DE19831792A1

DE19831792A1 - Kältekreislaufvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19831792A1
Application number: DE19831792A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kishita; Kurato Yamasaki; Yoshiaki Takano; Satoshi Mizutani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 1999-01-21
Also published as: JPH1178510A; US6119473A; JP4013318B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Kälte kreislaufvorrichtung für eine motorangetriebene Klimaanlage, die das Volumen eines Verdichters der Anlage steuert oder die sen veranlaßt, diskontinuierlich zu arbeiten, um sowohl Energie einzusparen sowie ein erhöhtes Kühlvermögen bereit zustellen, insbesondere dann, wenn der Fahrzeugmotor und damit der Ver dichter bei hoher Geschwindigkeit bzw. Drehzahl arbeiten.

Energiesparende Kältekreislauf-Steuersysteme für Fahrzeugmoto ren sind bekannt. Beispiele hierfür sind in der japanischen Pa tentoffenlegungsschrift Nr. Sho 57-175422, der japanischen Pa tentoffenlegungsschrift Nr. Hei 1-182114 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 1-254420 erläutert, welche Druckschriften Vorrichtungen vorschlagen, das Volumen eines Verdichters während eines Fahrzeugmotorbeschleunigungsvorgangs zu minimieren, die Verdichterantriebskraft des Fahrzeugmotors zu verringern und das Fahrzeugbeschleunigungsvermögen zu ver bessern.

Außerdem schlägt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 2-249717 eine Vorrichtung vor, während der Motorbeschleuni gung einen Verdichter zu stoppen oder das Verdichtervolumen zu minimieren, um dadurch die Verdichterantriebskraft des Fahr zeugmotors zu verringern und das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs zu verbessern. Zusammen hiermit wird die Fahrgastzel lentemperatur zum Zeitpunkt der Fahrzeugmotorbeschleunigung ge speichert. Wenn die Fahrgastzellentemperatur höher als diese gespeicherte Temperatur wird, und zwar um eine vorbestimmte Temperatur, wird der Verdichter aus dem Steuerzustand während einer Beschleunigung in einen normalen Steuerzutand rückge führt, wodurch eine anormale Erhöhung der Fahrgastzellentempe ratur verhindert wird.

Jede der vorstehend genannten Vorrichtungen, die in den vorste hend genannten japanischen Patentoffenlegungsschriften offen bart sind, basiert auf dem Ermitteln des Beschleunigungszu stands eines Fahrzeugmotors und dem bedingungslosen Verringern des Volumens eines Verdichters auf ein vorbestimmtes Volumen. Keines der Systeme berücksichtigt die tatsächliche Kühlkapazi tät bzw. das tatsächliche Kühlvermögen oder das Verhalten der Verdichterantriebskraft und der Verdichterdrehzahl des Kälte kreislaufs. Folglich vermögen diese Vorrichtungen nicht gleich zeitig eine Einsparung an Fahrzeugmotorenergie und ein maxima les Kältekreislaufkühlleistungsvermögen bereitzustellen.

Selbst bei einer Kombination des Verdichterbetriebs und der diskontinuierlichen Steuerung, wie in der japanischen Patentof fenlegungsschrift Nr. Hei 2-249717 offenbart, führt eine Ände rung der Fahrgastzellentemperatur zu einer vorübergehenden großen Verzögerung in bezug auf das Verhalten des Kältekreis laufs, weshalb die gleichzeitige Realisierung von einer Ener gieeinsparung und Bereitstellung des Kühlvermögens tatsächlich schwierig ist.

Angesichts der vorstehend angeführten Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, für die in Rede ste henden Kältekreislaufvorrichtung sowohl eine Einsparung an Mo torenergie wie ein maximales Klimaanlagenkühlvermögen zu reali sieren.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die unabhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach berücksichtigt die Erfindung das tatsächliche Kühlver mögen und die Verdichterantriebskraft sowie die Verdichterdreh zahl des Kältekreislaufs. Das Kreislaufverhalten in bezug auf eine Verdichterdrehzahl wird im folgenden näher erläutert.

Fig. 13 zeigt graphisch experimentelle Daten, wobei das Kühl vermögen Q und die Verdichterantriebskraft L auf der Ordinate aufgetragen sind und wobei die Verdichterdrehzahl Nc auf der Abszisse aufgetragen ist. Die experimentellen Bedingungen sehen Umgebungskühlluft, eine Kältekreislaufverdichtertemperatur von 35°C, eine Verdampferklimatisierungslufttemperatur von 35°C, eine relative Feuchtigkeit der klimatisierten Luft von 40% und eine Klimatisierungsluftmenge von 500 m³/h vor. Der Verdichter des Kältekreislaufs ist ein Verdichter vom Wobbel-Typ mit einem Volumen von 160 cm.

In der Zeichnung sind Q1 und L1 Kennlinien, wenn die Windge schwindigkeit bzw. die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft eines Verflüssigers 4 m/s beträgt; Q2 und L2 sind Kennlinien, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft des Verdichters 3 m/s beträgt, und Q3 und L3 sind Kennlinien, wenn die Strö mungsgeschwindigkeit der Kühlluft des Verdichters 2 m/s be trägt. Die Differenz zwischen diesen Kennlinien Q1 und L1 bis Q3 und L3 tritt aufgrund von hochdruckseitigen Kältekreislauf druckschwankungen aufgrund des Verflüssigungsvermögens des Ver flüssigers auf. Außerdem schwanken das Kühlvermögen Q und die Verdichterantriebskraft L begleitend zur Schwankung des hoch druckseitigen Drucks.

Während des normalen Betriebs, wenn die Verdichterdrehzahl Nc sich in einem vergleichsweise niedrigen Bereich befindet, neh men das Kühlvermögen Q und die Verdichterantriebskraft L beide zu, wenn die Drehzahl Nc zunimmt, wie in Fig. 13 gezeigt. Wenn die Drehzahl Nc in die Nähe von 2.000 UpM ansteigt, nimmt je doch lediglich die Verdichterantriebskraft L zu und das Kühl vermögen Q wird gesättigt und nimmt so gut wie nicht zu.

Eine derartige Sättigung des Kühlvermögens Q im Hochdrehzahlbe reich des Verdichters tritt deshalb auf, weil die Kühlmittel strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Kreislaufs zunimmt und der Druck plötzlich bzw. schlagartig zunimmt, und zwar aufgrund einer Erhöhung der Drehzahl des Verdichters, und eine Zunahme der Kühlmittelströmung innerhalb des Kreislaufs wird gesättigt.

Selbst dann, wenn die Verdichterdrehzahl Nc zunimmt und die An triebskraft zunimmt, und zwar in einem Hochdrehzahlbereich, wenn die Verdichterdrehzahl Nc eine vorbestimmte Drehzahl (in den Kennlinien von Fig. 10, 2.000 UpM) übertrifft, nimmt gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 13 gezeigt, das Kühl vermögen Q eine Sättigung ein und nimmt nicht (weiter) zu. Die ser Umstand wird berücksichtigt und das Ausmaß der Zunahme (in Fig. 13 durch einen schraffierten Bereich A gezeigt) der An triebskraft L aufgrund dieser Verdichterdrehzahl Nc wird durch eine Volumenverringerung des Verdichters oder einen Stoppbe trieb des Verdichters unterdrückt, was zu einer wirksamen Ener gieeinsparung führt, während das maximale Kühlvermögen im we sentlichen gewährleistet wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht ein volumenvariierender Mechanismus mit dem Verdichter in Ver bindung, um das Volumen der Verdichterkammer kontinuierlich zu variieren. Das Volumen wird derart variiert, daß dann, wenn die Verdichterdrehzahl eine vorbestimmte Rate bzw. Größe über steigt, das Verdichterkühlvermögen gesattigt wird und nicht über einen vorbestimmten Sättigungspegel hinaus zunimmt.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vor liegenden Erfindung wird der Betrieb des Verdichters so gesteu ert, daß er diskontinuierlich abläuft, um einen Abkühlgrad des Verdampfers entsprechend dem Abkühlgrad beizubehalten, der er zielt wird, wenn der Hochdrehzahlzustand angenommen war. Die Verdichterantriebskraft kann durch eine diskontinuierliche Ver dichtersteuerung wirksam verringert werden, während das Ver dichterkühlvermögen auf einem maximalen Pegel gehalten werden kann, wie ermittelt bzw. festgelegt wird, unmittelbar bevor der Verdichter eine vorbestimmte Schwellendrehzahl erreicht.

In Übereinstimmung mit noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht ein Volumenumschaltmechanismus in Verbindung mit dem Verdichter, um das Verdichtervolumen zwi schen diskreten Verdichtervolumenstufen ansprechend auf externe Steuersignale umzuschalten. Zu einem Zeitpunkt, wenn die Ver dichterdrehzahl auf einen vorbestimmten Wert oder mehr anwächst und der Verdichter einen Hochdrehzahlzustand einnimmt, wird das Verdichtervolumen zwischen Stufen umgeschaltet, um einen Ab kühlgrad des Verdampfers beizubehalten, welcher dem Abkühlgrad zu einem Zeitpunkt entspricht, wenn der Hochgeschwindigkeitszu stand angenommen war. Das Volumen wird wie vorstehend erläutert umgeschaltet, während der Verdichter in einem Hochdrehzahlzu stand verbleibt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er läutert; es zeigen:

Fig. 1 den Gesamtaufbau einer Kältekreislaufvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines Verdichters mit variablem Volumen gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Betriebs des Ver dichters von Fig. 2 zu einem Zeitpunkt großen Volumens,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Betriebs des Ver dichters von Fig. 2 zu einem Zeitpunkt geringen Volumens,

Fig. 5 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen einem Steuerstrom In und einem Solldruck eines Ansaugdrucks Ps einer elektromagnetischen Drucksteuereinrichtung, die in dem Verdich ter von Fig. 2 angeordnet ist,

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Steuervorgangs der Vorrichtung ge mäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 7 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen einer Zielauslaßtemperatur TAO und einer ersten Zielverdampferauslaß temperatur f (TAO) in Übereinstimmung mit der ersten Ausfüh rungsform der Vorrichtung,

Fig. 8 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen einer zweiten Zielverdampferauslaßtemperatur f (Tam) und einer Außen lufttemperatur Tam in Übereinstimmung mit der ersten Ausfüh rungsform der Vorrichtung,

Fig. 9 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen einer Verdampferauslaßtemperatur TEA und dem Ansaugdruck Ps gemäß der ersten Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 10 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen dem An saugdruck Ps und dem Steuerstrom In der elektromagnetischen Drucksteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 11 ein beispielhaftes Betriebsdiagramm, wenn das Verdich tervolumen sich in einem variablen Bereich befindet,

Fig. 12 ein beispielhaftes Betriebsdiagramm, wenn das Verdich tervolumen ein maximales Volumen einnimmt,

Fig. 13 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen der Ver dichterdrehzahl, dem Kühlvermögen und der Verdichterantriebs kraft,

Fig. 14 einen Gesamtaufbau einer Kältekreislaufvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 ein Flußdiagramm des Steuervorgangs der Vorrichtung ge mäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 16 ein Kennliniendiagramm der Korrelation zwischen einer Zielauslaßtemperatur TAO und einer Steuertemperatur α gemäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 17 den Gesamtaufbau einer Kältekreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 18 eine Längsschnittansicht eines Volumenumschaltverdich ters gemäß der dritten Ausführungsform,

Fig. 19 eine aussagekräftige Querschnittsansicht zur Erläute rung des Volumenumschaltvorgangs des Verdichters gemäß der dritten Ausführungsform,

Fig. 20 eine Schnittansicht eines Umschaltventilabschnitts zum Volumenumschalten des Verdichters gemäß der dritten Ausfüh rungsform,

Fig. 21 ein Flußdiagramm des Steuervorgangs der dritten Ausfüh rungsform, und

Fig. 22 eine Tabelle zur Darstellung eines weiteren Beispiels eines Ermittlungsverfahrens für die Steuertemperatur α gemäß den zweiten und dritten Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform offenbart eine Kältekreislaufvorrichtung, die in einer Fahrzeugklimaanlage zur Anwendung gelangt. Ein Kältekreislauf 1 umfaßt einen Verdichter 2, welcher Kühlmittel aufnimmt, verdichtet und austrägt. Über hitztes Gas hohen Drucks und hoher Temperatur, das von diesem Verdichter ausgetragen wird, strömt in einen Verflüssiger 3 und tauscht Wärme mit Außenluft, die durch einen (nicht gezeigten) Kühllüfter geblasen wird, um das Kühlmittel abzukühlen und zu verflüssigen.

