DE112013005737B4

DE112013005737B4 - Fahrzeugklimatisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE112013005737B4
Application number: DE112013005737.9T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Suzuki; Megumi Shigeta
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2033-11-30
Also published as: US10131208B2; CN104884285B; US20180001741A1; DE112013005737T5; CN104884285A; US20150314668A1; US10112458B2; WO2014084343A1; US20180022190A1; US10131207B2; US20180022189A1; US10155430B2

Abstract

Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1), aufweisend:einen Kompressor (2), der ein Kältemittel verdichtet;eine Luftstrompassage(3), durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt;einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Radiator (4), um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen;einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wärmeabsorber (9), um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen;einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher (7), um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; undein Steuerungsmittel (32),wobei zumindest das Steuerungsmittel (32) konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor (2) ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Außenwärmetauscher (7) Wärme absorbiert,die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) einen Einspritzkreis (40) aufweist, der einen Teil des von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor (2) zurückzuführen,wobei der Einspritzkreis (40) ein Druckreduzierungsmittel und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher (35) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor (2) ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator (4) strömt, ausführt,der Einspritzkreis (40) ferner einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder ein anderes Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittel ausführt, undder Einspritzkreis (40) ferner ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern (35, 45) in dem Einspritzkreis (40) hat, unddas Steuerungsmittel (32) üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel durch das Strömungspfadsteuerungsmittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) verdampft, und das Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher (35) verdampft und durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis (40) erhöht, wenn sich die Wärmeabstrahlung des Radiators (4) verknappt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungseinrichtung eines Wärmepumpensystems, das Luft in einem Fahrzeuginnenraum aufbereitet, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Klimatisierungseinrichtung, die auf ein Hybridfahrzeug oder ein Elektroauto anwendbar ist.
STAND DER TECHNIK
Aufgrund einer Aktualisierung von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybridfahrzeuge und Elektroautos verbreitet. Darüber hinaus wurde, als eine Klimatisierungseinrichtung, die bei einem solchen Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimatisierungseinrichtung entwickelt, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten und auszustoßen, einen Radiator (einen Kondensator), der auf einer Fahrzeuginnenraumseite angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen Wärmeabsorber (einen Verdampfer), der auf der Fahrzeuginnenraumseite angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, aufweist, und die jeweilige Betriebsarten, d.h. eine Heiz-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das die Wärme in diesem Radiator abgestrahlt wurde, in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbiert, eine Entfeucht-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt, und das Kältemittel, durch das Wärme in dem Radiator abgestrahlt wurde, in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und eine Kühl-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Außenwärmetauscher abstrahlt und in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert (siehe z.B. JP 3 985 384 B2 ), wechselt und ausführt.
Zusätzlich ist in JP 3 985 384 B2 ein Einspritzkreis angeordnet, der das aus dem Radiator herausströmende Kältemittel verteilt, dieses verteilte Kältemittel dekomprimiert, und dann einen Wärmeaustausch zwischen dem dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator ausströmenden Kältemittel ausführt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, dabei eine Menge des von dem Kompressor auszustoßenden Kältemittels erhöht und eine Heizbefähigung durch den Radiator verbessert.
Zusätzlich wurde auch eine Klimatisierungseinrichtung entwickelt, die jeweilige Betriebsarten einer Heizoperation, in der ein von einem Kompressor ausgestoßenes Kältemittel Wärme in einem Radiator abstrahlt und das Kältemittel, durch das in diesem Radiator Wärme abgestrahlt wurde, in einem Außenwärmetauscher Wärme absorbiert, einer Entfeucht- und Heizoperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das in dem Radiator Wärme abgestrahlt wurde, nur in einem Wärmeabsorber oder in diesem Wärmeabsorber und dem Außenwärmetauscher Wärme absorbiert, einer Kühloperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlt und in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert, und einer Entfeucht- und Kühloperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator und dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlt und in dem Wärmeabsorber Wärme absorbiert (siehe z.B. JP 2012 - 176 660 A ), ausführt.
DE 600 31 808 T2 offenbart eine Kühlkreisvorrichtung, die einen Kompressor, eine Luftstrompassage mit einem Radiator und einem Wärmeabsorber, einen Außenwärmetauscher und ein Steuerungsmittel aufweist. Die Vorrichtung weist ferner einen Einspritzkreis zum Einspritzen eines Teils des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels in den Kompressor auf, und ist in der Lage, eine Heizbetriebsart auszuführen. Die Vorrichtung enthält darüber hinaus einen Wasserzirkulationskreis, der über einen Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit dem Einspritzkreis ausführt.
In US 4 833 893 A ist ein Kältemittelsystem offenbart, das einen Wärmetauscher aufweist, der einen Wärmeaustausch zwischen einem von einem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem dekomprimierten Kältemittel ausführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Allerdings ist eine Temperatur eines von einem Radiator herausströmenden Kältemittels niedrig und somit wird eine Wärmeaustauschmenge zwischen dem Kältemittel und einem verteilten und dekomprimierten Kältemittel kleiner. Daher gibt es eine Grenze, ein Gas in eine Mitte des Kompressionsprozesses durch einen Kompressor einzuspritzen, um die Menge des Kältemittels, dem es ermöglicht wird, durch einen Einspritzkreis zu strömen, zu erhöhen, und das ausgestoßene Kältemittel des Kompressors kann nicht ausreichend erhöht werden, wobei das Problem verursacht wird, dass eine erforderliche Heizbefähigung nicht erreicht werden kann.
Zusätzlich absorbiert ein Außenwärmetauscher in einer Heizoperation von Außenluft Wärme und somit wird in dem Außenwärmetauscher Frost gebildet. Wenn der in dem Außenwärmetauscher gebildete Frost anwächst, verschlechtert sich merklich eine Wärmeabsorptionsbefähigung von der Außenluft und somit wird eine Defrostoperation ausgeführt, um den in dem Außenwärmetauscher gebildeten Frost zu entfernen. Jedoch verringert sich eine Temperatur von in einen Fahrzeuginnenraum geblasener Luft während dieser Defrostoperation, ein Komfort wird verschlechtert und ein Energieverbrauch steigt ebenfalls an, so dass es auch die Anforderung gibt, dass das Defrosten zu minimieren ist.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solch konventionelle technische Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe davon, eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung bereitzustellen, in der eine Heizbefähigung durch ein Gaseinspritzen hinreichend erhalten werden kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung bereitzustellen, in der, unter Verwendung eines Einspritzkreises, der eine Gaseinspritzung zu einem Kompressor ausführt, eine Frostbildung an einem Außenwärmetauscher unterdrückt wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 1 weist einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraum angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel auf, wobei zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbiert, wobei die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einen Einspritzkreis aufweist, der einen Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittel verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, und dieser Einspritzkreis ein Druckreduzierungsmittel hat, und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt.
Ferner hat der Einspritzkreis einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder einem anderen Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator herausströmenden Kältemittel ausführt.
Außerdem hat der Einspritzkreis ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern in dem Einspritzkreis, und das Steuerungsmittel verdampft üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel durch das Strömungspfadsteuerungsmittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher, und verdampft das Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher oder dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher, und erhöht durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis, wenn die Wärmeabstrahlung des Radiators knapp wird.
Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 2 weist einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert, eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel auf, wobei zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Radiator abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, auszuführen, wobei die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einen Einspritzkreis, der einen Teil des von dem Radiator herausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, und einen Wasserzirkulationskreis aufweist, in dem durch ein Heizmittel erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel zirkuliert wird, und der Einspritzkreis ein Druckreduzierungsmittel und einen Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem in dem Wasserzirkulationskreis strömenden Wasser ausführt.
Ferner hat der Einspritzkreis einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder einem anderen Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator herausströmenden Kältemittel ausführt.
Außerdem hat der Einspritzkreis ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern in dem Einspritzkreis, und das Steuerungsmittel verdampft üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel durch das Strömungspfadsteuerungsmittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher, und verdampft das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher, und erhöht durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis, wenn die Wärmeabstrahlung des Radiators knapp wird.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 3 hat der Wasserzirkulationskreis von der obigen Erfindung einen Wasser-Luftwärmetauscher, der auf einer Lufteinströmseite des Außenwärmetauschers oder in der Luftstrompassage angeordnet ist.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 4 vergleicht das Steuerungsmittel von den obigen jeweiligen Erfindungen eine geforderte Heizbefähigung Qtgt, die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp und ermöglicht es dem Kältemittel durch das Druckreduzierungsmittel, durch den Einspritzkreis zu strömen, wenn die Heizbefähigung Qhp niedriger als die geforderte Heizbefähigung Qtgt ist.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 5 berechnet das Steuerungsmittel von der obigen Erfindung die geforderte Heizbefähigung Qtgt auf der Basis von einem von Indizes, die eine Temperatur der in den Radiator strömenden Luft, eine Temperatur der von diesem Radiator ausströmenden Luft und ein Volumen der durch diesen Radiator durchgehenden Luft angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, und von Indizes, die eine spezifische Wärme der in den Radiator strömenden Luft und eine Dichte dieser Luft angeben, und das Steuerungsmittel berechnet die Heizbefähigung Qhp auf der Basis von einem von Indizes, die eine Außentemperatur, die Kältemittelflussrate, ein Luftvolumen in der Luftstrompassage, eine Geschwindigkeit, eine Temperatur des Wärmeabsorbers, eine Drehzahl des Kompressors, einen Kältemitteldruck eines Auslasses des Radiators, eine Kältemitteltemperatur des Radiatorauslasses, einen Kältemitteldruck eines Einlasses des Radiators und eine Kältemitteltemperatur dieses Radiatoreinlasses angeben, oder einer Kombination dieser Indizes.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 6 ermöglicht es das Steuerungsmittel von den Erfindungen der Ansprüche 1 bis 3, auf der Basis einer Umgebungsbedingung, die von einem von Indizes, die die Außentemperatur, das Luftvolumen in der Luftstrompassage, eine Differenz zwischen einer Soll-Radiatortemperatur und einer tatsächlichen Radiatortemperatur, eine Ausstoßkältemitteltemperatur des Kompressors und einen Ausstoßkältemitteldruck des Kompressors angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, durch das Druckreduzierungsmittel dem Kältemittel, durch den Einspritzkreis zu strömen, wenn sich die Umweltbedingung in der Heiz-Betriebsart verschlechtert.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 7 steuert das Steuerungsmittel von den Erfindungen von Anspruch 4 bis 6 eine Menge des durch das Druckreduzierungsmittel von dem Einspritzkreis zu dem Kompressor zurückzuführenden Kältemittels auf der Basis von einem von einer Differenz zwischen der geforderten Heizbefähigung Qtgt, die die geforderte Radiatorheizbefähigung ist, und der durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp, einer Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur und einer Temperatur des Radiators, einer Differenz zwischen einem Soll-Radiatordruck und einem Druck des Radiators und einer Soll-Auslasstemperatur zu dem Fahrzeuginnenraum, oder jeglicher Kombination davon.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 8 weist die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von den Erfindungen von Anspruch 4 bis Anspruch 7 einen Wasserzirkulationskreis auf, in dem durch ein Heizmittel erwärmtes Wasser durch das Zirkulationsmittel zirkuliert wird, wobei dieser Wasserzirkulationskreis einen Wasser-Luft-Wärmetauscher hat, der in der Luftstrompassage angeordnet ist, und das Steuerungsmittel das durch das Heizmittel in dem Wasser-Luft-Wärmetauscher erwärmte Wasser zirkuliert, wenn die Wärmebefähigung des Radiators selbst bei einem Ermöglichen, dass das Kältemittel durch den Einspritzkreis strömt, nicht zufriedengestellt wird.
Eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 9 weist einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zu führende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel auf, wobei zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Au-ßenwärmetauscher Wärme absorbiert, wobei die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einen Einspritzkreis aufweist, der einen Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, und das Steuerungsmittel ein Frostbildungsbedingungsabschätzmittel zum Abschätzen einer Frostbildungsbedingung an dem Außenwärmetauscher hat und den Einspritzkreis betreibt und das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückführt, wenn eine Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung dieses Frostbildungsbedingungsabschätzmittels vorausgesagt ist.
Ferner vergleicht das Steuerungsmittel eine geforderte Heizbefähigung Qtgt, die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp, und steuert eine Einspritzmenge durch den Einspritzkreis.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 10 schätzt das Frostbildungsbedingungsabschätzmittel von der obigen Erfindung die Frostbildungsbedingung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis von einem von Indizes ab, die eine Außentemperatur, eine Außenluftfeuchtigkeit, einen Kältemittelverdampfungsdruck des Außenwärmetauschers und eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 11 weist die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von der obigen Erfindung einen Wasserzirkulationskreis auf, in dem durch ein Heizmittel erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel zirkuliert wird, dieser Wasserzirkulationskreis hat einen in der Luftstrompassage angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher, und der Wasserzirkulationskreis wird betrieben, wenn die Heizbefähigung Qhp des Radiators unzureichend ist.
In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung der Erfindung von Anspruch 12 führt das Steuerungsmittel von den Erfindungen von Anspruch 9 bis Anspruch 11 eine Operation aus, um, in einem Stadium, bevor der Einspritzkreis betrieben wird, auf der Basis der Abschätzung des Frostbildungsbedingungsabschätzmittels, die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher zu unterdrücken.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der Erfindung von Anspruch 1 oder Anspruch 2 ist in einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung, die einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert; eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen; einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel aufweist, zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt, und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert. In der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung ist ein Einspritzkreis angeordnet, der einen Teil des von dem Radiator herausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, und in diesem Einspritzkreis sind ein Druckreduzierungsmittel und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt, oder ein Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher angeordnet, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem in dem Wasserzirkulationskreis strömenden erwärmten Wasser ausführt. Daher wird das über den Einspritzkreis zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückgeführte Kältemittel einem Wärmeaustausch mit dem ausgestoßenen Kältemittel des Kompressors, das eine höhere Temperatur als das aus dem Radiator herausströmende Kältemittel hat, oder mit dem Wasser in dem Wasserzirkulationskreis unterzogen, so dass das Kältemittel verdampft werden kann.
