DE112016002761B4 - Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung, die aufweist:einen Kompressor, um ein Kältemittel zu komprimieren,einen Luftstromkanal, durch den Luft, die an einen Fahrzeuginnenraum abgegeben werden soll, strömt,einen Radiator, der in dem Luftstromkanal angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme abzustrahlen,einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme aufzunehmen,ein Druckspeicher, der auf einer Kältemittelansaugseite des Kompressors angeschlossen ist, undein Steuerungsmittel;wobei das Steuerungsmittel dem Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgeleitet wurde, ermöglicht Wärme in dem Radiator abzustrahlen und das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt ist, dekomprimiert, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme in dem Außenwärmetauscher aufzunehmen und dabei den Fahrzeuginnenraum heizt;wobei weiterhin während des Startvorgangs des Kompressors das Steuerungsmittel einen Betrieb zu einer vorher festgelegten Startvorgangsdrehzahl für einen vorher festgelegten Zeitraum weiterführt und dann eine Drehzahl des Kompressors auf eine vorher festgelegte Zieldrehzahl mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeitszunahme anhebt, unddie Startvorgangsdrehzahl des Kompressors auf Basis einer Außenlufttemperatur ändert, so dass die Startvorgangsdrehzahl verringert wird, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung eines Heizpumpsystems, das Luft eines Fahrzeuginnenraums aufbereitet und genauer, sie betrifft eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung, die für ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug geeignet ist.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Aufgrund der Brisanz der aktuellen Umweltprobleme in den letzten Jahren haben sich hybride Fahrzeuge und elektrische Fahrzeuge verbreitet. Ferner wurde als in solch einem Fahrzeug einsetzbare Klimaanlagenvorrichtung, eine Klimaanlagenvorrichtung entwickelt, die einen Kompressor zur Komprimierung und Abgabe eines Kältemittels, einen Radiator, der auf einer Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme abzustrahlen, einen Wärmeaufnehmer, der auf der Fahrzeuginnenseite angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme aufzunehmen und einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme abzustrahlen oder aufzunehmen, und der einen Heizbetrieb, indem dem Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgestoßen wurde, ermöglicht wird, Wärme in dem Radiator abzustrahlen, und indem dem Kältemittel, welches Wärme in dem Radiator abgestrahlt hat, ermöglicht wird, Wärme in dem Außenwärmetauscher aufzunehmen, einen Trocknungs- und Heizbetrieb oder einen Trocknungs- und Kühlbetrieb, indem dem Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgestoßen wurde, ermöglicht wird, Wärme in dem Radiator abzustrahlen, und indem dem Kältemittel, das Wärme in dem Radiator abgestrahlt hat, ermöglicht wird, Wärme in dem Wärmeaufnehmer aufzunehmen, und ein Kühlbetrieb, indem dem Kältemittel, welches aus dem Kompressor ausgeleitet wurde, ermöglicht wird, Wärme in dem Außenwärmetauscher abzustrahlen, und indem dem Kältemittel ermöglicht wird, Wärme in dem Wärmeaufnehmer aufzunehmen, wechselt und ausführt, enthält.
  • In diesem Fall wird ein Druckspeicher auf der Kältemittelansaugseite des Kompressors bereitgestellt, wobei das Kältemittel in diesem Druckspeicher gespeichert wird, um ein Gas und eine Flüssigkeit zu trennen und ein gasförmiges Kältemittel wird in den Kompressor angesaugt, um zu verhindern oder zu vermeiden, dass die Flüssigkeit in den Kompressor zurückgelangt (z.B. Patentdokument 1).
  • QUELLENVERZEICHNIS
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1: JP 2012 - 228 945 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Hier strömen während des Stoppens des Kompressors ein Kältemittel und Öl, die aus einem Kompressor durch einen Kältemittelkreislauf strömen, in einen Druckspeicher, wobei ein flüssiger Teil des Zustroms in dem Druckspeicher verbleibt und das Öl, das ein kleineres spezifisches Gewicht hat, bildet eine Schicht auf dem Flüssigkältemittel in einem Zustand, in dem es das Kältemittel mit einem Öldeckel bedeckt. Ferner steigt die Menge des Flüssigkältemittels und des Öls, was in dem Druckspeicher verbleibt, in einem Heizbetrieb, der in einer Umgebung ausgeführt wird, wo die Außenlufttemperatur gering ist, und somit steigt eine Öloberfläche (eine flüssige Oberfläche in dem Druckspeicher) nahe an einen Auslass des Druckspeichers.
  • Wenn der Kompressor in diesem Zustand startet und ein Druck in dem Druckspeicher schnell fällt, entsteht ein Phänomen, ein sogenanntes Stoßen, bei dem das Kältemittel unter dem Öl ohne Unterbrechung kocht, um zu verdampfen, und intensiv die obere Ölschicht durchbricht. Insbesondere beim Anlaufen des Kompressors in einer Umgebung, in der die Außenlufttemperatur vergleichsweise hoch ist, steigt auch die Dichte des Kältemittels und somit steigt auch die Menge des Kältemittels, die in den Kompressor angesaugt wird. Daher fällt der Druck in dem Druckspeicher schnell, wenn die Drehzahl des Kompressors zu einem frühen Zeitpunkt erhöht wird und verursacht daher leicht das Stoßen.
  • Ferner, wenn sich dieses Stoßen verstärkt, wird eine große Menge des flüssigen Kältemittels in dem Druckspeicher durch den Auslass herausgedrückt und somit geschieht eine übermäßige Flüssigkeitsrückgabe an den Kompressor, was die Zuverlässigkeit des Kompressors durch Flüssigkeitskomprimierung beeinträchtigt. Zusätzlich tritt mit dem Stoßphänomen in dem Druckspeicher ein vergleichsweise lautes Geräusch auf und somit gab es auch das Problem, dass die Erzeugung des lauten Geräuschs den Komfort der Passagiere beeinträchtigt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche konventionelle technische Probleme zu lösen und eines ihrer Ziele ist es, eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Rückgabe der Flüssigkeit und die Erzeugung eines Geräuschs in einem Druckspeicher beim Anfahren eines Kompressors zu verhindern und die Zuverlässigkeit und den Komfort zu verbessern.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung, welche einen Kompressor zur Komprimierung eines Kältemittels, einen Luftstromkanal, durch den Luft, die an den Fahrzeuginnenraum abgegeben wird, strömt, einen Radiator, der in diesem Luftstromkanal angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme abzustrahlen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme aufzunehmen, einen Druckspeicher, der mit einer Kältemittelansaugseite des Kompressors verbunden ist, und ein Steuerungsmittel enthält, ermöglicht dem Kältemittel, welches aus dem Kompressor ausgeführt wurde, Wärme in dem Radiator abzustrahlen und dekomprimiert das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, um dem Kältemittel zu ermöglichen, in dem Außenwärmetauscher Wärme aufzunehmen, und heizt dadurch den Fahrzeuginnenraum, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Anlaufen des Kompressors das Steuerungsmittel einen Betrieb mit einer vorher bestimmten Startvorgangsdrehzahl für einen vorher bestimmten Zeitraum weiterführt, und dann die Drehzahl des Kompressors auf Basis einer Außenlufttemperatur auf eine vorher bestimmte Zieldrehzahl mit einer vorher bestimmten Geschwindigkeitszunahme anhebt und die Startvorgangsdrehzahl des Kompressors ändert, um die Startvorgangsdrehzahl zu verringern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  • Das Verfahren nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der oben genannten Erfindung das Steuerungsmittel den vorher bestimmten Zeitraum auf Basis der Außenlufttemperatur ändert, um den vorher bestimmten Zeitraum zu verlängern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  • Das Verfahren nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass in den jeweiligen oben genannten Erfindungen, auf Basis der Außenlufttemperatur, das Steuerungsmittel die Geschwindigkeitszunahme ändert, um die Geschwindigkeitszunahme zu verringern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  • Das Verfahren nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung ausführt, um eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf eine vorher festgelegte fixe Stellung, während des Startvorgangs des Kompressors, einzustellen, und die Ventilstellunglimitierungssteuerung beendet, nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht hat. Die durch dieses Verfahren zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung enthält ein Außenexpansionsventil, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher in den jeweiligen obigen Erfindungen strömt, zu dekomprimieren.
  • Das Verfahren nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung ausführt, um eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils in eine vorher festgelegte Stellung beim Startvorgang des Kompressors einzustellen und dann schrittweise die Ventilstellung zu erweitern, und das Steuerungsmittel die Ventilstellunglimitierungsregelung beendet, nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht hat. Die durch dieses Verfahren zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung enthält ein Außenexpansionsventil, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher strömt, in den Erfindungen nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, zu dekomprimieren.
  • Das Verfahren nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Erfindung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, auf Basis der Außenlufttemperatur, das Steuerungsmittel die fixe Stellung oder die vorher festgelegte Stellung in der Ventilstellunglimitierungsregelung ändert, um die Stellung zu vergrößern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  • Das Verfahren nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Steuerungsmittel den Kompressor stoppt, das Steuerungsmittel das Öffnungs-/Schließventil schließt, den Kompressor für einen vorher bestimmten Zeitraum betreibt und dann den Kompressor stoppt. Die durch dieses Verfahren zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung enthält ein Öffnungs-/Schließventil, das an einer stromaufwärtigen Seite eines Kältemittelflusses mit dem Druckspeicher verbunden ist und das während des Heizens in den jeweiligen oben genannten Erfindungen geöffnet wird.
  • Das Verfahren nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der oben genannten Erfindung, das Steuerungsmittel die Drehzahl des Kompressors verringert und dann das Öffnungs-/Schließventil schließt.
