DE3843924A1

DE3843924A1 - Klimaanlage und klimageraet fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3843924A1
Application number: DE3843924A
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Takahashi
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-24
Publication date: 1989-07-13
Also published as: AU593752B2; AU2753488A; JPH01175517A; DE3843924C2; US4856291A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage oder ein Klima anlagengerät für Kraftfahrzeuge zum Regulieren der Temparatur, Feuchtigkeit usw. innerhalb eines Fahrzeuginnenraums.

Bei einer konventionellen Klimaanlage für Kraftfahrzeuge besteht im allgemeinen der Kühlmittelkreis aus einem Verdichter 1, einem Kondensator 81, einem Verdampfer 80, einem Flüssigkeits tank 83 usw., wie in Fig. 1 gezeigt ist.

In den vergangenen Jahren hat sich als Verdichter 1 ein Verdich ter mit gesteuerter Kapazität oder Fördermenge verbreitet. Bei einem Verdichter mit gesteuerter Kapazität kann die Kapazität des Verdichters linear proportional zu einer thermischen Be lastung des Systems gesteuert werden, so daß der Verdichter den Anforderungen der thermischen Belastung zufriedenstellend genügen kann. Somit ist es möglich, das Gefühl der Kühlung zu steigern. Weiterhin wird der Verdichter 1 nicht so häufig ein geschaltet und ausgeschaltet wie ein Verdichter mit fester Kapazität, und daher werden Stöße infolge des Einschaltens und Ausschaltens des Verdichters, die üblicherweise bei der zykli schen Regelung auftraten, nicht häufig auf den Antriebsmotor ausgeübt, oder falls sie doch vorhanden sind, sind solche Stöße klein, so daß die Fahrbarkeit verbessert werden kann. Als Bei spiel eines Verdichters einer derartigen Art mit gesteuerter Kapazität ist ein Verdichter mit einer Taumelscheibe bekannt, bei dem der Neigungswinkel Theta der Taumelscheibe verändert wird, um den Kühlmittelsaugdruck Ps des Verdichters 1 zu steu ern, wodurch automatisch die Kapazität des Verdichters in Reak tion auf die thermische Belastung, usw. eingestellt wird.

Insbesondere ist der Verdichter 1 mit einem Saugdruck-Steuer gerät D als Saugdruck-Veränderungsvorrichtung einschließlich eines elektromagnetischen Betätigers 68 versehen. Das Saugdruck steuergerät D wird durch ein externes elektrisches Steuersignal gesteuert, das von einer die thermische Belastung feststellenden Vorrichtung S ausgegeben wird, wodurch der Saugdruck des Ver dichters korrigiert wird. In diesem Zusammenhang ist eine Schnell-Leerlauf-Steuervorrichtung (FICD, fast-idle control device) bekannt, die so arbeitet, daß sie die Drehzahl des Motors um einen vorbestimmten Wert anhebt, wenn der Verdichter unter einer solchen Bedingung angetrieben wird, daß der Motor sich im Leerlauf befindet. Gemäß der Schnell-Leerlauf-Steuer vorrichtung wird jedoch die Drehzahl um einen konstanten Betrag ungeachtet der Kapazität des Verdichters vergrößert.

