DE112020000787T5

DE112020000787T5 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE112020000787T5
Application number: DE112020000787.1T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ishizeki; Akihiro Hoshino
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113412385A; WO2020166273A1; JP2020133927A; CN113412385B

Abstract

Die für eine Initialisierungsverarbeitung benötigte Zeit soll verkürzt werden. Wenn bei angehaltenem System ein Expansionsventil 12 weiter als ein Schwellenwert th1 geöffnet ist (Urteil in S103: „Ja“), wird der Schwellenwert th1 als der Sollöffnungsgrad eingestellt (S104). Indem dann die Impulssignale zum Schließen bis zum Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor 13 angelegt werden (S105), wird eine Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durchgeführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage.
STAND DER TECHNIK
Viele elektronische Expansionsventile, die durch einen Schrittmotor angetrieben werden, weisen kein Mittel zum genauen Erfassen ihres Absolutwinkels beim Systemstart auf, weshalb, wie in Patentdokument 1 gezeigt, beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, um die vollständig geschlossene Stellung zu erfassen. Dabei wird die vollständig geschlossene Stellung erfasst, indem beim Systemstart eine Impulszahl angelegt wird, bei der sich das elektronische Expansionsventil vollständig schließt. Es geschieht auch, dass beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, um die vollständig geöffnete Stellung zu erfassen.
LISTE DER REFERENZDOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2018-53908
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Bei einer Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geschlossenen Stellung ist beispielsweise für den Fall, dass das elektronische Expansionsventil nahe der vollständig geöffneten Stellung angehalten wurde, die Impulszahl für ein vollständiges Schließen hoch, und es vergeht mehr Zeit bis zum Abschluss. Ebenso ist bei einer Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geöffneten Stellung für den Fall, dass das elektronische Expansionsventil nahe der vollständig geschlossenen Stellung angehalten wurde, die Impulszahl für ein vollständiges Öffnen hoch, und es vergeht mehr Zeit bis zum Abschluss. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die für die Initialisierungsverarbeitung benötigte Zeit zu verkürzen.
LÖSUNG DER AUFGABEN
Eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad sich entsprechend einem Drehwinkel eines Schrittmotors verändert, einen Startsteuerungsabschnitt, der beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchführt, um durch Anlegen von Impulssignalen zum vollständigen Schließen des Expansionsventils an den Schrittmotor eine vollständig geschlossene Stellung des Expansionsventils zu erfassen, und einen Haltsteuerungsabschnitt, der bei angehaltenem System eine Vorbereitungsverarbeitung für eine nächste Initialisierungsverarbeitung durchführt, indem er für den Fall, dass das Expansionsventil in Bezug auf einen ersten Schwellenwert, der im Voraus zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung festgelegt wurde, weiter geöffnet ist, einen ersten Sollöffnungsgrad einstellt, der zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung liegt und eine in Bezug auf den aktuellen Öffnungsgrad weiter geschlossene Stellung ist, und Impulssignale zum Schließen bis zum ersten Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor anlegt.
Eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad sich entsprechend einem Drehwinkel eines Schrittmotors verändert, einen Startsteuerungsabschnitt, der beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchführt, um durch Anlegen von Impulssignalen zum vollständigen Öffnen des Expansionsventils an den Schrittmotor eine vollständig geöffnete Stellung des Expansionsventils zu erfassen, und einen Haltsteuerungsabschnitt, der bei angehaltenem System eine Vorbereitungsverarbeitung für eine nächste Initialisierungsverarbeitung durchführt, indem er für den Fall, dass das Expansionsventil in Bezug auf einen dritten Schwellenwert, der im Voraus zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung festgelegt wurde, weiter geschlossen ist, einen dritten Sollöffnungsgrad einstellt, der zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung liegt und eine in Bezug auf den aktuellen Öffnungsgrad weiter geöffnete Stellung ist, und Impulssignale zum Öffnen bis zum dritten Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor anlegt.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann für den Fall einer Ausgestaltung, bei der als Initialisierungsverarbeitung das Expansionsventil vollständig geschlossen wird, durch Schließen bis zum ersten Sollöffnungsgrad bei angehaltenem System die bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung benötigte Zeit verkürzt werden. Ebenso kann für den Fall einer Ausgestaltung, bei der als Initialisierungsverarbeitung das Expansionsventil vollständig geöffnet wird, durch Öffnen bis zum dritten Sollöffnungsgrad bei angehaltenem System die bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung benötigte Zeit verkürzt werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Fahrzeugklimaanlage;
2 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung beim Halt einer ersten Ausführungsform;
3 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung beim Start der ersten Ausführungsform;
4 ein Zeitdiagramm des Öffnungsgrads des Expansionsventils in der ersten Ausführungsform;
5 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung beim Halt einer zweiten Ausführungsform;
6 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung beim Start der zweiten Ausführungsform; und
7 ein Zeitdiagramm des Öffnungsgrads des Expansionsventils in der zweiten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Figuren sind schematisch und können von tatsächlichen Ausgestaltungen abweichen. In der nachfolgenden Ausführungsform werden zudem beispielhaft Vorrichtungen und Verfahren zum Umsetzen des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung dargestellt, doch ist die Konfigurierung nicht auf die untenstehenden Angaben beschränkt. Somit können innerhalb des in den Ansprüchen dargelegten technischen Umfangs auf unterschiedliche Weise Änderungen am technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Erste Ausführungsform
Aufbau
1 zeigt einen Teil einer Fahrzeugklimaanlage. Die Fahrzeugklimaanlage 11 ist ein Wärmepumpensystem, das in einem Kraftfahrzeug installiert ist, und weist ein Expansionsventil 12, einen Schrittmotor 13 und eine Steuereinrichtung 14 auf. Die Beschreibung anderer Aufbauelemente der Fahrzeugklimaanlage 11 entfällt.