Als Konsequenz kann eine Gaseinspritzmenge zu dem Kompressor ausreichend erlangt werden und eine Menge des von dem Kompressor auszustoßenden Kältemittels wird erhöht, so dass eine Heizbefähigung erhöht werden kann.
Zusätzlich kann, da in dem Einspritzkreis ferner ein radiatorauslassseitiger Wärmetauscher angeordnet ist, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder einen anderes Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator herausströmenden Kältemittel ausführt, das zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückgeführte Kältemittel auch durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem von dem Radiator herausströmenden Kältemittel verdampft werden.
Ferner ist ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern in dem Einspritzkreis angeordnet, und das Steuerungsmittel verdampft üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher, und verdampft das Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher oder dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher, und erhöht durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis, wenn sich die Wärmeabstrahlung des Radiators verknappt. Folglich können das ausgestoßene Kältemittel des Kompressors oder das erwärmte Wasser in dem Wasserzirkulationskreis nur verwendet werden, wenn die Heizbefähigung unzureichend ist.
Als Folge ist es möglich, den Nachteil zu eliminieren, dass eine Enthalpie des in den Radiator strömenden Kältemittels unnötigerweise für ein Gaseinspritzen herabgesetzt wird, und es ist möglich, einen Betriebswirkungsgrad zu verbessern während die Heizbefähigung verbessert wird.
In dem Fall, wie in der Erfindung von Anspruch 3, kann, wenn der Wasserzirkulationskreis einen auf einer Lufteinströmseite des Außenwärmetauschers oder in der Luftstrompassage angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher hat, eine Frostbildung an dem Au-ßenwärmetauscher unterdrückt werden, oder ein Erwärmen in dem Fahrzeuginnenraum kann durch das in dem Wasserzirkulationskreis strömende erwärmte Wasser ergänzt werden.
Zusätzlich vergleicht, wie in der Erfindung von Anspruch 4, das Steuerungsmittel eine geforderte Heizbefähigung Qtgt, die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp, und ermöglicht es durch das Druckreduzierungsmittel dem Kältemittel, durch den Einspritzkreis zu strömen, wenn die Heizbefähigung Qhp niedriger als die geforderte Heizbefähigung Qtgt ist. In diesem Fall ist es möglich, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor ausreichend zu steuern, und es ist möglich, eine Verschlechterung einer Wirksamkeit in einem Fall zu verhindern, in dem das durch den Einspritzkreis strömende Kältemittel durch das ausgestoßene Kältemittel des Kompressors verdampft wird, und es ist möglich, die Verbesserung der Heizbefähigung durch die Gaseinspritzung wirksam zu realisieren.
In diesem Fall, wie in der Erfindung von Anspruch 5, berechnet das Steuerungsmittel die geforderte Heizbefähigung Qtgt auf der Basis von einem von Indizes, die eine Temperatur der in den Radiator strömenden Luft, eine Temperatur der von diesem Radiator herausströmenden Luft und einem Volumen der Luft, die durch diesen Radiator durchgeht, angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, und von Indizes, die eine spezifische Wärme der in den Radiator strömenden Luft und eine Dichte dieser Luft angeben, und das Steuerungsmittel berechnet die Heizbefähigung Qhp auf der Basis von einem von Indizes, die eine Außentemperatur, die Kältemittelflussrate, ein Luftvolumen in der Luftstrompassage, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Temperatur des Wärmeabsorbers, eine Drehzahl des Kompressors, einen Kältemitteldruck eines Radiatorauslasses, eine Kältemitteltemperatur des Radiatorauslasses, einen Kältemitteldruck eines Radiatoreinlasses und einer Kältemitteltemperatur des Radiatoreinlasses angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor genauer zu steuern.
Zusätzlich ermöglicht es, wie in der Erfindung von Anspruch 6, das Steuerungsmittel dem Kältemittel durch das Druckreduzierungsmittel auf der Basis einer Umweltbedingung, die von einem von Indizes beurteilt wird, die die Außentemperatur, das Luftvolumen in der Luftstrompassage, eine Differenz zwischen einer Soll-Radiatortemperatur und einer tatsächlichen Radiatortemperatur, einer Ausstoßkältemitteltemperatur des Kompressors und eines Ausstoßkältemitteldrucks des Kompressors angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, durch den Einspritzkreis zu strömen, wenn sich die Umweltbedingung in der Heiz-Betriebsart verschlechtert, so dass es auch möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor genau zu steuern.
Darüber hinaus steuert, wie in der Erfindung von Anspruch 7, das Steuerungsmittel eine Menge des durch das Druckreduzierungsmittel von dem Einspritzkreis zu dem Kompressor zurückzuführenden Kältemittels auf der Basis von einer von einer Differenz zwischen einer geforderten Heizbefähigung Qtgt, die die geforderte Radiatorheizbefähigung ist, und der durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp, einer Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur und einer Temperatur des Radiators, einer Differenz zwischen dem Soll-Radiatordruck und einem Druck des Radiators und einer Soll-Auslasstemperatur zu dem Fahrzeuginnenraum oder jeglicher Kombination davon, so dass es möglich ist, die Menge des durch die Gaseinspritzung zu dem Kompressor zurückzuführenden Kältemittels genau zu regulieren.
Darüber hinaus ist, wie in der Erfindung von Anspruch 8, ein Wasserzirkulationskreis, in dem durch ein Heizmittel erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel zirkuliert wird, angeordnet, dieser Wasserzirkulationskreis hat einen in der Luftstrompassage angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher und das Steuerungsmittel zirkuliert das durch das Heizmittel erwärmte Wasser in dem Wasser-Luftwärmetauscher, wenn die Heizbefähigung des Radiators nicht zufriedenstellend ist selbst wenn es dem Kältemittel ermöglicht wird, durch den Einspritzkreis zu strömen. In diesem Fall, in dem die Heizbefähigung selbst durch die Gaseinspritzung des Einspritzkreises nicht zufriedenstellen ist, kann diese Befähigung durch den Wasserzirkulationskreis ergänzt werden und eine komfortable Innenraumerwärmung kann realisiert werden.
Gemäß der Erfindung von Anspruch 9 weist die Klimatisierungseinrichtung einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel auf, wobei zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert. Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung weist einen Einspritzkreis auf, der einen Teil des von dem Radiator herausströmenden Gases verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurückzuführen. Das Steuerungsmittel hat ein Frostbildungsbedingung-Abschätzmittel zum Abschätzen einer Frostbildungsbedingung an dem Außenwärmetauscher und betreibt den Einspritzkreis und führt das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor zurück, wenn eine Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung dieses Frostbildungsbedingung-Abschätzmittels vorausgesagt ist. Folglich führt der Einspritzkreis die Gaseinspritzung zu dem Kompressor aus, wenn die Frostbildung vorausgesagt wird, so dass es möglich ist, die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher zu unterdrücken. Folglich ist es möglich, eine Störung einer Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum aufgrund von Defrosten zu verhindern und die Heizbefähigung durch den Radiator zu verbessern.
Zusätzlich vergleichtdas Steuerungsmittel eine geforderte Heizbefähigung Qtgt, die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator erzeugten Heizbefähigung Qhp, und steuert eine Einspritzmenge durch den Einspritzkreis, so dass es möglich ist, eine Menge des Kältemittels, das der Gaseinspritzung zu dem Kompressor unterzogen wird, genau zu steuern.
In diesem Fall, wie in der Erfindung von Anspruch 10, schätzt das Frostbildungsbedingung-Abschätzmittel die Frostbildungsbedingung an den Außenwärmetauscher auf der Basis von einem von Indizes ab, die eine Außentemperatur, eine Außenluftfeuchtigkeit, einen Kältemittelverdampfungsdruck des Außenwärmetauschers und eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, ab, so dass es möglich ist, die Frostbildungsbedingung des Au-ßenluftwärmetauschers genau abzuschätzen.
Zusätzlich ist, wie in der Erfindung von Anspruch 11, ein Wasserzirkulationskreis, in dem durch ein Heizmittel erwärmtes Wasser durch das Zirkulationsmittel zirkuliert wird, angeordnet, dieser Wasserzirkulationskreis hat einen in der Luftstrompassage angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher und der Wasserzirkulationskreis wird betrieben, wenn die Heizbefähigung Qhp des Radiators unzureichend ist. In diesem Fall, in dem die Heizbefähigung selbst durch die Gaseinspritzung nicht zufriedenstellend ist, strahlt das erwärmte Wasser Wärme in dem Wasser-Luft-Wärmetauscher des Wasserzirkulationskreises ab, so dass es möglich ist, das Heizen zu ergänzen.
Darüber hinaus führt, wie in der Erfindung von Anspruch 12, das Steuerungsmittel einen Betrieb aus, um die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung des Frostbildungsbedingung-Abschätzmittels in einem Zustand, bevor der Einspritzkreis betrieben wird, zu unterdrücken, so dass das Defrosten so weit wie möglich verhindert wird und eine Verschlechterung der Luftbedingung in dem Fahrzeuginnenraum effektiv verhindert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaltkreises einer Steuerungsvorrichtung der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 1;
3 ist ein p-h-Diagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 1;
4 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Steuerungsvorrichtung von 2;
5 ist ein Diagramm, um eine Festlegung einer Soll-Auslasstemperatur durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zu erklären;
6 ist ein Diagramm, um eine Festlegung eines Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads durch die Steuerungsvorrichtung von 2 unter Verwendung der Soll-Auslasstemperatur zu erklären;
7 ist ein Diagramm, um die Festlegung des Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads durch die Steuerungsvorrichtung von 2 unter Verwendung einer Differenz zwischen einer geforderten Heizbefähigung und einer Heizbefähigung (einer Erzeugungsheizbefähigung) zu erklären;
8 ist ein Diagramm, um die Festlegung des Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads durch die Steuerungsvorrichtung von 2 unter Verwendung einer Differenz zwischen einer Soll-Radiatortemperatur und einer Radiatortemperatur zu erklären;
9 ist ein Diagramm, um die Festlegung des Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads durch die Steuerungsvorrichtung von 2 unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Soll-Radiatordruck und einem Radiatordruck zu erklären;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Einspritzausführbarkeitsentscheidung durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zeigt;
11 ist ein Diagramm, das ein aktuelles Beispiel einer Einspritzausführbarkeitsentscheidung von 10 zeigt;
12 ist eine Zeittafel, die einen Zustand von jeder Komponente nach einer Inbetriebnahme der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 1 zeigt;
13 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der Einspritzausführbarkeitsentscheidung durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zeigt;
14 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist ein p-h-Diagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 16;
18 ist ein anderes p-h-Diagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von 16;
19 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 ist eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung von noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 ist ein Diagramm, um eine Gaseinspritzsteuerung der Fahrzeugklimatisierungseinrichtungen von 20 und 21 durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zu erklären;
23 ist eine Zeittafel, um eine Frostbildungsbedingungsabschätzoperation eines Außenwärmetauschers durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zu erklären; und
24 ist eine Zeittafel, um eine Operation von einer Abschätzung einer Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers durch die Steuerungsvorrichtung von 2 zu einer Defrost-Betriebsart zu erklären.

ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ein Elektroauto (EA), das keinen Motor (Motor mit innerer Verbrennung) hat und durch Antreiben eines Elektromotors zum Fahren durch eine in einer Batterie (alles nicht gezeigt) gespeicherten Leistung fährt, und die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird auch durch die Leistung der Batterie angetrieben. Das heißt, dass in dem Fahrzeug, in dem Heizen nicht durch eine Verlustwärme des Motors ausgeführt werden kann, die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform das Heizen durch einen Wärmepumpenbetrieb, in der ein Kältemittelkreis verwendet wird, ausführt, und ferner selektiv jeweilige Betriebsarten eines Entfeuchtens und Heizens, eines Kühlens und Entfeuchtens, eines Kühlen und dergleichen ausführt.
Es ist zu beachten, dass es überflüssig ist, zu sagen, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektroauto beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung auch für ein sogenanntes Hybridfahrzeug, in dem der Verbrennungsmotor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet wird, wirkungsvoll ist, und ferner auch auf ein gewöhnliches Auto, das durch den Verbrennungsmotor fährt, anwendbar ist.
Die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform führt eine Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) eines Innenraums des Elektroautos aus, und es sind nacheinander ein elektrischer Kompressor 2, der ein Kältemittel verdichtet, ein in einer Luftstrompassage 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Innenraumluft durchgeführt und zirkuliert wird, um das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel Wärme in den Fahrzeuginnenraum abstrahlen zu lassen, angeordneter Radiator 4, ein Außenexpansionsventil 6, das aus einem elektrischen Ventil, das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und entspannt, gebildet ist, ein Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft ausführt, um während des Kühlens als der Radiator zu funktionieren, und während des Heizens als ein Verdampfer zu funktionieren, ein Innenraumexpansionsventil 8, das aus einem elektrischen Ventil, das das Kältemittel dekomprimiert und entspannt, gebildet wird, ein in der Luftstrompassage 3 angeordneter Wärmeabsorber 9, um das Kältemittel während des Kühlens und während des Entfeuchtens Wärme von einem Inneren und Äußeren des Fahrzeugs absorbieren zu lassen, ein Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, das eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmetauscher 9 reguliert, ein Sammler 12 und dergleichen durch ein Kältemittelrohr 13 verbunden, so dass ein Kältemittelkreis R gebildet wird. Es ist zu beachten, dass in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszuführen.