Bei der konventionellen Klimaanlage für Kraftfahrzeuge werden die Kapazität des Verdichters und die Drehzahl des Motors in der oben beschriebenen Weise gesteuert. Dementsprechend wird die Drehzahl des Motors einheitlich angehoben, selbst wenn der Verdichter auf eine kleine Kapazität eingestellt ist, so daß das zum Antreiben des Verdichters erforderliche Drehmoment herabgesetzt ist. D.h., wenn das erforderliche Drehmoment für den Verdichter klein ist, wird die Drehzahl des Motors übermäßig hoch im Vergleich zu dem geforderten Drehmoment, was unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung nicht anzustreben ist. Andererseits wird, wenn der Verdichter auf eine hohe Kapazität eingestellt ist, und das erforderliche Drehmoment für den Ver dichter dementsprechend ansteigt, das Drehmoment unzureichend, weil die Drehzahl des Motors um den gleichen Betrag angehoben wird. Somit besteht die Möglichkeit, daß der Motor stehen bleibt.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage oder ein Klimaanlagengerät für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem selbst beim Leerlauf des Motors die Drehzahl des Motors gemäß der Kapazität des Verdichters eingestellt werden kann, d.h., gemäß dem gewünschten Wert des Saugsdrucks des Verdichters, um dadurch eine Energieeinsparung zu erhalten und das Stehenbleiben des Motors zu verhindern.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen:
eine Klimaanlage und Klimagerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, wobei die Klimaanlage einen Verdichter mit variabler Kapazität, eine Detektorvorrichtung für die thermische Belastung zum Feststellen einer thermischen Belastung des Systems, eine Rechenvorrichtung für den Saugdruck zum Berechnen eines ge wünschten Werts des Saugdrucks des Verdichters auf der Basis eines Ausgangssignals von der Detektorvorrichtung für die ther mische Belastung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charakteristik für den Saugdruck in Abhängigkeit von der ther mischen Belastung, eine Saugdruckveränderungsvorrichtung zum Ändern des Saugdrucks des Verdichters und eine Saugdrucksteuer vorrichtung zum Steuern der Saugdruckveränderungsvorrichtung auf der Basis eines Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung für den Saugdruck aufweist.

Die Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung ist durch eine Verbesserung gekennzeichnet, die aufweist:
eine Rechenvorrichtung für das erforderliche Antriebsdrehmoment zum Berechnen eines Werts des Drehmoments, das zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, auf der Basis des Ausgangs signals von der Rechenvorrichtung für den Saugdruck und der detektierten thermischen Belastung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charakteristik für das erforderliche Antriebs drehmoment in Abhängigkeit von dem Saugdruck; und
eine Leerlauf-Erhöhungs-Steuervorrichtung zum Einstellen der Drehzahl des Motors im Leerlauf auf der Basis eines Ausgangs signals von der Rechenvorrichtung für das erforderliche An triebsdrehmoment.

Vorzugsweise kann die Charakteristik des Saugdrucks über der thermischen Belastung so sein, daß beim Anstieg der thermischen Belastung der gewünschte Saugdruckwert abnimmt.

Noch mehr bevorzugt wird, daß die Charakteristik des erforder lichen Antriebsdrehmoments über dem Saugdruck so ist, daß bei dem Anstieg des Werts des gewünschten Saugdrucks der Wert des zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Drehmoments abnimmt, und daß beim Ansteigen der thermischen Belastung der Wert des zum Antreiben des Verdichters erforderlichen Drehmoments an steigt.

Weiterhin ist bevorzugt, daß die den Leerlauf anhebende Steuer vorrichtung die Drehzahl des Motors beim Leerlauf auf höhere Werte einstellen kann, während der Wert des zum Antrieb des Verdichters erforderliche Drehmoment ansteigt.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Er findung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung deutlich. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine übliche Klimaanlage für Kraftfahrzeuge zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung einer Klima anlage für Kraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der Er findung zeigt;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm eines Programms zum Steuern der in Fig. 2 gezeigten Klimaanlage;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen dem erforderlichen Antriebsdrehmoment und dem gewünschten Saugdruck;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen einem Betrag, um den der Leerlauf angehoben wird, und dem erforderlichen Antriebsdrehmoment;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen dem gewünschten Saugdruck und der thermischen Belastung;

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi schen dem Steuerstrom und dem gewünschten Saugdruck;

Fig. 8 ist ein horizontaler Längsschnitt des in Fig. 2 erschei nenden Verdichters mit variabler Kapazität;

Fig. 9 ist ein vertikaler Längsschnitt des in Fig. 8 gezeigten Verdichters;

Fig. 10 ist ein teilweiser Querschnitt eines Saugdruck-Steuer mechanismus, der in den in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ver dichter eingebaut ist; und

Fig. 11 ist ein teilweiser vergrößerter Querschnitt des in Fig. 10 gezeigten Saugdruck-Steuermechanismus.