Indem das Expansionsventil 12 flüssigen Hochdruck-Wärmeträger vernebelt und ausspritzt, reduziert sie den Druck des leicht vergasenden Niedrigdruck-Wärmeträgers, und es handelt sich dabei um ein elektronisch gesteuertes Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad sich entsprechend dem Drehwinkel des Schrittmotors 13 zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung ändert. Es ist ein struktureller Anschlag bereitgestellt, sodass es sich in der vollständig geöffneten Stellung nicht weiter öffnen kann.
Der Schrittmotor 13 wird durch eingespeiste Impulssignale angetrieben, erlangt einen Drehwinkel proportional zur Impulszahl und behält für den Fall, dass keine Impulse eingespeist werden, eine Haltstellung bei. Die benötigte Anzahl an Impulsen bis zum Öffnen des Expansionsventils 12 aus der vollständig geschlossenen Stellung in die vollständig geöffnete Stellung oder bis zum Schließen aus der vollständig geöffneten Stellung in die vollständig geschlossene Stellung beträgt beispielsweise 500 Impulse. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 wird durch den Schrittwinkel und die Frequenz bestimmt. Die Steuereinrichtung 14 ist beispielsweise durch einen Mikrocomputer ausgebildet und legt über eine nicht dargestellte Antriebsschaltung Impulssignale an den Schrittmotor 13 an. Die Steuereinrichtung 14 führt beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geschlossenen Stellung durch und weist einen Haltsteuerungsabschnitt 15 und einen Startsteuerungsabschnitt 16 auf.
Der Haltsteuerungsabschnitt 15 führt bei angehaltenem System eine Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durch. Es folgt eine Beschreibung der durch den Haltsteuerungsabschnitt 15 durchgeführten Steuerung beim Halt.
2 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung beim Halt der ersten Ausführungsform. Die Steuerung beim Halt wird bei angehaltenem System gestartet, also wenn ein Zündschalter ausgeschaltet wird. Auch bei ausgeschaltetem Zündschalter wird der Fahrzeugklimaanlage 11 elektrischer Strom zugeführt, bis eine im Voraus festgelegte Zeit Ts verstrichen ist. Die Zeit Ts beiträgt beispielsweise zwischen einigen Dutzend Sekunden und einigen Minuten und ist wenigstens eine Zeit, die länger als die bis zum Abschluss der Vorbereitungsverarbeitung durch die Steuerung beim Halt vergehende Zeit ist.
Zunächst wird in Schritt S101 geurteilt, ob für den nächsten Systemstart, also das nächste Einschalten des Zündschalters, die Durchführung einer Initialisierungsverarbeitung geplant ist. Die Initialisierungsverarbeitung wird nicht bei jedem Systemstart, sondern je einmal für einige Starts (etwa alle zwei bis fünf Starts) durchgeführt. Wenn für den nächsten Systemstart keine Initialisierungsverarbeitung geplant ist, ist keine Vorbereitungsverarbeitung für eine Initialisierungsverarbeitung nötig, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S102. Wenn aber für den nächsten Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung geplant ist, ist eine Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung nötig, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S103.
In Schritt S102 erfolgt eine Rückkehr zu einem festgelegten Hauptprogramm, nachdem der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12, also der aktuelle Drehwinkel des Schrittmotors 13, in einem Speicher gespeichert wurde. Der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 wird auf Grundlage der in den Schrittmotor 13 eingespeisten Impulssignale beurteilt.
In Schritt S103 wird beurteilt, ob der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 größer als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert th1 (erster Schwellenwert) ist. Der Schwellenwert th1 ist beispielsweise ein mittlerer Wert zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung. Hier gilt, dass er ein Wert der Öffnung um 250 Impulse aus der vollständig geschlossenen Stellung oder der Schließung um 250 Impulse aus der vollständig geöffneten Stellung ist. Wenn der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 größer als der Schwellenwert th1 ist, erfolgt ein Übergang zu Schritt S104. Wenn hingegen der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 auf oder unter dem Schwellenwert th1 liegt, erfolgt ein Übergang zu Schritt S106.