Zusätzlich hat der Außenwärmetauscher 7 nacheinander auf einer stromabwärtigen Seite des Kältemittel einen Trocknungsbehälterabschnitt 14 und einen Unterkühlabschnitt 16, ein sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckendes Kältemittelrohr 13A ist über ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 17, das während des Kühlens geöffnet ist, mit dem Trocknungsbehälterabschnitt 14 verbunden, und ein Auslass des Unterkühlabschnitts 16 ist über ein Rückschlagventil 18 mit dem Innenraumexpansionsventil 8 verbunden. Es ist zu beachten, dass der Trocknungsbehälterabschnitt 14 und der Unterkühlabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 bilden, und eine Seite des Innenraumexpansionsventils 8 von dem Rückschlagventil 18 eine Vorwärtsrichtung ist.
Zusätzlich ist zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenraumexpansionsventil 8 ein Kältemittelrohr 13B in einer wärmeaustauschenden Beziehung mit einem Kältemittelrohr 13C, das sich von dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, das auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positioniert ist, erstreckt, angeordnet, und beide Rohre bilden einen internen Wärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kältemittelrohr 13B in das Innenraumexpansionsventil 8 strömende Kältemittel durch das von dem Wärmeabsorber 9 durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 herausströmende Niedertemperatur-Kältemittel gekühlt (unterkühlt).
Zusätzlich ist das sich von dem Außenwärmetauscher 7 heraus erstreckende Kältemittelrohr 13A abgezweigt, und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13D, das während des Heizens zu öffnen ist, ist verbunden, um über ein Magnetventil 21 (ein Öffnungs-/Schließventil) mit dem Kältemittelrohr 13C auf der stromabwärtigen Seite von dem internen Wärmetauscher 19 verbunden zu sein. Weiterhin ist ein Kältemittelrohr 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 abgezweigt und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13F ist verbunden, um über ein Magnetventil 22 (ein Öffnungs-/Schließventil), das während des Entfeuchtens zu öffnen ist, mit dem Kältemittelrohr 13B auf der stromabwärtigen Seite von dem Rückschlagventil 18 verbunden zu sein.
Zusätzlich ist ein Umgehungsrohr 13J parallel zu einem Außenexpansionsventil 6 damit verbunden, und in dem Umgehungsrohr 13J ist ein Magnetventil 20 (ein Öffnungs-/Schließventil), das in einer Kühl-Betriebsart geöffnet ist und das es dem Kältemittel ermöglicht, das Außenexpansionsventil 6 zu umgehen und durch das Umgehungsrohr zu strömen, angeordnet. Darüber hinaus ist ein Kältemittelrohr 13G auf einer Ausstoßseite des Kompressors 2 abzweigt, und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13H ist verbunden, um über ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 23, das in einer Defrost-Betriebsart geöffnet ist, um das Defrosten in dem Außenwärmetauscher 7 auszuführen, mit einer Parallelschaltung des Außenexpansionsventils 6 und des Umgehungsrohrs 13J und einem Umgehungsrohr 131 zwischen dem Außenexpansionsventil 6 und dem Außenwärmetauscher 7, verbunden zu sein, um es dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Hochtemperatur-Kältemittel (ein heißes Gas), zu ermöglichen, direkt in den Au-ßenwärmetauscher 7 und ein Rückschlagventil 24 zu strömen. Das Magnetventil 23 bildet ein Defrostmittel. Es ist zu beachten, dass eine Richtung des Kältemittelrohrs 131 von dem Rückschlagventil 24 die Vorwärtsrichtung ist.
Zusätzlich ist das Kältemittelrohr 13E sofort nachdem sich das Rohr von dem Radiator 4 heraus erstreckt (bevor das Rohr auf die Kältemittelrohre 13F und 131 abgezweigt wird) abgezweigt, und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13K ist verbunden, um über ein Einspritzexpansionsventil 30, das durch ein elektrisches Ventil für eine Einspritzsteuerung gebildet ist, mit dem Teil des Kompressors 2 in der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 verbunden zu sein. Darüber hinaus ist das Kältemittelrohr 13K zwischen einer Auslassseite des Einspritzexpansionsventils 30 und dem Kompressor 2 in einer wärmeaustauschenden Beziehung mit dem auf der Ausstoßseite des Kompressors 2 (auf einer stromabwärtigen Seite von einem Abzweigpunkt von dem Kältemittelrohr 13H) positionierten Kältemittelrohr 13G angeordnet, und beide der Rohre bilden einen ausstoßseitigen Wärmetauscher 35.
Das Kältemittelrohr 13K, das Einspritzexpansionsventil 30 und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 bilden in der vorliegenden Erfindung einen Einspritzkreis 40. Der Einspritzkreis 40 ist ein Kreis, der einen Teil des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte eines Kompressionsprozesses durch den Kompressor 2 (Gaseinspritzung) zurückzuführen, und das Einspritzexpansionsventil 30 dekomprimiert das in das Kältemittelrohr 13K strömende Kältemittel und ermöglicht es dann dem Kältemittel, in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 zu strömen. Das in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 strömende Kältemittel wird von dem Kompressor 2 zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen, führt einen Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, das in den Radiator 4 zu strömen hat, aus, und absorbiert Wärme von dem durch das Kältemittelrohr 13G strömende Kältemittel, um zu verdampfen. Wenn das zu dem Kältemittelrohr 13K verteilte Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft, wird eine Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 ausgeführt.
Zusätzlich sind in der Luftstrompassage 3 auf einer luftstromaufwärtigen Seite des Wärmeabsorbers 9 jeweilige Ansaugöffnungen, wie etwa eine Außenluftansaugöffnung und eine Innenluftansaugöffnung (dargestellt durch eine Ansaugöffnung 25 in 1) gebildet, und in der Ansaugöffnung 25 ist eine Ansaugumschaltklappe 26 angeordnet, um die in die Luftstrompassage 3 einzuführende Luft auf eine Innenraumluft, die eine Luft in dem Fahrzeuginnenraum ist (eine Innenraumluftzirkulation-Betriebsart) und auf eine Außenluft, die eine Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (eine Außenlufteinführ-Betriebsart) umzuschalten. Ferner ist auf einer luftstromabwärtigen Seite von der Ansaugumschaltklappe 26 ein Innengebläse (ein Gebläseventilator) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenluft oder Außenluft in die Luftstrompassage 3 zuzuführen.
Zusätzlich ist in der Luftstrompassage 3 auf der luftstromaufwärtigen Seite von dem Radiator 4 eine Luftmischklappe 28 angeordnet, um einen Durchflussgrad der Innenraumluft oder der Außenluft durch den Radiator 4 zu regulieren. Ferner ist in der Luftstrompassage 3 auf einer luftstromabwärtigen Seite von dem Radiator 4 jeder Fußauslass, Lüftungsauslass oder Defrosterauslass (durch einen Auslass 29 in 1 dargestellt) gebildet, und in dem Auslass 29 ist eine Auslassumschaltklappe 31 angeordnet, um eine Umschaltsteuerung eines Blasens der Luft von jedem oben erwähnten Auslass auszuführen.
Als nächstes ist in 2 eine Steuerungsvorrichtung (ECU) als ein von einem Mikrocomputer gebildetes Steuerungsmittel, und ein Eingang der Steuerungsvorrichtung 32 ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außentemperatursensors 33, der eine Außentemperatur des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HVAC-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der von der Ansaugöffnung 25 in die Luftstrompassage 3 gesaugten Luft erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft in dem Fahrzeuginnenraum (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft in dem Fahrzeuginnenraum erfasst, eines Innenraumluft-CO₂-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration in dem Fahrzeuginnenraum erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft erfasst, eines Ausstoßdrucksensors 42, der einen Druck des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ausstoßtemperatursensors 43, der eine Temperatur des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Ansaugkältemitteldruck des Kompressors 2 erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur des Radiators 4 (eine Kältemitteltemperatur unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Radiator 4 ausgeströmt ist, oder die Temperatur des Radiators 4 selbst oder eine Lufttemperatur unmittelbar nachdem die Luft in dem Radiator 4 erwärmt wurde) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck des Radiators 4 (den Druck in dem Radiator 4 oder den Kältemitteldruck unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Radiator 4 ausgeströmt ist) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Kältemitteltemperatur unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist, oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst, oder die Lufttemperatur unmittelbar nachdem die Luft in dem Wärmeabsorber 9 gekühlt wurde) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck in dem Wärmeabsorber 9, oder den Kältemitteldruck unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist) erfasst, eines Sonnenstrahlungssensors 51, von z.B. einem Fotosensorsystem, um eine Sonnenstrahlungsmenge in den Fahrzeuginnenraum zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (eine Geschwindigkeit) zu erfassen, eines Klimaanlagenbedienabschnitts 53, um die Veränderung der eingestellten Temperatur oder der Betriebsart zu wählen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Kältemitteltemperatur unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmt ist, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der den Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (den Druck in dem Außenwärmetauscher 7, oder den Kältemitteldruck unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmt ist) erfasst, verbunden.
Zusätzlich ist der Eingang der Steuerungsvorrichtung 32 ferner mit jeweiligen Ausgängen eines Einspritzdrucksensors 50, der einen Druck eines Einspritzkältemittels, das in dem Kältemittelrohr 13K des Einspritzkreises 40 strömt und durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 strömt, erfasst und eines Einspritztemperatursensors 55, der eine Temperatur des Einspritzkältemittels erfasst, verbunden.
Andererseits ist ein Ausgang der Steuerungsvorrichtung 32 mit dem Kompressor 2, dem Außengebläse 15, dem Innenraumgebläse (dem Gebläseventilator) 27, der Ansaugumschaltklappe 26, der Luftmischklappe 28, der Ansaugöffnungsumschaltklappe 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenraumexpansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen 23, 22, 17, 21 und 20, dem Einspritzexpansionsventil 30 und dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 verbunden. Darüber hinaus steuert die Steuerungsvorrichtung 32 diese Komponenten auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und der durch den Klimaanlagenbedienabschnitt 53 eingegebenen Einstellung.
Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform, die die oben genannte Zusammensetzung hat, beschrieben. In der Ausführungsform wechselt und führt die Steuerungsvorrichtung 32 jeweilige grob unterschiedene Betriebsarten, wie etwa eine Heiz-Betriebsart, eine Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, eine Innerer-Kreislauf-Betriebsart, eine Entfeucht- und Kühl-Betriebsart und eine Kühl-Betriebsart aus. Zuerst wird das Strömen des Kältemittels in jeder Betriebsart beschrieben.
Heiz-Betriebsart-Kältemittelströmung
Wenn die Heiz-Betriebsart durch die Steuerungsvorrichtung 32 oder eine manuelle Bedienung an dem Klimaanlagenbedienabschnitt 53 gewählt wird, öffnet die Steuerungsvorrichtung 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17, das Magnetventil 22, das Magnetventil 20 und das Magnetventil 23. Darüber hinaus werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben und die Luftmischklappe 28 hat einen Zustand, in dem die von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasene Luft durch den Radiator 4 geht. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 und strömt dann in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4 und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel in dem Radiator 4 erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wird und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das in dem Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt von dem Radiator 4 hinaus, ein Teil des Kältemittels wird zu dem Kältemittelrohr 13K des Einspritzkreises 40 verteilt, und das Kältemittel strömt hauptsächlich durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Es ist zu beachten, dass eine Funktion und ein Betrieb des Einspritzkreises 40 später beschrieben werden. Das in das Außenexpansionsventil 6 strömende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft und die Wärme wird von der durch Fahren oder durch das Außengebläse 15 (eine Wärmepumpe) durchgehenden Außenluft hineinbefördert. Darüber hinaus strömt das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel durch das Kältemittelrohr 13D und das Magnetventil 21, um von dem Kältemittelrohr 13C in den Sammler 12 zu strömen, in dem eine Gas-Flüssigkeits-Trennung ausgeführt wird, und dann wird das Kältemittelgas in den Kompressor 2 gesaugt, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Radiator 4 erwärmte Luft wird von dem Auslass 29 ausgeblasen und somit wird das Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt.
Die Steuerungsvorrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis eines Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, steuert auch auf der Basis der Temperatur des Radiators 4, die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und des Kältemitteldrucks des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, eine Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Auslass des Radiators 4.
Entfeucht- und Heiz-Betriebsart-Kältemittelströmung
Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart die Steuerungsvorrichtung 32 in dem obigen Zustand der Heiz-Betriebsart das Magnetventil 22. Folglich wird ein Teil des kondensierten Kältemittels, das durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömt, verteilt und strömt durch das Magnetventil 22, um von den Kältemittelrohren 13F und 13B durch den internen Wärmetauscher 19 zu strömen, um dabei das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch eine Wärme absorbierende Operation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 und den internen Wärmetauscher 19, um in dem Kältemittelrohr 13C das Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13D zusammenzuführen, und strömt dann durch den Sammler 12, um in den Kompressor 2 eingesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt und somit wird ein Entfeuchten und Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt.
Die Steuerungsvorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert ebenfalls die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird. Es ist zu beachten, dass die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 in dieser Entfeucht- und Heiz-Betriebsart nicht ausführt wird, und somit das Einspritzexpansionsventil 30 geschlossen ist (eine Ausschaltposition).