Detaillierte Beschreibung

Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 11 beschrieben. Teile, die den in Fig. 1 gezeigten gleich oder ähnlich sind, werden durch dieselben oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnet, und sie werden daher auch nicht beschrieben.

Zunächst wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Dort wird eine Klima anlage für Kraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der Er findung gezeigt. Bei der Klimaanlage berechnet eine Rechenvor richtung 41 für die thermische Belastung eine auf das System einwirkende thermische Belastung auf der Basis eines Ausgangs signals von einer Detektorvorrichtung S für die thermische Belastung, die aus einem Temperatursensor 31 für die zurück zirkulierende Luft, einem Frischluft-Temparatursensor oder Pyrheliometer 32, einem Sensor 33 für den Öffnungsgrad einer Mischklappe usw. besteht. Die Rechenvorrichtung für den Saug druck berechnet den gewünschten oder Zielwert Ps des Saugdrucks der Verdichters 1 auf der Basis eines Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung 41 für die thermische Belastung in Überein stimmung mit einer Charakteristik G des Saugdrucks über der thermischen Belastung, die in Fig. 6 gezeigt ist. Die Rechen vorrichtung 43 für das erforderliche Antriebsdrehmoment ist vorgesehen, um einen Wert des Drehmoments T, der zum Antreiben des Verdichters 1 benötigt wird, d.h. das minimale erforderli che Antriebsdrehmoment für den Verdichter 1 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Saugdruckwert Ps auf der Basis einer vorbe stimmten Charakteristik F für das erforderliche Antriebsdreh moment über dem Saugdruck, welche in Übereinstimmung mit der Größe der thermischen Belastung eingestellt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zu berechnen. Die Steuervorrichtung 44 für den Saugdruck steuert das Saugdrucksteuergerät oder den Betätiger D durch Feststellen der Größe des zu dem Gerät oder der Vorrich tung D zugeführten Steuerstroms in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charakteristik X des Steuerstroms über dem Saug druck, die in Relation zu dem gewünschten Saugdruckwert Ps eingestellt wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Steuervorrich tung 45 zum Anheben des Leerlaufs steuert die Drehzahl eines Motors 46 im Leerlauf auf der Basis eines Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung 43 in Übereinstimmung mit einer vorbe stimmten Charakteristik W des Betrags des Anhebens des Leerlaufs über (oder in Abhängigkeit von) dem geforderten Antriebsdreh moment, welche in Relation zu dem erforderlichen Antriebsdreh moment T für den Verdichter 1 eingestellt wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die oben erwähnten verschiedenen Vorrichtungen 41 bis 45 werden durch einen Microcomputer verwirklicht. Die Ener gie des Motors 46 wird zu dem Verdichter 1 durch einen Übertra gungsmechanismus übertragen, der eine auf einer Ausgangswelle des Motors 46 drehfest montierte Riemenscheibe 49, eine die auf einer Antriebswelle des Verdichters 1 drehfest befestigte Riemenscheibe 47 und einen sich zwischen und um die Riemenschei be 49 und 47 erstreckenden Antriebsriemen 48 aufweist.

Die vorbestimmte Charakteristik G für den Saugdruck über der thermischen Belastung zeigt einen gewünschten Wert des Saug drucks Ps des Verdichters 1, der bezüglich der thermischen Belastung 82 eingestellt werden soll. Die thermische Belastung 82 variiert in Abhängigkeit von der Temparatur und Feuchtigkeit innerhalb des Fahrzeugabteils, von der Temparatur und Feuchtig keit der Frischluft und von dem Öffnungsgrad der Mischklappe. Wenn die thermische Belastung abnimmt, wird der Ausgabedruck Pm des Verdampfers 80 ebenfalls verringert, so daß es notwendig ist, den gewünschten Saugdruckwert Ps des Verdichters 1 anzu heben. Andererseits wird, wenn die thermische Belastung zunimmt, der gewünschte Saugdruckwert Ps auf einen niedrigeren Wert eingestellt. Die vorbestimmte Charakteristik G des Saugdrucks über der thermischen Belastung wird vorab durch verschiedene Versuche bestimmt. Indem man auf diese Weise den gewünschten Saugdruckwert Ps entsprechend der thermischen Belastung ein stellt, kann der Ausgabedruck Pm des Verdampfers 80 konstant gehalten werden, so daß die Kühlkapazität konstant gehalten werden kann.

