittel berechnet wird, wiederholt in den vorbestimmten Bereich, der den Betriebsumschaltdruck enthält, fällt.
Verdrängungssteuerungssystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kompressor mit variabler Verdrängung aufweist: ein Gehäuse, das im Inneren in eine Ausstoßkammer, eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer und eine Zylinderbohrung unterteilt ist; einen in der Zylinderbohrung angeordneten Kolben; eine Antriebswelle, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist; und einen Umwandlungsmechanismus, der ein neigbares Taumelscheibenelement, das eine Rotation der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umwandelt, enthält, wobei der Steuerungsdruck ein Druck der Kurbelkammer ist.