  • Das Verfahren nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel das Öffnungs-/Schließventil schließt und den Kompressor für den vorher bestimmten Zeitraum, während der Verkleinerung einer Ventilstellung des Außenexpansionsventils, betreibt. Die durch dieses Verfahren zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung enthält ein Außenexpansionsventil, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher in der Erfindung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 fließt, zu dekomprimieren.
  • Vorteilhafter Effekt der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung einen Kompressor, um ein Kältemittel zu komprimieren, einen Luftstromkanal, durch den Luft, die an einen Fahrzeuginnenraum abgegeben wird, strömt, einen Radiator, der in diesem Luftstromkanal angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme abzustrahlen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme aufzunehmen, einen Druckspeicher, der mit einer Kältemittelansaugseite des Kompressors verbunden ist, und ein Steuerungsmittel, so dass das Steuerungsmittel dem Kältemittel, welches aus dem Kompressor ausgeführt wird, ermöglicht, Wärme in dem Radiator abzustrahlen und das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt ist, zu dekomprimieren, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme in dem Außenwärmetauscher aufzunehmen und dabei den Fahrzeuginnenraum zu heizen und in der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung, beim Startvorgang des Kompressors, führt das Steuerungsmittel einen Betrieb mit einer vorher bestimmten Startvorgangsdrehzahl für einen vorher bestimmten Zeitraum weiter und erhöht dann eine Drehzahl des Kompressors auf eine vorher bestimmte Zieldrehzahl mit einer vorher bestimmten Geschwindigkeitszunahme und ändert die Anfahrdrehzahl des Kompressors auf Basis einer Außenlufttemperatur, um die Anfahrdrehzahl zu verringern, wenn die Außentemperatur höher ist. Daher verringert das Steuerungsmittel in einer Umgebung, in der sich eine Kältemitteldichte erhöht, die Startvorgangsdrehzahl des Kompressors und somit ist es möglich, einen schnellen Druckabfall in dem Druckspeicher zu verhindern.
  • Folglich ist es möglich, Stoßen des Kältemittels in dem Druckspeicher beim Startvorgang des Kompressors zielgerichtet vorzubeugen oder zu verhindern, es ist möglich, effektiv der Erzeugung von Flüssigkeitskomprimierung in den Kompressor und von Lärm in dem Druckspeicher zu beenden oder zu verhindern, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung kann sich verbessern und der Komfort der Passagiere kann sich ebenfalls effektiv verbessern.
  • In diesem Fall, wie in der Erfindung nach Anspruch 2, ändert das Steuerungsmittel den vorher bestimmten Zeitraum auf Basis der Außenlufttemperatur, um den vorher bestimmten Zeitraum zu verlängern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist. Folglich verlängert das Steuerungsmittel in dem Umfeld, in dem die Kältemitteldichte steigt, den vorher bestimmten Zeitraum, für den der Kompressor mit der Startvorgangsdrehzahl in Betrieb ist, und somit ist es möglich, weiterhin die schnelle Druckabnahme in dem Druckspeicher zu verhindern. Folglich stellt die Steuerung genau den Betriebszeitraum mit der Anlaufdrehzahl des Kompressors auf Basis der Außenlufttemperatur ein, und das Sto-ßen in dem Druckspeicher ist weiterhin sicher unterbunden, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Ferner ändert das Steuerungsmittel, wie in der Erfindung nach Anspruch 3, auf Basis der Außenlufttemperatur, die Geschwindigkeitszunahme, um die Geschwindigkeitszunahme zu senken, wenn die Außenlufttemperatur höher ist. Folglich verringert das Steuerungsmittel, in dem Umfeld, wo die Kältemitteldichte steigt, die Geschwindigkeit, um die sich die Drehzahl des Kompressors von der Startvorgangsdrehzahl erhöht, und somit ist es möglich, weiterhin den schnellen Druckabfall in dem Druckspeicher zu verhindern. Folglich passt die Steuerung genau die Geschwindigkeitszunahme der Drehzahl des Kompressors auf Basis der Außenlufttemperatur an und das Stoßen in dem Druckspeicher ist weiterhin sicher unterbunden, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Zusätzlich, wie in der Erfindung nach Anspruch 4, führt das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung aus, um eine Ventilstellung eines Außenexpansionsventils auf eine vorher festgelegte fixe Stellung einzustellen, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher strömt, beim Startvorgang des Kompressors zu dekomprimieren, und das Steuerungsmittel beendet diese Ventilstellunglimitierungsregelung, nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht. Folglich, wenn das Steuerungsmittel die fixe Stellung auf einen vergleichsweise hohen Wert einstellt, ist es möglich, Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors zu verhindern. Ferner wird, wenn das Außenexpansionsventil in der fixen Stellung bleibt, eine Druckänderung in dem Druckspeicher, die einen Betrieb des Außenexpansionsventils begleitet, ebenfalls verhindert. Folglich wird das Stoßen in dem Druckspeicher effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Zusätzlich, wie in der Erfindung nach Anspruch 5, führt das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung aus, um eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf eine vorher festgelegte Stellung während des Startvorgangs des Kompressors einzustellen und dann, um schrittweise die Ventilstellung zu erweitern, und das Steuerungsmittel beendet solch eine Ventilstellunglimitierungsregelung, nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht hat. Auch in diesem Fall ist es möglich, den Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors zu verhindern. Ferner ist es auch möglich, die Druckänderung in dem Druckspeicher, die den Betrieb des Außenexpansionsventils begleitet, zu minimieren, und somit wird das Stoßen in dem Druckspeicher effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • In diesem Fall, wie in der Erfindung nach Anspruch 6, ändert das Steuerungsmittel, auf Basis der Außenlufttemperatur, die fixe Stellung oder die vorher festgelegte Stellung in der Ventilstellunglimitierungsregelung, um die Stellung zu erweitern, wenn die Außenlufttemperatur höher ist. Folglich erweitert das Steuerungsmittel die fixe Stellung oder die vorher festgelegte Stellung des Außenexpansionsventils in der Umgebung, in der die Kältemitteldichte steigt und somit ist es möglich, weiterhin den Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors zu verhindern. Folglich stellt das Steuerungsmittel genau die fixe Stellung oder die vorher festgelegte Stellung des Außenexpansionsventils auf Basis der Außenlufttemperatur ein, und das Stoßen in dem Druckspeicher wird weiterhin effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Ferner, gemäß der Erfindung nach Anspruch 7, zusätzlich zu den jeweiligen oben genannten Erfindungen, schließt das Steuerungsmittel, wenn das Steuerungsmittel den Kompressor stoppt, ein Öffnungs-/Schließventil, das an einer stromaufwärtigen Seite eines Kältemittelstroms mit dem Druckspeicher verbunden ist und das während des Heizens geöffnet ist, betreibt den Kompressor für den vorher festgelegten Zeitraum und stoppt dann den Kompressor. Deshalb wird der Zufluss des Kältemittels in dem Druckspeicher, nachdem das Öffnungs-/Schließventil schließt, behindert und eine Menge des Kältemittels, das in dem Druckspeicher gespeichert wird, verringert sich, wenn der Kompressor stoppt. Folglich wird auch das Stoßen des Kältemittels in dem Druckspeicher oder der Abfluss des flüssigen Kältemittels aus dem Druckspeicher beim nächsten Anlaufen verhindert und die Verbesserungen der Zuverlässigkeit der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung und des Komforts sind erreichbar.
  • In diesem Fall, wenn das Steuerungsmittel die Drehzahl des Kompressors verringert und dann das Öffnungs-/Schließventil wie in der Erfindung nach Anspruch 8 schließt, ist es möglich, weiterhin die Menge des Kältemittels in dem Druckspeicher zu verringern.
  • Ferner, wenn das Steuerungsmittel das Öffnungs-/Schließventil schließt und den Kompressor für den vorher festgelegten Zeitraum betreibt, während es eine Ventilstellung eines Außenexpansionsventils verkleinert, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher wie in der Erfindung nach Anspruch 9 fließt, zu dekomprimieren, ist es möglich, das Kältemittel auf der stromaufwärtigen Seite (eine Hochdruckseite) von dem Außenexpansionsventil, während des Stoppens des Kompressors zu speichern. Folglich, wenn das Öffnungs-/Schließventil beim nächsten Anlaufen des Kompressors öffnet, ist es möglich, die Menge des Kältemittels, das in den Druckspeicher fließt, zu verringern, es ist dementsprechend möglich, die Erzeugung der Flüssigkeitskomprimierung beim Anlaufen des Kompressors zu verhindern und die Zuverlässigkeit kann sich verbessern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine strukturelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung nach einer Ausführung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird (Ausführungsform 1);
    • 2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Kreislaufes einer Steuerung der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung aus 1;
    • 3 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Steuerung aus 2;
    • 4 ist ein Zeitdiagramm, um ein Beispiel der Steuerung beim Anlaufen des Kompressors durch die Steuerung von 2 in einem Heizmodus zu erklären;
    • 5 ist ein Zeitdiagramm, um ein weiteres Beispiel der Steuerung beim Startvorgang der Steuerung durch die Steuerung nach 2 in dem Heizmodus zu erklären;
    • 6 ist ein Zeitdiagramm, um ein Beispiel der Steuerung, während des Stoppens des Kompressors durch die Steuerung aus 2 in dem Heizmodus zu erklären;
    • 7 ist ein Zeitdiagramm, um ein anderes Beispiel der Steuerung während des Stoppens des Kompressors durch die Steuerung aus 2 in dem Heizmodus zu erklären;
    • 8 ist eine strukturelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung nach einer weitere Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist (Ausführungsform 2); und
    • 9 ist eine strukturelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung noch einer Ausführung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist (Ausführungsform 3).
  • MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung hinsichtlich der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben.