Innerer-Kreislauf-Betriebsart-Kältemittelströmung
Als nächstes schließt die Steuerungsvorrichtung 32 in der Innerer-Kreislauf-Betriebsart in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart das Außenexpansionsventil 6 (die Ausschaltposition) und schließt auch das Magnetventil 21. Wenn das Außenexpansionsventil 6 und das Magnetventil 21 geschlossen sind, wird das Kältemittel daran gehindert, in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen und von dem Außenwärmetauscher 7 herauszuströmen, und somit strömt all das kondensierte Kältemittel, das durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömt, durch das Magnetventil 22 zu dem Kältemittelrohr 13F. Darüber hinaus strömt das durch das Kältemittelrohr 13F strömende Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13B durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19, das Kältemittelrohr 13C und den Sammler 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt und somit wird das Entfeuchten und Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. Jedoch wird in dieser Innerer-Kreislauf-Betriebsart das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmestrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die sich in der Luftstrompassage 3 auf einer Innenraumseite befinden, zirkuliert, und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hineinbefördert, sondern eine Heizbefähigung für von dem Kompressor 2 verbrauchte Leistung wird ausgeübt. Die ganze Menge des Kältemittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, der eine Entfeuchtoperation ausübt und somit ist, verglichen mit der obigen Entfeucht- und Heiz-Betriebsart eine Entfeuchtfähigkeit hoch, die Heizfähigkeit nimmt aber ab.
Die Steuerungsvorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des vorgenannten Hochdrucks des Kältemittelkreises R. Zu diesem Zeitpunkt wählt die Steuerungsvorrichtung 32 eine kleinere Kompressor-Solldrehzahl aus Kompressor-Solldrehzahlen, die durch eine Berechnung aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder dem Hochdruck erhalten werden, um den Kompressor zu steuern. Es ist zu beachten, dass auch in der Innerer-Kreislauf-Betriebsart die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 nicht ausgeführt wird, und somit das Einspritzexpansionsventil 30 geschlossen ist (die Ausschaltposition).
Entfeucht- und Kühl-Betriebsart-Kältemittelströmung
Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart die Steuerungsvorrichtung 32 das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22, das Magnetventil 20 und das Magnetventil 23. Darüber hinaus werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 betrieben, und die Luftmischkappe 28 hat einen Zustand, in dem die von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasene Luft durch den Radiator 4 passiert. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 wird durch den Radiator 4 durchgeführt und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel in dem Radiator 4 erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wird und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das gesteuert ist, so dass das Ventil dazu neigt, offen zu sein, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird durch das Strömen darin oder die durch das Außengebläse 15 passierende Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Trocknungsbehälterabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten und strömt durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Sammler 12 zu erreichen und strömt hindurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt (eine Strahlungskapazität ist niedriger als während des Heizens), und somit wird das Entfeuchten und Kühlen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt.
Die Steuerungsvorrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und steuert auch die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis des vorgenannten Hochdrucks des Kältemittelkreises R und steuert einen Kältemitteldruck (einen Radiatordruck PCI) des Radiators 4. Es ist zu beachten, dass auch in dieser Entfeucht- und Kühl-Betriebsart die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 nicht ausgeführt wird, und somit das Einspritzexpansionsventil 30 abgeschaltet ist (die Ausschaltposition) .
Kühl-Betriebsart-Kältemittelströmung
Als nächstes öffnet in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart (in diesem Fall kann das Außenexpansionsventil 6 jegliche Position einschließlich einer vollständig geöffneten Position haben (die Ventilposition ist auf eine obere Steuerungsgrenze eingestellt)) die Steuerungsvorrichtung 32 in der Kühl-Betriebsart das Magnetventil 20 und die Luftmischklappe 28 hat einen Zustand, in dem die Luft nicht durch den Radiator 4 durchgeht. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 passiert nicht durch den Radiator 4, daher geht die Luft hier nur vorbei, und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Magnetventil 20 und das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Magnetventil 20 geöffnet und somit umgeht das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6, um durch das Umgehungsrohr 13J zu gehen, und strömt, wie es ist, in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kältemittel durch das Strömen darin oder der durch das Außengebläse 15 passierenden Außenluft gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Trocknungsbehälterabschnitt 14 und den Unterkühlabschnitt 16 zu strömen. Hierbei wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, so dass die Luft gekühlt wird.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Sammler 12 zu erreichen, und strömt hindurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft geht nicht durch den Radiator 4, sondern wird von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen und somit wird ein Kühlen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. In dieser Kühl-Betriebsart steuert die Steuerungsvorrichtung 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird. Es ist zu beachten, dass auch in dieser Kühl-Betriebsart die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 nicht ausgeführt wird, und somit das Einspritzexpansionsventil 30 geschlossen ist (die Ausschaltposition).
Gaseinspritzung in einer Heiz-Betriebsart
Als nächstes wird die Gaseinspritzung in der obigen Heiz-Betriebsart beschrieben. 3 zeigt ein p-h-Diagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung in der Heiz-Betriebsart. Das Kältemittel, das von dem Radiator 4 ausströmt, um in das Kältemittelrohr 13E einzutreten und das dann verteilt wird, um in das Kältemittelrohr 13K des Einspritzkreises 40 zu strömen, wird durch das Einspritzexpansionsventil 30 dekomprimiert, tritt in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35, um den Wärmeaustausch mit dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel (das Kältemittel, das von dem Kompressor 2 ausgestoßen ist, bevor es in den Radiator 4 strömt) auszuführen, und absorbiert dann Wärme, um zu verdampfen. Nachfolgend kehrt das verdampfte Kältemittelgas zurück zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2, wird, um komprimiert zu werden, weiter zusammen mit dem von dem Sammler 12 eingesaugten Kältemittel komprimiert, und wird dann von dem Kompressor 2 wieder zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen.
In 3 geben zwei mit 35 bezeichnete Abschnitte und ein Pfeil zwischen den zwei Abschnitten den Wärmeaustausch in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 an. Wenn das Kältemittel von dem Einspritzkreis 40 zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 zurückgeführt wird, steigt die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittel an, und somit wird eine Heizbefähigung des Radiators 4 verbessert. Jedoch wird, wenn das flüssige Kältemittel zu dem Kompressor 2 zurückkehrt, eine Flüssigkompression verursacht, und somit hat das von dem Einspritzkreis 40 zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Kältemittel ein Gas zu sein.
Daher überwacht die Steuerungsvorrichtung 32 einen Überhitzungsgrad des zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 strömenden Kältemittels aus dem Druck und der Temperatur des Kältemittels nach dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35, die durch den Einspritzdrucksensor 50 und den Einspritztemperatursensor 55 jeweils wie später beschrieben erfasst werden, und die Steuerungsvorrichtung 32 steuert die Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30, so dass in dem Wärmeaustausch mit dem ausgestoßenen Kältemittel ein vorbestimmter Überhitzungsgrad zugewiesen wird. Jedoch wird in der vorliegenden Erfindung der Wärmeaustausch zwischen dem beachtenswerten Hochtemperatur-Kältemittel, das von dem Kompressor 2 ausgestoßen wird, bevor es in den Radiator 4 strömt und dem durch den Einspritzkreis 40 strömenden Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ausgeführt, und somit kann ein großes Ausmaß eines Wärmeaustauschs erreicht werden. Daher kann, selbst wenn die Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 vergrößert wird, um eine Einspritzmenge zu erhöhen, das Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ebenso ausreichend verdampfen und ein notwendiger Überhitzungsgrad kann erreicht werden.
Folglich kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Gaseinspritzmenge zu dem Kompressor 2 ausreichend erlangt werden und die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels kann erhöht werden, um, verglichen mit einem Fall, in dem der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel nach dem Radiator und dem Einspritzkältemittel wie in einer konventionellen Technologie ausgeführt wird, die Heizbefähigung zu verbessern.
Als nächstes wir die Steuerung des Einspritzkreises 40 in der obigen Heiz-Betriebsart unter Bezugnahme auf 4 bis 12 beschrieben.
Kompressorsteuerungsblock, Außenexpansionsventil und Einspritzexpansionsventil
4 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm des Kompressors 2, des Außenexpansionsventils 6 und des Einspritzexpansionsventils 30 durch die Steuerungsvorrichtung 32 in der obigen Heiz-Betriebsart. Die Steuerungsvorrichtung 32 gibt eine Soll-Auslasstemperatur TAO in einen Soll-Radiatortemperaturberechnungsabschnitt 57, einen Soll-Radiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 58 und einen Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59. Die Soll-Auslasstemperatur TAO ist ein Soll-Wert der Temperatur der von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft, und wird durch die Steuerungsvorrichtung 32 in Übereinstimmung mit einer unten erwähnten Gleichung (I) berechnet. $TAO = (Tset - Tin) \times K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))$
Hier ist Tset eine in dem Fahrzeuginnenraum eingestellte Temperatur, die durch den Klimaanlagenbedienungsabschnitt 53 eingestellt wird, Tin ist eine Temperatur von Innenraumluft, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ist eine Koeffizient und Tbal ist ein aus der eingestellten Temperatur Tset, einer durch den Sonnenstrahlungssensor 51 erfassten Sonnenstrahlmenge SUN und einer durch den Außentemperatursensor 33 erfassten Außentemperatur Tam berechneter Ausgleichswert. Darüber hinaus erhöht sich wie in 5 gezeigt im Allgemeinen die Soll-Auslasstemperatur TAO, wenn die Außentemperatur Tam niedriger wird, und verringert sich, wenn die Außentemperatur Tam ansteigt.
Der Soll-Radiatortemperaturberechnungsabschnitt 57 der Steuerungsvorrichtung 32 berechnet eine Soll-Radiatortemperatur TCO aus der Soll-Auslasstemperatur TAO, und als nächstes berechnet ein Soll-Radiatordruckberechnungsabschnitt 61 der Steuerungsvorrichtung 32 auf der Basis der Soll-Radiatortemperatur TCO einen Soll-Radiatordruck PCO. Darüber hinaus berechnet ein Kompressordrehzahlberechnungsabschnitt 62 der Steuerungsvorrichtung 32 auf der Basis des Soll-Radiatordrucks PCO und eines Drucks Pci des Radiators 4 (der Radiatordruck), der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, eine Drehzahl Nc des Kompressors 2, und die Steuerungsvorrichtung betreibt den Kompressor 2 bei der Drehzahl Nc. Das heißt, dass die Steuerungsvorrichtung den Druck Pci des Radiators 4 in Übereinstimmung mit der Drehzahl Nc des Kompressors 2 steuert.
Zusätzlich berechnet der Soll-Radiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 58 der Steuerungsvorrichtung 32 auf der Basis der Soll-Auslasstemperatur TAO einen Soll-Radiatorunterkühlungsgrad TGSC des Radiators 4. Andererseits berechnet der Radiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 63 der Steuerungsvorrichtung 32 einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Radiator 4 (einen Radiatorunterkühlungsgrad SC) auf der Basis des Radiatordrucks Pci und der Temperatur des Radiators 4 (eine Radiatortemperatur Tci), die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird. Darüber hinaus berechnet ein Soll-Außenexpansionsventilpositionsberechnungsabschnitt 64 der Steuerungsvorrichtung auf der Basis des Radiatorunterkühlungsgrads SC und des Soll-Radiatorunterkühlungsgrads TGSC eine Soll-Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 (eine Soll-Außenexpansionsventilposition TGECCV). Darüber hinaus steuert die Steuerungsvorrichtung 32 die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 in die Soll-Außenexpansionsventilposition TGECCV.
Der Radiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 63 der Steuerungsvorrichtung 32 führt die Berechnung in solch einer Richtung aus, dass der Soll-Radiatorunterkühlungsgrad TGSC ansteigt, wenn die Soll-Auslasstemperatur TAO höher wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und der Abschnitt kann die Kalkulation basierend auf der Basis einer nachstehend erwähnten Differenz (einer Befähigungsdifferenz) zwischen einer geforderten Heizbefähigung Qtgt und einer Heizbefähigung Qhp, des Radiatordrucks Pci, oder einer Differenz (einer Druckdifferenz) zwischen dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Druck Pci ausführen. In diesem Fall verringert die Steuerungsvorrichtung 32 den Soll-Radiatorunterkühlungsgrad TGSC wenn die Befähigungsdifferenz kleiner wird, die Druckdifferenz wird kleiner und ein Luftvolumen des Innenraumgebläses 27 wird kleiner, oder der Radiatordruck Pci wird kleiner.
Darüber hinaus berechnet der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 der Steuerungsvorrichtung 32 einen Soll-Wert des Überhitzungsgrads des von dem Einspritzkreis 40 zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführenden Einspritzkältemittels (ein Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH) auf der Basis der Soll-Auslasstemperatur TAO. Andererseits berechnet der Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 66 der Steuerungsvorrichtung 32 einen Überhitzungsgrad INJSH des Einspritzkältemittels auf der Basis eines Drucks des Einspritzkältemittels (ein Einspritzkältemitteldruck Pinj), der durch den Einspritzdrucksensor 50 erfasst wird, und einer Temperatur des Einspritzkältemittels (einer Einspritzkältemitteltemperatur Tinj), die durch den Einspritztemperatursensor 55 erfasst wird.
Darüber hinaus berechnet ein Soll-Einspritzexpansionsventilpositionsberechnungsabschnitt 67 eine Soll-Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 (eine Soll-Einspritzexpansionsventilposition TGINJCV) auf der Basis des Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads INJSH und des Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads TGSH. Darüber hinaus steuert die Steuerungsvorrichtung 32 die Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 in die Soll-Einspritzexpansionsventilposition TGINJCV.