In Schritt S104 wird ein Sollöffnungsgrad des Expansionsventils 12 (erster Sollöffnungsgrad) auf den Schwellenwert th1 eingestellt.
Im nächsten Schritt S105 werden die zum Schließen des Expansionsventils 12 bis zum Sollöffnungsgrad nötigen Impulse an den Schrittmotor 13 ausgegeben, woraufhin ein Übergang zu Schritt S102 erfolgt. Das heißt, es wird die der Differenz zwischen dem aktuellen Öffnungsgrad und dem Schwellenwert th1 entsprechende Anzahl von Impulsen zum Drehen in Schließungsrichtung angelegt. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 ist dabei konstant.
In Schritt S106 wird beurteilt, ob der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 größer als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert th2 (zweiter Schwellenwert) ist. Der Schwellenwert th2 ist ein Wert zwischen dem Schwellenwert th1 und der vollständig geschlossenen Stellung und ist ein unterer Grenzwert, bei dem das Expansionsventil 12 mit Gewissheit als geöffnet gilt. Hier gilt, dass er ein Wert der Öffnung um 50 Impulse aus der vollständig geschlossenen Stellung oder der Schließung um 200 Impulse ab dem ersten Schwellenwert th1 ist. Wenn der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 größer als der Schwellenwert th2 ist, erfolgt ohne weitere Maßnahme ein Übergang zu Schritt S102. Wenn hingegen der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 auf oder unter dem Schwellenwert th2 liegt, erfolgt ein Übergang zu Schritt S107.
In Schritt S107 wird ein Sollöffnungsgrad des Expansionsventils 12 (zweiter Sollöffnungsgrad) auf den Schwellenwert th2 eingestellt.
Im nächsten Schritt S108 werden die zum Öffnen des Expansionsventils 12 bis zum Sollöffnungsgrad nötigen Impulse an den Schrittmotor 13 ausgegeben, woraufhin ein Übergang zu Schritt S102 erfolgt. Das heißt, es wird die der Differenz zwischen dem aktuellen Öffnungsgrad und dem Schwellenwert th2 entsprechende Anzahl von Impulsen zum Drehen in Öffnungsrichtung angelegt. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 ist dabei konstant.
Dies ist die Steuerung beim Halt.
Der Startsteuerungsabschnitt 16 führt beim Systemstart die Initialisierungsverarbeitung durch. Es folgt eine Beschreibung der durch den Startsteuerungsabschnitt 16 durchgeführten Steuerung beim Start.
3 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung beim Start der ersten Ausführungsform. Die Steuerung beim Start wird beim Start des Systems gestartet, also wenn der Zündschalter eingeschaltet wird. Zunächst wird in Schritt S111 der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12, also der Drehwinkel des Schrittmotors 13, aus dem Speicher abgerufen. Im nächsten Schritt S112 wird beurteilt, ob bei diesem Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird. Wenn keine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, erfolgt ohne weitere Maßnahmen eine Rückkehr zum festgelegten Hauptprogramm. Wenn hingegen eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, erfolgt ein Übergang zu Schritt S113.
In Schritt S113 werden die Impulse zum vollständigen Schließen ab dem aktuellen Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 eingestellt. Genauer handelt sich um eine Anzahl von Impulsen zum Schließen des Expansionsventils 12, bei denen dem aktuellen Öffnungsgrad ein im Voraus festgelegter Wert α hinzuaddiert wird. Der im Voraus festgelegte Wert α kann ein fixer Wert von einigen Dutzend Impulsen bis zu einigen Hundert Impulsen sein oder ein um einige Dutzend Prozent des aktuellen Öffnungsgrads variabler Wert sein.
Im nächsten Schritt S114 werden die Impulse zum vollständigen Schließen des Expansionsventils 12 an den Schrittmotor 13 ausgegeben. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 ist dabei konstant.
Im nächsten Schritt S115 wird die Stellung, in der der Schrittmotor 13 angehalten hat, als vollständig geschlossene Stellung des Expansionsventils 12 erfasst, und es erfolgt eine Rückkehr zum festgelegten Hauptprogramm.
Dies ist die Steuerung beim Start.
Wirkungsweise
Als Nächstes werden die wichtigsten Wirkungen der ersten Ausführungsform beschrieben. Das durch den Schrittmotor 13 angetriebene Expansionsventil 12 weist kein Mittel zum genauen Erfassen des Absolutwinkels beim Systemstart auf, weshalb beim Systemstart, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, die Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geschlossenen Stellung durchgeführt wird. Es werden also die Impulse zum vollständigen Schließen des Expansionsventils 12 ab dem aktuellen Öffnungsgrad eingestellt (S113) und an den Schrittmotor 13 ausgegeben (S114). Für ein zuverlässiges vollständiges Schließen wird dabei die Anzahl von Impulsen zum Schließen des Expansionsventils 12 angelegt, bei der dem aktuellen Öffnungsgrad ein im Voraus festgelegter Wert α hinzuaddiert wird. Indem auf diese Weise die vollständig geschlossene Stellung des Expansionsventils 12 regelmäßig erfasst wird, wird die Steuerungsgenauigkeit erhöht.