Die Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die wie oben beschrieben gemäß der Erfindung konstruiert ist, arbeitet gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Programm.

Ein für eine auf das System einwirkende thermische Belastung repräsentatives Signal wird bei einem Schritt S 1 in die arithme tische Vorrichtung 41 für die thermische Belastung von der Detektorvorrichtung S für die thermische Belastung eingegeben. Die thermische Belastung wird beim Schritt S 2 berechnet. Beim Schritt S 3 berechnet die Rechenvorrichtung 42 für den Saugdruck einen gewünschten Saugdruckwert Ps auf der Basis der berechneten thermischen Belastung in Übereinstimmung mit der vorbestimmten Charakteristik G für den Saugdruck über der thermischen Bela stung.

Beim Schritt S 4 wird beurteilt, ob sich der Motor in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Falls die Beurteilung beim Schritt S 4 negativ ist, d.h., falls der Motor normal läuft, springt das Programm zu einem Schritt S 8, wo der Steuerstromwert durch die Steuervorrichtung 44 für den Saugdruck auf der Basis des gewünschten Saugdruckwerts Ps in Übereinstimmung mit der Charakteristik X für den Steuerstrom über dem Saugdruck berech net wird. In Reaktion auf den berechneten Steuerstromwert wird das Steuergerät D für den Saugdruck so gesteuert, daß der Saug druck des Verdichters gleich dem gewünschten Saugdruckwert Ps gemacht wird. So kann die Temparatur, Feuchtigkeit usw. inner halb des Fahrzeugabteils auf entsprechende zufriedenstellende Werte durch die Klimaanlage reguliert werden.

Falls die Beurteilung beim Schritt S 4 positiv ist, d.h., falls der Motor sich im Leerlauf befindet, geht das Programm weiter zu einem Schritt S 5, wo ein Wert T für das erforderliche An triebsdrehmoment durch die Rechenvorrichtung 43 für das erfor derliche Antriebsdrehmoment auf der Basis der berechneten ther mischen Belastung und des gewünschten Saugdruckwerts Ps in Übereinstimmung mit der Charakteristik F des geforderten An triebsdrehmoments über dem Saugdruck berechnet wird. Beim Schritt S 6 wird ein Betrag für die Leerlaufanhebung, d.h., der Betrag, um den die Drehzahl des Motors anzuheben ist, durch die Steuervorrichtung 45 für die Anhebung des Leerlaufs auf der Basis des berechneten Antriebsdrehmoments T in Übereinstimmung mit der Charakateristik W für den Betrag der Anhebung des Leer laufs in Abhängigkeit von dem erforderlichen Antriebsdrehmoment berechnet. Bei einem Schritt S 7 wird die Drehzahl des Motors um den berechneten Betrag der Anhebung des Leerlaufs vergrößert, so daß der Saugdruck des Verdichters beim Schritt S 8 gleich dem gewünschten Saugdruckwert Ps gemacht wird. Somit kann die Temperatur, Feuchtigkeit usw. innerhalb des Fahrzeugabteils auf entsprechende zufriedenstellende Werte durch die Klimaanlage reguliert werden. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Motors in Übereinstimmung mit der Kapazität des Verdichters 1 beim Leerlauf des Motors gesteuert.