  • Ausführungsform 1
  • 1 zeigt eine strukturelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein elektrisches Fahrzeug (EV), in dem kein Motor (ein interner Verbrennungsmotor) montiert ist, und wird mit einem Elektromotor zum Vortrieb betrieben, der durch Energie, die in einer Batterie (welche nicht in der Zeichnung gezeigt ist) gespeichert ist, und die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch Energie der Batterie betrieben. Besonders in dem elektrischen Fahrzeug, das nicht in der Lage ist, das Heizen durch Motorabwärme auszuführen, führt die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der Ausführungsform das Heizen durch einen Heizpumpbetrieb aus, in dem ein Kältemittelkreislauf verwendet wird und ferner führt die Vorrichtung gezielt jeweilige Betriebsmodi des Trocknens und Heizens, Kühlens und Trocknens, Kühlens und andere aus.
  • Es muss angemerkt werden, dass das Fahrzeug nicht auf solch ein elektrisches Fahrzeug beschränkt ist und die vorliegende Erfindung auch für ein sogenanntes Hybridfahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotor zusammen mit einem Elektromotor für den Vortrieb verwendet wird, effektiv ist. Ferner, unnötig zu erwähnen, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf ein gewöhnliches Fahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor betrieben wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der Ausführungsform führt Luftklimatisierung (Heizen, Kühlen, Trocknen und Belüften) eines Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs aus und es sind nacheinander angeschlossen, durch eine Kältemittelleitung 13, ein elektrischer Typ eines Kompressors 2, der ein Kältemittel komprimiert, ein Radiator 4, der in einem Luftstromkanal 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Fahrzeuginnenraumluft strömt und zirkuliert, angebracht ist und in den das warme, unter Hochdruck stehende Kältemittel, das aus dem Kompressor 2 ausgeleitet wird, über eine Kältemittelleitung 13G hineinströmt, um diesem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme in den Fahrzeuginnenraum abzustrahlen, ein Außenexpansionsventil 6, konstituiert aus einem elektrischen Ventil (ein elektronisches Expansionsventil), das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und expandiert, einem Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft ausführt, wobei er während des Kühlens als Radiator fungiert und während des Heizens als Verdampfer, ein Innenexpansionsventil 8 konstituiert aus einem elektrischen Ventil (das ein mechanisches Expansionsventil sein kann), um das Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren, einen Wärmeaufnehmer 9, der in dem Luftstromkanal 3 angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme aus dem Innenraum und dem Äußeren des Fahrzeugs während des Kühlens und des Trocknens aufzunehmen, ein Verdampfungsfähigkeitsregelventil 11, das eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmeaufnehmer 9 anpasst, ein Druckspeicher 12 als ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider (ein Kältemittelflüssigkeitsbehältnis), der auf einer Kältemittelansaugseite des Kompressors 2 positioniert ist, und andere, wodurch ein Kältemittelkreislauf R gebildet wird.
  • Es muss angemerkt werden, dass in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 bereitgestellt wird. Das Außengebläse 15 zwingt die Außenluft durch den Außenwärmetauscher 7 zu strömen, um den Wärmetausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszuführen, wobei die Außenluft, auch während des Anhaltens des Fahrzeugs, durch den Außenwärmetauscher 7 strömt (d.h., eine Geschwindigkeit VSP ist 0 km/h).
  • Ferner hat der Außenwärmetauscher 7 einen Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16 nacheinander auf einer Kältemittelstromabwärtigen Seite, eine Kältemittelleitung 13A, die sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckt, wird an den Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz mittels eines Magnetventils 17 angeschlossen, da ein Öffnungs-/Schließventil für das Kühlen während des Kühlens geöffnet sein muss, und ein Auslass des Unterkühlungsabschnitts 16 wird mit dem Innenexpansionsventil 8 mittels eines Rückschlagventils 18 verbunden. Es muss angemerkt werden, dass der Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 darstellen und ein Innenexpansionsventil 8 neben dem Rückschlagventil 18 in Vorwärtsrichtung ist.
  • Ferner wird eine Kältemittelleitung 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenexpansionsventil 8 in einer Wärmetauschbeziehung mit einer Kältemittelleitung 13C, die sich von dem Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11, welches an einer Auslassseite des Wärmeaufnehmers 9 angeordnet ist, erstreckt, angeordnet und beide Leitungen stellen einen internen Wärmetauscher 19 dar. Folglich wird das Kältemittel, das in das Innenexpansionsventil 8 durch die Kältemittelleitung 13B fließt, gekühlt (unterkühlt) durch das kalte Kältemittel, das aus dem Wärmeaufnehmer 9 durch das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11 fließt.
  • Ferner verzweigt sich die Kältemittelleitung 13A, die sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckt, und diese verzweigte Kältemittelleitung 13D knüpft an und steht in Verbindung mit der Kältemittelleitung 13C auf einer stromabwärtigen Seite des internen Wärmetauschers 19 mittels eines Magnetventils 21 für das Heizen, als ein Öffnungs-/Schließventil für das Heizen, das während des Heizens geöffnet werden muss. Es muss angemerkt werden, dass, wie später beschrieben, das Magnetventil 21 auf einer stromaufwärtigen Seite eines Kältemittelflusses zum Druckspeicher 12 während des Heizens angeordnet ist.
  • Zusätzlich verzweigt eine Kältemittelleitung 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 und diese verzweigte Kältemittelleitung 13F knüpft an und steht in Verbindung mit der Kältemittelleitung 13B auf einer stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 18 mittels eines Magnetventils 22 für das Trocknen, da ein Öffnungs-/Schließventil für das Trocknen während des Trocknens geöffnet sein muss. Das heißt, das Magnetventil 22 ist parallel mit dem Außenwärmetauscher 7 verbunden.
  • Ferner wird das Außenexpansionsventil 6 parallel zu einer Umgehungsleitung 13J angeschlossen, und in der Umgehungsleitung 13J wird ein Magnetventil 20 als ein Öffnungs-/Schließventil für die Umgehung zwischengeschaltet, um sich in einem Kühlmodus zu öffnen, so dass das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6 umgeht, um zu strömen. Es muss angemerkt werden, dass eine Leitung zwischen dem Außenexpansionsventil 6 und dem Magnetventil 20 und dem Außenwärmetauscher 7 mit 131 bezeichnet wird.
  • Weiter in dem Luftstromkanal 3 auf einer luftstromaufwärtigen Seite des Wärmeaufnehmers 9 werden entsprechende Ansauganschlüsse, so wie ein Außenluftansauganschluss und ein Innenluftansauganschluss, geformt (in 1 durch einen Ansauganschluss 25 repräsentiert) und in dem Ansauganschluss 25 wird eine Ansaugänderungsklappe 26 angeordnet, um die Luft, die in den Luftstromkanal 3 eingeleitet wird, zu Innenluft, die Luft des Fahrzeuginnenraums (ein Innenraumluftzirkuliermodus) ist, und Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums (ein Außenlufteinführmodus) ist, zu ändern. Ferner wird auf einer luftstromabwärtigen Seite der Ansaugänderungsklappe 26 ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenraumluft oder Außenluft für den Luftstromkanal 3 bereitzustellen.
  • Ferner wird in dem Luftstromkanal 3 auf der luftstromaufwärtigen Seite des Radiators 4 eine Luftmischklappe 28 angeordnet, um einen Grad, zu dem die Innenraumluft oder Außenluft durch den Radiator 4 strömt, einzustellen. Weiter wird in dem Luftstromkanal 3 auf der luftstromabwärtigen Seite des Radiators 4 jeder Auslass (in 1 durch einen Auslass 29 repräsentiert) aus einem Fuß, einer Belüftung oder einem Enteiser gebildet und in dem Auslass 29 wird eine Auslassänderungsklappe 31 angeordnet, um einen Wechsel der Steuerung des Ausblasens der Luft von jedem oben genannten Auslass auszuführen.
  • Als nächstes, in 2, ist 32 eine Steuerung (ECU) als Steuerungsmittel, bestehend aus einem Mikrocomputer, und ein Eingang der Steuerung 32 wird an die jeweiligen Ausgänge eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur Tam des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit des Fahrzeugs erfasst, eines HLK-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der Luft, die von dem Ansauganschluss 25 an den Luftstromkanal 3 angesaugt wird, erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (die Innenluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlenstoffdioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensor 41, der eine Temperatur der Luft, die aus dem Auslass 29 an den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen wird, erfasst, eines Entladedrucksensors 42, der einen Druck Pd des Kältemittels, das aus dem Kompressor 2 entladen wird, erfasst, eines Entladetemperatursensors 43, der eine Temperatur des Kältemittels, das aus dem Kompressor 2 entladen wird, erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Ansaugkältemitteldruck des Kompressors 2 erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur TCI des Radiators 4 (die Temperatur der Luft, die durch den Radiator 4 strömt oder die Temperatur des Radiators 4 selbst) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck PCI des Radiators 4 (der Druck in dem Radiator 4 oder des Kältemittels, das gerade aus dem Radiator 4 ausgeströmt ist) erfasst, eines Wärmeaufnehmertemperatursensors 48, der eine Temperatur Te des Wärmeaufnehmers 9 (die Temperatur der Luft, die gerade durch den Wärmeaufnehmer 9 geströmt ist, oder die Temperatur des Wärmeaufnehmers 9 selbst) erfasst, eines Wärmeaufnehmerdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeaufnehmers 9 (der Druck in dem Wärmeaufnehmer 9 oder des Kältemittels, das gerade aus dem Wärmeaufnehmer 9 herausgeströmt ist) erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51, konstituiert aus, z.B., einem Fotosensorsystem, um eine Sonneneinstrahlungsmenge in das Fahrzeug zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit (eine Geschwindigkeit) des Fahrzeugs zu erfassen, eines Klimabetriebsabschnitts 53, um die Änderung einer vorher festgelegten Temperatur oder den Betriebsmodus einzustellen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Temperatur des Kältemittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 geströmt ist, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) zu erfassen, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, um den Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (der Druck in dem Außenwärmetauscher 7 oder des Kältemittels, das gerade aus dem Außenwärmetauscher 7 herausgeströmt ist) zu erfassen, angeschlossen.