6 zeigt eine Berechnung des Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads TGSH, die unter Verwendung der Soll-Auslasstemperatur TAO durch den Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 der Steuerungsvorrichtung 32 ausgeführt wird. Wie es aus dieser Zeichnung klar wird, verringert der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 den Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH, wenn die Soll-Auslasstemperatur TAO höher wird (eine Hysterese liegt vor). Wenn der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH verringert wird, wird die Position des Einspritzexpansionsventils 30 vergrößert, um die Einspritzmenge zu erhöhen. Das heißt, dass, wenn die Soll-Auslasstemperatur TAO höher wird, die Steuerungsvorrichtung 32 die zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Einspritzmenge durch das Einspritzexpansionsventil 30 erhöht, so dass die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels erhöht wird, um die Heizbefähigung zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, oder dass der Grad zusätzlich auf der Basis einer nachstehend erwähnten Differenz (einer Befähigungsdifferenz in 7) zwischen der geforderten Heizbefähigung Qtgt und der Heizbefähigung Qhp, einer Differenz (einer Temperaturdifferenz in 8) zwischen der Soll-Radiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur Tci (ein erfasster Wert einer Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder ein abgeschätzter Wert einer Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4), oder einer Differenz (einer Druckdifferenz in 9) zwischen dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci, oder jeglicher Kombination davon, berechnet werden kann. In diesem Fall verringert, wie in 7 gezeigt, die Steuerungsvorrichtung 32 den Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH zwischen einem vorbestimmten Wert 1 und einem vorbestimmten Wert 2 von γ (z.B. 50) auf α (z.B. 5), wenn die Befähigungsdifferenz größer wird. Wie in 8 gezeigt, verringert die Steuerungsvorrichtung den Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH zwischen einem vorbestimmten Wert 1 und einem vorbestimmten Wert 2 (eine Hysterese besteht) von AUS auf z.B. 10, wenn die Temperaturdifferenz größer wird. Wie in 9 gezeigt, verringert die Steuerungsvorrichtung zwischen einem vorbestimmten Wert 1 und einem vorbestimmten Wert 2 (eine Hysterese besteht) den Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH von AUS auf z.B. 10, wenn die Druckdifferenz größer wird.
Alternativ kann entschieden werden, ob die Heizbefähigung Qhp, die dem Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH entspricht, die geforderte Heizbefähigung Qtgt erfüllt, oder nicht, so dass der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH bestimmt werden kann, wenn eine Grenzlinie der Heizbefähigung Qhp durch den Radiator 4 während der Steuerung in Übereinstimmung mit dem Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH im Voraus gemessen oder bei der nachstehend erwähnten geforderten Heizbefähigung Qtgt in Übereinstimmung mit der Außentemperatur Tam abgeschätzt wird.
Einspritzungsausführungsentscheidung 1
Als nächstes wird eine Ausführungsform einer Ausführungsentscheidung der Gaseinspritzung unter Verwendung des Einspritzkreises 40 unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Zuerst berechnet die Steuerungsvorrichtung 32 die geforderte Heizbefähigung Qtgt, die die geforderte Heizbefähigung des Radiators 4 ist, und die Heizbefähigung Qhp (d.h. einen Grenzwert der Heizbefähigung) die durch den Radiator 4 erzeugt werden kann, wenn es dem Kältemittel nicht ermöglicht wird, durch den Einspritzkreis 40 zu strömen, d.h. wenn die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird, unter Verwendung von Gleichung (II) und Gleichung (III). $Qtgt = (TCO - Te) \times Cpa \times ρ \times Qair$
$Qhp = f (Tam, Nc, BLV, VSP, Te)$
Hier ist Te die Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, Cpa ist eine spezifische Wärme [kJ/kg·K] der in den Radiator 4 strömenden Luft, ρ ist eine Dichte (ein spezifisches Volumen [kg/m³]) der in den Radiator 4 strömenden Luft, Qair ist ein Luftvolumen [m³/h] der durch den Radiator 4 hindurchgehenden Luft (abgeschätzt von einer Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27, oder dergleichen), und VSP ist eine Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhalten werden kann.
Es ist zu beachten, dass in Gleichung (II) die Temperatur der in den Radiator 4 strömenden Luft oder die Temperatur der von dem Radiator 4 ausströmenden Luft anstatt von oder zusätzlich zu Qair verwendet werden kann. Zusätzlich ist die Drehzahl Nc des Kompressors 2 der Gleichung (III) ein Beispiel von einem Index, der eine Kältemittelflussrate angibt, die Gebläsespannung BLV ist ein Beispiel von einem Index, der das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3 angibt, und die Heizbefähigung Qhp wird aus diesen Funktionen berechnet. Zusätzlich kann Qhp von einer von diesen Funktionen, einem Auslasskältemitteldruck des Radiators 4, einer Auslasskältemitteltemperatur des Radiators 4, eines Einlasskältemitteldrucks des Radiators 4 und einer Einlasskältemitteltemperatur des Radiators 4, oder jeglichen Kombinationen davon, berechnet werden.
Die Steuerungsvorrichtung 32 liest in Schritt S1 eines Ablaufdiagramms von 10 Daten von jedem Sensor ein und berechnet in Schritt S2 die geforderte Heizbefähigung Qtgt unter Verwendung von oben erwähnter Gleichung (II). Als nächstes berechnet die Steuerungsvorrichtung in Schritt S3 die Heizbefähigung Qhp, wenn die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird, unter Verwendung von oben erwähnter Gleichung (III) und entscheidet in Schritt 4, ob die geforderte Heizbefähigung Qtgt größer als die Heizbefähigung Qhp ist.
Eine diagonale Linie von 11 gibt die Grenzlinie der Heizbefähigung Qhp durch den Radiator 4 an, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 nicht ausgeführt wird, die Abszisse gibt die Außentemperatur Tam an und die Ordinate gibt die Heizbefähigung an. Wenn die geforderte Heizbefähigung Qtgt die (Grenzlinie der) Heizbefähigung Qhp von 11 oder geringer ist, d.h. wenn die Heizbefähigung Qhp des Radiators 4 die geforderte Heizbefähigung Qtgt zufriedenstellt, geht der Schritt zu Schritt S6 weiter, in dem entschieden wird, dass eine Steuerung ohne Einspritzung ausgeführt wird (die Gaseinspritzung ist nicht ausführbar), und wenn, wie in 11 gezeigt, die geforderte Heizbefähigung Qtgt größer als die Grenzlinie (die Diagonallinie) der Heizbefähigung Qhp ist, d.h. wenn die Heizbefähigung Qhp des Radiators 4 niedriger als die geforderte Heizbefähigung Qtgt ist, geht der Schritt zu Schritt S5 weiter, in dem entschieden wird, dass die Steuerung mit Einspritzung ausgeführt wird (die Gaseinspritzung ist ausführbar). Wenn in Schritt S6 die Steuerung ohne Einspritzung entschieden wird, schließt die Steuerungsvorrichtung 32 das Einspritzexpansionsventil 30 (die Ausschaltposition) und ermöglicht es dem Kältemittel nicht, durch den Einspritzkreis 40 zu strömen. Andererseits wird, wenn in dem Schritt S5 die Steuerung mit Einspritzung entschieden wird, die Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 auf einen vorbestimmten Wert geöffnet, und die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 wird ausgeführt.
12 zeigt eine Zeittafel nach einer Inbetriebnahme der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der Ausführungsform. Wenn die geforderte Heizbefähigung Qtgt höher als die Heizbefähigung Qhp ist, wird die Steuerung mit Einspritzung entschieden und durch die Steuerung des Einspritzexpansionsventils 30 wird der Soll-Einspritzüberhitzungsgrad TGSH verringert, um die zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführenden Einspritzmenge zu erhöhen (INJSH ist klein). Es ist zu beachten, dass die Gaseinspritzung in der Ausführungsform verhindert wird, während ein Ausstoßdruck Pd des Kompressors 2 unmittelbar nach der Inbetriebnahme niedrig ist. Darüber hinaus wird die Einspritzmenge verringert (INJSH wird größer gemacht), wenn eine Zeit von der Inbetriebnahme ab vergeht und ein Betriebszustand stabiler wird, und wenn die Heizbefähigung Qhp schließlich die geforderte Heizbefähigung Qtgt zufriedenstellt, wird die Steuerung ohne Einspritzung ausgeführt.
Folglich wird es dem Kältemittel durch das Einspritzexpansionsventil 30 ermöglicht, durch den Einspritzkreis 40 zu strömen, wenn die Steuerungsvorrichtung 32 die geforderte Heizbefähigung Qtgt, die die geforderte Heizbefähigung des Radiators 4 ist, mit der durch den Radiator 4 erzeugten Heizbefähigung Qhp vergleicht und die Heizbefähigung Qhp niedriger als die geforderte Heizbefähigung Qtgt ist, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 ausreichend zu steuern, eine Verschlechterung einer Effizienz, wenn das durch den Einspritzkreis 40 strömende Kältemittel durch das ausgestoßene Kältemittel des Kompressors 2 verdampft wird, zu verhindern, und eine Verbesserung der Heizbefähigung durch die Gaseinspritzung wirksam zu realisieren.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist, und die Steuerungsvorrichtung 32 die geforderte Heizbefähigung Qtgt auf der Basis von einem von Indizes, die die Temperatur der in den Radiator 4 strömenden Luft, die Temperatur der von dem Radiator 4 ausströmenden Luft und das Volumen der durch den Radiator 4 durchgehenden Luft, oder jegliche Kombination von diesen Indizes, und von Indizes, die die spezifische Wärme Cpa der in den Radiator 4 strömenden Luft und die Dichte ρ dieser Luft angeben, berechnen kann. Darüber hinaus berechnet die Steuerungsvorrichtung die Heizbefähigung Qhp auf der Basis von einem von Indizes, die die Außentemperatur Tam, die Kältemittelflussrate, das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3, die Geschwindigkeit und die Temperatur Te des Wärmeabsorbers 9 angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 genau zu steuern.
Darüber hinaus steuert, wie oben beschrieben, die Steuerungsvorrichtung 32 die Menge des durch das Einspritzexpansionsventil 30 von dem Einspritzkreis 40 zu dem Kompressor 2 zurückzuführenden Kältemittels auf der Basis von einer von der Differenz zwischen der geforderten Heizbefähigung Qtgt, die für den Radiator 4 gefordert ist, und der Heizbefähigung Qhp des Radiators, der Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur Tci (dem erfassten Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder dem abgeschätzten Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4), der Differenz zwischen dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci und der Soll-Auslasstemperatur zu dem Fahrzeuginnenraum, oder jeglicher Kombination davon, so dass die Menge des zu dem Kompressor 2 zurückzuführenden Kältemittels durch die Gaseinspritzung genau reguliert werden kann.
Einspritzungsausführungsentscheidung 2
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform der Ausführungsentscheidung der Gaseinspritzung unter Verwendung des Einspritzkreises 40 unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. In der obigen Ausführungsform wird durch den Vergleich zwischen der geforderten Heizbefähigung Qtgt und der Heizbefähigung Qhp bestimmt, ob es dem Kältemittel ermöglicht wird, durch den Einspritzkreis 40 zu strömen, oder nicht, aber in dieser Ausführungsform wird die Bestimmung auf der Basis einer Umgebungsbedingung der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 getroffen. 13 zeigt das Beispiel. Eine kombinierte Bedingung, die eine Verschlechterung der Umgebungsbedingung angibt, um, von der Steuerung ohne Einspritzung (normale HP), in der die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird, die Gaseinspritzung auszuführen, ist wie folgend.
Die Außentemperatur Tam ≤ ein vorbestimmter Wert (z.B. -10°C), und
das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3 ≥ ein vorbestimmter Wert (z.B. 150 m³/h), und
die Soll-Radiatortemperatur TCO - die Radiatortemperatur Tci (der erfasste Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder der abgeschätzte Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4) ≥ β, und
die Ausstoßtemperatur des Kompressors 2 ≥ D, und der Ausstoßdruck des Kompressors 2 ≥ E.
Wenn die kombinierte Bedingung erfüllt ist, wird das Einspritzexpansionsventil 30 geöffnet, um die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 durch den Einspritzkreis 40 auszuführen. Nachfolgend ist die Steuerung der Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 gleich der vorgenannten Steuerung. Es ist zu beachten, dass die oben erwähnten vorbestimmten Werte von β, D und E im Voraus durch Experimente oder dergleichen erhalten werden.
Zusätzlich wird die Gaseinspritzung ausgeführt, wenn sich eine der folgenden Bedingungen als eine individuelle Bedingung, die eine Verschlechterung der Umweltbedingung angibt, einstellt.
Die Außentemperatur Tam ≤ ein vorbestimmter Wert (z.B. -15°C, der niedriger als der obige Wert ist), und/oder eine Innenraumtemperatur (z.B. -20°C) - die eingestellte Temperatur (z.B. ein eingestellter Wert von 25°C der Innenraumtemperatur) ≤ A (z.B. -35 Grad), und/oder
die Soll-Radiatortemperatur TCO - die Radiatortemperatur Tci (der erfasste Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder der abgeschätzte Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4) ≥ γ (z.B. 70 Grad).
Es ist zu beachten, dass, wenn sich die folgende Bedingung in dem Fall eines Zurücksetzens als eine kombinierte Bedingung einstellt, das Einspritzexpansionsventil 30 geschlossen wird, um die Gaseinspritzung anzuhalten.
Die Außentemperatur Tam > ein vorbestimmter Wert (z.B. -10°C), und
das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3 < ein vorbestimmter Wert (z.B. 150 m³/h), und
die Soll-Radiatortemperatur TCO - die Radiatortemperatur Tci (der erfasste Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder der abgeschätzte Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4) < α (ein vorbestimmter Wert kleiner als β).
Wenn sich eine der folgenden Bedingungen als eine individuelle Bedingung in dem Fall des Rückstellens einstellt, wird die Gaseinspritzung angehalten.
Die Außentemperatur Tam > ein vorbestimmter Wert (z.B. -5°C, der niedriger als der obige Wert ist), und/oder die eingestellte Temperatur - die Innenraumtemperatur < B (z.B.
10 Grad), und/oder
die Radiatortemperatur Tci (der erfasste Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder der abgeschätzte Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4) - die Soll-Radiatortemperatur TCO > (z.B. 5 Grad), und/oder
der Soll-Einspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH > D (z.B. 50 Grad).