Das verflüssigte Kühlmittel fließt bzw. strömt daraufhin in einen Aufnahmebehälter (Dampf/Flüssigkeits-Trenner) 4, wo der Kühlmitteldampf und die -flüssigkeit getrennt werden und über schüssiges Kühlmittel gesammelt wird. Der Druck des flüssigen Kühlmittels in dem Aufnahmebehälter 4 wird durch ein Expan sionsventil 5 reduziert und es nimmt einen Dampf/Flüssigkeits- Zweiphasen-Zustand ein. Das Niedrigdruckkühlmittel von diesem Expansionsventil 5 strömt daraufhin in einen Verdampfer 6. Die ser Verdampfer 6 ist in einem Klimatisierungskanal 7 einer Kraftfahrzeugklimaanlage angeordnet, und das Niedrigdruckkühl mittel in dem Verdampfer 6 absorbiert Wärme aus Luft in dem Klimatisierungskanal 7 und verdampft.

Das Expansionsventil 5 ist ein Expansionsventil vom Temperatur- Typ mit einer Temperaturerfassungsröhre 5a, um die Temperatur von aus dem Verdampfer 6 ausgetragenem Kühlmittel zu erfassen und die Ventilöffnung derart einzustellen, daß das Überhitzen des aus dem Verdampfer ausgelassenen Kühlmittels auf einem vor bestimmten Wert gehalten wird. Die vorstehend genannten Kreis laufbestandteile (1 bis 6) sind jeweils durch ein Kühlmittel rohr 8 miteinander verbunden. Der Verdichter 2 wird durch einen Fahrzeugmotor 11 über eine elektromagnetische Kupplung 9, einen Riemen 10 und dergleichen angetrieben.

Ein Gebläse 12 ist in dem Klimatisierungskanal 7 angeordnet. Luft innerhalb der Fahrgastzelle bzw. Luft außerhalb der Fahr gastzelle, angesaugt von einem (nicht gezeigten) In nen/Außenluftumschaltkasten bekannter Art wird innerhalb des Klimatisierungskanals 7 durch das Gebläse 12 geblasen. Diese Blasluft durchsetzt den Verdampfer 6, eine (nicht gezeigte) Heizereinheit und wird durch eine Entlüftung bzw. einen Auslaß in der Fahrgastzelle ausgetragen.

Ein Verdampferentlüftungs- bzw. Auslaßtemperatursensor 13 ist in dem Kanal 7 angeordnet und ermittelt die Temperatur von Luft unmittelbar nachdem diese den Verdampfer 6 durchsetzt hat.

Bei der vorstehend genannten Heizereinheit handelt es sich um eine Vorrichtung an sich bekannter Art, die mit einem Heizwas ser-Heizerkern versehen ist, um abgekühlte Luft wiederzuerhit zen, die durch den Verdampfer hindurchgetreten ist, mit einer Luftmischklappe oder einem Heißwasserströmungssteuerungsventil, die bzw. das den Heizgrad in diesem Heizwasser-Heizerkern re gelt und dergleichen. Am luftstromabwärtigen Ende des Klimati sierungskanals 8 sind eine Gesichtsauslaßöffnung zum Blasen von Luft in Richtung auf den Oberkörper eines Fahrers in der Fahr gastzelle, ein Fußauslaß zum Blasen von Luft in Richtung auf die Füße innerhalb der Fahrgastzelle und ein Entfrosterauslaß zum Blasen von Luft in Richtung auf die Innenseite der Wind schutzscheibe und Auslaßbetriebsartklappen zum umschaltbaren Öffnen und Schließen dieser Auslässe vorgesehen.

Die elektromagnetische Kupplung 9 des vorstehend erläuterten Verdichters 2 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 14 zu Klimatisierungszwecken verbunden. Wenn die elektromagnetische Kupplung 9 auf Grundlage eines Steuersignals von der ECU 14 erregt wird, nimmt die Kupp lung einen eingerückten bzw. verbundenen Zustand an, Antriebs kraft von dem Kraftfahrzeugmotor 11 wird von dem Verdichter 2 übertragen und der Verdichter 2 nimmt einen Laufzustand ein. Wenn im Gegensatz hierzu die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 9 unterbrochen wird, nimmt die elektromagnetische Kupplung 9 einen ausgerückten Zustand ein, und der Verdichter 2 stoppt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft den speziellen Aufbau des vorstehend erläuterten Verdichters 2 und der elektromagnetischen Kupplung 9. Der Verdichter 2 ist eine Wobbel-Vorrichtung bekannter Art. Fahrzeugmotorantriebskraft wird über die elektromagnetische Kupplung 9 zu einer Verdichterdrehwelle 15 übertragen, um diese Welle in Drehung zu versetzen. Eine Taumelscheibe 16 ist inte gral und drehbar mit der Drehwelle 15 verbunden und ein Kolben 17 läuft aufgrund der Drehung dieser Taumelscheibe 16 hin und her.

Der Hub des Kolbens 17 wird durch eine Änderung des Kippwinkels der Taumelscheibe 16 geändert, um das Verdichteraustragvolumen zu variieren bzw. zu verändern. Deshalb ist die Taumelscheibe 16 mit der Drehwelle 15 taumelnd verbunden. Insbesondere ist die Taumelscheibe 16 durch einen kugelförmigen Träger 18 tau melnd getragen. Der Kippwinkel der Taumelscheibe 16 ändert sich entsprechend dem Druck in der Kurbelkammer 19, der auf eine Rückseite des Kolbens 17 einwirkt. Das heißt, der Kippwinkel ändert sich in Übereinstimmung mit dem Steuerdruck Pc und dem Druck (Austragsdruck Pd und Ansaugdruck Ps) innerhalb eines Zy linders 20, in welchem der Kolben 17 hin- und herlaufend ange ordnet ist. Folglich kann der Kippwinkel der Taumelscheibe 16 durch Einstellen des Steuerdrucks Pc in der Kurbelkammer 19 ge ändert werden.

Gasförmiges Kühlmittel, das durch den Zylinder 20 verdichtet wird, wird aus der Austragskammer 21 durch eine (nicht gezeigte) Austragsöffnung in Richtung auf den Verflüssiger 3 von Fig. 1 ausgetragen. Außerdem tritt Kühlmittel in den Zylinder 20 durch eine Ansaugkammer 22 ein. Diese Ansaug- bzw. Einlaßkammer 22 steht mit einer Kühlmittelauslaßseite des Verdampfers von Fig. 1 über eine Ansaug- bzw. Einlaßöffnung 22a in Verbindung.

Druck Pc der vorstehend genannten Kurbelkammer 19 wird demnach durch eine elektromagnetische Drucksteuereinrichtung 23 unter Verwendung des Kühlmittelaustragsdrucks Pd der Austragskammer 21 und des Kühlmittelansaugdrucks Ps der Ansaugkammer 22 geändert.

Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ist diese elektromagnetische Drucksteuereinrichtung 23 mit einer Austragsdruckkammer 24 ver sehen, die mit der Austragskammer 21 in Verbindung steht, einer Ansaugdruckkammer 25, die mit der Ansaugkammer 22 in Verbindung und einer Steuerdruckkammer 26, die mit der Kurbelkammer 19 in Verbindung steht. Die Austragsdruckkammer 24 steht mit der Steuerdruckkammer 26 über eine variable Öffnung 28 in Verbin dung, deren Öffnungsgrad durch einen Ventilkörper 27 einge stellt wird. Die Ansaugdruckkammer 25 steht mit der Steuer druckkammer 26 über eine feststehende bzw. stationäre Öffnung 29 in Verbindung.

Ein expandierbarer Faltenbalg 30 ist in der Ansaugdruckkammer 25 angeordnet. Ein vorbestimmter Druck Pb ist in diesem Falten balg 30 aufgebaut bzw. festgelegt. Der Faltenbalg 30 expandiert und kontrahiert aufgrund einer Änderung des Ansaugdrucks Ps in bezug auf diesen Innendruck Pb und versetzt bzw. verschiebt den Ventilkörper 27 über eine Stange 31. Die elektromagnetische Kraft eines elektromagnetischen Mechanismus wirkt ebenfalls auf diesen Faltenbalg 30 und den Ventilkörper 27.

Das heißt, der elektromagnetische Mechanismus gemäß dieser Aus führungsform besteht aus einer elektromagnetischen Spule 32, einem stationären Magnetpolelement 33, einem beweglichen Ma gnetpolelement (Tauchkolben) 34, der in Richtung des stationä ren Magnetpolelements 33 (d. h. in Richtung der Expansions des Faltenbalgs 30) durch die elektromagnetische Kraft der elektro magnetischen Spule 32 gezogen wird, und einer Spulen- bzw. Wicklungsfeder 35, die eine Federkraft auf das bewegliche Ma gnetpolelement 34 ausübt. Eine Stange 36 ist mit einem zentra len Abschnitt des beweglichen Magnetpolelements 34 verbunden, die Stange 36, der Ventilkörper 27 und die Stange 31 sind inte gral miteinander verbunden und werden integral verschoben bzw. versetzt.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Arbeitsweise der Anordnung aufgrund der vorstehend genannten elektromagnetischen Drucksteuerein richtung 23 und in vereinfachter Weise die Anordnungen der meh reren Abschnitte der elektromagnetischen Drucksteuereinrichtung 23.

Fig. 3 zeigt einen Zustand, demnach das Volumen des Verdichters 2 zugenommen hat. Wenn der Ansaugdruck Ps über den Innendruck Pb des Faltenbalgs 30 aufgrund einer Zunahme der Kühllast an steigt, kontrahiert der Faltenbalg 30 bzw. zieht sich zusammen. Die Stangen 31 und 36 bewegen sich deshalb in Richtung des Pfeils (1) in Fig. 3(a). Der Ventilkörper 27 wird deshalb in derselben Richtung verschoben und verringert die Öffnung der variablen Öffnung 28. Folglich nimmt ein Druckverlust zwischen der Austragsdruckkammer 24 und der Steuerdruckkammer 26 zu und der Steuerdruck Pc in der Steuerdruckkammer 26 nimmt ab.