Wie oben beschrieben, wird die Drehzahl des Motors beim Leerlauf des Motors um ein solches Inkrement vergrößert, daß dem Verdich ter gerade das minimale Drehmoment T zugeführt wird, das zum Antreiben des Verdichters benötigt wird, oder mit dem minimalen erforderlichen Antriebsdrehmoment. Somit kann Energie eingespart werden und es kann ein unzureichendes Drehmoment vermieden werden.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis 11 ein Bei spiel des mit dem Drucksteuergerät D versehenen Verdichters mit variabler Kapazität beschrieben.

Wie in Fig. 8 und 9 gezeigt ist, weist der Verdichter 1 ein zylindrisches Gehäuse 2, einen an einer Endfläche des Gehäuses 2 über eine Ventilplatte 3 gasdicht montierten Zylinderkopf 4 und ein Lagerschildteil 5 auf, das an der anderen Endfläche des Gehäuses 2 gasdicht moniert ist.

Innerhalb des Zylinderkopfes 4 ist das Drucksteuergerät D ange ordnet (siehe Fig. 10 und 11), das ein Druckregulierventil 6 aufweist. Eine Saugkammer 7 und eine Ausgabekammer 8 werden längs eines äußeren Umfangs des Druckregulierventils 6 innerhalb des Zylinderkopfes 4 definiert. Die Saugkammer 7 ist mit einem Auslaß eines (nicht gezeigten) Verdampfers des Kühlmittelkreis laufes der Klimaanlage verbunden. Die Ausgabekammer 8 ist mit einem Einlaß eines (nicht gezeigten) Kondensators des Kühlmit telkreislaufes verbunden.

Ein Kolbenmechanismus 20 ist innerhalb des Gehäuses 2 zum Kom primieren eines Kühlmittels angeordnet. Der Kolbenmechanismus 20 besteht aus einem Zylinderblock 21 und einer Mehrzahl von Kolben 22. Die Kolben 22 sind um eine Längsachse des Zylinder blocks 21 in in Umfangsrichtung gleichen Abständen zueinander derart angeordnet, daß die Achsen der entsprechenden Kolben 22 paralell zur Längsachse des Zylinderblocks 21 verlaufen.

Die Kolben 22 sind jeweils in Zylinder 23 eingepaßt, die inner halb des Zylinderblocks 21 definiert sind, um in diesen in durch einen Pfeil K angezeigten Richtungen zu gleiten. Kolben stangen 24 sind mit den jeweiligen Kolben 22 verbunden. Insbe sondere ist ein Ende jeder Kolbenstange 24 mit einem entsprech enden Kolben 22 verbunden. Das andere Ende der Kolbenstange 24 ist schwenkbar mit einem entsprechenden Schuh aus einer Mehrzahl von Schuhen 27 durch ein entsprechendes Kugelgelenk 24 a aus einer Mehrzahl solcher Gelenke verbunden.

Eine Mehrzahl von Ausgabeventilen 10 sind an Enden von zugeord neten Ausgabeöffnungen 9 an der Seite der Ausgabekammer 8 ange ordnet. Die Ausgabekammer 8 und die Zylinder 23 stehen mitein ander durch die entsprechenden Ausgabeöffnungen 9 in Verbindung. Eine Mehrzahl von (nicht gezeigten) Saugventilen sind an Enden von zugeordneten Saugöffnungen 11 an der Seite des Zylinders 23 angeordnet. Die Saugkammer 7 und die Zylinder 23 stehen miteinander durch die entsprechenden Saugöffnungen 11 in Ver bindung.

Bei der obigen Anordnung des Kolbenmechanismus 20 wird Kühlmit tel mit niedrigem Druck innerhalb der Saugkammer 7 in jeden Zylinder 23 durch eine entsprechende Saugöffnung 11 und ein entsprechendes Saugventil eingesaugt, der jedem Zylinder 23 zugeordnete Kolben 22 komprimiert das angesaugte Kühlmittel, und das komprimierte Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird in die Ausgabekammer 8 durch eine entsprechende Ausgabeöffnung 9 und ein entsprechendes Ausgabeventil 10 ausge geben.