Es ist zu beachten, dass die Soll-Auslasstemperatur TAO > ein vorbestimmter Wert (z.B. 60°C) zu der Außentemperatur Tam ≤ der vorbestimmte Wert der obigen individuellen Bedingung hinzugefügt werden kann. Darüber hinaus wird, wenn sich die obige individuelle Bedingung, z.B. die Außentemperatur Tam ≤ der vorbestimmte Wert (und die Soll-Auslasstemperatur TAO > der vorbestimmte Wert) einstellt, die Gaseinspritzung unbenommen der anderen Bedingungen ausgeführt wird, und wenn sich die individuelle Bedingung nicht einstellt, entscheidet die Steuerungsvorrichtung 32 auf die obige kombinierte Bedingung.
Wie oben beschrieben, oder wie es nicht auf das Obige beschränkt ist, beurteilt die Steuerungsvorrichtung 32, ob sich die Umgebungsbedingung in der Heiz-Betriebsart verschlechtert, oder nicht, auf der Basis der aus einem von den Indizes, die die Außentemperatur Tam, das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3, die Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur Tci, einer Ausstoßkältemitteltemperatur des Kompressors 2 und einem Ausstoßdruck des Kompressors 2, angeben, oder jeglicher Kombination von diesen Indizes beurteilten Umweltbedingung. Wenn sich die Umgebungsbedingung verschlechtert, wird es dem Kältemittel durch das Einspritzexpansionsventil 30 ermöglicht, durch den Einspritzkreis 40 zu strömen, so dass es auch möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 genau zu steuern.
Anderes Beispiel 1 eines Einspritzkreises
Als nächstes zeigt 14 eine andere Strukturansicht der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist ein Einspritzkreis 40 zusätzlich zu der Zusammensetzung von 1 einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 zwischen einem Einspritzexpansionsventil 30 und einem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in dem Einspritzkreis 40 auf. Der radiatorauslassseitige Wärmetauscher 45 führt einen Wärmeaustausch zwischen einem durch das Einspritzexpansionsventil 30 dekomprimierten Kältemittel und einem von einem Radiator 4 ausströmenden Kältemittel, um durch ein Kältemittelrohr 13E zu strömen und zu einem Außenexpansionsventil 6 zu strömen, aus. Darüber hinaus strömt das von dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausströmende Kältemittel (ein Einspritzkältemittel) in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35.
Folglich ist der radiatorauslassseitige Wärmetauscher 45 zusätzlich zu dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in dem Einspritzkreis 40 angeordnet, so dass auch durch den Wärmeaustausch mit dem von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittel das zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführende Einspritzkältemittel verdampft werden kann. Folglich ist es auch möglich, den Nachteil zu verhindern, dass eine Enthalpie des in den Radiator 4 strömenden Kältemittels für eine Gaseinspritzung unnötigerweise herabgesetzt wird.
Noch ein anderes Beispiel 2 eines Einspritzkreises
Als nächstes zeigt 15 noch eine andere Strukturansicht einer Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist ein Einspritzkreis 40 ein weiteres Einspritzexpansionsventil 70 (Druckreduzierungsmittel) auf, das zusätzlich zu der Zusammensetzung von 14 aus einem elektrischen Ventil auf einer Auslassseite eines radiatorauslassseitigen Wärmetauschers 45 gebildet wird, d.h. zwischen dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 und einem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in dem Einspritzkreis 40. Darüber hinaus steuert in diesem Fall eine Steuerungsvorrichtung 32 eine Ventilposition eines Einspritzexpansionsventils 30 auf der Basis eines Kältemittelüberhitzungsgrads in einem Auslass des radiatorauslassseitigen Wärmetauschers 45 und steuert eine Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 70 auf der Basis eines Kältemittelüberhitzungsgrads auf einer Auslassseite des ausstoßseitigen Wärmetauschers 35.
Entsprechend dieser Zusammensetzung kann zusätzlich zu dem Beispiel von 14 ein Verdampfen des Kältemittels in dem jeweiligen Wärmetauscher 45 und 35 genau gesteuert werden, und die Verringerung der Enthalpie des in den Radiator 4 strömenden Kältemittels kann genau verhindert werden.
Weiteres Beispiel 3 eines Einspritzkreises
Als nächstes zeigt 16 eine weitere Strukturansicht der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist ein Einspritzkreis 40 zusätzlich zu der Zusammensetzung von 14 ein Dreiwegeventil 71 und ein Umgehungsrohr 72 (diese Komponenten bilden ein Strömungspfadsteuerungsmittel) auf einer Auslassseite eines radiatorauslassseitigen Wärmetauschers 45 in dem Einspritzkreis 40 auf. Ein Auslass des Dreiwegeventils 71 ist mit dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verbunden und der andere Auslass davon ist mit dem Umgehungsrohr 72 verbunden, um das Umgehungsrohr 72 parallel zu einem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 mit einem Kältemittelrohr 13K zu verbinden, so dass das Umgehungsrohr den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 umgeht.
Darüber hinaus wird das Dreiwegeventil 71 durch eine Steuerungsvorrichtung 32 gesteuert. Wenn die Steuerungsvorrichtung 32 eine Gaseinspritzung zu einem Kompressor 2 ausführt, wird es einem von dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausströmenden Kältemittel durch das Dreiwegeventil 71 üblicherweise ermöglicht, durch das Umgehungsrohr 72 zu strömen. Zum Beispiel wird eine Steuerung ausgeführt, um es dem von dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausströmenden Kältemittel durch das Dreiwegeventil 71 zu ermöglichen, durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 zu strömen, wenn eine oben erwähnte Heizbefähigung Qhp eines Radiators 4 niedriger als eine geforderte Heizbefähigung Qtgt ist.
17 und 18 zeigen p-h-Diagramme in diesem Fall. 17 zeigt eine Normalzeit, 18 zeigt einen Verlust der Heizbefähigung, und eine Art die Zeichnungen zu sehen, ist gleich zu der in 3. Folglich wird ein Einströmen des Kältemittels in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 unter Verwendung des Dreiwegeventils 71 und des Umgehungsrohrs 72 während einer Gaseinspritzung gesteuert, so dass nur in dem Fall des Verlusts der Heizbefähigung der Wärmeaustausch mit dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verwendet werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Nachteil, dass die Enthalpie des in den Radiator 4 strömenden Kältemittels für die Gaseinspritzung herabgesetzt wird, genau zu eliminieren, und es ist möglich, einen Betriebswirkungsgrad zu verbessern, während die Heizbefähigung verbessert wird.
Weiteres Beispiel 4 eines Einspritzkreises
Als nächstes zeigt 19 eine weitere Strukturansicht der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In der obigen Zusammensetzung von 15 sind der radiatorauslassseitige Wärmetauscher 45 und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 in dem Einspritzkreis 40 in Reihe verbunden, aber in dieser Ausführungsform sind ein radiatorauslassseitiger Wärmetauscher 45 und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher 35 in einem Einspritzkreis 40 parallel verbunden, und Einspritzkältemittel, die in den jeweiligen Wärmetauscher strömen, werden jeweils durch Einspritzexpansionsventile 30 und 70 dekomprimiert.
Darüber hinaus werden Ventilpositionen der jeweiligen Einspritzexpansionsventile 30 und 70 unabhängig in Übereinstimmung mit Kältemittelüberhitzungsgraden auf Auslassseiten der jeweiligen Wärmetauscher 45 und 35 gesteuert, und ferner werden die jeweiligen Expansionsventile 30 und 70 unabhängig in Ausschaltpositionen geschlossen, so dass, wie in 16 gezeigt, Kältemitteleinströmungen und Flussraten in die jeweiligen Wärmetauscher 45 und 35 in Übereinstimmung mit einem Überschuss oder Verlust von Befähigung, wie in 16, genau und unabhängig geregelt werden können, und eine Erhöhung der Heizbefähigung und eine Verbesserung eines Betriebswirkungsgrads effektiver ausgeführt werden können.
Weiteres Beispiel 5 eines Einspritzkreises
Als nächstes zeigt 20 eine weitere Strukturansicht der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 nicht, wie in der oben erwähnten 16, in einem Einspritzkreis angeordnet. In diesem Beispiel weist der Einspritzkreis 40, anstatt des ausstoßseitigen Wärmetauschers 35 in der Zusammenstellung von 16, einen Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 auf. Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform ein Wasserzirkulationskreis 78 in der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 angeordnet.
Der Wasserzirkulationskreis 78 weist einen elektrischen Heizer 73, der ein Heizmittel bildet, eine Pumpe 74, die ein Zirkulationsmittel bildet, und einen Wasser-Luft-Wärmetauscher 76 auf, der auf einer Lufteinströmseite eines Außenwärmetauschers 7 angeordnet ist. Zusätzlich ist, gleich dem Fall von 16, der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 des Einspritzkreises 40 mit einer stromabwärtigen Seite des Dreiwegeventils 71 verbunden, und ein Umgehungsrohr 72 umgeht den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75. Es ist zu beachten, dass 77 ein in einem Kältemittelauslass des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 75 angeordnetes Rückschlagventil ist.
Darüber hinaus strömt durch den Wasserzirkulationskreis 78 strömendes Wasser durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 und führt einen Wärmeaustausch mit einem Einspritzkältemittel aus. Zusätzlich werden der elektrische Heizer 73 und die Pumpe 74 auch durch eine Steuerungsvorrichtung 32 gesteuert. Die Steuerungsvorrichtung 32 heizt den elektrischen Heizer 73 und erwärmt das Wasser in dem Wasserzirkulationskreis 78. Das erwärmte Wasser (Warmwasser) wird durch die Pumpe 74 zu dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 zugeführt, und das Einspritzkältemittel wird erwärmt und verdampft.
Das von dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 ausströmende Wasser strömt als nächstes in den Wasser-Luft-Wärmetauscher 76, um Wärme in die Außenluft abzustrahlen. Diese abgestrahlte Wärme wird durch den Außenwärmetauscher 7 hineinbefördert, was zu einer Verbesserung einer Heizbefähigung beiträgt, und ferner unterdrückt diese Wärmestrahlung eine Frostbildung des Außenwärmetauschers 7. Es ist zu beachten, dass der Wasser-Luft-Wärmetauscher 76 auf einer stromabwärtigen Seite von einem Radiator 4 in einer Luftstrompassage 3 angeordnet sein kann. Wenn der Wasser-Luft-Wärmetauscher 76 in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, wird der Wärmetauscher ein sogenannter Heizkern und kann ein Heizen in einem Fahrzeuginnenraum ergänzen.
Als nächstes wird eine Steuerung des Einspritzkreises 40 durch die Steuerungsvorrichtung 32 unter Bezugnahme auf 22 beschrieben. In dieser Zeichnung gibt die Abszisse eine Außentemperatur Tam an, die Ordinate gibt eine Heizbefähigung an, eine durchgezogene Linie (eine Diagonallinie), die eine HP-Befähigung angibt, ist eine Grenzlinie einer Heizbefähigung Qhp durch den Radiator 4, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 nicht ausgeführt wird, und eine unterbrochene Linie (eine Diagonallinie), die eine INJ-Befähigung angibt, ist eine Grenzlinie einer Einspritzheizbefähigung Qinj wenn ein Wärmeaustausch in einem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausgeführt wird, um eine Gaseinspritzung auszuführen.
Nun, wenn in 22 die Außentemperatur Tam = -20°C und wenn eine geforderte Heizbefähigung Qtgt eine geforderte Befähigung 2 ist, die niedriger als eine durchgezogene Linie der HP-Befähigung ist, d.h. wenn die geforderte Heizbefähigung Qtgt durch die Heizbefähigung Qhp in einem Fall, in dem die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird, zufriedenstellen ist, schließt die Steuerungsvorrichtung 32 ein Einspritzexpansionsventil 30 von 20 und 21 zu einer Ausschaltposition und führt die Gaseinspritzung nicht aus.
Wenn die geforderte Heizbefähigung Qtgt eine geforderte Befähigung 1 ist, die größer als Qhp und kleiner als die Heizbefähigung Qinj durch die Gaseinspritzung, in der der radiatorauslassseitige Wärmetauscher 45 verwendet wird, ist, öffnet die Steuerungsvorrichtung 32 das Einspritzexpansionsventil 30 von 20 und 21, um die Gaseinspritzung, in der es einem dekomprimiertem Kältemittel ermöglicht wird, durch den radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 zu strömen, auszuführen, und es wird dem von dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausströmenden Kältemittel durch ein Dreiwegeventil 71 ermöglicht, durch das Umgehungsrohr 72 zu strömen und zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 zurückgeführt zu werden,. Folglich wird die Heizbefähigung verbessert, um die geforderte Heizbefähigung Qtgt (die geforderte Befähigung 1) zufrieden zu stellen.
Andererseits versorgt die Steuerungsvorrichtung 32 den elektrischen Heizer 73 und die Pumpe 74 des Wasserzirkulationskreises 78 mit Energie, um die Gaseinspritzung, in der erwärmtes Wasser (das Warmwasser) in dem Wasserzirkulationskreis 78 zirkuliert wird, auszuführen, dem von dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45 ausströmenden Kältemittel wird es durch das Dreiwegeventil 71 ermöglicht, durch den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 zu strömen, der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem durch den Wasserzirkulationskreis 78 strömenden Wasser (dem Warmwasser) wird ausgeführt, und dann wird das Kältemittel zu dem Kompressor 2 zurückgeführt, wenn die geforderte Befähigung Qtgt eine geforderte Befähigung 3 ist, die größer als Qinj ist.
Es ist zu beachten, dass die Steuerungsvorrichtung 32 eine Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 in diesen Fällen auf der Basis eines Überhitzungsgrads des Kältemittels, bevor es in den Kompressor 2 strömt (ein Kältemittelrohr 13K auf einer stromabwärtigen Seite von dem Umgehungsrohr 72) steuert. Darüber hinaus absorbiert das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 Wärme von dem Wasser (dem Warmwasser), um aktiv zu verdampfen, und somit vergrößert die Steuerungsvorrichtung 32 die Ventilposition des Einspritzexpansionsventils 30, um eine zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Gaseinspritzmenge zu erhöhen.