Bei angehaltenem System, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird zudem die Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durchgeführt. Das heißt, wenn bei angehaltenem System das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th1 geöffnet ist (Urteil in S103: „Ja“), wird der Schwellenwert th1 als der Sollöffnungsgrad eingestellt (S104). Indem dann die Impulssignale zum Schließen bis zum Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor 13 angelegt werden (S105), wird die Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durchgeführt. Dadurch reicht es bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung aus, das Expansionsventil 12 ab dem Schwellenwert th1 vollständig zu schließen, wodurch die benötigte Zeit verkürzt werden kann.
Wenn das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System auf oder unter dem Schwellenwert th1 (Urteil in S103: „Nein“) und über dem Schwellenwert th2 liegt (Urteil in S106: „Ja“), muss das Expansionsventil 12 nicht weiter geschlossen werden. Daher werden keine Impulssignale an den Schrittmotor 13 angelegt, und für das Expansionsventil 12 wird der aktuelle Öffnungsgrad beibehalten. Da somit der Schrittmotor 13 nicht im Voraus für die Initialisierungsverarbeitung angetrieben werden muss, kann ein Anstieg der Häufigkeit der Betriebsvorgänge unterbunden werden. Da bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung das Expansionsventil 12 nur von einem Öffnungsgrad ab oder unter dem Schwellenwert th1 vollständig geschlossen werden muss, ist die benötigte Zeit kurz.
Darüber hinaus ist es bei angehaltenem System nicht bevorzugt, das Expansionsventil 12 vollständig zu schließen oder im Wesentlichen vollständig zu schließen. Wird das Expansionsventil 12 nämlich vollständig geschlossen, entsteht im Kältekreislauf ein geschlossener Kreis, weshalb es schwierig ist, Druckveränderungen im Zuge von Temperaturveränderungen zu absorbieren. Wenn das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System auf oder unter dem Schwellenwert th2 liegt (Urteil in S106: „Nein“), wird daher der Schwellenwert th2 als Sollöffnungsgrad eingestellt (S107), und es werden Impulssignale zum Öffnen bis auf den Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor 13 angelegt (S108). Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, dass bei angehaltenem System im Kältekreislauf ein geschlossener Kreis entsteht.
4 zeigt ein Zeitdiagramm des Öffnungsgrads des Expansionsventils in der ersten Ausführungsform. 4(a) zeigt dabei den Fall bei angehaltenem System in einem Zustand, in dem das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th1 geöffnet ist, wobei ein Ausführungsbeispiel mit einer fett gedruckten durchgezogenen Linie und ein Vergleichsbeispiel mit einer fett gedruckten punktierten Linie gezeigt ist. Als Vergleichsbeispiel dient hier der Fall, dass keine Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird. Im Vergleichsbeispiel wird, wenn zum Zeitpunkt t11 der Zündschalter ausgeschaltet wird, keine Vorbereitungsverarbeitung durchgeführt, weshalb der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 beibehalten wird. Wenn zum Zeitpunkt 113 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geschlossene Stellung zu schließen. Zum Zeitpunkt t15 schließt sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geschlossenen Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen.
Im Ausführungsbeispiel dagegen wird zum Zeitpunkt t11, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird, die Vorbereitungsverarbeitung gestartet, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in Richtung des Schwellenwerts th1 zu schließen. Wenn zum Zeitpunkt t12 das Expansionsventil 12 den Schwellenwert th1 erreicht, ist die Vorbereitungsverarbeitung abgeschlossen, und der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 wird beibehalten. Wenn zum Zeitpunkt t13 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geschlossene Stellung zu schließen. Zum Zeitpunkt t14 schließt sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geschlossenen Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen. Indem auf diese Weise die Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, kann der Zeitpunkt des Abschlusses der Initialisierungsverarbeitung von t15 auf t14 verkürzt werden.
4(b) zeigt einen Fall, in dem sich das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System in einem Zustand befindet, in dem es weiter als der Schwellenwert th1 geschlossen und weiter als der Schwellenwert th2 geöffnet ist. Wenn zum Zeitpunkt t21 der Zündschalter ausgeschaltet wird, wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 beibehalten. Wenn zum Zeitpunkt t22 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geschlossene Stellung zu schließen. Zum Zeitpunkt t23 schließt sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geschlossenen Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen. Wenn das System angehalten wird und sich das Expansionsventil 12 bereits um ein gewisses Maß geschlossen hat, muss der Schrittmotor 13 somit nicht im Voraus für die Initialisierungsverarbeitung angetrieben werden, sodass ein Anstieg der Häufigkeit der Betriebsvorgänge unterbunden werden kann.