Ein Kurbelgehäuse 26 ist innerhalb des Gehäuses 2 definiert, in dem ein Antriebsmechanismus 50 zum Antreiben des Kolbenmecha nismus 20 angeordnet ist. Der Antriebsmechanismus 50 weist eine Antriebswelle 25, die sich längs einer Längsachse des Verdichters 1 erstreckt und sich um die Längsachse dreht, ein an einem Ende der Antriebswelle 25 drehfest und starr befestig tes Armteil 52, einen um die Antriebswelle 25 herum angeordneten Schlitten 54 und eine Taumelscheibe 55 auf, die um den Schlitten 54 herum angeordnet ist.

Das eine Ende der Antriebswelle 25 erstreckt sich nach außen durch das Lagerschildteil 5. An dem sich nach außen erstrecken den Ende 25 b der Antriebswelle 25 ist die in Fig. 2 gezeigte Magnetkupplung 47 montiert, die mit der Riemenscheibe 49 auf der Ausgangswelle des Motors 46 durch den Antriebsriemen 48 verbunden ist.

Der Schlitten 54 weist die Form einer Hülse auf und ist so angeordnet, daß er längs der Antriebswelle 25 in durch den Pfeil K angezeigten axialen Richtungen gleiten kann und sich mit der Antriebswelle 25 drehen kann. Der Schlitten 54 ist in Richtung auf den Zylinderblock 21 durch ein internes Gleitstück 54 a und eine Schraubenfeder 13 vorgespannt, die innerhalb der Antriebswelle 25 angeordnet sind.

Die Taumelscheibe 55 hat die Form einer Scheibe und hat eine zentrale Bohrung 55 a, die frei beweglich um den Schlitten 54 herum angeordnet ist. Die Taumelscheibe 54 ist mit dem Schlitten 54 durch Gelenkbolzen 59 so verbunden, daß sie um diese eine schwingende oder taumelnde Bewegung ausführen kann. Dement sprechend ist die Taumelscheibe 55 durch die Schraubenfeder 13 in eine solche Richtung vorgespannt, daß der Neigungswinkel Theta verringert wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein Paar von parallelen Führungen 55 a an einer hinteren Endfläche der Taumelscheibe 55 an der Seite des Armteils 52 befestigt und zwar so, daß sie von der hinteren Endfläche der Taumelscheibe 55 vorstehen und sich radial zu der hinteren Endfläche und parallel zueinander erstrecken. Eine Schraubenfeder 16 ist unter Spannung zwischen die Führung 55 a und das Armteil 52 eingeschaltet, so daß die hintere Endfläche der Taumelscheibe 55 sich unter der Vorspannkraft der Schraubenfeder 16 gegen eine Kurvenfläche 52 c an einem vorderen Ende des Armteils 52 abstützt.

Während der Drehung der Taumelscheibe 55 um die Achse der An triebswelle 25 wird die Taumelscheibe 55 in durch einen Pfeil H angezeigten Richtungen um die Kurvenfläche 52 c herum derart geschwungen, daß sich der Winkel Tetha bezüglich der vertikalen Ebene innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ändert.

Der mit der Kolbenstange 24 jedes Kolbens 22 durch das Kugel gelenk 24 a verbundene Schuh 27 stützt sich gegen die vordere Endfläche der Taumelscheibe 55 ab, um sich relativ zu dieser in Umfangsrichtung gleitend zu bewegen.