  • Auf der anderen Seite wird ein Ausgang der Steuerung 32 an den Kompressor 2, das Außengebläse 15, das Innengebläse (den Gebläseventilator) 27, die Ansaugänderungsklappe 26, die Luftmischklappe 28, die Auslassänderungsklappe 31, das Außenexpansionsventil 6, das Innenexpansionsventil 8, die jeweiligen Magnetventile 22, 17, 21 und 20,und das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11 angeschlossen. Dann, steuert die Steuerung 32 diese Komponenten auf Basis der Ausgaben der entsprechenden Sensoren und den eingestellten Eingaben durch den Klimabetriebsabschnitt 53.
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Betriebs der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 dieser Ausführung mit dem oben genannten Aufbau gegeben. In der Ausführungsform ändert und führt die Steuerung 32 jeweilige grob unterschiedene Betriebsmodi eines Heizmodus, eines Trocknungs- und Heizmodus, eines internen Kreislaufmodus, eines Trocknungs- und Kühlmodus, und eines Kühlmodus aus. Zu Beginn wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Flusses des Kältemittels in jedem Betriebsmodus gegeben.
  • (1) Heizmodus
  • Wenn der Heizmodus durch die Steuerung 32 oder einen manuellen Betrieb an dem Klimabetriebsabschnitt 53 ausgewählt ist, öffnet die Steuerung 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Dann betreibt die Steuerung den Kompressor 2 und die entsprechenden Gebläse 15 und 27 und die Luftmischklappe 28 befindet sich in einem Zustand, in dem sie die Luft, die aus dem Innengebläse 27 durch den Radiator 4 geblasen wird, durchlässt. Folglich strömt ein warmes, unter hohem Druck stehendes, gasförmiges Kältemittel, welches aus dem Kompressor 2 (das Kältemittel enthält Öl, das aus dem Kompressor 2 stammt) ausgeleitet wird, in den Radiator 4. Die Luft in dem Luftstromkanal 3 strömt durch den Radiator 4 und somit erwärmt sich die Luft in dem Luftstromkanal 3 durch das warme Kältemittel in dem Radiator 4, wobei dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft genommen wird und es somit abkühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das Kältemittel, das sich in dem Radiator 4 verflüssigt hat, fließt aus dem Radiator 4 und fließt dann durch die Kältemittelleitung 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Das Kältemittel, das in das Außenexpansionsventil 6 fließt, wird darin dekomprimiert und fließt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 7 fließt, verdampft und die Wärme wird von der vorbeiströmenden Außenluft oder dem Außengebläse 15 abgepumpt. In anderen Worten, der Kältemittelkreislauf R funktioniert als eine Wärmepumpe und der Außenwärmetauscher 7 funktioniert als ein Verdampfer des Kältemittels. Dann fließt das kalte Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 7 fließt, durch die Kältemittelleitung 13A, das Magnetventil 21 und die Kältemittelleitung 13D und fließt von der Kältemittelleitung 13C in den Druckspeicher 12.
  • Der Druckspeicher 12 ist ein Tank, der eine vorbestimmte Kapazität aufweist und seine Auslässe sind oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche des flüssigen Kältemittels und des Öls, die in dem Druckspeicher 12 gespeichert werden, positioniert. Daher wird das flüssige Kältemittel in dem Kältemittel (das Öl eingeschlossen), welches in den Druckspeicher 12 fließt, in dem Druckspeicher 12 einmal gespeichert. Dann wird ein gasförmiges Kältemittel, das der Gasflüssigkeitstrennung unterworfen ist, durch einen Auslass des Druckspeichers 12 in den Kompressor 2 gesaugt, wodurch es diesen Kreislauf wiederholt (dies trifft auch auf den Druckspeicher 12 in den anderen Betriebsmodi zu).
  • Die Luft, die in dem Radiator 4 erwärmt wurde, wird durch den Auslass 29 ausgeblasen und führt dabei das Heizen des Fahrzeuginnenraums aus. Ferner, wegen solch einem Kältemittelfluss wie oben beschrieben, wird das Magnetventil 21 auf der Kältemittel-stromaufwärtigen Seite an dem Druckspeicher 12 positioniert.
  • Die Steuerung 32 regelt eine Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis des Kältemitteldrucks des Radiators, der durch den Radiatordrucksensor 47, z.B., erfasst wird, der Radiatordruck PCI (ein Druck auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs R), regelt eine Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 auf Basis eines Unterkühlungsgrads des Kältemittels, das auf Basis der Temperatur (die Radiatortemperatur TCI) des Radiators 4, die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, zurückgerechnet wird und dem Radiatordruck PCI, und regelt einen Unterkühlungsgrad SC des Kältemittels in einem Auslass des Radiators 4. Eine Beschreibung wird hinsichtlich der Steuerung des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6 im Heizmodus später im Detail gegeben.
  • (2) Trocknungs- und Heizmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuerung 32 in dem Trocknungs- und Heizmodus das Magnetventil 22 in dem obigen Zustand des Heizmodus. Folglich wird ein Teil des kondensierten Kältemittels, das durch den Radiator 4 und die Kältemittelleitung 13E fließt, verteilt und fließt durch das Magnetventil 22, um von den Kältemittelleitungen 13F und 13B durch den internen Wärmetauscher 19 zu strömen, und dadurch das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeaufnehmer 9, um zu verdampfen. Wasser in der Luft, das von dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um sich, dieses Mal durch einen wärmeaufnehmenden Betrieb, an dem Wärmeaufnehmer 9 abzusetzen und somit wird die Luft gekühlt und getrocknet.
  • Das Kältemittel, das in dem Wärmeaufnehmer 9 verdampft, strömt durch das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11 und den internen Wärmetauscher 19, um sich mit dem Kältemittel aus der Kältemittelleitung 13D in der Kältemittelleitung 13C zu verbinden und strömt dann durch den Druckspeicher 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, und wiederholt damit diesen Kreislauf. Die Luft, die in dem Wärmeaufnehmer 9 getrocknet wird, wird in einem Durchlaufprozess durch den Radiator 4 wieder erwärmt und führt dabei das Trocknen und das Heizen des Fahrzeuginnenraums aus. Die Steuerung 32 regelt die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis des hohen Drucks des Kältemittelkreislaufs R, der durch den Entladedrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 gemessen wird, und sie regelt auch die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf Basis der Temperatur des Wärmeaufnehmers 9, die durch den Wärmeaufnehmertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (3) Interner Kreislaufmodus
  • Als nächstes, in dem internen Kreislaufmodus, schließt die Steuerung 32 das Außenexpansionsventil 6 in dem oben genannten Zustand des Trocknungs- und Heizmodus (eine Schließposition) und schließt auch die Magnetventile 20 und 21. Wenn das Außenexpansionsventil 6 und die Magnetventile 20 und 21 schließen, wird der Zustrom des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 und der Abstrom des Kältemittels aus dem Außenwärmetauscher 7 behindert und somit strömt das gesamte kondensierte Kältemittel, das durch den Radiator 4 und die Kältemittelleitung 13E fließt, durch das Magnetventil 22 zu der Kältemittelleitung 13F. Dann strömt das Kältemittel, das durch die Kältemittelleitung 13F strömt, von der Kältemittelleitung 13B durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeaufnehmer 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die aus dem Innengebläse 27 herausgeblasen wird, koaguliert, um sich durch den wärmeaufnehmenden Betrieb zu diesem Zeitpunkt, an dem Wärmeaufnehmer 9 festzusetzen und somit wird die Luft gekühlt und getrocknet.
  • Das Kältemittel, das in dem Wärmeaufnehmer 9 verdampft, strömt durch das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19, die Kältemittelleitung 13C und den Druckspeicher 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden und wiederholt damit diesen Kreislauf. Die Luft, die in dem Wärmeaufnehmer 9 getrocknet wird, wird in dem Durchlaufprozess durch den Radiator 4 wieder erhitzt und führt damit die Trocknung und das Heizen des Fahrzeuginnenraums aus, aber in diesem internen Kreislaufmodus zirkuliert das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeaufnehmer 9 (Wärmeaufnahme), die in dem Luftstromkanal 3 auf einer Innenseite vorliegen und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hochgepumpt, sondern die Heizfähigkeit für eine verbrauchte Leistung des Kompressors 2 wird ausgeübt. Die gesamte Menge des Kältemittels fließt durch den Wärmeaufnehmer 9, der einen Trocknungsbetrieb ausübt und somit wie mit dem oben beschriebenen Trocknungs- und Heizmodus verglichen, ist eine Trocknungsfähigkeit höher, aber die Heizfähigkeit geringer.
  • Die Steuerung 32 regelt die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis der Temperatur des Wärmeaufnehmers 9 oder des oben genannten hohen Drucks des Kältemittelkreislaufs R. Zu diesem Zeitpunkt, wählt die Steuerung 32, durch Berechnungen mit der Temperatur des Wärmeaufnehmers 9 oder dem hohen Druck, eine kleinere Kompressorzieldrehzahl aus verfügbaren Kompressorzieldrehzahlen aus, um den Kompressor 2 zu regeln.