Da der Druck der Kurbelkammer 19 und der Gegendruck des Kolbens 17 aufgrund dieser Abnahme des Steuerdrucks Pc abfallen, kippt die Taumelscheibe 16 und der Kippwinkel θ der Taumelscheibe 16 nimmt zu, wie durch einen Pfeil (2) in Fig. 3(b) gezeigt. Folg lich nimmt der Hub des Kolbens 17 zu und das Volumen des Ver dichters 2 wächst an. Aufgrund dessen nimmt die Kältekreislauf kühlmittelströmung zu und das Kühlvermögen wächst, so daß der Ansaugdruck Ps entsprechend abnimmt.

Wenn hingegen der Ansaugdruck Ps unter den Innendruck Pb des Faltenbalgs 30 fällt, expandiert der Faltenbalg 30 bzw. dehnt sich aus. Die Stangen 31 und 36 bewegen sich in Richtung eines Pfeils (3) in Fig. 4(a). Aufgrund dessen wird der Ventilkörper 27 in derselben Richtung verschoben, wodurch die Öffnung der variablen Öffnung 28 größer wird. Folglich nimmt der Druckver lust zwischen der Austragsdruckkammer 24 und der Steuerdruckkam mer 26 ab und der Steuerdruck Pc in der Steuerdruckkammer 26 nimmt zu.

Wenn der Druck der Kurbelkammer 19 aufgrund dieses Anwachsens des Steuerdrucks Pc zunimmt, stabilisiert sich die Taumel scheibe 16 bzw. verringert ihren Kippzustand und der Kippwinkel Θ der Taumelscheibe 16 nimmt ab, wie durch einen Pfeil (4) in Fig. 4(b) gezeigt. Aufgrund dessen nimmt der Hub des Kolbens 17 ab und das Volumen des Verdichters 2 verringert sich. Aufgrund dessen verringert sich die Kältekreislaufkühlmittelströmung und das Kühlvermögen nimmt ab, wodurch der Ansaugdruck Ps entspre chend ansteigt.

Ein Elektromagnetmechanismusabschnitt variiert deshalb den Druck, der für den Ansaugdruck Ps durch den Innendruck Pb des Faltenbalgs 30 eingestellt wird, um den Steuerdruck Pc einzu stellen und das Verdichtervolumen durch den Faltenbalg 30 va riabel zu steuern, der sich entsprechend der Änderung des An saugdrucks Ps ausdehnt oder zusammenzieht. Die Richtung der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule 32 ist diejenige Richtung, in welcher der Faltenbalg 30 expandiert bzw. sich ausdehnt. Folglich wird die Kraft der elektromagneti schen Spule 32 auf den Ventilkörper 27 in Öffnungsrichtung der variablen Öffnung 28 ausgeübt.

Die Kraft der elektromagnetischen Spule 32 ist proportional zum Steuerstrom In, der zu der elektromagnetischen Spule 32 fließt und damit erweitert die elektromagnetische Kraft der elektroma gnetischen Spule 32 die Öffnung der variablen Öffnung 28, er höht den Steuerdruck Pc und verringert das Verdichtervolumen, wenn dieser Steuerstrom In zunimmt. Folglich wächst der Ein stelldruck für den Ansaugdruck Ps zusammen mit der Zunahme des Steuerstroms In, wie in Fig. 5 gezeigt. Aufgrund dessen ändert sich der Ansaugdruck Ps und die Verdampferblaslufttemperatur kann durch Ändern des Steuerstroms In eingestellt werden.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung der Volumenänderungsbe triebsart gemäß dieser Ausführungsform hervorgeht, hat die Tau melscheibe 16 sowohl die Funktion als volumenvariierendes Ele ment wie zusammen mit der elektromagnetischen Drucksteuerein richtung die Funktion eines volumenvariierenden Mechanismus. Es wird bemerkt, daß der externe Verdichter 2 variablen Volumens, für welchen das Volumen durch den Steuerstrom In kontinuierlich variiert wird, der von einer externen Steuereinrichtung ange legt wird, wie vorstehend erläutert, zur Installation bzw. zum Einbau in einem Fahrzeug der Luxusklasse dient.

Ein Steuersystem gemäß dieser Ausführungsform wird nunmehr un ter Bezugnahme auf die vorstehend erläuterte Fig. 1 erläutert. Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 14 umfaßt einen Mikro computer bekannter Art, bestehend aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen (nicht gezeigt) und der -hier zugehö rigen peripheren Schaltungsumgebung. Verschiedene Sensoren zum Ermitteln von Information, die zur Klimatisierungssteuerung er forderlich ist, sind zusätzlich zu dem Verdampferauslaßtempera tursensor 13 mit einem Eingangsstift der ECU 14 verbunden. Ein Sonnenlichtsensor 37 zum Ermitteln der Menge des in die Fahr gastzelle einfallenden Sonnenlichts, ein Innenluftsensor 38, bei dem es sich um eine Vorrichtung zum Ermitteln der Tempera tur in der Fahrgastzelle handelt, ein Außenluftsensor 39, bei dem es sich um eine Vorrichtung zum Ermitteln der Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle handelt, und ein Drehzahlsensor 40, bei dem es sich um eine Vorrichtung zum Ermitteln der Verdich terdrehzahl handelt, sind angeschlossen. Außerdem ist eine Tem peratureinstellvorrichtung 41 mit einem Eingangsstift der ECU 14 verbunden, um es einem Fahrer in der Fahrgastzelle zu erlau ben, eine gewünschte Solltemperatur manuell einzustellen.

Signale von den Sensoren 13 und 37 bis 40 und der Tempera tureinstellvorrichtung 41 unterliegen einer A/D-Wandlung durch einen (nicht gezeigten) Eingangsschaltkreis innerhalb der ECU 14 und werden daraufhin in den Mikrocomputer eingegeben. Die ECU 14 wird mit elektrischer Energie von einer (nicht gezeig ten) am Fahrzeug angebrachten Batterie versorgt, wenn ein (nicht gezeigter) Motorzündschalter und ein Automatikklimati sierungsschalter eingeschaltet werden.

Der durch den Mikrocomputer gemäß dieser Ausführungsform durch geführte Steuervorgang wird nunmehr unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 6 erläutert.

Wenn der Motorzündschalter und der Automatikklimatisierungs schalter eingeschaltet sind, wird der ECU 14 zunächst elektri sche Energie zugeführt und die Steuerroutine in Fig. 6 wird ge startet. Beim Schritt S110 wird eine Flagge 1 (anfänglich) auf 0 gesetzt und eine Flagge 2 wird ebenfalls (anfänglich) auf 0 gesetzt. Als nächstes werden die jeweiligen Werte der mehreren Sensoren 17 und 37 bis 40 gelesen und ein Signal wird von bzw. aus der Temperatureinstellvorrichtung 41 gelesen.

Weil die Flagge 1 auf 0 gesetzt wurde, ist die Ermittlung des nachfolgenden Schritts S120 negativ und der Fluß schreitet zum Schritt S130 weiter. Die Zielauslaßtemperatur TAO (nachfolgend "TAO" genannt), bei der es sich um eine Zieltemperatur für kli matisierte Luft handelt, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, wird aus der nachfolgenden Gleichung 1 auf Grundlage der Werte berechnet, die im vorstehenden Schritt S110 eingelesen wurden.

[Gleichung 1]

TAO = Tset.Kset-Tr.Kr-Tam.Kam-Ts.Ks+C

wobei
Tset: Solltemperatur der Temperatureinstellvorrichtung 41
Tr: Innenluftternperatur, ermittelt durch den Innenluftsensor 38
Tam: Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenluftsensor 39
Ts: Sonnenlichtmenge, ermittelt durch den Sonnenlichtsensor 37
Kset, Kr, Kam, Ks: Steuerverstärkung
C: Konstante.

Als nächstes wird beim Schritt S140 eine Zielverdampfungsaus laßtemperatur TEO ermittelt. Die Ermittlung dieser Zielverdamp fungsauslaßtemperator TEO wird auf Grundlage einer ersten Ziel verdampfungsauslaßtemperatur TEO1 und einer zweiten Zielver dampfungsauslaßtemperatur TEO2 durchgeführt, wie nachfolgend erläutert.

Zunächst wird ein Ermittlungsverfahren für die erste Zielver dampfungsauslaßtemperatur TEO1 im einzelnen erläutert. Fig. 7 zeigt eine Tabelle, die in dem ROM des Mikrocomputers festge legt und gespeichert ist. Aufgrund dieser Tabelle nimmt die er ste Zielverdampfungsauslaßtemperatur TEO1 zu, wenn TAO zunimmt. Folglich kann TEO1 als f (TAO) dargestellt werden.

Als nächstes wird die zweite Zielverdampferauslaßtemperatur TEO2 auf der Grundlage einer Tabelle in Fig. 8 festgelegt, die im ROM des Mikrocomputers gespeichert ist. Die zweite Zielverdamp ferauslaßtemperatur TEO2 wird entsprechend der Außenlufttempe ratur Tam festgelegt. In einem Zwischentemperaturbereich der Außenlufttemperatur Tam (im Beispiel von Fig. 8 17° bis 25°C) nimmt die Notwendigkeit zur Kühlung und Befeuchtung ab und da mit wird die zweite Zielverdampferauslaßtemperatur TEO2 hoch (im Beispiel von Fig. 8 auf 12°C) eingestellt, um eine Einspa rung an Motorleistung durch Reduzieren des Volumens des Ver dichters 2 zu erzielen.

Um zum Zeitpunkt der hohen Temperatur, wenn die Außenlufttempe ratur Tam 25°C übersteigt, ein größeres Kühlvermögen zu erzie len, fällt die zweite Zielverdampferauslaßtemperatur TEO2 umge kehrt proportional zum Anstieg der Außenlufttemperatur Tam. Um das Entfeuchtungsvermögen zu erzielen, um ein Beschlagen von Fensterglas bzw. der Windschutzscheibe im Niedrigtemperaturbe reich zu verhindern, wenn die Außenlufttemperatur Tam unter 17°C fällt, fällt die zweite Zielverdampferauslaßtemperatur TEO2 zusammen mit der Abnahme der Außenlufttemperatur Tam. Folglich kann TEO2 als f (Tam) dargestellt werden.

Die Zielverdampferauslaßtemperatur TEO wird letztendlich basie rend auf Gleichungen auf der nachfolgenden Gleichung 2 auf Grundlage der vorstehend genannten ersten und zweiten Zielver dampferauslaßtemperaturen TEO1 und TEO2 ermittelt.

[Gleichung 2]

TEO = MIN (f (TAO), F (Tam)).

Das heißt je kleiner die vorstehend genannte erste Zielverdamp ferauslaßtemperatur TEO1 = f (TAO) ist, wird die zweite Ziel verdampferauslaßtemperatur TEO2 = f (Tam) letztendlich als die Zielverdampferauslaßtemperatur TEO gewählt.