Wenn sich während der Drehung der Taumelscheibe 55 ein Teil der Taumelscheibe 55, der sich gegen die Kurvenfläche 52 a abstützt, irgend einem der Zylinder 23 nähert, wird der Kolben 22 des Zylinders 23 gleitend in Richtung auf den Zylinderkopf 4 bewegt, um das Kühlmittel zu komprimieren und das komprimierte Kühl mittel in die Ausgabekammer 8 auszugeben oder zu entladen. Wenn andererseits der oben genannte Teil der Taumelscheibe 55 von dem Zylinder 23 weg bewegt wird, wird der Kolben 22 gleitend in Richtung auf das Lagerschildteil 5 gezogen, um Kühlmittel in den Zylinder 23 aus der Saugkammer 7 zu ziehen. Der Neigungs winkel Tetha der Taumelscheibe 55 bezüglich der vertikalen Ebene variiert in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Druck Pd innerhalb des Zylinders 23, d.h., den Reaktionskräften von den entsprechenden Kolben 22 und der Summe des Drucks Pc des in das Kurbelgehäuse 26 durch Leckage (Vorbeiblasen) entweichen den Kühlmittels und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 13. Die Veränderung des Neigungswinkels Tetha bewirkt, daß der Hub jedes Kolbens 22 zunimmt und abnimmt, so daß die ausgegebenen und angesaugten Mengen des Kühlmittels zunehmen und abnehmen.

Das Druckregulierventil 6 ist innerhalb des Zylinderkopfes 4 angeordnet, um den Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 26 zu regulieren, um den Neigungswinkel Tetha der Taumelscheibe 55 zu steuern.

Wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, weist das Druckregulierventil 6 ein Gehäuse 61 und ein bewegliches Ventilteil 62 auf. Das bewegliche Ventilteil 62 ist so konstruiert, daß es eine Ver bindungsöffnung 21 c zwischen der Saugkammer 7 (der Seite mit niedrigem Kühlmitteldruck) und dem Kurbelgehäuse 26 öffnet und schließt. Das bewegliche Ventilteil 62 hat eine druckaufnehmende Fläche 62 a, die den Druck innerhalb der Saugkammer 7 aufnimmt. Ein elektromagnetischer Betätiger 68 hat eine Magnetspule 63, die durch einen Steuerstrom aktiviert wird, der von der Saug drucksteuervorrichtung 44 durch ein Kabel 77 auf der Basis von Signalen von der Detektorvorrichtung S für die thermische Be lastung, die die entsprechenden Zustandssignale von dem Tempe ratursensor 31 für die zurückzirkulierende Luft, dem Frischluft temperatursensor oder Pyrheliometer 32, und dem Sensor 33 für den Öffnungsgrad der Mischklappe enthalten, zugeführt wird. Wenn die Magnetspule 63 mit Energie versorgt wird, wird ein beweglicher Kern 64 in Richtung auf einen stationären Kern 66 unter der Vorspannkraft einer Schraubenfeder 65 bewegt, um den Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 durch eine Verbin dungsstange 67 zu steuern. Die Verbindungsstange 67 ist zwischen dem beweglichen Ventilteil 62 und dem beweglichen Kern 64 ange ordnet und ist in den stationären Kern 66 und eine Stützplatte 69 gleitend eingepaßt, um die Verlagerung vom Ventilteil 62 und/oder dem beweglichen Kern 64 zum jeweils anderen Teil zu übertragen. Die Verbindungsstange 67 stellt auch die gegensei tige Lage, d.h. eine Lücke Z, zwischen dem beweglichen Kern 64 und dem stationären Kern 66 ein. Ein Balg ist um die Verbin dungsstange 67 herum angeordnet und ist mit dem beweglichen Ventilteil 62 durch Hartlöten, Weichlöten oder dergleichen verbunden. Ein Federwiderlager 74 für die Schraubenfeder 65 ist auf eine Gewindestange 75 derart aufgeschraubt, daß das Federwiderlager 74 in seiner Stellung längs der Gewindestange 75 verändert werden kann, um die Vorspannkraft der Schrauben feder 65, die sich auf dem Federwiderlager 74 abstützt, einzu stellen.