4(c) zeigt den Fall, dass sich das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System in einem Zustand befindet, in dem es weiter als der Schwellenwert th2 geschlossen ist. Wenn zum Zeitpunkt t31 der Zündschalter ausgeschaltet wird, beginnt sich das Expansionsventil 12 in Richtung des Schwellenwerts th2 zu öffnen. Wenn das Expansionsventil 12 zum Zeitpunkt t32 den Schwellenwert th2 erreicht, wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 beibehalten. Wenn zum Zeitpunkt t33 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geschlossene Stellung zu schließen. Zum Zeitpunkt t34 schließt sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geschlossenen Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen. Wenn das System angehalten wird und sich das Expansionsventil 12 in der vollständig geschlossenen oder im Wesentlichen vollständig geschlossenen Stellung befindet, kann auf diese Weise durch Öffnen bis zum Schwellenwert th2 zuverlässig verhindert werden, dass im Kältekreislauf ein geschlossener Kreis entsteht.
Die Initialisierungsverarbeitung wird nicht bei jedem Systemstart, sondern je einmal für einige Starts durchgeführt. Bei der Fahrzeugklimaanlage 11 kommt es vor, dass das System häufig gestartet und angehalten wird, und wenn das Expansionsventil 12 jedes Mal aufgrund der Initialisierungsverarbeitung vollständig geschlossen wird, besteht die Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Haltbarkeit des Ventilsitzes und des Ventilkörpers. Indem die Initialisierungsverarbeitungen mit gewissen Abständen voneinander durchgeführt werden, kann somit eine Verschlechterung des Expansionsventils 12 unterbunden werden. Auch wird die Vorbereitungsverarbeitung der Initialisierungsverarbeitung nur dann durchgeführt, wenn beim nächsten Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird. Dadurch lässt sich das unnötige Durchführen der Vorbereitungsverarbeitung verhindern.
Abwandlungsbeispiel
In der ersten Ausführungsform wird, wenn das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th1 geöffnet ist, der Schwellenwert th1 als der Sollöffnungsgrad eingestellt, doch liegt in dieser Hinsicht keine Beschränkung vor. Beispielsweise kann auch ein Wert unter dem Schwellenwert th1 als Sollöffnungsgrad bestimmt werden. Solange ein gewisses Schließen gegenüber dem aktuellen Öffnungsgrad möglich ist, kann auch ein Wert, der größer als der Schwellenwert th1 ist, als Sollöffnungsgrad bestimmt werden. Das heißt, als der Sollöffnungsgrad kann ein beliebiger Wert eingestellt werden, solange dieser in einem Bereich unter dem Öffnungsgrad bei angehaltenem System und über dem Schwellenwert th2 liegt. In der ersten Ausführungsform wird, wenn das Expansionsventil 12 über dem Schwellenwert th2 liegt, der Schwellenwert th1 als der Sollöffnungsgrad eingestellt, doch liegt in dieser Hinsicht keine Beschränkung vor. Beispielsweise kann auch ein Wert über dem Schwellenwert th2 als Sollöffnungsgrad eingestellt werden. Das heißt, als der Sollöffnungsgrad kann ein beliebiger Wert eingestellt werden, solange dieser in einem Bereich unter dem Schwellenwert th1 und über dem Schwellenwert th2 liegt.
Zweite Ausführungsform
Aufbau
In der zweiten Ausführungsform wird eine Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geöffneten Stellung durchgeführt.
Mit Ausnahme dessen, dass die bei der Initialisierungsverarbeitung erfasste Stellung unterschiedlich ist, sind der Aufbau der Vorrichtung und der technische Gedanke mit der obenstehenden ersten Ausführungsform identisch, weshalb auf die Beschreibung gemeinsamer Teile verzichtet wird.
Da für das Expansionsventil 12 ein struktureller Anschlag bereitgestellt ist, sodass es sich in der vollständig geöffneten Stellung nicht weiter öffnet, wird die vollständig geöffnete Stellung erfasst, indem Impulse so lange an den Schrittmotor 13 angelegt werden, bis der Ventilkörper mit Gewissheit am Anschlag anliegt.
5 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung beim Halt der zweiten Ausführungsform. Zunächst wird in Schritt S201 geurteilt, ob für den nächsten Systemstart, also das nächste Einschalten des Zündschalters, die Durchführung einer Initialisierungsverarbeitung geplant ist. Wenn für den nächsten Systemstart keine Initialisierungsverarbeitung geplant ist, ist keine Vorbereitungsverarbeitung für eine Initialisierungsverarbeitung nötig, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S202. Wenn aber für den nächsten Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung geplant ist, ist eine Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung nötig, und es erfolgt ein Übergang zu Schritt S203.