  • (4) Trocknungs- und Kühlmodus
  • Als nächstes, im Trocknungs- und Kühlmodus, öffnet die Steuerung 32 das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Dann betreibt die Steuerung den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27 und die Luftmischklappe 28 hat den Zustand, die Luft, die aus dem Innengebläse 27 durch den Radiator 4 geblasen wird, durchzulassen. Folglich strömt das warme, unter Hochdruck stehende, gasförmige Kältemittel, das aus dem Kompressor 2 ausgeleitet wird, in den Radiator 4. Die Luft in dem Luftstromkanal 3 strömt durch den Radiator 4 und somit erwärmt sich die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das warme Kältemittel in dem Radiator 4, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entzogen wird und es somit gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das Kältemittel, das aus dem Radiator 4 herausströmt, fließt durch die Kältemittelleitung 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das auf leicht geöffnet gestellt ist, um in den Au-ßenwärmetauscher 7 zu strömen. Das Kältemittel, das in den Au-ßenwärmetauscher 7 strömt, wird durch das dortige Einströmen oder die Außenluft, die durch das Außengebläse 15 geströmt ist, gekühlt, um zu kondensieren. Das Kältemittel, das aus dem Au-ßenwärmetauscher 7 strömt, strömt von der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um folglich in den Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
  • Das Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 herausströmt, strömt durch das Rückschlagventil 18, um in die Kältemittelleitung 13B einzutreten und strömt durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeaufnehmer 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die von dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um sich durch den wärmeaufnehmenden Betrieb zu diesem Zeitpunkt, an dem Wärmeaufnehmer 9 abzusetzen und somit wird die Luft gekühlt und getrocknet.
  • Das Kältemittel, das in dem Wärmeaufnehmer 9 verdampft, strömt durch das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19 und die Kältemittelleitung 13C, um den Druckspeicher 12 zu erreichen und strömt dort hindurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden und wiederholt damit diesen Kreislauf. Die Luft, die in dem Wärmeaufnehmer 9 gekühlt und getrocknet wird, wird in dem Durchlaufprozess durch den Radiator 4 wieder erwärmt (eine Strahlungsfähigkeit ist geringer als die während des Heizens) und führt damit das Trocknen und das Kühlen des Fahrzeuginnenraums aus. Die Steuerung 32 regelt die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis der Temperatur des Wärmeaufnehmers 9, die durch den Wärmeaufnehmertemperatursensor 48 erfasst wird, regelt ebenfalls die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf Basis des oben genannten hohen Drucks des Kältemittelkreislaufs R, und regelt einen Kältemitteldruck (der Radiatordruck PCI) des Radiators 4.
  • (5) Kühlmodus
  • Als nächstes öffnet die Steuerung 32, in dem Kühlmodus, das Magnetventil 20 in dem obigen Zustand des Trocknungs- und Kühlmodus (in diesem Fall kann das Außenexpansionsventil 6 irgendeine Ventilstellung inklusive komplett geöffnet (die Ventilstellung ist ein oberes Limit der Steuerung) haben) und die Luftmischklappe 28 enthält einen Zustand, bei dem die Luft nicht durch den Radiator 4 strömt und hat einen Zustand zur Steuerung eines Volumens, das von der Luft durchströmt wird. Folglich strömt das warme, unter Hochdruck stehende, gasförmige Kältemittel, das aus dem Kompressor 2 ausgeleitet wird, in den Radiator 4. Wenn die Luft in dem Luftstromkanal 3 nicht durch den Radiator 4 strömt, strömt das Kältemittel nur durch den Radiator und wenn die Luft durch den Radiator strömt, ermöglicht die Steuerung dem Kältemittel Wärme in der Luft abzustrahlen. Das Kältemittel, das aus dem Radiator 4 strömt, strömt durch die Kältemittelleitung 13E, um das Magnetventil 20 und das Au-ßenexpansionsventil 6 zu erreichen.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist das Magnetventil 20 offen und somit umgeht das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6, um durch die Umgehungsleitung 13J zu strömen, und strömt in den Außenwärmetauscher 7 so wie es ist, in dem das Kältemittel durch das dortige Hineinlaufen oder die Außenluft, die durch das Außengebläse 15 strömt, gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 7 strömt, strömt von der Kältemittelleitung 13A durch das Magnetventil 17, um folglich in den Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
  • Das Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 strömt, strömt durch das Rückschlagventil 18, um in die Kältemittelleitung 13B einzutreten und strömt durch den internen Wärmetauscher 19, um das Innenexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeaufnehmer 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der Luft, die von dem Innengebläse 27 ausgeblasen wird, koaguliert, um sich durch den wärmeaufnehmenden Betrieb zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeaufnehmer 9 abzusetzen und somit wird die Luft gekühlt.
  • Das Kältemittel, das in dem Wärmeaufnehmer 9 verdampft, strömt durch das Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19 und die Kältemittelleitung 13C, um den Druckspeicher 12 zu erreichen und strömt dort hindurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden und wiederholt damit diesen Kreislauf. Die Luft, die in dem Wärmeaufnehmer 9 gekühlt und getrocknet wird, strömt nicht durch den Radiator 4 oder strömt geringfügig durch den Radiator, sondern wird von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum geblasen und führt damit das Kühlen des Fahrzeuginnenraums aus. In diesem Kühlmodus regelt die Steuerung 32 die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis der Temperatur des Wärmeaufnehmers 9, die durch den Wärmeaufnehmertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • Während des Startvorgangs wählt die Steuerung 32 den Betriebsmodus auf Basis der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, und einer Zielauslasstemperatur TAO (wird später beschrieben) aus. Ferner, nach dem Startvorgang, wählt und ändert die Steuerung jeden oben genannten Betriebsmodus in Übereinstimmung mit Änderungen des Umfelds der Außenlufttemperatur Tam, der Zielauslasstemperatur TAO und dergleichen und Einstellbedingungen.
  • (6) Steuerungsblöcke des Kompressors und des Außenexpansionsventils im Heizmodus
  • Als nächstes zeigt 3 ein Steuerungsblockdiagramm des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6 durch die Steuerung 32 in dem obigen Heizmodus. Die Steuerung 32 gibt die Zielauslasstemperatur TAO in einen Radiatorzieltemperaturberechnungsbereich 57 und einen Radiatorzielunterkühlungsgradberechnungsbereich 58 ein. Die Zielauslasstemperatur TAO ist ein Zielwert der Temperatur der Luft, die aus dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird und die Steuerung 32 berechnet die Temperatur nach untenstehender Gleichung (1). TAO = ( Tset − Tin ) × K + Tbal ( f ( Tset,SUN,Tam ) )
    Figure DE112016002761B4_0001
    wobei Tset eine vorher bestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch den Klimabetriebsabschnitt 53 festgelegt ist, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein Bilanzwert, der mit der vorher bestimmten Temperatur Tset, einer Menge an Sonneneinstrahlung SUN, die durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfasst wird, und der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, berechnet wird, ist. Ferner gilt im Allgemeinen, je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, desto höher ist die Zielauslasstemperatur TAO, und je höher die Außenlufttemperatur Tam ist, desto geringer wird die Zielauslasstemperatur.
  • Die Steuerung 32 berechnet eine Radiatorzieltemperatur TCO durch die Zielauslasstemperatur TAO in dem Radiatorzieltemperaturberechnungsbereich 57 und sie berechnet als nächstes einen Radiatorzieldruck PCO auf Basis der Radiatorzieltemperatur TCO in einem Radiatorzieldruckberechnungsbereich 61. Dann berechnet die Steuerung 32, durch F/B-Regelung, auf Basis des Radiatorzieldrucks PCO und des Drucks (der Radiatordruck PCI) des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, eine Zieldrehzahl TGNc des Kompressors 2 in einem Kompressordrehzahlberechnungsbereich 62 und betreibt und steuert den Kompressor 2, um die Drehzahl Nc auf die Drehzahl TGNc einzustellen. Das heißt, die Steuerung 32 regelt den Radiatordruck PCI in Übereinstimmung mit der Drehzahl Nc des Kompressors 2.
  • Ferner berechnet die Steuerung 32 einen Zielunterkühlungsgrad TGSC des Radiators 4 auf Basis der Zielauslasstemperatur TAO in dem Radiatorzielunterkühlungsgradberechnungsbereich 58. Auf der anderen Seite berechnet die Steuerung 32 den Unterkühlungsgrad des Kältemittels (den Radiatorunterkühlungsgrad SC) in dem Radiator 4 auf Basis des Radiatordrucks PCI und der Temperatur des Radiators 4 (die Radiatortemperatur TCI), die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, in einem Radiatorunterkühlungsradberechnungsbereich 63. Dann berechnet die Steuerung auf Basis des Radiatorunterkühlungsgrads SC und des Zielunterkühlungsgrads TGSC, durch die F/B-Regelung, eine Zielventilstellung (eine Zielaußenexpansionsventilstellung TGECCV) des Außenexpansionsventils 6 in einem Zielaußenexpansionsventilstellungberechnungsbereich 64. Dann steuert die Steuerung 32 die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 in die Zielaußenexpansionsventilstellung TGECCV.
  • Der Radiatorzielunterkühlungsgradberechnungsbereich 58 der Steuerung 32 führt die Berechnung so aus, dass der Zielunterkühlungsgrad TGSC steigt, wenn die Zielauslasstemperatur TAO höher ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt und die Steuerung führt zum Beispiel eine Steuerung aus, um den Zielunterkühlungsgrad TGSC zu verringern, wenn ein Luftvolumen des Innengebläses 27 kleiner ist.