Der Fluß schreitet nunmehr zum Schritt S150 weiter und der Steuerstromwert In wird auf Grundlage der tatsächlichen Ver dampferauslaßtemperatur TE ermittelt, die durch den Verdamp ferauslaßtemperatursensor 13 und die Zielverdampferauslaßtempe ratur TEO derart ermittelt wird, daß TE gleich TEO wird.

Beim Schritt S150 wird der Steuerstromwert In der elektromagne tischen Spule 32 berechnet und auf Grundlage der nachfolgenden Gleichung 3 und der nachfolgende Gleichung 4 ausgegeben. Eine Rückkopplungssteuerung in Übereinstimmung mit diesen Gleichun gen stellt eine proportionale integrale Steuerung (PI-Steue rung) dar.

[Gleichung 3]

En = TE - TEO

[Gleichung 4]

In = In - 1 - Kp f {En - En - 1) + ϑ / Ti×Eng}

wobei
En: Verdampferauslaßtemperaturabweichung
Kp: Proportionale Konstante
ϑ: Abtastzeit
Ti: Integrationszeit.

Mit der elektromagnetischen Drucksteuereinrichtung 23 wird der Solldruck des Ansaugdrucks Ps in Übereinstimmung mit dem Steuerstrom-Wert In ermittelt, der wie vorstehend erläutert be rechnet ist. Das Volumen des Verdichters 2 wird variabel derart gesteuert, daß dieser Solldruck gewonnen wird. Infolge davon wird die tatsächliche Verdampferauslaßtemperatur TE auf der Zielverdampferauslaßtemperatur TEO gehalten.

Als nächstes wird im Schritt S160 ermittelt, ob das Volumen des Verdichters 2 innerhalb eines variablen Bereichs liegt, oder mit anderen Worten, ob der Verdichter 2 sich in einem Lauf zu stand in der Nähe des maximalen Volumens befindet. Insbesondere wird ermittelt, ob die Außenlufttemperatur Tam 25°C übersteigt, wenn der Steuerstromwert In der elektromagnetischen Spule 32 gleich 0 ist. Das heißt, ein Steuerstromwert In gleich 0 zeigt an, daß der Sollwert des Ansaugdrucks Ps durch die elektroma gnetische Drucksteuereinrichtung 23 in Übereinstimmung mit dem Kennliniendiagramm von Fig. 5 minimiert wurde, und das Volumen des Verdichters 2 wächst. Außerdem zeigt eine Außenlufttempera tur Tam, die 25°C übersteigt, an, daß die zweite Zielverdamp ferauslaßtemperatur TEO2 in Übereinstimmung mit der Steuerta belle von Fig. 8 erniedrigt wurde und das Volumen des Verdich ters 2 nimmt zu.

Wenn folglich die vorstehend genannten zwei Bedingungen gleich zeitig erfüllt sind, kann ermittelt bzw. festgestellt werden, daß der Verdichter 2 sich in einem Lauf zustand in der Nähe des maximalen Volumens befindet. Wenn hingegen eine der vorstehend genannten zwei Bedingungen nicht erfüllt ist, kann ermittelt bzw. festgestellt werden, daß das Volumen des Verdichters 2 sich in einem variablen Bereich (d. h. einem Kapazitätssteuerbe reich) befindet.

Wenn die Ermittlung des Schritts S160 negativ ist, und wenn er mittelt wird, daß das Volumen des Verdichters 2 sich im varia blen Bereich befindet, dauert die Verdichtervolumensteuerung zu einer bzw. mit einer üblichen Zeit in Übereinstimmung mit dem vorstehend erläuterten Schritt S150 an.

Wenn die Ermittlung des Schritts S160 positiv ist und der Ver dichter sich in einem Laufzustand in der Nähe des maximalen Vo lumens befindet, schreitet der Prozeß zum Schritt S170 weiter, und es wird ermittelt, ob der Verdichter 2 sich in einem Hoch drehzahlzustand befindet, wie etwa einem Motorbeschleunigungs zustand. Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform ermit telt, ob die Verdichterdrehzahl Nc, ermittelt durch den Dreh zahlsensor 40, 2.000 UpM überstiegen hat. Wenn Nc niedriger bzw. kleiner als 2.000 UpM ist, schreitet der Prozeß zum Schritt S180 weiter, und die Flaggen 1 und 2 werden auf 0 ge setzt. Folglich dauert die Verdichtervolumensteuerung zu einem normalen Zeitpunkt bzw. zu normaler Zeit bzw. gewöhnlicher Zeit in Übereinstimmung mit dem vorstehend erläuterten Schritt S150 an.

Wenn im Gegensatz hierzu die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt, schreitet der Prozeß vom Schritt S170 zum Schritt S190 weiter, und die Flagge 1 wird auf 1 gesetzt. Die Ermitt lung im nachfolgenden Schritt S200 wird negativ. Beim Schritt S210 wird die Verdampferauslaßtemperatur TEA zu dem Zeitpunkt, wenn die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt, als die Verdampferauslaßtemperatur TE eingestellt.

Beim Schritt S220 wird der Steuerstromwert In aus- der vorste hend genannten Verdampferauslaßtemperatur TEA berechnet, und eine Hochdrehzahlverdichtersteuerung wird durchgeführt.

Um diese Hochdrehzahlverdichtersteuerung näher zu erläutern, wird bezug genommen auf Fig. 9 und 10, die jeweils Tabellen zeigen, die im ROM des Mikrocomputers festgelegt und und abge speichert sind, und der Steuerstromwert In wird auf Grundlage dieser Tabellen bzw. Verzeichnisse berechnet. Das heißt, der Verdichteransaugdruck Ps wird aus der Verdampferauslaßtempera tur TEA zu dem Zeitpunkt festgelegt, wenn die Verdichterdreh zahl Nc 2.000 UpM übersteigt, und zwar in Übereinstimmung mit der in Fig. 9 gezeigten Tabelle, und In wird in Übereinstimmung mit der in Fig. 10 gezeigten Tabelle derart ermittelt, daß der Steuerstromwert In in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Verdichteransaugdrucks Ps größer wird.

Im nachfolgenden Schritt S230 wird die Flagge 2 auf 1 gesetzt. Während die Verdichterdrehzahl Nc größer als 2.000 UpM ist, wird daraufhin der Steuerstromwert In aus der Verdampferauslaß temperatur TEA zu dem Zeitpunkt ermittelt, wenn die Verdichter drehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt, und zwar in Übereinstimmung mit Schritt S220, und die Steuerung des Volumens des Verdich ters 2 dauert an, um die Verdampferauslaßtemperatur auf TEA zu halten. Wenn die Verdichterdrehzahl Nc fällt, und Nc niedriger oder gleich 2.000 UpM wird, wird die Verdichtervolumensteuerung zu bzw. mit einer üblichen Zeit in Übereinstimmung mit dem Schritt S150 rückgewonnen bzw. wiedereingestellt.

Da die Erfindung durch die vorstehend genannte Steuerung des Verdichtervolumens gekennzeichnet ist, wenn eine hohe Drehzahl (d. h. die Steuerung der Schritte S210 und S220) vorliegt, wird die technische Bedeutung hiervon im Vergleich zu einer Verdich tervolumensteuerung zu normaler bzw. herkömmlicher Zeit (d. h. die Steuerung des Schritts S150) erläutert.

Fig. 11 zeigt eine Änderung des Verdichteransaugdrucks Ps (= Verdampferauslaßtemperatur TE), des Verdichtervolumens Vc und der Verdichterantriebskraft L in bezug auf eine Änderung der Verdichterdrehzahl Nc (= Motordrehzahl NE) während der gewöhn lichen bzw. üblichen Steuerung (Volumen-variabler Bereich) des Verdichtervolumens beim Schritt S150. Wenn der Verdichteran saugdruck Ps aufgrund einer Erhöhung der Verdichterdrehzahl während einer Fahrzeugbeschleunigung oder dergleichen abnehmen möchte, expandiert der Faltenbalg 30, wodurch der Steuerdruck Pc erhöht wird und das Verdichtervolumen Vc verringert wird.

Dies verhindert ein Fallen des Verdichteransaugdrucks Ps und führt zum Halten des Verdichteransaugdrucks Ps (TE) auf dem Zielwert. Da die Verdichterantriebskraft L selbst während einer Beschleunigung aufgrund eines Fallens bzw. Verringerns des Ver dichtervolumens Vc beibehalten werden kann, kann eine Beein trächtigung des Fahrzeugleistungsvermögens aufgrund einer Erhö hung der Antriebskraft des Verdichters 2 während hoher Motor drehzahl, wie etwa bei Beschleunigung, verhindert werden.

Wenn der Ansaugdruck Ps während der üblichen Verdichtervolumen steuerung beim Schritt S150 zunimmt, kontrahiert der Faltenbalg 30 und erniedrigt den Steuerdruck Pc. Das Verdichtervolumen nimmt deshalb zu und verhindert einen Anstieg des Ansaugdrucks Ps.

Fig. 12 zeigt eine Änderung des Verdichteransaugdrucks Ps, des Verdichtervolumens Vc, der Verdichterantriebskraft L und des Steuerstromwerts In in bezug auf eine Änderung der Verdichter drehzahl Nc (= Motordrehzahl NE) zu einem Zeitpunkt maximalen Volumens des Verdichtervolumens bei den Schritten S210 und S220. In Fig. 12 zeigen die doppelstrichpunktierten Abschnitte des Verdichteransaugdrucks Ps, des Verdichtervolumens Vc, der Verdichterantriebskraft L und des Steuerstromwerts In den Fall, daß die Steuerung nicht bei hoher Drehzahl durchgeführt wird, wie in den Schritten S210 und S220.

In dem Fall, daß eine Hochdrehzahlsteuerung nicht durchgeführt wird, nimmt die Verdichterdrehzahl Nc zu. Selbst dann, wenn der Verdichteransaugdruck Ps fällt, wird das Kühlvermögen Q in Übereinstimmung mit den vorstehend erläuterten Kennlinien von Fig. 13 gesättigt und die Verdampferauslaßtemperatur TE fällt nicht.

Infolge davon bleibt das Verdichtervolumen Vc auf dem maximalen Druck derart gehalten, daß die tatsächliche Verdampferauslaß temperatur TE sich der Zielverdampferauslaßtemperatur TEO selbst dann nähert, nachdem die Verdichterdrehzahl Nc gestiegen ist, und die Verdichterantriebskraft L steigt, wie durch die doppelstrichpunktierte Linie in Fig. 12 gezeigt, wenn der Ver dichter mit hoher Drehzahl (während einer Fahrzeugbeschleuni gung oder dergleichen) läuft, wodurch das Fahrzeugbeschleuni gungsvermögen beeinträchtigt wird.

Bei hoher Drehzahl hingegen wie bei den Schritten S210 und 220, wird der Steuerstromwert In aus der tatsächlichen Verdamp ferauslaßtemperatur TEA zu dem Zeitpunkt ermittelt, wenn die Verdichterdrehzahl Nc größer als 2.000 UpM wird. Dieser Steuer stromwert In wird gehalten, während Nc größer als 2.000 UpM ist.