In Schritt S202 erfolgt eine Rückkehr zu einem festgelegten Hauptprogramm, nachdem der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12, also der aktuelle Drehwinkel des Schrittmotors 13, in einem Speicher gespeichert wurde. Der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 wird auf Grundlage der in den Schrittmotor 13 eingespeisten Impulssignale beurteilt.
In Schritt S203 wird beurteilt, ob der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 kleiner als ein im Voraus festgelegter Schwellenwert th3 (dritter Schwellenwert) ist. Der Schwellenwert th3 ist beispielsweise ein mittlerer Wert zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung. Hier gilt, dass er ein Wert der Öffnung um 250 Impulse aus der vollständig geschlossenen Stellung oder der Schließung um 250 Impulse aus der vollständig geöffneten Stellung ist. Wenn der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 kleiner als der Schwellenwert th3 ist, erfolgt ein Übergang zu Schritt S204. Wenn hingegen der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 auf oder über dem Schwellenwert th3 liegt, erfolgt ein Übergang zu Schritt S202.
In Schritt S204 wird ein Sollöffnungsgrad des Expansionsventils 12 (dritter Sollöffnungsgrad) auf den Schwellenwert th3 eingestellt.
Im nächsten Schritt S205 werden die zum Öffnen des Expansionsventils 12 bis zum Sollöffnungsgrad nötigen Impulse an den Schrittmotor 13 ausgegeben, woraufhin ein Übergang zu Schritt S202 erfolgt. Das heißt, es wird die der Differenz zwischen dem aktuellen Öffnungsgrad und dem Schwellenwert th3 entsprechende Anzahl von Impulsen zum Drehen in Öffnungsrichtung angelegt. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 ist dabei konstant.
Dies ist die Steuerung beim Halt.
6 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung beim Start der zweiten Ausführungsform. Zunächst wird in Schritt S211 der aktuelle Öffnungsgrad des Expansionsventils 12, also der Drehwinkel des Schrittmotors 13, aus dem Speicher abgerufen. Im nächsten Schritt S212 wird beurteilt, ob bei diesem Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird. Wenn keine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, erfolgt ohne weitere Maßnahmen eine Rückkehr zum festgelegten Hauptprogramm. Wenn hingegen eine Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, erfolgt ein Übergang zu Schritt S213.
In Schritt S213 werden die Impulse zum vollständigen Öffnen ab dem aktuellen Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 eingestellt. Genauer handelt es sich um eine Anzahl von Impulsen zum Öffnen des Expansionsventils 12, bei denen ein Wert, der sich durch Subtrahieren des aktuellen Öffnungsgrads von dem Bewegungsbereich aus der vollständig geöffneten Stellung in die vollständig geschlossene Stellung ergibt, als der aktuelle Schließungsgrad bestimmt wird, und zu dem aktuellen Schließungsgrad ein im Voraus festgelegter Wert α hinzuaddiert wird. Der im Voraus festgelegte Wert α kann ein fixer Wert von einigen Dutzend Impulsen bis zu einigen Hundert Impulsen sein oder ein um einige Dutzend Prozent des aktuellen Schließungsgrads variabler Wert sein.
Im nächsten Schritt S214 werden die Impulse zum vollständigen Öffnen des Expansionsventils 12 an den Schrittmotor 13 ausgegeben. Die Drehzahl des Schrittmotors 13 ist dabei konstant. Im nächsten Schritt S215 wird die Stellung, in der der Schrittmotor 13 angehalten hat, als vollständig geöffnete Stellung des Expansionsventils 12 erfasst, und es erfolgt eine Rückkehr zum festgelegten Hauptprogramm.
Dies ist die Steuerung beim Start.
Wirkungsweise
Als Nächstes werden die wichtigsten Wirkungen der zweiten Ausführungsform beschrieben. Das durch den Schrittmotor 13 angetriebene Expansionsventil 12 weist kein Mittel zum genauen Erfassen des Absolutwinkels beim Systemstart auf, weshalb beim Systemstart, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, die Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geöffneten Stellung durchgeführt wird. Es werden also die Impulse zum vollständigen Öffnen des Expansionsventils 12 ab dem aktuellen Öffnungsgrad eingestellt (S213) und an den Schrittmotor 13 ausgegeben (S214). Für ein zuverlässiges vollständiges Öffnen wird dabei die Anzahl von Impulsen zum Öffnen des Expansionsventils 12 angelegt, bei der dem aktuellen Schließungsgrad ein im Voraus festgelegter Wert α hinzuaddiert wird. Indem auf diese Weise die vollständig geöffnete Stellung des Expansionsventils 12 regelmäßig erfasst wird, wird die Steuerungsgenauigkeit erhöht.