  • (7) Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors in dem Heizmodus (Nr. 1)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Beispiels der Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors 2 in den oben genannten Heizmodus in Bezug auf 4 gegeben. 4 ist ein Zeitdiagramm, um die Steuerung des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6, die durch die Steuerung 32 in diesem Fall auszuführen ist, zu erklären. Wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 in dem Heizmodus startet, führt die Steuerung eine Startvorgangssteuerung aus, um zu Beginn die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf eine vergleichsweise geringe vorher bestimmte Startvorgangsdrehzahl Nest zu erhöhen, um den Kompressor bei der Startvorgangsdrehzahl Nest für einen vorher festgelegten Zeitraum T1 zu betreiben und dann die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf die Zieldrehzahl TGNc, die wie oben beschrieben berechnet wird, mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeitssteigerung Vup, zu steigern.
  • Ferner, hinsichtlich des Außenexpansionsventils 6, führt die Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors 2 eine Ventilstellunglimitierungsregelung aus, um die Ventilstellung ECCV auf eine vergleichsweise große, vorher bestimmte fixe Stellung X1 einzustellen und nachdem die Drehzahl Nc des Kompressors 2 die Zieldrehzahl TGNc erreicht hat, beendet die Steuerung diese Ventilstellunglimitierungsregelung und wechselt die Regelung, um die Ventilstellung ECCV, die durch die oben genannte F/B-Regelung berechnet wurde, auf die Zielventilstellung TGECCV einzustellen.
  • In diesem Fall ändert die Steuerung, auf Basis der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wurde, die Startvorgangsdrehzahl Nest des Kompressors 2, den vorher festgelegten Zeitraum T1, die Geschwindigkeitszunahme Vup und die fixe Stellung X1 des Außenexpansionsventils 6, die in der Ausführungsform oben genannt wird. Dieses Verhalten wird in Bezug auf das Zeitdiagramm aus 4 beschrieben.
  • Jetzt, wo der Kompressor 2 zum Zeitpunkt t1 nach 4 startet, öffnet die Steuerung 32 die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 auf die oben genannte fixe Stellung X1 bis zum Zeitpunkt t1. Die fixe Stellung X1 ist in einer Region festgelegt, in der die Ventilstellung ECCV innerhalb eines Regelungsbereichs der Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 groß ist, aber die Steuerung 32 ändert die fixe Stellung so, dass die fixe Stellung X1 vergrößert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam größer ist und so, dass die fixe Stellung X1 reduziert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam geringer ist.
  • Dann startet die Steuerung den Kompressor 2 zum Zeitpunkt t1 nach 4 und erhöht die Drehzahl Nc auf die Startvorgangsdrehzahl Nest. Die Startvorgangsdrehzahl Nest wird in einer Region bestimmt, in der die Drehzahl Nc innerhalb eines Regelungsbereichs der Drehzahl Nc des Kompressors 2 klein ist, aber die Steuerung 32 ändert auch die Startvorgangsdrehzahl Nest so, dass die Startvorgangsdrehzahl Nest geringer wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam größer ist, und so dass die Startvorgangsdrehzahl Nest erhöht wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam kleiner ist.
  • Wenn der Kompressor 2 auf diese Weise startet und die Drehzahl auf die Startvorgangsdrehzahl Nest zum Zeitpunkt t2 nach 4 steigt, behält die Steuerung die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf der Startvorgangsdrehzahl Nest bis zum Zeitpunkt t3, nachdem der vorher bestimmte Zeitraum T1 ab dem Zeitpunkt t2 abläuft. Das verhindert einen schnellen Anstieg der Drehzahl Nc während dem Startvorgang des Kompressors 2 im Heizmodus. Ferner, zum Beispiel, in einem Bereich von 30 Sekunden bis 60 Sekunden, ändert die Steuerung 32 auch den vorher bestimmten Zeitraum T1, so dass der vorher bestimmte Zeitraum T1 verlängert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist und so, dass der vorher festgelegte Zeitraum T1 kürzer wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam geringer ist.
  • Dann, wenn der vorher bestimmte Zeitraum T1 abläuft zum Zeitpunkt t3 nach 4, erhöht die Steuerung 32 die Drehzahl Nc des Kompressors 2 mit der vorher festgelegten Geschwindigkeitszunahme Vup. Die Steuerung 32 ändert auch die Geschwindigkeitszunahme Vup der Drehzahl Nc, so dass die Geschwindigkeitszunahme Vup (wie durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt) verringert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist und so dass die Geschwindigkeitszunahme Vup (wie durch eine durchgezogene Linie in 4 gezeigt) erhöht wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam geringer ist.
  • Jetzt, da die Geschwindigkeitszunahme Vup, wie durch die durchgezogene Linie in 4 zeigt, steigt, und die Drehzahl Nc des Kompressors 2 die Zieldrehzahl TGNc zum Zeitpunkt t4 erreicht, beendet die Steuerung 32 die Ventilstellunglimitierungsregelung des Außenexpansionsventils 6 und wechselt zur Einstellung der Ventilstellung durch die oben genannte F/B-Regelung.
  • Demnach führt die Steuerung 32, in der vorliegenden Erfindung, den Betrieb mit der vorher festgelegten Startvorgangsdrehzahl Nest für den vorher festgelegten Zeitraum T1 beim Startvorgang des Kompressors 2 aus und erhöht dann die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf die vorher festgelegte Zieldrehzahl TGNc mit der vorher festgelegten Geschwindigkeitszunahme Vup und ändert auch die Startvorgangsdrehzahl Nest des Kompressors 2 auf Basis der Außenlufttemperatur Tam, so dass die Startvorgangsdrehzahl verringert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist. Deshalb verringert die Steuerung, in einem Umfeld, in dem eine Kältemitteldichte steigt, die Startvorgangsdrehzahl Nest des Kompressors 2 und somit ist es möglich, einen schnellen Druckabfall im Druckspeicher 12 zu unterbinden.
  • Folglich ist es möglich, das Stoßen des Kältemittels im Druckspeicher 12 während des Startvorgangs des Kompressors 2 zielgerichtet zu verhindern oder zu hemmen, und es ist möglich, effektiv Erzeugungen von Flüssigkeitskomprimierung in dem Kompressor 2 und Lärm in dem Druckspeicher 12 zu beenden oder zu verhindern, wobei sich die Zuverlässigkeit der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 verbessern kann und Komfort der Passagiere sich ebenfalls effektiv verbessern kann.
  • Ferner ändert die Steuerung 32, auf Basis der Außenlufttemperatur Tam, den vorher festgelegten Zeitraum T1, so dass der Zeitraum verlängert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist, und somit verlängert die Steuerung in einem Umfeld, in dem die Kältemitteldichte steigt, den vorher festgelegten Zeitraum T1, für den der Kompressor 2 mit der Startvorgangsdrehzahl Nest arbeitet und es ist möglich, weiterhin den schnellen Druckabfall in dem Druckspeicher 12 zu verhindern. Folglich stellt die Steuerung genau den Betriebszeitraum zu der Startvorgangdrehzahl Nest des Kompressors 2 auf Basis der Au-ßenlufttemperatur Tam ein und das Stoßen in dem Druckspeicher 12 wird weiter sicher verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Ferner ändert die Steuerung 32 die Geschwindigkeitszunahme Vup auf Basis der Außenlufttemperatur Tam so, dass die Geschwindigkeitszunahme kleiner wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist. Deshalb verringert die Steuerung, in einem Umfeld, in dem die Kältemitteldichte steigt, die Geschwindigkeit, zu der die Drehzahl Nc des Kompressors 2 von der Startvorgangsdrehzahl Nest steigt und somit ist es möglich, weiterhin den schnellen Druckabfall in dem Druckspeicher 12 zu unterbinden. Folglich stellt die Steuerung genau die Geschwindigkeitszunahme Vup der Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf Basis der Außenlufttemperatur Tam ein und das Stoßen in dem Druckspeicher 12 wird weiter sicher verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts möglich sind.
  • Zusätzlich führt die Steuerung 32 die Ventilstellunglimitierungsregelung aus, um die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 auf die vergleichsweise große vorher festgelegte fixe Stellung X1 während des Startvorgangs des Kompressors 2 einzustellen und die Steuerung bricht die Ventilstellunglimitierungsregelung ab, nachdem die Drehzahl Nc des Kompressors 2 die Zieldrehzahl TGNc erreicht. Daher ist es möglich, Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors 2 zu verhindern. Ferner wird auch Druckwechsel im Druckspeicher 12, die den Betrieb des Außenexpansionsventils 6 begleitet, verhindert, wenn das Außenexpansionsventil 6 an der fixen Stellung X1 gehalten wird. Folglich wird das Stoßen in dem Druckspeicher 12 effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Auch in diesem Fall ändert die Steuerung 32 die fixe Stellung X1 in der Ventilstellunglimitierungsregelung auf Basis der Außenlufttemperatur Tam so, dass die fixe Stellung vergrö-ßert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist und somit in dem Umfeld, in dem die Kältemitteldichte steigt, vergrößert die Steuerung die fixe Stellung X1 des Außenexpansionsventils 6 und somit ist es möglich, weiterhin den Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors 2 zu verhindern. Folglich stellt die Steuerung genau die fixe Stellung X1 des Außenexpansionsventils 6 auf Basis der Außenlufttemperatur Tam ein und das Stoßen in dem Druckspeicher 12 wird weiterhin effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts möglich sind.
  • (8) Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors im Heizmodus (Nr. 2)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich eines anderen Beispiels der Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors 2 im Heizmodus in Bezug auf 5 gegeben. 5 ist ein Zeitdiagramm, um die Steuerung des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6, die in diesem Fall durch die Steuerung 32 ausgeführt werden muss, zu erklären. Es muss angemerkt werden, dass die Steuerung während des Startvorgangs des Kompressors 2 ähnlich zu der in dem Beispiel aus 4 ist und somit die Beschreibung ausgelassen wird.