Aufgrund dessen kann die Verdichterantriebskraft L etwa beim Anstieg der Verdichterdrehzahl Nc gehalten werden, und das Fahrzeugfahrtvermögen kann im Vergleich zum Fall einer Erhöhung bzw. eines Anstiegs verbessert werden, wie in Fig. 12 durch die doppelstrichpunktierte Linie gezeigt.

Der verringerte Abschnitt des vorstehend genannten Verdichter volumens Vc ist die Volumenverringerung, die in dem Hochdreh zahlbereich von Nc < 2.000 UpM in den Kennlinien von Fig. 13 durchgeführt wird, das heißt, dem Sättigungsbereich des Kühl vermögens Q. Deshalb ist es möglich, ausschließlich die Ver dichterantriebskraft L zu verringern, während das Kühlvermögen Q ungefähr auf maximaler Kapazität gehalten wird, was für die praktische Anwendung äußerst vorteilhaft ist.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Vorrichtungen zur Realisie rung der Funktionen in der ECU 14, die den mehreren Schritten des in Fig. 6 gezeigten Flußdiagramms entsprechen.

Die vorstehend genannte erste Ausführungsform betrifft eine Kühlkreislaufvorrichtung, die mit einem externen Verdichter 2 variablen Volumens versehen ist, der das Volumen in Überein stimmung mit dem Steuerstrom In kontinuierlich variiert bzw. verändert. Die zweite Ausführungsform verwendet hingegen eine Kühlkreislaufvorrichtung mit einem Verdichter feststehenden Vo lumens.

Fig. 14 zeigt eine Kühlkreislaufvorrichtung unter Verwendung eines Verdichters 2 feststehenden Volumens gemäß der zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform steuert die elek tromagnetische Kupplung in diskontinuierlicher (Ein/Aus) Weise als Steuerziel der ECU 14, begleitend die Verwendung eines Ver dichters 3 mit feststehendem Volumen.

Als nächstes wird der durch die ECU 14 gemäß der zweiten Aus führungsform durchgeführte Steuerablauf unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 15 erläutert.

Wenn die Zündschaltung des Fahrzeugmotors eingeschaltet wird und der Automatikklimatisierungsschalter eingeschaltet wird, wird der ECU 14 elektrische Energie zugeführt und die Steuer routine in Fig. 15 wird gestartet. Beim Schritt S300 wird eine Flagge 1 auf 0 gesetzt, eine Flagge 2 wird ebenfalls auf 0 ge setzt und eine Flagge 3 wird ebenfalls auf 0 gesetzt.

Als nächstes werden beim Schritt S310 die jeweiligen Werte der mehreren Sensoren 13 und 37 bis 40 gelesen und ein Signal wird von bzw. aus der Temperatureinstellvorrichtung 41 gelesen. Als nächstes schreitet der Prozeß zum Schritt S320 weiter und die Zielauslaßtemperatur TAO, bei der es sich um die Zieltemperatur für in die Fahrgastzelle geblasene klimatisierte Luft handelt, wird aus der vorstehend genannten Gleichung 1 auf Grundlage der Werte berechnet, die in dem vorstehend genannten Schritt S310 gelesen werden.

Da die Flagge 1 anfänglich auf 0 gesetzt wurde, ist im nachfol genden Schritt S330 die Ermittlung positiv und die Ausführung schreitet zum Schritt S340 weiter. Eine Ermittlung der diskon tinuierlichen (Ein/Aus-) Steuerung der elektromagnetischen Kupp lung 9 wird durchgeführt. Bei dieser diskontinuierlichen Steue rung handelt es sich um eine Steuerung bekannter Art, um eine Vereisung des Verdampfers 6 zu verhindern. Insbesondere wird die Verdampferauslaßtemperatur TE, ermittelt durch den Verdamp ferauslaßtemperatursensor 13 verwendet. Wenn TE kleiner als eine erste Solltemperatur (beispielsweise 3°C) ist, wird eine Ermittlung der bzw. auf der unterbrochenen bzw. ausgerückten (Aus-)Seite der elektromagnetischen Kupplung durchgeführt. Wenn TE größer als eine zweite Solltemperatur (beispielsweise 4°C) ist, wird eine Ermittlung der bzw. auf der eingerückten (Ein-)- Seite der elektromagnetischen Kupplung 9 durchgeführt.

Wenn die Ermittlung beim Schritt S340 auf der unterbrochenen bzw. ausgerückten (Aus-)Seite erfolgt, schreitet der Prozeß zum Schritt S460 weiter und die elektromagnetische Kupplung 9 wird unterbrochen bzw. ausgerückt (ausgeschaltet) . Wenn die Ermitt lung bei Schritt S340 auf der eingerückten (Ein-)Seite erfolgt, schreitet der Prozeß zum Schritt S350 weiter und es wird ermit telt, ob der Verdichter 2 sich in einem Hochdrehzahlzustand, wie etwa bei der Beschleunigung befindet. Es wird insbesondere ermittelt, ob die Verdichterdrehzahl Nc, ermittelt durch den Drehzahlsensor 40, 2.000 UpM überstiegen hat. Wenn Nc niedriger als 2.000 UpM ist, schreitet der Prozeß zum Schritt S440 weiter und die Flagge 1 wird auf 0 gesetzt, die Flagge 2 wird auf 0 gesetzt und die Flagge 3 wird auf 0 gesetzt. Im nachfolgenden Schritt S450 wird die elektromagnetische Kupplung 9 in einen eingerückten (Ein-)Zustand versetzt und der Verdichter 2 wird betätigt.

Wenn im Gegensatz hierzu die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt, schreitet die Ausführung vom Schritt S350 zum Schritt S360 weiter und die Flagge 1 wird auf 1 gesetzt. Im nachfolgenden Schritt S370 wurde die Flagge 2 (anfänglich) auf 0 gesetzt und damit ist die Ermittlung positiv. Beim Schritt S380 wird die Verdampferauslaßtemperatur TEA zu einem Zeit punkt, wenn die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt, als Verdampferauslaßtemperatur TE eingestellt. Beim Schritt S380 wird die Steuertemperatur α (°C) auf Grundlage der Zielauslaß temperatur TAO (°C) berechnet beim Schritt S320 ermittelt.

Diese Steuertemperatur α (°C) wird insbesondere so ermittelt bzw. festgelegt, daß sie zusammen mit einem Anstieg von TAO zu nimmt, wie in Fig. 16 gezeigt. Ein Anstieg von TAO bedeutet eine Abnahme der Kühlerwärmelast bzw. der kühlen Wärmelast aus dem Standpunkt des Kältekreislaufs, so daß gesagt werden kann, daß die Steuertemperatur α (°C) so ermittelt wird, daß sie zu sammen mit einer Abnahme der Kühlerwärmelast ansteigt bzw. zu nimmt.

Als nächstes wird beim Schritt S390 die Flagge 2 auf 1 gesetzt und beim Schritt S400 wird die Flagge 3 auf 0 gesetzt. Der Fluß schreitet deshalb zum Schritt S410 weiter, wo die Ein/Aus- Steuerung der elektromagnetischen Kupplung 9 unter Verwendung von TE durchgeführt wird.

Wenn die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übertroffen hat, ist TE invariabel TEA + α oder kleiner. Der Fluß schreitet deshalb vom Schritt S410 zum Schritt S430 weiter und die elektromagne tische Kupplung 9 wird unterbrochen bzw. ausgerückt (ausgeschaltet).

Der Prozeß kehrt zum Schritt 5310 weiter und liest die Werte bevor er über den Schritt S320 zum Schritt S330 weiterschrei tet. Da die Flagge 1 auf 1 gesetzt ist, ist die Ermittlung ne gativ und der Prozeß schreitet zum Schritt S350 weiter. Wenn ein Zustand, bei welchem Nc größer als 2.000 UpM ist, beibehal ten wird, schreitet der Prozeß zu den Schritten S360 und S370 weiter. Die Flagge 2 ist dabei auf 1 gesetzt, so daß der Fluß zum Schritt S400 weiterschreitet und TEA nicht gelesen wird.

Da die Flagge 3 beim Schritt S400 auf 0 gesetzt ist, schreitet der Prozeß zum Schritt S410 weiter, wo TE erneut ermittelt wird. Wenn die Zeit, nachdem die elektrische Kupplung 9 einen ausgerückten Zustand einnimmt, verringert wird, steigt die tat sächliche Verdampferauslaßlufttemperatur an. Wenn TE größer als TEA + α wird, ist die Ermittlung beim Schritt S410 positiv. Im nachfolgenden Schritt S420 wird die Flagge 3 auf 1 gesetzt und beim Schritt S450 wird die elektromagnetische Kupplung 9 einge rückt.

Sobald die Flagge 3 auf 1 gesetzt ist, wird die Ermittlung beim Schritt S400 negativ. Der Fluß schreitet direkt zum Schritt S450 weiter und die elektromagnetische Kupplung 9 wird einge rückt (eingeschaltet), und zwar selbst dann, wenn Nc größer als 2.000 UpM ist.

Wenn Nc 2.000 UpM oder geringer wird, schreitet der Prozeß vorn Schritt S350 zum Schritt S440 weiter und die Flaggen 1, 2 und 3 werden sämtliche initialisiert bzw. gesetzt bzw. zurückgesetzt. Der Fluß schreitet daraufhin zum Schritt S450 weiter. Folglich wird die elektromagnetische Kupplung 9 ungeachtet der Größen von TE und TEA + α eingerückt. Daraufhin wird die Unterbre chung bzw. das Ausrücken der elektromagnetischen Kupplung 9 er neut auf Grundlage des Ergebnisses des Schritts S340 ermittelt.

Die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform wird nunmehr er läutert. Wenn die Verdichterdrehzahl Nc größer oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl (2.000 UpM) ist, wodurch die Kühl kapazität gesättigt ist, können eine verbesserte Energieeinspa rung niedrige Emissionen und eine verbesserte Fahrzeugfahrlei stung des Fahrzeugmotors 11 durch Ausrücken der elektromagneti schen Kupplung 9 und Abschalten der Verdichterantriebskraft verwirklicht werden. Wenn die tatsächliche Verdampferauslaßtem peratur TE TEA + α (wobei α ungefähr gleich 0,1°C bis 1°C ist) übertrifft, nachdem die Verdampferauslaßtemperatur TEA zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Verdichterdrehzahl Nc die vorbe stimmte Drehzahl (2.000 UpM) erreicht hat, abgespeichert wurde und die elektromagnetische Kupplung 9 ausgerückt worden ist, wird die elektromagnetische Kupplung 9 eingerückt und der Ver dichter 2 wird erneut aktiviert, so daß das Kühlvermögen beibe halten werden kann.

Gemäß der zweiten Ausführungsform können damit Energieeinspa rung und Kühlvermögen des Fahrzeugmotors 11 beide erzielt bzw. verbessert werden, indem ein Verdichter 2 mit feststehendem Vo lumen diskontinuierlich betätigt wird, der aktuell in zahlrei chen Fahrzeugen vorgesehen ist. Folglich ist die zweite Ausfüh rungsform vorteilhafter als die erste Ausführungsform, insofern als sie einen Verdichter 2 feststehenden Volumens einfachen Aufbaus und kostengünstig bereitgestellt verwendet.