Bei angehaltenem System, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird zudem die Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durchgeführt. Das heißt, wenn bei angehaltenem System das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th3 geschlossen ist (Urteil in S203: „Ja“), wird der Schwellenwert th3 als der Sollöffnungsgrad eingestellt (S204). Indem dann die Impulssignale zum Öffnen bis zum Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor 13 angelegt werden (S205), wird die Vorbereitungsverarbeitung für die nächste Initialisierungsverarbeitung durchgeführt. Dadurch reicht es bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung aus, das Expansionsventil 12 ab dem Schwellenwert th3 vollständig zu öffnen, wodurch die benötigte Zeit verkürzt werden kann.
Wenn das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System auf oder über dem Schwellenwert th3 (Urteil in S203: „Nein“) liegt, muss das Expansionsventil 12 nicht weiter geöffnet werden. Daher werden keine Impulssignale an den Schrittmotor 13 angelegt, und für das Expansionsventil 12 wird der aktuelle Öffnungsgrad beibehalten. Da somit der Schrittmotor 13 nicht im Voraus für die Initialisierungsverarbeitung angetrieben werden muss, kann ein Anstieg der Häufigkeit der Betriebsvorgänge unterbunden werden. Da bei der nächsten Initialisierungsverarbeitung das Expansionsventil 12 nur von einem Öffnungsgrad ab oder über dem Schwellenwert th3 vollständig geöffnet werden muss, ist die benötigte Zeit kurz. Bei der Initialisierungsverarbeitung zum Erfassen der vollständig geöffneten Stellung wird auch, wenn sich bei angehaltenem System das Expansionsventil 12 in der vollständig geöffneten Stellung oder der im Wesentlichen vollständig geöffneten Stellung befindet, kein geschlossener Kreis im Kältekreislauf gebildet, weshalb kein Problem vorliegt. Somit sind keine Verarbeitungen entsprechend den Schritten S106 bis S108 der ersten Ausführungsform erforderlich.
7 zeigt ein Zeitdiagramm des Öffnungsgrads des Expansionsventils in der zweiten Ausführungsform. 7(a) zeigt dabei den Fall bei angehaltenem System in einem Zustand, in dem das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th3 geschlossen ist, wobei ein Ausführungsbeispiel mit einer fett gedruckten durchgezogenen Linie und ein Vergleichsbeispiel mit einer fett gedruckten punktierten Linie gezeigt ist. Als Vergleichsbeispiel dient hier der Fall, dass keine Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird. Im Vergleichsbeispiel wird, wenn zum Zeitpunkt t41 der Zündschalter ausgeschaltet wird, keine Vorbereitungsverarbeitung durchgeführt, weshalb der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 beibehalten wird. Wenn zum Zeitpunkt t43 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geöffnete Stellung zu öffnen. Zum Zeitpunkt t45 öffnet sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geöffneten Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen.
Im Ausführungsbeispiel dagegen wird zum Zeitpunkt t41, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird, die Vorbereitungsverarbeitung gestartet, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in Richtung des Schwellenwerts th3 zu öffnen. Wenn zum Zeitpunkt t42 das Expansionsventil 12 den Schwellenwert th3 erreicht, ist die Vorbereitungsverarbeitung abgeschlossen, und der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 wird beibehalten. Wenn zum Zeitpunkt t43 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geöffnete Stellung zu öffnen. Zum Zeitpunkt t44 öffnet sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geöffneten Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen. Indem auf diese Weise die Vorbereitungsverarbeitung für die Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird, kann der Zeitpunkt des Abschlusses der Initialisierungsverarbeitung von t45 auf t44 verkürzt werden.
7(b) zeigt den Fall, dass sich das Expansionsventil 12 bei angehaltenem System in einem Zustand befindet, in dem es weiter als der Schwellenwert th3 geöffnet ist. Wenn zum Zeitpunkt t51 der Zündschalter ausgeschaltet wird, wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 12 beibehalten. Wenn zum Zeitpunkt t52 der Zündschalter eingeschaltet wird, beginnt ab diesem Zeitpunkt die Initialisierungsverarbeitung, und das Expansionsventil 12 beginnt, sich in die vollständig geöffnete Stellung zu öffnen. Zum Zeitpunkt t53 öffnet sich das Expansionsventil 12 vollständig, und mit Erfassen dieser vollständig geöffneten Stellung ist die Initialisierungsverarbeitung abgeschlossen. Wenn das System angehalten wird und sich das Expansionsventil 12 bereits um ein gewisses Maß geöffnet hat, muss der Schrittmotor 13 somit nicht im Voraus für die Initialisierungsverarbeitung angetrieben werden, sodass ein Anstieg der Häufigkeit der Betriebsvorgänge unterbunden werden kann. Die anderen Wirkungsweisen entsprechen denjenigen der ersten Ausführungsform.