  • In diesem Fall führt die Steuerung 32 hinsichtlich des Außenexpansionsventils eine Ventilstellunglimitierungsregelung aus, um die Ventilstellung ECCV auf eine vergleichsweise große vorher bestimmte Stellung X2 während des Startvorgangs des Kompressors 2 einzustellen, und erweitert dann allmählich die Ventilstellung ECCV in diesem Fall und nachdem die Drehzahl Nc des Kompressors 2 die Zieldrehzahl TGNc erreicht, bricht die Steuerung diese Ventilstellunglimitierungsregelung ab und stellt um auf eine Regelung, um die Ventilstellung ECCV auf die Zielventilstellung TGECCV, die durch die oben genannte F/B-Regelung berechnet wird, einzustellen.
  • Dann, auch in diesem Fall, ändert die Steuerung 32 die vorher festgelegte Stellung X2 des Außenexpansionsventils 6 auf Basis der Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird. Dieses Verhalten wird in Bezug auf das Zeitdiagramm aus 5 beschrieben. Jetzt, da der Kompressor 2 zum Zeitpunkt t1 nach 5 startet, öffnet die Steuerung 32 die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 auf die oben genannte vorher festgelegte Stellung X2 bis zu dem Zeitpunkt t1. Die vorher festgelegte Stellung X2 ist ebenfalls in einer Region festgelegt, in der die Ventilstellung ECCV innerhalb des Regelungsbereiches der Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 groß ist, aber die Steuerung 32 ändert die vorher festgelegte Stellung, so dass die vorher festgelegte Stellung X2 vergrößert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist und, so dass die vorher festgelegte Stellung X2 kleiner wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam geringer ist.
  • Ferner gibt es, in dieser Ausführungsform, zwei Typensysteme, um die Ventilstellung ECCV von solch einer vorher festgelegten Stellung X2 zu erweitern. In einem System stellt die Steuerung die Ventilstellung auf die vorher festgelegte Stellung X2 zu dem Zeitpunkt t1 ein und öffnet dann kontinuierlich das Ventil zu einer vorher festgelegten Expansionsrate bis zum Zeitpunkt t4 in 5, zu dem die Drehzahl Nc des Kompressors 2 die Zieldrehzahl TGNc (eine obere steigende Linie in 5) erreicht und in dem anderen System behält die Steuerung die vorher festgelegte Stellung X2 bis zum Zeitpunkt t3 in 5 bei, nachdem der vorher festgelegte Zeitraum T1, für den die Steuerung die Drehzahl Nc des Kompressors auf der Startvorgangdrehzahl Nest beibehält, und die Steuerung öffnet das Ventil zu einer vorher festgelegten Expansionsrate bis zum Zeitpunkt t4 (eine niedrigere horizontale Linie und eine steigende Linie in 5).
  • In jedem Fall ist es möglich, den Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors 2 zu verhindern. Ferner ist es auch möglich, die Druckänderung in dem Druckspeicher 12, die den Betrieb des Außenexpansionsventils 6 begleitet, zu minimieren und somit wird das Stoßen in dem Druckspeicher 12 effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • Ferner ändert die Steuerung 32, auch in diesem Fall, die vorher festgelegte Stellung X2 in der Ventilstellunglimitierungsregelung, so dass die Stellung vergrößert wird, wenn die Außenlufttemperatur Tam höher ist, auf Basis der Außenlufttemperatur Tam und somit vergrößert die Steuerung, in dem Umfeld, in dem die Kältemitteldichte steigt, die vorher festgelegte Stellung X2 des Außenexpansionsventils 6 und somit ist es möglich, den Druckabfall auf der Ansaugseite während des Startvorgangs des Kompressors 2 weiterhin zu verhindern. Folglich, auch in diesem Beispiel, stellt die Steuerung genau die vorher festgelegte Stellung X2 des Außenexpansionsventils 6 auf Basis der Außenlufttemperatur Tam ein und das Stoßen in dem Druckspeicher 12 wird weiterhin effektiv verhindert, so dass die Verbesserungen der Zuverlässigkeit und des Komforts erreichbar sind.
  • (9) Steuerung während des Stoppens des Kompressors im Heizmodus (Nr. 1)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich eines Steuerungsbeispiels während des Stoppens des Kompressors 2 im Heizmodus in Bezug auf 6 gegeben. 6 ist ein Zeitdiagramm, um die Steuerung des Kompressors 2 und des Magnetventils 21, die durch die Steuerung 32 in diesem Fall ausgeführt werden muss, zu erklären. Wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 im Heizmodus stoppt, schließt die Steuerung zu Beginn das Magnetventil 21 zum Heizen, das auf der stromaufwärtigen Seite des Druckspeichers 12 angeschlossen ist (Ventil schließen), betreibt den Kompressor 2 für einen vorher festgelegten Zeitraum und stoppt dann den Kompressor.
  • Dieses Verhalten wird in Bezug auf das Zeitdiagramm in 6 beschrieben. Wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 im Heizmodus stoppt, schließt die Steuerung zunächst das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t1 in 6, wie durch eine gestrichelte Linie (Ventil schließen) gezeigt. Das Magnetventil 21 schließt auf diese Weise und darauf wird das Einströmen des Kältemittels in den Druckspeicher 12 behindert. Danach betreibt die Steuerung den Kompressor 2 für einen vorher festgelegten Zeitraum, verringert die Drehzahl Nc des Kompressors 2 zu einer beschriebenen Geschwindigkeitsabnahme ab dem Zeitpunkt t2 in 6 und stoppt dann den Kompressor 2 zum Zeitpunkt t3.
  • Somit schließt, wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 stoppt, die Steuerung das Magnetventil 21, das auf der Kältemittel-stromaufwärtigen Seite des Druckspeichers 12 angeschlossen und während des Heizens geöffnet ist, betreibt den Kompressor 2 für den vorher festgelegten Zeitraum und stoppt dann den Kompressor 2. Deshalb wird das Einströmen des Kältemittels in den Druckspeicher 12 behindert, nachdem das Magnetventil 21 schließt und eine Menge an Kältemittel, das in dem Druckspeicher 12 gespeichert werden soll, verringert sich, wenn der Kompressor 2 stoppt.
  • Folglich wird auch das Stoßen des Kältemittels in dem Druckspeicher 12 oder das Ausfließen des flüssigen Kältemittels aus dem Druckspeicher 12 beim nächsten Startvorgang verhindert und die Verbesserungen der Zuverlässigkeit der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 und des Komforts sind erreichbar.
  • (10) Steuerung während des Stoppens des Kompressors im Heizmodus (Nr. 2)
  • Es muss angemerkt werden, dass in der obigen Regelung, die Steuerung einmal die Drehzahl Nc des Kompressors 2 verringern und dann das Magnetventil 21 schließen kann. 6 zeigt solch eine Steuerung durch eine durchgezogene Linie. Im Besonderen in diesem Fall, schließt die Steuerung 32 das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t1 nicht und verringert zunächst die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf einen niedrigeren Wert einer vorher festgelegten Drehzahl Nc1 zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3. Dann verringert die Steuerung die Drehzahl auf die vorher festgelegte Drehzahl Nc1 und schließt dann das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t3 (Ventil schließen).
  • Danach betreibt die Steuerung 32 den Kompressor 2 mit der Drehzahl Nc1 für einen vorher festgelegten Zeitraum bis zum Zeitpunkt t4 und stoppt dann den Kompressor. Demnach ist es möglich, wenn die Steuerung 32 die Drehzahl Nc des Kompressors 2 verringert und dann das Magnetventil 21 schließt, weiterhin die Menge des Kältemittels in dem Druckspeicher 12 zu verringern.
  • (11) Steuerung während des Stoppens des Kompressors im Heizmodus (Nr. 3)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich eines anderen Beispiels der Steuerung während des Stoppens des Kompressors 2 im Heizmodus in Bezug auf 7 gegeben. 7 ist ein Zeitdiagramm, um die Steuerung des Kompressors 2, des Magnetventils 21 und des Außenexpansionsventils 6, das durch die Steuerung 32 in diesem Fall ausgeführt wird, zu erklären. In diesem Fall, wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 im Heizmodus stoppt, schließt die Steuerung zunächst das Magnetventil 21 zum Heizen, das an der Kältemittel-stromaufwärtigen Seite des Druckspeichers 12 angeschlossen ist (Ventil schließt), betreibt den Kompressor 2 für einen vorher bestimmten Zeitraum, während sie die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 reduziert und stoppt dann den Kompressor.
  • Dieses Verhalten wird in Bezug auf das Zeitdiagramm in 7 beschrieben. Wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 im Heizmodus stoppt, schließt die Steuerung zunächst das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t1 in 7, wie durch eine gestrichelte Linie (Ventil schließen) gezeigt. Das Magnetventil 21 schließt auf diese Weise und darauffolgend wird der Einfluss des Kältemittels in den Druckspeicher 12 behindert. Anschließend, wie durch die gestrichelte Linie in 7 gezeigt, betreibt die Steuerung den Kompressor 2 für einen vorher festgelegten Zeitraum, während sie die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 schließt oder die Ventilstellung auf eine Minimalstellung reduziert, verringert die Drehzahl Nc des Kompressors 2, um eine beschriebene Geschwindigkeitsabnahme ab dem Zeitpunkt t2 in 7 und stoppt dann den Kompressor 2 zum Zeitpunkt t3.
  • Demnach, wenn die Steuerung 32 den Kompressor 2 stoppt, schließt die Steuerung das Magnetventil 21 zum Heizen, betreibt den Kompressor 2 für den vorher festgelegten Zeitraum, während sie die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 verringert, und stoppt dann den Kompressor 2. Daher ist es möglich, das Kältemittel auf der stromaufwärtigen Seite (eine Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs R) von dem Außenexpansionsventil 6 während des Stoppens des Kompressors 2 zu speichern. Folglich, wenn das Magnetventil 21 beim nächsten Startvorgang des Kompressors 2 öffnet, ist es möglich, die Menge des Kältemittels, das in den Druckspeicher fließt, zu verringern, es ist ebenso möglich, die Erzeugung der Flüssigkeitskomprimierung beim Startvorgang des Kompressors 2 zu verhindern und die Zuverlässigkeit kann verbessert werden.