Fig. 16 zeigt ein Blockdiagramm der Vorrichtungen zum Verwirk lichen der Funktionen in der ECU 14, die den mehreren Schritten des in Fig. 15 gezeigten Flußdiagramms entsprechen.

Bei der vorstehend angeführten ersten Ausführungsform ist eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem externen Verdichter 2 va riablen Volumens versehen, welcher das Volumen in Übereinstim mung mit dem Steuerstrom In aktuell kontinuierlich variiert. Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft hingegen eine Kältekreislaufvorrichtung unter Verwendung eines volumenumschaltbaren Verdichters (eines zweistufigen Verdich ters mit variablem Volumen), der das Verdichtervolumen zwischen großen und kleinen Stufen in Übereinstimmung mit einem externen Steuersignal umschaltet.

Fig. 17 zeigt eine Kältekreislaufvorrichtung unter Verwendung eines Volumenumschaltverdichters 2 in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darin, daß sie einen zweistufigen variablen Volumenumschaltmechanismus in dem Verdichter 2 umfaßt. Zusätzlich dient ein Solenoid 116 (siehe Fig. 18, die nachfolgend erläutert ist), das in diesem Volu menumschaltmechanismus angeordnet ist, als Steuerziel der ECU 14.

Zunächst wird ein Volumenumschaltverdichter 2 (zweistufiger Verdichter mit variablem Volumen) in bezug auf Fig. 18 bis 20 erläutert. Der Verdichter 2 ist ein Schaufel- bzw. Flügelver dichter, wie in Fig. 18 und 19 gezeigt, wobei 100 einen zylin drischen Rotor bezeichnet. Eine Gleitschaufel 101 ist radial in einem Schlitz 102 eingesetzt, der auf dem Rotor 100 vorgesehen ist. Diese Schaufel 101 ist aktuell mit vier gleichmäßig beab standeten Schaufelteilen bzw. Keulen versehen, obwohl lediglich zwei von ihnen in Fig. 19 gezeigt sind.

Ein Zylinder 103 zylindrischer Konfiguration beschränkt die hin- und herlaufende Bewegung in der radialen Richtung der Schaufel 101. Eine Vorderseitenplatte 104 und eine Rückseiten platte 105 schließen die zwei Enden des Zylinders 103 über den Rotor 100 und die Schaufel 101 und einen geringen Hohlraum sandwichartig ein. Der Rotor 100, die Schaufel 101, der Zylin der 103, die Vorderseitenplatte 104 und die Rückseitenplatte 105 bilden einen Arbeitsraum V.

Der Zylinder 103, die Vorderseitenplatte 104 und die Rücksei tenplatte 105 sind integral an einem Gehäuse 106, 107 durch einen Bolzen 108 festgelegt und befestigt. Der Rotor 100 ist integral mit einer Drehwelle 109 verbunden, und die Drehwelle 109 ist drehbar auf der Vorderseitenplatte 104 und der Rücksei tenplatte 105 durch Lager 110 getragen. Ein Endabschnitt (in Fig. 18 der linke Endabschnitt) steht in Richtung auf den äuße ren Abschnitt der Drehwelle 109 vor und ist mit der elektroma gnetischen Kupplung 9 von Fig. 17 derart verbunden, daß die Drehwelle 109 Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor 11 über die elektromagnetische Kupplung 9 empfängt. Eine Wellenabdichtungs vorrichtung 111 hält eine Dichtung zwischen dem Verdichterin nern und der Außenluft aufrecht.

Eine Einlaß- bzw. Ansaugkammer 112 ist durch die Vorderseiten platte 104 und das Gehäuse 106 gebildet, und Kühlmittel wird in diese Ansaugkammer 112 von dem Verdampfer 6 in Fig. 17 einge tragen. Das Kühlmittel wird daraufhin in den Arbeitsraum V durch eine Einlaß- bzw. Ansaugöffnung 113 (Fig. 19) in der Vor derseitenplatte 104 gesaugt. Folglich wird der Arbeitsraum V mit Kühlmittel unter Ansaugdruck gefüllt.

In den Arbeitsraum V gesaugtes Kühlmittel wird zusammen mit der Volumenverringerung des Arbeitsraums V verdichtet und im hoch verdichteten Zustand aus einer Austragsöffnung 114 (Fig. 19) in eine Austragskammer 107a über ein Austragsventil (nicht gezeigt) und dergleichen ausgetragen. Das Kühlmittel wird daraufhin über die Kühlmittelrohrleitung 108 von Fig. 17 zu dem Verdichter 3 ausgetragen.

Bei P handelt es sich um eine Öffnung bzw. einen Anschluß, die bzw. der in der Vorderseitenplatte 104 festgelegt ist und den Arbeitsraum V mit der Ansaugkammer 112 verbindet. In einem Zu stand, in welchem diese Lastabbauöffnung offensteht, wird folg lich Kühlmittel nicht verdichtet, bis der Arbeitsraum V von einem Zustand getrennt wird bzw. sich von diesem trennt, in welcher er mit der Lastabbauöffnung P verbunden ist. Fig. 19(b) zeigt ein Raumvolumen V1, wenn die Verdichtung in diesem Zu stand startet, wenn die Lastabbauöffnung P offensteht, und Fig. 19(a) zeigt ein Raumvolumen V0, wenn die Verdichtung in einem Zustand startet, in welchem die Lastabbauöffnung P geschlossen ist. In diesem Beispiel ist die Lastabbauöffnung P in eine Po sition derart offen, daß V1 ungefähr 30 bis 50% von V0 ein nimmt.

Bei diesem Beispiel besteht der Volumenumschaltmechanismus aus einem Umschalt- bzw. Schaltventil 115, um die vorstehend ge nannte Lastabbauöffnung P zu öffnen und zu schließen, und aus einem Dreiwege-Solenoid 116 zur Steuerung des Öffnungs- und Schließvorgangs dieses Schaltventils 115. Der Aufbau des Schaltventils wird zunächst insbesondere unter Bezug auf Fig. 20 erläutert. Das Schaltventil 115 ist mit einem abnehmbaren schirmförmigen Ventilkörper 115a versehen, um die Öffnung P zu öffnen und zu schließen. Dieser Ventilkörper 115a besteht aus einem hochfesten Material, wie etwa Edelstahl, und ist mit einer Platte 115f verbunden.

Diese Platte 115f dient als Federsitz zum Tragen eines Endab schnitts einer Feder 115b. Diese Feder 115b drängt den Ventil körper 115a in die Öffnungsrichtung (den unteren Abschnitt von Fig. 20) mit einer vorbestimmten Last. Ein Faltenbalg bzw. eine Faltenmembran 115c ist mit der Platte 115f verbunden und der Ventilkörper 115a wird durch eine Verschiebung bzw. Versetzung dieser Faltenmembran 115c angetrieben. Die Platte 115f dient zur Führung des Verschiebungsvorgangs der Faltenmembran 115c.

Eine Pilot- bzw. Steuerkammer 115d ist in der Rückseite der Faltenmembran 115c gebildet. Ein Pilot- bzw. Steuerdruck ein leitender Durchlaß 117 steht in Verbindung mit der Steuerkammer 115d über ein Begrenzungselement 117a derart, daß Steuerdruck, d. h. Ansaugdruck oder Austragsdruck, durch Steuerung des So lenoids 116 angelegt wird. Druck von der Ansaugkammer 112 wird an die Kammer 115e auf der Vorderseite der Faltenmembran 115c angelegt.

Bei dem Solenoid 116 handelt es sich um ein Dreiwege-Schalt- bzw. -Umschaltventil, das mit drei Drucköffnungen versehen ist, nämlich mit einer Ansaugdruckzuführöffnung 116a, einer Aus tragdruckzuführöffnung 116b und einer Steuerdruckzuführöffnung 116c, wie in Fig. 18 gezeigt. Der Ansaugdruckzuführöffnung 116a führt den Ansaugdruck der Ansaugkammer 112 zu und der Aus tragsdruckzuführöffnung 116b führt den Austragsdruck der Austrags kammer 107a zu. Der Steuerdruckzuführöffnung 116c verläuft durch den Steuerdruckzuführdurchlaß 117 zu der bzw. in die Steuerkammer 115d.

Ein Magnetventilkörper 116e ist beweglich in der Ventilkammer 116g des Solenoids 116 angeordnet. Wenn die Erregung einer elektromagnetischen Spule 116d durch die ECU 14 unterbrochen wird, wird der Ventilkörper 116e durch eine Feder 116f in eine Position verschoben, in welcher er den Ansaugdruckzuführöffnung 116a verschließt und den Austragsdruckzuführöffnung 116b öffnet, wie in Fig. 18 gezeigt.

Infolge hiervon wird der Austragsdruck der Steuerdruckzuführöff nung 116c zugeführt und die Steuerkammer 115d nimmt den Aus tragsdruck ein. Dadurch widersteht der Ventilkörper der Soll kraft bzw. eingestellten Kraft der Feder 115b, um sich in Schließstellung zu bewegen und das Schaltventil 115 verschließt die Öffnung bzw. den Anschluß P. Dadurch wird das Austragsvolu men des Verdichters 2 auf das große Volumen (Volumen von 100%) festgelegt, wie in Fig. 19(a) gezeigt, und der Verdichter 2 läuft mit voller Leistung bzw. Kapazität.

Wenn im Gegensatz hierzu die elektromagnetische Spule 116d durch die ECU 14 erregt wird, wird der Ventilkörper 116e durch die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 116d in eine Position verschoben, in welcher er die Ansaugdruckzu führöffnung 116a öffnet und die Austragsdruckzuführöffnung 116b verschließt. Infolge hiervon wird der Ansaugdruck der Steuer druckzuführöffnung 116c zugeführt, und die Steuerkammer 115d nimmt den Ansaugdruck ein. Infolge hiervon wird der Ventilkör per 115a in die Öffnungsrichtung durch die Sollkraft bzw. ein gestellte Kraft der Feder 115b verschoben und das Schaltventil öffnet die Öffnung bzw. den Anschluß P. Aufgrund hiervon wird das Austragsvolumen des Verdichters 2 in einem Zustand geringen Volumens (einem Volumen von 80% bis 50%) festgelegt, wie in Fig. 19(b) gezeigt.

Als nächstes wird der Steuervorgang, durchgeführt durch die ECU 14 gemäß der dritten Ausführungsform anhand des Flußdiagramms von Fig. 21 erläutert. Der Steuerablauf ist grundsätzlich der selbe wie bei dem Flußdiagramm von Fig. 15 gemäß der zweiten Ausführungsform. Unterschiede bestehen darin, daß das Steuer ziel der Schritte S430 und S450 in einer Ein/Aus-Steuerung des Solenoids 116 besteht anstatt in einer Ein/Aus-Steuerung der elektromagnetischen Kupplung 9 und daß ein Schritt S470 vorge sehen ist, um die elektromagnetische Kupplung 9 einzurücken (einzuschalten), wenn die Ermittlung des Schritts S340 auf der "Einrück"-Seite der Kupplung liegt.