Abwandlungsbeispiel
In der zweiten Ausführungsform wird, wenn das Expansionsventil 12 weiter als der Schwellenwert th3 geschlossen ist, der Schwellenwert th3 als der Sollöffnungsgrad eingestellt, doch liegt in dieser Hinsicht keine Beschränkung vor. Beispielsweise kann auch ein Wert über dem Schwellenwert th3 als Sollöffnungsgrad bestimmt werden. Solange ein gewisses Öffnen gegenüber dem aktuellen Öffnungsgrad möglich ist, kann auch ein Wert, der kleiner als der Schwellenwert th3 ist, als Sollöffnungsgrad bestimmt werden. Das heißt, als der Sollöffnungsgrad kann ein beliebiger Wert eingestellt werden, solange dieser in einem Bereich über dem Öffnungsgrad bei angehaltenem System liegt.
Die obenstehende Beschreibung erfolgte unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen, doch ist der Schutzumfang nicht auf diese beschränkt, und für den Fachmann sind Änderungen an den Ausführungsformen auf Grundlage der obenstehenden Offenbarung offensichtlich.
Bezugszeichenliste

11: Fahrzeugklimaanlage
12: Expansionsventil
13: Schrittmotor
14: Steuereinrichtung
15: Haltsteuerungsabschnitt
16: Startsteuerungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201853908 [0003]

Claims

Fahrzeugklimaanlage, gekennzeichnet durch: ein Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad sich entsprechend einem Drehwinkel eines Schrittmotors verändert, einen Startsteuerungsabschnitt, der beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchführt, um durch Anlegen von Impulssignalen zum vollständigen Schließen des Expansionsventils an den Schrittmotor eine vollständig geschlossene Stellung des Expansionsventils zu erfassen, und einen Haltsteuerungsabschnitt, der bei angehaltenem System eine Vorbereitungsverarbeitung für eine nächste Initialisierungsverarbeitung durchführt, indem er für den Fall, dass das Expansionsventil in Bezug auf einen ersten Schwellenwert, der im Voraus zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung festgelegt wurde, weiter geöffnet ist, einen ersten Sollöffnungsgrad einstellt, der zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung liegt und eine in Bezug auf den aktuellen Öffnungsgrad weiter geschlossene Stellung ist, und Impulssignale zum Schließen bis zum ersten Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor anlegt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sollöffnungsgrad der erste Schwellenwert ist.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltsteuerungsabschnitt bei angehaltenem System für den Fall, dass das Expansionsventil weiter als der erste Schwellenwert geschlossen ist, keine Impulssignale an den Schrittmotor anlegt, um den aktuellen Öffnungsgrad des Expansionsventils beizubehalten.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltsteuerungsabschnitt bei angehaltenem System für den Fall, dass das Expansionsventil weiter als ein im Voraus festgelegter zweiter Schwellenwert geschlossen ist, der zwischen dem ersten Schwellenwert und der vollständig geschlossenen Stellung liegt, einen zweiten Sollöffnungsgrad einstellt, der zwischen dem ersten Schwellenwert und der vollständig geschlossenen Stellung liegt und eine weiter als der aktuelle Öffnungsgrad geöffnete Stellung ist, und Impulssignale zum Öffnen bis zum zweiten Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor anlegt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sollöffnungsgrad der zweite Schwellenwert ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schwellenwert ein unterer Grenzwert ist, bei dem das Expansionsventil mit Gewissheit als geöffnet gilt.
Fahrzeugklimaanlage, gekennzeichnet durch: ein Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad sich entsprechend einem Drehwinkel eines Schrittmotors verändert, einen Startsteuerungsabschnitt, der beim Systemstart eine Initialisierungsverarbeitung durchführt, um durch Anlegen von Impulssignalen zum vollständigen Öffnen des Expansionsventils an den Schrittmotor eine vollständig geöffnete Stellung des Expansionsventils zu erfassen, und einen Haltsteuerungsabschnitt, der bei angehaltenem System eine Vorbereitungsverarbeitung für eine nächste Initialisierungsverarbeitung durchführt, indem er für den Fall, dass das Expansionsventil in Bezug auf einen dritten Schwellenwert, der im Voraus zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung festgelegt wurde, weiter geschlossen ist, einen dritten Sollöffnungsgrad einstellt, der zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung liegt und eine in Bezug auf den aktuellen Öffnungsgrad weiter geöffnete Stellung ist, und Impulssignale zum Öffnen bis zum dritten Sollöffnungsgrad an den Schrittmotor anlegt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Sollöffnungsgrad der dritte Schwellenwert ist.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltsteuerungsabschnitt bei angehaltenem System für den Fall, dass das Expansionsventil weiter als der dritte Schwellenwert geöffnet ist, keine Impulssignale an den Schrittmotor anlegt, um den aktuellen Öffnungsgrad des Expansionsventils beizubehalten.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Startsteuerungsabschnitt die Initialisierungsverarbeitung für mehrere Systemstarts je einmal durchführt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltsteuerungsabschnitt die Vorbereitungsverarbeitung nur dann durchführt, wenn beim nächsten Systemstart die Initialisierungsverarbeitung durchgeführt wird.