  • (12) Steuerung während des Stoppens des Kompressors im Heizmodus (Nr. 4)
  • Es muss angemerkt werden, dass auch in der obigen Regelung die Steuerung einmal die Drehzahl Nc des Kompressors 2 senken und dann das Magnetventil 21 schließen kann. 7 zeigt solch eine Regelung durch eine durchgezogene Linie. Im Besonderen in diesem Fall, schließt die Steuerung 32 das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t1 nicht und verringert zunächst die Drehzahl Nc des Kompressors 2 auf einen geringeren Wert der vorher festgelegten Drehzahl Nc1 zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3. Dann verringert die Steuerung die Drehzahl auf die vorher festgelegte Drehzahl Nc1 und schließt dann das Magnetventil 21 zum Zeitpunkt t3 (Ventil schließen durch eine durchgezogene Linie in 7 gezeigt).
  • Danach betreibt die Steuerung 32 den Kompressor 2 mit der Drehzahl Nc1 für einen vorher bestimmten Zeitraum bis zum Zeitpunkt t4, während sie die Ventilstellung ECCV des Außenexpansionsventils 6 schließt oder die Ventilstellung auf eine minimale Ventilstellung ab dem Zeitpunkt t3 (durch die durchgezogene Linie in 7 gezeigt) reduziert und stoppt dann den Kompressor. Wenn die Steuerung 32 die Drehzahl Nc des Kompressors 2 reduziert und dann das Magnetventil 21 auf diese Weise schließt, ist es möglich, weiterhin die Menge des Kältemittels in dem Druckspeicher 12 zu verringern.
  • Ausführungsform 2
  • Als nächstes zeigt 8 eine weitere strukturelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind ein Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und ein Unterkühlungsabschnitt 16 nicht in einem Außenwärmetauscher 7 vorgesehen und eine Kältemittelleitung 13A, die sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckt, wird an eine Kältemittelleitung 13B mittels eines Magnetventils 17 und eines Rückschlagventils 18 angeschlossen. Ferner wird eine Kältemittelleitung 13D, die sich aus der Kältemittelleitung 13A verzweigt, ähnlich an eine Kältemittelleitung 13C auf einer stromabwärtigen Seite eines internen Wärmetauschers 19 mittels eines Magnetventils 21 angeschlossen.
  • Der übrige Aufbau ist ähnlich zu dem Beispiel aus 1. Die vorliegende Erfindung ist auch in der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 eines Kältemittelkreislaufs R, der einen Außenwärmetauscher 7, der keinen Abschnitt für einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und keinen Unterkühlungsabschnitt 16, auf diese Weise verwendet, effektiv.
  • Ausführungsform 3
  • Als nächstes zeigt 9 noch eine weitere strukturelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein Heizmedium-zirkulierender Kreislauf 23 als zusätzliches Heizmittel in der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1 angeordnet. Der Heizmedium-zirkulierende Kreislauf 23 enthält eine Zirkulationspumpe 30, die ein Zirkulationsmittel darstellt, einen Heizmedium-heizenden Elektroheizer 35 und einen Heiz-mittel-Luftwärmetauscher 40, der in dem Luftstromkanal 3 auf einer Luftstromaufwärtigen Seite des Radiators 4 in Bezug auf den Luftstrom in dem Luftstromkanal 3 angeordnet ist, und diese Komponenten werden nacheinander ringförmig durch eine Heizmediumleitung 23A angeschlossen. Es muss angemerkt werden, dass als ein Heizmittel, um in dem Heizmediumzirkulierenden Kreislauf 23 zu zirkulieren, zum Beispiel Wasser, ein Kältemittel wie etwa HFO-1234yf, eine Kühlflüssigkeit oder dergleichen angewendet wird.
  • Ferner, wenn die Zirkulationspumpe 30 in Betrieb ist und der Heizmedium-heizende Elektroheizer 35 bestromt wird, um Wärme zu erzeugen, zirkuliert das Heizmedium, das durch den Heizmedium-heizenden Elektroheizer 35 aufgeheizt wurde, durch den Heizmedium-Luftwärmetauscher 40. Das heißt, der Heizmedium-Luftwärmetauscher 40 des Heizmedium-zirkulierenden Kreislaufs 23 wird ein sogenannter Heizkern und wenn eine Heizfähigkeit durch den Radiator 4 unzureichend ist, werden der Heizmedium-heizende Elektroheizer 35 und die Zirkulationspumpe 30 betrieben, um das Heizen des Fahrzeuginnenraums zu komplementieren. Die Anwendung des Heizmedium-zirkulierenden Kreislaufs 23 kann die elektrische Sicherheit der Passagiere verbessern.
  • Der übrige Aufbau ist ähnlich zu dem Beispiel aus 1. Demnach ist die vorliegende Erfindung auch in der Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung 1, in der der Heizmedium-zirkulierende Kreislauf 23 als zusätzliches Heizmittel vorgesehen ist, effektiv.
  • Es muss angemerkt werden, unnötig zu erwähnen, dass die Ausprägung oder jeder in jeder Ausführungsform oben beschriebene numerische Wert des Kältemittelkreislaufs R nicht auf die Ausführungsform limitiert ist und geändert werden kann, ohne von der Hauptaussage der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung
    2
    Kompressor
    3
    Luftstromkanal
    4
    Radiator
    6
    Außenexpansionsventil
    7
    Außenwärmetauscher
    8
    Innenexpansionsventil
    9
    Wärmeaufnehmer
    11
    Verdampfungsfähigkeitsregelungsventil
    12
    Druckspeicher
    17, 20, 21, 22
    Magnetventil (Öffnungs-/Schließventil)
    26
    Ansaugänderungsklappe
    27
    Innengebläse (Gebläseventilator)
    28
    Luftmischklappe
    32
    Steuerung (Steuerungsmittel)
    R
    Kältemittelkreislauf

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung, die aufweist: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu komprimieren, einen Luftstromkanal, durch den Luft, die an einen Fahrzeuginnenraum abgegeben werden soll, strömt, einen Radiator, der in dem Luftstromkanal angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme abzustrahlen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um dem Kältemittel zu ermöglichen, Wärme aufzunehmen, ein Druckspeicher, der auf einer Kältemittelansaugseite des Kompressors angeschlossen ist, und ein Steuerungsmittel; wobei das Steuerungsmittel dem Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgeleitet wurde, ermöglicht Wärme in dem Radiator abzustrahlen und das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt ist, dekomprimiert, um dem Kältemittel zu ermöglichen Wärme in dem Außenwärmetauscher aufzunehmen und dabei den Fahrzeuginnenraum heizt; wobei weiterhin während des Startvorgangs des Kompressors das Steuerungsmittel einen Betrieb zu einer vorher festgelegten Startvorgangsdrehzahl für einen vorher festgelegten Zeitraum weiterführt und dann eine Drehzahl des Kompressors auf eine vorher festgelegte Zieldrehzahl mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeitszunahme anhebt, und die Startvorgangsdrehzahl des Kompressors auf Basis einer Außenlufttemperatur ändert, so dass die Startvorgangsdrehzahl verringert wird, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf Basis der Außenlufttemperatur das Steuerungsmittel den vorher festgelegten Zeitraum ändert, so dass der vorher festgelegte Zeitraum verlängert wird, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf Basis der Außenlufttemperatur das Steuerungsmittel die Geschwindigkeitszunahme ändert, so dass die Geschwindigkeitszunahme verringert wird, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung ein Außenexpansionsventil aufweist, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher einströmt, zu dekomprimieren, wobei das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung ausführt, um eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf eine vorher festgelegte fixe Stellung während des Startvorgangs des Kompressors einzustellen, und die Ventilstellunglimitierungsregelung nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht, abbricht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung ein Außenexpansionsventil aufweist, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher einströmt, zu dekomprimieren, wobei das Steuerungsmittel eine Ventilstellunglimitierungsregelung ausführt, um eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf eine vorher festgelegte Stellung während des Startvorgangs des Kompressors einzustellen, und um dann allmählich die Ventilstellung zu vergrößern und das Steuerungsmittel die Ventilstellunglimitierungsregelung, nachdem die Drehzahl des Kompressors die Zieldrehzahl erreicht, abbricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei auf Basis der Außenlufttemperatur, das Steuerungsmittel die fixe Stellung oder die vorher festgelegte Stellung in der Ventilstellunglimitierungsregelung verändert, so dass die Stellung vergrößert wird, wenn die Außenlufttemperatur höher ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung ein Öffnungs-/Schließventil aufweist, das auf einer Kältemittel-stromaufwärtigen Seite mit dem Druckspeicher verbunden ist und das während des Heizens geöffnet ist, wobei, wenn das Steuerungsmittel den Kompressor stoppt, das Steuerungsmittel das Öffnungs-/Schließventil schließt, anschließend den Kompressor für den vorher festgelegten Zeitraum betreibt und dann den Kompressor stoppt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuerungsmittel die Drehzahl des Kompressors verringert und dann das Öffnungs-/Schließventil schließt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zu betreibende Fahrzeugklimaanlagenvorrichtung ein Außenexpansionsventil aufweist, um das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher einströmt, zu dekomprimieren, wobei das Steuerungsmittel das Öffnungs-/Schließventil schließt und den Kompressor für den vorher festgelegten Zeitraum betreibt, während sie eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils verkleinert.
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