Das heißt, wenn bei der dritten Ausführungsform die elektroma gnetische Kupplung beim Schritt S340 als sich auf der "eingerückten" Seite befindlich ermittelt wird, wird die elek tromagnetische Kupplung 9 beim Schritt S470 eingerückt (eingeschaltet). In diesem Zustand schreitet deshalb in dem Fall, daß die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM oder geringer ist, oder die Verdichterdrehzahl Nc größer als 2.000 UpM ist, sobald die aktuelle Verdampferauslaßtemperatur TE größer als TEA + α wird, der Fluß zum Schritt S450 weiter. Die Erregung des Solenoids 116 des zweistufigen Verdichters 2 mit variablem Volumen wird daraufhin unterbrochen (ausgeschaltet), und der Verdichter 2 wird mit einem Volumen von 100% betrieben.

Wenn die Verdichterdrehzahl Nc größer als 2.000 UpM wird, und die tatsächliche Verdampferauslaßtemperatur TE kleiner als TEA + α wird, schreitet der Prozeß zum Schritt S430 weiter, das Solenoid 116 wird erregt (eingeschaltet) und der Verdichter 2 läuft bei kleinem Volumen.

Die Wirkung der dritten Ausführungsform wird als nächstes er läutert. Wenn die Verdichterdrehzahl Nc auf eine vorbestimmte Drehzahl (2.000 UpM) oder darüber erhöht wird, wodurch die Kühlkapazität bzw. Kühlfähigkeit gesättigt wird, kann die Ver dichterantriebsenergie verringert werden, indem das Solenoid 116 erregt wird und der Verdichter 2 mit geringem Volumen be trieben wird. Dadurch können eine Verbesserung der Energieein sparung, niedrige Emissionen und eine Verbesserung der Fahr zeugmotorleistung ermöglicht werden. Wenn die tatsächliche Ver dampferauslaßtemperatur TE TEA + α (wobei α ungefähr gleich 0,1°C bis 1°C ist) übersteigt, nachdem die Verdampferauslaßtem peratur TEA zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Verdichterdrehzahl Nc die vorbestimmte Drehzahl (2.000 UpM) erreicht hat, abge speichert wurde und der Verdichter 2 mit kleinem Volumen lau fengelassen wurde, wird die Erregung des Solenoids 116 unter brochen und der Verdichter 2 wird mit großem Volumen (einem Vo lumen von 100%) laufengelassen. Die Kühlfähigkeit (das Kühlemp finden) kann damit beibehalten werden.

In Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform können auf diese Weise die Energieeinsparung und Kühlfähigkeit des Fahr zeugmotors 11 unter Verwendung des zweistufigen Verdichters 2 mit variablem Volumen beide beibehalten werden, indem das Volu men dieses Verdichters 2 zwischen großem und kleinem Volumen umgeschaltet wird. Der zweistufige Verdichter 2 mit variablem Volumen gemäß der dritten Ausführungsform ist bezüglich der Ko sten von Vorteil, weil der volumenvariable Mechanismus bzw. der Mechanismus zum Verändern des Volumens im Vergleich zu dem Ver dichter 2 mit kontinuierlichem variablem Volumen gemäß der er sten Ausführungsform stark vereinfacht werden kann. Der zwei stufige Verdichter 2 mit variablem Volumen ist üblicherweise für ein Fahrzeug der Mittelklasse aufgrund der Kostenbelange vorgesehen.

Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm der Vorrichtungen zum Verwirk lichen der Funktionen in der ECU 14 entsprechend den mehreren Schritten des in Fig. 21 gezeigten Flußdiagramms.

(1) Modifikation des Schritts S160

Bei der ersten Ausführungsform wurde die Ermittlung, ob der Verdichter 2 sich in einem Betriebszustand in der Nähe des ma ximalen Volumens (einem Volumen von 100%) befindet, mit der Außenlufttemperatur Tam und dem Steuerstromwert In durchge führt. Der Steuerdruck Pc der Steuerdruckkammer 26 kann jedoch mit dem Ansaugdruck Ps der Ansaugdruckkammer 25 verglichen wer den, und das Volumen kann als 100% ermittelt bzw. festgelegt werden, wenn Pc gleich Ps ist.

Außerdem ist es möglich, einen Betriebszustand des Verdichters 2 in der Nähe des maximalen Volumens (Volumen von 100%) zu er mitteln, indem das Verdichtervolumen mit einer Kolbenhubermitt lungsvorrichtung direkt ermittelt wird, die beispielsweise aus einem Positionssensor, einem Grenzschalter oder dergleichen be steht.

(2) Modifikation der Schritte S370 und S350

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde ein Hochdrehzahlzustand des Verdichters 2 unter Verwendung der Ver dichterdrehzahl Nc ermittelt. Es ist jedoch auch möglich, den Hochdrehzahlzustand des Verdichters 2 durch Ermitteln der Dreh zahl des Fahrzeugmotors 11 zu ermitteln, welcher den Verdichter 2 antreibt, und durch Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Darüber hinaus kann der Verdichter 2 als sich in einem Hoch drehzahlzustand befindend in dem Fall ermittelt werden, daß ein Drosselklappenpositionssensor (Beschleunigeröffnungsermitt lungsvorrichtung) vorgesehen ist, um den Öffnungsgrad des Drosselklappenventils des Fahrzeugmotors 11 zu ermitteln, und wenn der Drosselklappenventilöffnungsgrad (Beschleuni geröffnungsgrad) einen feststehenden Wert oder einen Wert größer als diesen in Übereinstimmung mit dem Drosselpositionssensor erreicht hat.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde außerdem der Hochdrehzahlzustand des Verdichters 2 unter Verwendung eines einzigen Sollwerts der Verdichterdrehzahl Nc gleich 2.000 UpM ermittelt. Dieser Sollwert für die Hochdrehzahlzustander mittlung kann jedoch in zwei Werte unterteilt werden, wobei eine Hysterese vorgesehen ist. Wenn beispielsweise die Verdich terdrehzahl Nc zunimmt, kann der Wert von Nc ≧ 2.000 UpM als Hochdrehzahlzustand ermittelt werden, und wenn die Verdichter drehzahl Nc abnimmt, kann eine Abweichung von dem Hochdrehzahl zustand durch Nc ≧ 1.700 UPM ermittelt werden.

(3) Modifikation des Schritts S220

Bei der ersten Ausführungsform wird beim Schritt S220 der Steuerstrom In aus der Verdampferauslaßtemperatur TEA zu einem Zeitpunkt berechnet, wenn die Verdichterdrehzahl Nc 2.000 UpM übersteigt. Der Ansaugdruck Ps kann jedoch unter Verwendung beispielsweise einer Druckermittlungsvorrichtung ermittelt wer den und der Steuerstrom In kann direkt aus dem Ansaugdruck Ps auf Grundlage der Tabelle von Fig. 9 berechnet werden.

Das heißt, die Verdichtervolumensteuerung gemäß der vorliegen den Erfindung kann durch Ermitteln des Ansaugdrucks Ps, der Oberflächentemperatur des Verdampfers 6, der Kühlmittelverdamp fungstemperatur des Verdampfers 5 oder dergleichen anstelle der Verdampferauslaßtemperaturen TE und TEA als physikalische Größe in bezug auf einen Kühlgrad des Verdampfers 6 durchgeführt wer den.

(4) Modifikation der Schritte S210 und S380

Die physikalische Größe betreffend den Kühlgrad des Verdampfers 6 zu einem Zeitpunkt, wenn die Verdichterdrehzahl Nc auf eine vorbestimmte Drehzahl (beispielsweise 2.000 UpM) angewachsen ist, kann eine physikalische Größe vor oder nach dem Anstieg bzw. der Zunahme der Verdichterdrehzahl Nc auf die vorbestimmte Drehzahl sein.

(5) Modifikation des Ermittlungsverfahrens für die Steuertempe ratur α beim Schritt S380

Bei den zweiten und dritten Ausführungsformen wird die Steuer temperatur α in Übereinstimmung mit der Zielauslaßtemperatur TAO ermittelt, wie in Fig. 16 gezeigt. Es reicht jedoch aus, wenn die Steuertemperatur α relativ zum Zustand einer Kühler wärmelast bzw. einer kühleren Wärmelast festgelegt wird, und sie größer wird, wenn die Kühlerwärmelast bzw. die kühlere Wär melast kleiner wird. Aus diesem Grund können eine oder mehrere physikalische Größen von mehreren physikalischen Größen betref fend den Zustand der Kühlerwärmelast bzw. der kühleren Wärme last, wie in Fig. 22 gezeigt, verwendet werden, beispielsweise 1) die Außenlufttemperatur Tam, 2) die Innenlufttemperatur Tr, 3) die Sonnenlichtmenge Ts, 4) die Verdampferauslaßtemperatur TE, 5) die Luftmenge W des Gebläses 12 und 6) die Solltempera tur Tset, um die Steuertemperatur α entsprechend einer Ände rung dieser physikalischen Größen zu ermitteln.

Im Fall, daß die physikalischen Größen 1) bis 5) verwendet wer den, wird die Steuertemperatur α kleiner gemacht als bei einer Zunahme von 1) bis 5). In dem Fall der Solltemperatur Tset von 6) wird jedoch die Steuertemperatur α größer gemacht, wenn Tset zunimmt.

Außerdem kann ein optimaler Wert aus Experimenten oder derglei chen bestimmt werden, und die Steuertemperatur α kann auf die sen optimalen Wert festgelegt werden, ohne die Steuertemperatur α zu einem variablen Wert zu machen, der sich relativ zum Zu stand der Kühlerwärmelast bzw. der kühleren Wärmelast ändert, wie vorstehend erläutert.

(6) Modifikation der Schritte S340 und S380

Bei den zweiten und dritten Ausführungsformen wird die Verdamp ferauslaßtemperatur TEO als physikalische Größe betreffend einen Abkühlgrad des Verdampfers 6 ermittelt; der Ansaugdruck Ps, die Oberflächentemperatur des Verdampfers 6, die Kühlmit telverdampfungstemperatur des Verdampfers 5 oder dergleichen können jedoch ermittelt werden, wie im vorstehenden Abschnitt (3) erläutert.

(7) Modifikation des Verdichtervolumenveränderungsmechanismus

Bei der ersten Ausführungsform wird eine elektromagnetische Drucksteuereinrichtung 23 als kontinuierlicher volumenvariie render Mechanismus des Verdichters 2 verwendet. Es ist jedoch auch möglich, ein Betätigungsorgan, wie etwa einen Servomotor als Mechanismus zur direkten Antriebssteuerung des volumenän dernden bzw. -variierenden Elements zu nutzen, ohne die elek tromagnetische Drucksteuereinrichtung 23 zu verwenden. Außerdem ist der kontinuierliche volumenvariierende Mechanismus des Ver dichters 2 nicht ausschließlich auf eine Vorrichtung be schränkt, welche den Kippwinkel der Taumelscheibe 16 ändert; vielmehr kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Mecha nismen bekannter Art angewendet werden.