Folglich sind das Dreiwegeventil 71 und das Umgehungsrohr 72 in dem Einspritzkreis 40 ferner angeordnet, um die Strömung des Kältemittels in dem Einspritzkreis 40 zu den jeweiligen Wärmetauschern 35, 45 und 75 zu steuern, und die Steuerungsvorrichtung 32 verdampft das durch das Einspritzexpansionsventil 30 dekomprimierte Kältemittel durch das Dreiwegeventil 71 üblicherweise in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher 45. Darüber hinaus wird, wenn die Heizbefähigung durch die Wärmeabstrahlung des Radiators 4 unzureichend ist, der Wasserzirkulationskreis 78 betrieben, um das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 75 zu verdampfen, und die Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis 40 wird durch das Einspritzexpansionsventil 30 erhöht, so dass das erwärmte Wasser in dem Wasserzirkulationskreis 78 des Kompressors nur in dem Fall eines Verlusts der Heizqualifikation verwendet werden kann. Folglich ist es möglich, den Nachteil, dass die Enthalpie des in den Radiator 4 strömenden Kältemittels unnötigerweise für die Gaseinspritzung verringert wird, zu eliminieren, und einen Betriebswirkungsgrad zu verbessern.
Frostbildungsunterdrückung eines Außenwärmetauschers durch einen Einspritzkreis
Als nächstes wird eine Frostbildungsunterdrückungssteuerung des Außenwärmetauschers 7 durch die Steuerungsvorrichtung 32 beschrieben. In der Heiz-Betriebsart absorbiert, wie oben beschrieben, der Außenwärmetauscher 7 Wärme von der Außenluft, so dass er eine niedrige Temperatur hat, und somit bildet Wasser in der Außenluft an dem Außenwärmetauscher 7 anzuhaftenden Frost. Wenn dieser gebildete Frost anwächst, wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Außenwärmetauscher 7 und der durchgehenden Außenluft merklich gestört und eine Luftklimatisierungsfähigkeit verschlechtert sich. Wenn der in dem Außenwärmetauscher 7 gebildete Frost anwächst, öffnet die Steuerungsvorrichtung 32 das oben erwähnten Magnetventil 23, um eine Defrost-Betriebsart des Außenwärmetauschers 7 auszuführen, aber vor der Ausführung wird die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 unter Verwendung des Einspritzkreises 40 unterdrückt.
Der Einspritzkreis 40 teilt einen Teil des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels auf, führt den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 aus, um das Kältemittel zu vergasen und führt dann das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor 2 in 1 zurück, und somit steigt durch diese Gaseinspritzung der Ausstoßdruck des Kompressors 2 (ein hochdruckseitiger Druck) an. Daher steigt der Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7, der ein niederseitiger Druck des Kältemittelkreises R ist, ebenfalls an und somit wird die Frostbildung unterdrückt.
Außenwärmetauscher-Frostbildungsabschätzung
Im Speziellen schätzt die Steuerungsvorrichtung 32 zuerst eine Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 ab. Als nächstes wird ein Beispiel einer Abschätzung der Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 32 ermöglicht die Abschätzung der Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7, wenn (i) der folgenden Frostbildungsbedingungsabschätzung-ermöglichenden Bedingung zuerst besteht, und eine von (ii) bis (iv) eingeführt wird.
[Frostbildungsbedingungsabschätzung-ermöglichende Bedingungen]

(i) Eine Betriebsart ist die Heiz-Betriebsart.
(ii) Der Hochdruck nähert sich einem Sollwert an. Im Speziellen ist ein Beispiel dieser Bedingung eine Bedingung, dass sich ein Zustand, in dem ein absoluter Wert einer Differenz (PCO-PCI) zwischen dem Soll-Radiatordruck PCO und dem Radiatordruck PCI ein vorbestimmter Wert A oder weniger ist, für eine vorbestimmte Zeit t1 (sek) fortsetzt.
(iii) Eine vorbestimmte Zeit t2 (sek) vergeht, nachdem die Betriebsart zu der Heiz-Betriebsart gewechselt wird.
(iv) Eine Geschwindigkeitsabweichung ist ein vorbestimmter Wert oder weniger (eine Beschleunigungs-/Entschleunigungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist der vorbestimmte Wert oder weniger). Die Beschleunigungs-/Entschleunigungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist zum Beispiel eine Differenz (VSP-VSPz) zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit VSP und einer Geschwindigkeit VSPz eine Sekunde zuvor. Die obigen Bedingungen (ii) und (iii) sind Bedingungen, um falsche Abschätzungen, die in einer Übergangsperiode von einem Betriebsartzustand auftreten, zu beseitigen. Darüber hinaus tritt, auch wenn die Geschwindigkeit merklich variiert, die falsche Abschätzung auf, und somit wird die obige Bedingung (iv) hinzugefügt.

Wenn die obigen Frostbildungsbedingungsabschätzung-ermöglichenden Bedingungen auftreten, um die Frostbildungsbedingungsabschätzung zu ermöglichen, schätzt die Steuerungsvorrichtung 32 die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis einer derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, die von dem Außenwärmetauscherdrucksensor 56 erhalten wird, und einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 während einer Nicht-Frostbildung, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit ist und der Frost in dem Außenwärmetauscher 7 nicht gebildet wird, ab. Die Steuerungsvorrichtung 32 bestimmt in diesem Fall die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 während der Nicht-Frostbildung unter Verwendung der folgenden Gleichung (IV). $\begin{matrix} TXObase = f (Tam, NC, BLV, VSP) \\ = k 1 \times Tam + k 2 \times NC + k 3 \times BLV + k 4 \times VSP \end{matrix}$
Hier ist als Parameter für Gleichung (IV), Tam eine von dem Au-ßentemperatursensor 33 erhaltene Außentemperatur, NC ist eine Drehzahl des Kompressors 2, BLV ist eine Gebläsespannung des Innenraumgebläses 27, VSP ist eine von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhaltene Geschwindigkeit und k1 bis k4 sind Koeffizienten, die im Voraus durch Experimente erhalten werden.
Die obige Außentemperatur Tam ist ein Index, der eine Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, und es gibt eine Tendenz, dass je niedriger die Außentemperatur Tam (die Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7) ist, umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k1 ein positiver Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der die Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, nicht auf die Außentemperatur Tam beschränkt ist. Zusätzlich ist die obige Drehzahl NC des Kompressors 2 ein Index, der die Kältemittelflussrate in dem Kältemittelkreis R angibt, und es gibt eine Tendenz, dass, je höher die Drehzahl NC ist (je größer die Kältemittelflussrate ist), umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k2 ein negativer Wert. Zusätzlich ist die obige Gebläsespannung BLV ein Index, der ein durchgehendes Luftvolumen durch den Radiator 4 angibt, und es gibt eine Tendenz, dass, je höher die Gebläsespannung BLV ist (je größer ein passierendes Luftvolumen des Radiators 4 ist), umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k3 ein negativer Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der das passierende Luftvolumen des Radiators 4 angibt, nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist, und er ein Gebläseluftvolumen des Innenraumgebläses 27 oder eine Öffnung SW der Luftmischklappe 28 sein kann.
Zusätzlich ist die obige Geschwindigkeit VSP ein Index, der eine passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 angibt, und es gibt eine Tendenz, dass, je niedriger die Geschwindigkeit VSP ist (je niedriger die passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 ist), umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k4 ein positiver Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der die passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 angibt, nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist, und zum Beispiel eine Spannung des Außengebläses 15 sein kann.
Es ist zu beachten, dass die Außentemperatur Tam, die Drehzahl NC des Kompressors 2, die Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27 und die Geschwindigkeit VSP in der Ausführungsform als die Parametern von Gleichung (IV) verwendet werden, aber eine Last der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 kann als ein Parameter zu diesen Parametern hinzugefügt werden. Es wird in Betracht gezogen, dass Beispiele eines Indexes, der diese Last angibt, die Soll-Auslasstemperatur TAO, die Drehzahl NC des Kompressors 2, das Gebläseluftvolumen des Innenraumgebläses 27, eine Einlasslufttemperatur des Radiators 4 und die Radiatortemperatur Tci des Radiators 4 enthalten, und es eine Tendenz gibt, dass, je größer die Last ist, umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Darüber hinaus können Alterungsverschlechterungen des Fahrzeugs (die Anzahl von Fahr-Jahren oder die Anzahl von Fahreinsätzen) zu den Parametern hinzugefügt werden. Zusätzlich sind die Parameter von Gleichung (IV) nicht auf alle der obigen Parameter beschränkt und einer der Parameter oder jegliche Kombination der Parameter können verwendet werden.
Als nächstes berechnet die Steuerungsvorrichtung 32 eine Differenz (ΔTXO = TXObase - TXO) zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase während der Nicht-Frostbildung, die durch Ersetzen jeweiliger derzeitiger Parameterwerte in Gleichung (IV) und die derzeitige Kältemittelverdampfungstemperatur TXO erhalten wird, und die Steuerungsvorrichtung 32 entscheidet, dass Frost in dem Außenwärmetauscher 7 zu bilden ist, wenn ein Zustand, in dem die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO niedriger als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase ist während der Nicht-Frostbildung mehr als eine vorbestimmte Zeit t1 (sek) fortgesetzt wird, und die Differenz ΔTXO ein Frostbildungserfassungsschwellwert 1 oder mehr ist.
In 23 zeigt eine durchgezogene Linie eine Veränderung der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 und eine unterbrochene Linie zeigt eine Veränderung der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase während der Nicht-Frostbildung. Am Anfang eines Betriebsbeginns ist die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 hoch und ist mehr als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase während der Nicht-Frostbildung. Die Innenraumtemperatur wird, den Fortschritt der Heiz-Betriebsart begleitend, erhöht und die Last der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 verringert sich, und somit verringert sich auch die oben genannte Kältemittelflussrate oder das passierende Luftvolumen des Radiators 4, und TXObase (die unterbrochene Linie von 23), die entsprechend Gleichung (IV) berechnet ist, steigt an. Andererseits verschlechtert sich eine Wärmeaustauschleistungsfähigkeit mit der Außenluft nach und nach, so dass die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO (die durchgehende Linie) allmählich abfällt und dann unter TXObase fällt, wenn die Frostbildung in dem Außenwärmetauscher 7 beginnt aufzutreten. Dann schreitet der Abfall der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO weiter fort und die Differenz ΔTXO (TXObase - TXO) erreicht den Frostbildungserfassungsschwellwert 1 oder mehr. Weiterhin entscheidet die Steuerungsvorrichtung 32 auf eine erste Frostbildungsabschätzungsstufe, wenn sich dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit t1 oder mehr fortsetzt.
Frostbildungsunterdrückungsbetrieb am Außenwärmetauscher
Wenn entschieden wird, dass die Frostbildungsbedingung des Au-ßenwärmetauschers 7 die erste Frostbildungsbedingungsabschätzstufe ist, entscheidet die Steuerungsvorrichtung 32, dass es ein hohes Risiko gibt, dass die Frostbildung in dem Außenwärmetauscher 7 von jetzt an auftritt, und führt eine vorbestimmte Frostbildungsunterdrückungsoperation aus. Es wird in Betracht gezogen, dass diese Frostbildungsunterdrückungsoperation das Herabsetzen der Drehzahl des Kompressors 2, das Herabsetzen des passierenden Luftvolumens des Radiators 4 durch das Innenraumgebläse 27, das Anheben des Kältemittelunterkühlungsgrads des Radiators 4 durch die Verkleinerung der Ventilposition des Au-ßenexpansionsventils 6 und dergleichen, oder jegliche Kombination dieser Operationen, enthält. Folglich steigt der Kältemittelverdampfungsdruck des Außenwärmetauschers 7, was der niederdruckseitige Druck ist, an, und somit wird die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 unterdrückt.
Frostbildungsunterdrückung durch einen Einspritzkreis
Wenn sich die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 selbst bei einer solchen Frostbildungsunterdrückungsoperation fortsetzt, die Differenz ΔTXO (TXObase - TXO) der Frostbildungserfassungsschwellwert 2, der größer als der Frostbildungserfassungsschwellwert 1 ist, oder mehr ist und sich dieser Zustand sich für eine vorbestimmte Zeit t2 oder mehr fortsetzt, entscheidet die Steuerungsvorrichtung 32 auf eine zweite Frostbildungseinschätzungsstufe. Wenn entschieden wird, dass die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 die zweite Frostbildungsbedingungseinschätzstufe ist, beurteilt die Steuerungsvorrichtung 32, dass die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 angenommen wird, und öffnet das Einspritzexpansionsventil 30, um die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 40 zu dem Kompressor 2 auszuführen. Die nachfolgende Steuerung der Einspritzmenge durch die Ventilpositionssteuerung des Einspritzexpansionsventils 30 ist gleich der oben erwähnten Steuerung.
Durch diese Gaseinspritzung steigt, wie oben beschrieben, der niederdruckseitige Druck und somit wird die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 unterdrückt. Zusätzlich verbessert sich durch die Gaseinspritzung die Heizbefähigung in dem Fahrzeuginnenraum.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Wasserzirkulationskreis 78, der gleich dem in 21 gezeigten ist, auch in der Strukturansicht von 1 angeordnet ist, und wenn die Heizbefähigung Qhp selbst bei der Gaseinspritzung niedriger als die geforderte Heizbefähigung Qtgt ist, die Steuerungsvorrichtung 32 den Wasserzirkulationskreis 78 betreibt, das Heizen durch den Wasser-Luft-Wärmetauscher 76 ergänzt, und die Heizbefähigung in dem Fahrzeuginnenraum beibehält.