Bei der dritten Ausführungsform wurde ein Flügel- bzw. Schau felverdichter als zweistufiger Mechanismus variablen Volumens des Verdichters 2 erläutert. Selbstverständlich kann der zwei stufige volumenvariable Mechanismus auch mit anderen Verdich terarten verwendet werden.

Außerdem kann bei der dritten Ausführungsform der Volumenum schaltmechanismus des Verdichters 2 ein dreistufiges Umschalten zwischen großen/mittleren/kleinen Volumina verwenden anstelle eines zweistufigen Umschaltens zwischen großen/kleinen Volu mina. In diesem Fall ist eine unterschiedliche Steuerung mög lich, demnach die Volumenumschaltung im Hochdrehzahlzustand des Verdichters 2 durch das dreistufige groß/mittel/klein-Volumen umschalten, ein zweistufiges groß/mittel-Volumen-Umschalten, ein zweistufiges groß/klein-Volumen-Umschalten oder dergleichen verursacht ist.

Claims

1. Kraftfahrzeug-Kältekreislaufvorrichtung, aufweisend:
Einen Verdampfer (6), der einen bestimmten Raum kühlt,
einen Verdichter (2), der gasförmiges Kühlmittel verdich tet, das durch den Verdampfer (6) verdampft wird, und
einen Steuermechanismus, welcher den Verdichter derart steuert, daß dann, wenn der Verdichter einen Hochdrehzahl betriebszustand einnimmt, der Steuermechanismus den Ver dichter (2) in einen Betriebszustand entsprechend einem Kühlgrad des Verdampfers (6) hält, wenn der Hochgeschwin digkeitszustand eingenommen war.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend einen vo lumenvariierenden Mechanismus (23, 16) , der mit dem Ver dichter betriebsmäßig in Verbindung steht und das Ver dichterkühlmittelvolumen kontinuierlich entsprechend emp fangenen Steuersignalen variiert, wenn der Verdichter in den Hochdrehzahlzustand eintritt, um den Kühlgrad des Ver dampfers (6) auf dem Grad zu halten, bei welchem der Hoch geschwindigkeitszustand eingenommen wurde.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der volumenvariierende Mechanismus ein volumenvariierendes Element (16) aufweist, welches das Volumen des Verdichters (2) variiert, und
eine elektromagnetische Drucksteuereinrichtung (23), wel che einen Steuerdruck (Pc) erzeugt, um das volumenvariie rende Element (16) zu verschieben,
wobei die elektromagnetische Drucksteuereinrichtung (23) eine Steuerdruckkammer (26) umfaßt, in welcher der Steuer druck (Pc) erzeugt wird, eine Austragsdruckkammer (24), in welcher Austragsdruck (Pa) dem Verdichter (2) zugeführt wird, und eine Ansaugdruckkammer (25), in welcher Ansaug druck (Ps) des Verdichters (2) angelegt ist,
wobei die Steuerdruckkammer (26) sowohl mit der Aus tragsdruckkammer (24) wie mit der Ansaugdruckkammer (25) in Verbindung steht,
einen Mechanismus (27, 28) mit variabler Öffnung, der zwi schen der Steuerdruckkammer (26) und der Austragsdruckkam mer (24) angeordnet ist,
wobei die elektromagnetische Drucksteuereinrichtung (23) außerdem einen elektromagnetischen Mechanismus (32 bis 35) aufweist, in welchem eine elektromagnetische Kraft ent sprechend externen Steuersignalen variiert wird, und einen druckbetätigten Mechanismus (30), der entsprechend einem Solldruck (Pc) und dem Ansaugdruck (Ps) verschoben wird, und
wobei ein Öffnungsausmaß des Mechanismus (27, 28) mit va riabler Öffnung durch den elektromagnetischen Mechanismus (32 bis 35) und den druckbetätigten Mechanismus (30) ein gestellt wird, um den Steuerdruck (Pc) zu veranlassen, sich zu ändern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ermittlung, ob der Verdichter (2) sich in einem Betriebszustand in der Nähe des maximalen Volumens befindet, auf einer Strommenge (In) basiert, die zu dem elektromagnetischen Mechanismus (32 bis 35) fließt, und einen Parameter betreffend eine Klima tisierungswärmelast.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Atmosphärentempera tur (Tam) als Parameter betreffend die Klimatisierungswär melast verwendet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Kupplung (9), die zwischen dem Fahrzeugmotor (11) und dem Verdichter (2) angeordnet ist und es dem Verdichter (2) erlaubt, diskontinuierlich betrieben zu werden, um einen Kühlgrad des Verdampfers (6) beizubehalten, wenn der Ver dichter (2) den Hochdrehzahlzustand einnimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein gemessener Parame ter (TEA) betreffend einen Kühlgrad des Verdampfers (6) gespeichert wird, wenn der Verdichter (2) einen Hochdreh zahlzustand einnimmt,
die Kupplung (9) veranlaßt wird, einen Auszustand bzw. einen ausgerückten Zustand einzunehmen, und der Verdichter (2) gestoppt wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn der tatsächliche Kühlgrad des Verdampfers (6) niedriger als die Summe der gespeicherten physikalischen Größe (TEA) und des vorbestimmten Werts (α) ist, und
die Kupplung (9) veranlaßt wird, einen Einzustand bzw. ei nen eingerückten Zustand einzunehmen, und der Verdichter (2) veranlaßt wird, zu einem Zeitpunkt zu arbeiten, wenn der tatsächliche Kühlgrad des Verdampfers (6) höher als die Summe (TEA + α) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verdichter ein Ver dichter mit variablem Volumen ist, und
die Vorrichtung außerdem einen Volumenumschaltmechanismus (115, 116) aufweist, der mit dem Verdichter (2) in Verbin dung steht, um das Volumen des Verdichters zwischen mehre ren Stufen entsprechend externen Steuersignalen umzuschal ten,
wobei dann, wenn der Verdichter (2) in einem Hochdrehzahl bereich arbeitet, das Volumen des Verdichters (2) zwischen mehreren Stufen umgeschaltet wird, um einen Kühlgrad des Verdampfers auf einem Grad zu halten, der erzielt wird, wenn der Verdichter den Hochdrehzahlzustand einnimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei:
Ein Parameter (TEA) betreffend einen Kühlgrad des Verdamp fers (6) zu einem Zeitpunkt, wenn der Verdichter (2) einen Hochdrehzahlzustand einnimmt, gespeichert wird,
das Volumen des Verdichters (2) von einem kleinen Volumen durch den Volumenumschaltmechanismus (115, 116) zu einem Zeitpunkt umgeschaltet wird, wenn ein tatsächlicher Kühl grad des Verdampfers (6) kleiner als eine Summe (TEA + α) der gespeicherten physikalischen Größe TEA ist, plus einem vorbestimmten Wert (α), und
das Volumen des Verdichters (2) in ein großes Volumen durch den Volumenumschaltmechanismus (115, 116) zu einem Zeitpunkt umgeschaltet wird, wenn der tatsächliche Kühl grad des Verdampfers (6) höher als diese Summe (TEA + α) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Wert (α) ein gespeicherter feststehender Wert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Wert (α) ein variabler Wert ist, der entsprechend einer Abnahme der Wärmelast des Verdampfers (6) zunimmt.

12. Verfahren zum Steuern einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer (6), welcher einen bestimmten Raum kühlt, und einem Verdichter (2), der durch einen Fahrzeugmotor (11) mit einer festgelegten Drehzahl antreibt, wobei der Verdichter gasförmiges Kühlmittel verdichtet, das durch den Verdampfer (6) verdampft wird, aufweisend die Schritte:
Herstellen einer Verbindung mit dem Verdichter (2), um den Verdichterbetrieb entsprechend den empfangenen Steuer signalen zu variieren,
Ermitteln (S160, S170), daß der Verdichter (2) sich im Be reich eines Antriebszustand maximalen Volumens und in einem Hochdrehzahlbereich befindet, wenn die Drehzahl des Verdichters (2) zumindest auf einen vorbestimmten Wert an gewachsen ist, und
Steuern des Verdichtervolumens (S210, S220), während der Verdichter (2) in dem Hochdrehzahlzustand gehalten wird, um einen Kühlgrad des Verdampfers (6) auf einem Kühlgrad zu halten, der erzielt wird, wenn der Hochdrehzahlzustand eingenommen war, und zwar basierend auf dem Ermittlungs schritt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Ermittlungsschritt das Ermitteln umfaßt, ob der Verdichter (2) sich im Be reich eines Antriebszustands maximalen Volumens und in einem Hochgeschwindigkeitszustand basierend auf einer Strommenge (In) umfaßt, die zu dem elektromagnetischen Me chanismus (32 bis 35) fließt, und eines Parameters betref fend die Klimatisierungswärmelast.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Atmosphärentemperatur (Tam) verwendet wird, um in dem Ermittlungsschritt eine Beziehung zu der Klimatisierungswärmelast herzustellen.

15. Verfahren zum Steuern einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer (6), welcher einen festgelegten Raum kühlt, und einem Verdichter (2), der mit einem Fahrzeugmo tor durch eine Kupplung verbunden ist und durch den Fahr zeugmotor (11) mit einer festgelegten Geschwindigkeit an getrieben wird, um gasförmiges Kühlmittel zu verdichten, das durch den Verdampfer (6) verdampft wird, aufweisend die Schritte:
Herstellen einer Verbindung mit dem Verdichter (2), um den Verdichterbetrieb entsprechend empfangenen Steuersignalen zu variieren,
Ermitteln (S350), daß die Drehzahl des Verdichters (2) auf einen vorbestimmten Wert oder mehr angewachsen ist, und Veranlassen eines diskontinuierlichen Betriebs der Kupp lung (S380, S410, S430 und S450), um einen Kühlgrad des Verdampfers (6) auf einen Grad zu halten, der erzielt wird, wenn der Hochdrehzahlzustand eingenommen wurde, wäh rend der Verdichter (2) sich in dem Hochdrehzahlzustand befindet.

16. Verfahren zum Steuern einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer (6), welcher einen festgelegten Raum kühlt, und einem Verdichter (2) mit einem feststehenden Volumen, der durch einen Fahrzeugmotor (11) mit einer festgelegten Drehzahl angetrieben wird und gasförmiges Kühlmittel verdichtet, das durch den Verdampfer (6) ver dampft wird, aufweisend die Schritte:
Herstellen einer Verbindung mit dem Verdichter (2), um den Verdichterbetrieb entsprechend den empfangenen Steuer signalen zu variieren,
Ermitteln (S350), daß die Drehzahl des Verdichters (2) auf einen vorbestimmten Wert oder mehr angewachsen ist, und Steuern des Volumens des Verdichters (2) durch Umschalten zwischen festgelegten Volumenstufen, um einen Kühlgrad des Verdampfers (6) auf einem Grad zu halten, der erzielt wird, wenn der Hochdrehzahlzustand eingenommen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei entweder die Lufttempe ratur oder die Verdampferoberflächentemperatur stromab wärts vom Verdampfer (6) in dem Steuerschritt verwendet wird, um einen Kühlgrad des Verdampfers (6) zu steuern.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Ansaugdruck (Ps) des Verdichters (2) als Parameter beim Steuerschritt zum Steuern des Kühlgrads des Verdampfers (6) verwendet wird.