Defrost-Betriebsart des Außenwärmetauschers
Wenn sich die Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 selbst bei dieser Gaseinspritzung des Einspritzkreises 40 fortsetzt, die Differenz ΔTXO (TXObase - TXO) der Frostbildungserfassungsschwellwert 3, der größer als der Frostbildungserfassungsschwellwert 2 ist, oder mehr ist, und dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit t3 oder mehr beibehalten wird, entscheidet die Steuerungsvorrichtung 32 eine endgültige Frostbildungsbedingungseinschätzstufe. Wenn entschieden wird, dass die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 die endgültige Frostbildungsbedingungseinschätzstufe ist, wechselt die Steuerungsvorrichtung 32 zu der Defrost-Betriebsart. In dieser Defrost-Betriebsart öffnet die Steuerungsvorrichtung 32 das Magnetventil 23 und das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 22 und das Magnetventil 17, um den Kompressor 2 zu betreiben. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas (das heiße Gas) durch das Magnetventil 23, das Kältemittelrohr 13H, das Rückschlagventil 24 und das Kältemittelrohr 131, um direkt in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Folglich wird der Außenwärmetauscher 7 erwärmt und somit wird der gebildete Frost geschmolzen und entfernt.
Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 21, um in das Kältemittelrohr 13D einzutreten, und wird durch das Kältemittelrohr 13B in den Kompressor 2 gesaugt. Weiterhin beendet die Steuerungsvorrichtung 32 die Defrost-Betriebsart, um zu der Heiz-Betriebsart zurückzukehren, wenn eine vorbestimmte Zeit von dem Beginn der Defrost-Betriebsart vergangen ist. Eine Zeittafel von 24 zeigt einen solchen Zustand von der Frostbildungsbedingungseinschätzung zu der Defrost-Betriebsart.
Es ist zu beachten, dass in der obigen Ausführungsform die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 angewendet wird, um die Frostbildungsbedingung abzuschätzen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, und die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 kann auf der Basis eines derzeitigen Kältemittelverdampfungsdrucks PXO des Außenwärmetauschers 7, der von dem Außenwärmetauschertemperatursensor 54 erhalten wird, und einem Kältemittelverdampfungsdruck PXObase des Außenwärmetauschers 7 während der Nicht-Frostbildung abgeschätzt werden, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit ist und der Frost in dem Außenwärmetauscher 7 nicht gebildet wird.
Darüber hinaus ist das Frostbildungsbedingungseinschätzungsmittel nicht auf diese Beispiele beschränkt und die Steuerungsvorrichtung 32 kann die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis einer Nullpunkt-Temperatur und der Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers 7, die durch den Außentemperatursensor 33 und den Luftfeuchtigkeitssensor 34 erfasst werden, abschätzen.
Wenn die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 eingeschätzt wird und die Frostbildung auf diese Weise vermutet wird, führt der Einspritzkreis 40 die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 aus, so dass die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 unterdrückt werden kann. Folglich ist es möglich, die Verschlechterung der Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum aufgrund des Defrostens zu verhindern und die Verbesserung der Heizbefähigung durch den Radiator 4 zu erreichen.
Zusätzlich führt die Steuerungsvorrichtung 32 in der Stufe, bevor der Einspritzkreis 40 betrieben wird, die Operation zum Unterdrücken der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 aus, und somit kann das Defrosten so weit wie möglich verhindert werden, und die Verschlechterung der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums kann wirksam verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung in der Ausführungsform auf die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1, die die jeweiligen Betriebsarten der Heiz-Betriebsart, der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart und der Kühl-Betriebsart wechselt und ausführt, angewendet wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt und die vorliegende Erfindung ist ebenso für eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung wirksam, die nur die Heiz-Betriebsart ausführt.
Zusätzlich wird es dem Hochtemperatur-Kältemittel in der Ausführungsform ermöglicht, durch den Außenwärmetauscher 7 zu strömen, dabei das Defrosten auszuführen, aber das Defrostmittel ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt und die vorliegende Erfindung ist auch für eine Fahrzeugklimatisierungseinrichtung wirksam, die das Defrosten durch Umkehren der Strömung des Kältemittels, durch einen elektrischen Heizer oder dergleichen oder einfach durch Passieren der Luft ausführt.
Darüber hinaus sind die Bildung des Kältemittelkreises R und der in den obigen Ausführungsformen beschriebenen jeweiligen numerischen Werte nicht beschränkend und sind, unnötig zu sagen, ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen, austauschbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
2: Kompressor
3: Luftstrompassage
4: Radiator
6: Außenexpansionsventil
7: Außenwärmetauscher
8: Innenraumexpansionsventil
9: Wärmeabsorber
11: Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil
17, 20, 21 und 22: Magnetventil
23: Magnetventil (Defrostmittel)
26: Ansaugumschaltklappe
27: Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator)
28: Luftmischklappe
32: Steuerungsvorrichtung (Steuerungsmittel)
30 und 70: Expansionsventil
40: Einspritzkreis
35: ausstoßseitiger Wärmetauscher
45: radiatorauslassseitiger Wärmetauscher
73: Heizmittel
74: Pumpe (Zirkulationsmittel)
75: Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher
76: Wasser-Luft-Wärmetauscher
78: Wasserzirkulationskreis
R: Kältemittelkreis

Claims

Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1), aufweisend: einen Kompressor (2), der ein Kältemittel verdichtet; eine Luftstrompassage(3), durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Radiator (4), um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wärmeabsorber (9), um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher (7), um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel (32), wobei zumindest das Steuerungsmittel (32) konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor (2) ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Außenwärmetauscher (7) Wärme absorbiert, die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) einen Einspritzkreis (40) aufweist, der einen Teil des von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor (2) zurückzuführen, wobei der Einspritzkreis (40) ein Druckreduzierungsmittel und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher (35) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor (2) ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator (4) strömt, ausführt, der Einspritzkreis (40) ferner einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder ein anderes Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittel ausführt, und der Einspritzkreis (40) ferner ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern (35, 45) in dem Einspritzkreis (40) hat, und das Steuerungsmittel (32) üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel durch das Strömungspfadsteuerungsmittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) verdampft, und das Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher (35) verdampft und durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis (40) erhöht, wenn sich die Wärmeabstrahlung des Radiators (4) verknappt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1), aufweisend; einen Kompressor (2), der ein Kältemittel verdichtet; eine Luftstrompassage (3), durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Radiator (4), um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wärmeabsorber (9), um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher(7), um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel (32), wobei zumindest das Steuerungsmittel (32) konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor (2) ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Außenwärmetauscher (7) Wärme absorbiert, die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) aufweist: einen Einspritzkreis (40), der einen Teil des von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor (2) zurückzuführen; und einen Wasserzirkulationskreis (78), in dem durch ein Heizmittel (73) erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel (74) zirkuliert wird, wobei der Einspritzkreis (40) ein Druckreduzierungsmittel und einen Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher (75) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem in dem Wasserzirkulationskreis (78) strömenden Wasser ausführt, der Einspritzkreis (40) ferner einen radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) hat, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Druckreduzierungsmittel oder ein anderes Druckreduzierungsmittel, das separat angeordnet ist, dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittel ausführt, und der Einspritzkreis (40) ferner ein Strömungspfadsteuerungsmittel zum Steuern einer Strömung des Kältemittels zu den jeweiligen Wärmetauschern (45, 75) in dem Einspritzkreis (40) hat, und das Steuerungsmittel (32) üblicherweise das durch das Druckreduzierungsmittel dekomprimierte Kältemittel durch das Strömungspfadsteuerungsmittel in dem radiatorauslassseitigen Wärmetauscher (45) verdampft, und das Kältemittel in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher (75) verdampft und durch das Druckreduzierungsmittel eine Kältemittelflussrate in dem Einspritzkreis (40) erhöht, wenn sich die Wärmeabstrahlung des Radiators (4) verknappt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei der Wasserzirkulationskreis (78) einen auf einer Lufteinströmseite des Außenwärmetauschers (7) oder in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher (76) hat.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerungsmittel (32) eine geforderte Heizbefähigung (Qtgt), die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator (4) erzeugten Heizbefähigung (Qhp) vergleicht, und es dem Kältemittel durch das Druckreduzierungsmittel ermöglicht, durch den Einspritzkreis (40) zu strömen, wenn die Heizbefähigung (Qhp) niedriger als die geforderte Heizbefähigung (Qtgt) ist.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 4, wobei das Steuerungsmittel (32) die geforderte Heizbefähigung (Qtgt) auf der Basis von einem von Indizes, die eine Temperatur der in den Radiator (4) strömenden Luft, eine Temperatur der von dem Radiator (4) ausströmenden Luft und ein Volumen der den Radiator (4) passierenden Luft angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, und Indizes, die eine spezifische Wärme der in den Radiator (4) strömenden Luft und eine Dichte der Luft angeben, berechnet, und das Steuerungsmittel (32) die Heizbefähigung (Qhp) auf der Basis von einem von Indizes, die eine Außentemperatur, die Kältemittelflussrate, ein Luftvolumen in der Luftstrompassage (3), eine Geschwindigkeit, eine Temperatur des Wärmeabsorbers(9), eine Drehzahl des Kompressors (2), einen Kältemitteldruck eines Auslasses des Radiators (4), eine Kältemitteltemperatur des Radiatorauslasses, einen Kältemitteldruck eines Einlasses des Radiators (4) und eine Kältemitteltemperatur des Radiatoreinlasses angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, berechnet.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerungsmittel (32) dem Kältemittel auf der Basis von einer Umgebungsbedingung, die von einem von Indizes, die die Außentemperatur, das Luftvolumen in der Luftstrompassage (3), eine Differenz zwischen einer Soll-Radiatortemperatur und einer derzeitigen Radiatortemperatur, eine Ausstoßkältemitteltemperatur des Kompressors (2) und einen Ausstoßkältemitteldruck des Kompressors (2) angeben, oder jeglicher Kombination dieser Indizes, durch das Druckreduzierungsmittel ermöglicht, durch den Einspritzkreis (40) zu strömen, wenn sich die Umgebungsbedingung in der Heiz-Betriebsart verschlechtert.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Steuerungsmittel (32) eine Menge des durch das Druckreduzierungsmittel von dem Einspritzkreis (40) zu dem Kompressor (2) zurückzuführenden Kältemittels auf der Basis von einer von einer Differenz zwischen der geforderten Heizbefähigung (Qtgt), die die geforderte Radiatorheizbefähigung ist, und der durch den Radiator (4) erzeugten Heizbefähigung (Qhp), einer Differenz zwischen der Soll-Radiatortemperatur und einer Temperatur des Radiators (4), einer Differenz zwischen einem Soll-Radiatordruck und einem Druck des Radiators (4) und einer Soll-Auslasstemperatur zu dem Fahrzeuginnenraum, oder jeglicher Kombination davon, steuert.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, die einen Wasserzirkulationskreis (78) aufweist, in dem durch ein Heizmittel (73) erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel (74) zirkuliert, wobei der Wasserzirkulationskreis (78) einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher (76) hat, und das Steuerungsmittel (32) das durch das Heizmittel (73) erwärmte Wasser in dem Wasser-Luft-Wärmetauscher (76) zirkuliert, wenn die Heizbefähigung (Qhp) des Radiators (4) selbst durch Ermöglichen, dass das Kältemittel durch den Einspritzkreis (40) strömt, nicht zufriedengestellt ist.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1), aufweisend: einen Kompressor (2), der ein Kältemittel verdichtet; eine Luftstrompassage (3), durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Radiator (4), um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen; einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wärmeabsorber (9), um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher (7), um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel (32), wobei zumindest das Steuerungsmittel (32) konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor (2) ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator (4) Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher (7) absorbiert, die Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) einen Einspritzkreis (40) aufweist, der einen Teil des von dem Radiator (4) ausströmenden Kältemittels verteilt, um das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor (2) zurückzuführen, wobei das Steuerungsmittel (32) ein Frostbildungsbedingungseinschätzungsmittel zum Einschätzen einer Bedingung einer Frostbildung an dem Außenwärmetauscher (7) hat, und den Einspritzkreis (40) betreibt und das Kältemittel zu der Mitte einer Kompression durch den Kompressor (2) zurückführt, wenn eine Frostbildung an dem Außenwärmetauscher (7) auf der Basis der Einschätzung des Frostbildungsbedingungseinschätzungsmittels vorausgesagt ist, wobei das Steuerungsmittel (32) eine geforderte Heizbefähigung (Qtgt), die eine geforderte Radiatorheizbefähigung ist, mit einer durch den Radiator (4) erzeugten Heizbefähigung (Qhp) vergleicht, und eine Einspritzmenge durch den Einspritzkreis (40) steuert.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 9, wobei das Frostbildungsbedingungseinschätzungsmittel die Bedingung der Frostbildung an dem Außenwärmetauscher (7) auf der Basis von einem von Indizes, die eine Außentemperatur, eine Au-ßenluftfeuchtigkeit, einen Kältemittelverdampfungsdruck des Au-ßenwärmetauschers (7) und eine Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers (7) angeben, oder jeglicher Kombination von diesen Indizes, einschätzt.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß Anspruch 9 oder 10, die einen Wasserzirkulationskreis (78) aufweist, in dem durch ein Heizmittel (73) erwärmtes Wasser durch ein Zirkulationsmittel (74) zirkuliert wird, wobei der Wasserzirkulationskreis (78) einen in der Luftstrompassage (3) angeordneten Wasser-Luft-Wärmetauscher (76) hat, und der Wasserzirkulationskreis (78) betrieben wird, wenn die Heizbefähigung (Qhp) des Radiators (4) unzureichend ist.
Fahrzeugklimatisierungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Steuerungsmittel (32) einen Betrieb ausführt, um die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher (7) auf der Basis der Einschätzung des Frostbildungsbedingungseinschätzungsmittels in einer Stufe, bevor der Einspritzkreis (40) betrieben wird, zu unterdrücken.