Wenn die Magnetspule 63 nicht mit elektrischem Strom versorgt wird, d.h., wenn der elektromagnetische Betätiger 68 ausgeschal tet ist, wird der Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 durch den Unterschied zwischen den entsprechenden Vorspannkräf ten der Schraubenfeder 65 und des Balgs 78 und dem Druck Ps innerhalb der Saugkammer 7 bestimmt. Normalerweise, wenn die Magnetspule abgeschaltet ist, übersteigt der Ventilöffnungs druck, das ist der Saugdruck, der höher ist als die Summe der Vorspannkräfte der Elemente 65, 78, die letzteren, so daß das bewegliche Ventilteil 62 sich in seiner offenen Stellung befin det. In diesem Fall wird, weil der Ausgabedruck Pm des Verdam pfers 80 sich in Abhänigigkeit von der thermischen Belastung 82 verändert, und der Verdampfungsdruck des Kühlmittels sich wegen eines Druckverlustes zwischen dem Verdampfer 80 und dem Verdichter 1 wesentlich ändert, ein gewünschtes Kühlvermögen nicht erhalten. Daher wird die Magnetspule 63 mit elektrischem Strom versorgt, der durch die Saugdrucksteuervorrichtung 44 gesteuert wird. Insbesondere wird, wenn der elektromagnetische Betätiger 68 sich nicht im eingeschalteten Zustand befindet, der Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 durch die An zugskraft des ortsfesten Kerns 66, die sich in Abhänigigkeit von dem Wert des der Magnetspule 63 zugeführten Stroms ändert und so wirkt, daß sie durch den beweglichen Kern 64 das beweg liche Ventilteil 62 in Richtung auf eine geschlossene Stellung bringt, durch die entsprechenden Vorspannkräfte der Schrauben feder 65 und des Balgs 78, die daher vergrößert werden, und durch den Druck Ps innerhalb der Saugkammer 7 bestimmt. Der Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 wird somit durch den elektromagnetischen Betätiger so korrigiert, daß der Druck Pc innerhalb des Kurbelgehäuses 26 reguliert wird. Somit wird der Neigungswinkel Theta der Taumelscheibe gesteuert oder ge regelt, wodurch die ausgegebenen und angesaugten Mengen des Kühlmittels reguliert werden.

Wenn beispielsweise die thermische Belastung 82 abnimmt, werden der Ausgabedruck Pm und die Temperatur des Verdampfers 80 beide verringert. Folglich wird der der Magnetspule 63 zugeführte Strom durch die Saugdrucksteuervorrichtung 44 vergrößert, so daß die Anzugskraft des ortsfesten Kerns 66 vergrößert wird, um den Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 zu verrin gern. Dementsprechend wird der Druck Pc innerhalb des Kurbel gehäuses 26 angehoben und der Neigungswinkel Theta der Taumel scheibe 55 nimmt ab, so daß die Ausgabe- und Ansaugmengen oder die Kapazität des Verdichters 1 verringert wird. Da die Ansaug menge des Verdichters somit verringert wird, steigt der Ausga bedruck Pm des Verdampfers 80 an. Weiterhin wird, weil der Ausgabebetrag des Verdichters 1 ebenfalls verringert wird, die Flußrate des Kühlmittels vom Verdichter 1 zum Verdampfer 80 verringert und daher wird der Druckverlust zwischen dem Verdich ter 1 und dem Verdampfer 80 verringert, so daß der Druck Pm innerhalb des Verdampfers 80 konstant gehalten wird. Wenn ande rerseits die thermische Belastung ansteigt, steigen die Ausgabe- und Saugmengen des Verdichters 1 umgekehrt zu der oben be schriebenen Art an, so daß der Druck Pm konstant gehalten wird.

Das Druckregulierventil 6 wird in der oben beschriebenen Weise durch die Saugdrucksteuervorrichtung 44 so gesteuert, daß der Verdampfungsdruck ungeachtet von Änderungen der thermischen Belastung bei dem selben Einstellzustand konstant gemacht wird. Somit ist es möglich, den gewünschten Kühlzustand aufrecht zu erhalten.

Wie oben beschrieben arbeitet die Klimaanlage oder das Klima gerät für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung so, daß das Saug drucksteuergerät D durch die Saugdrucksteuervorrichtung 44 so gesteuert wird, daß nicht nur der gewünschte Kühlzustand bei behalten werden kann, sondern daß auch die Drehzahl des Motors gemäß der Kapazität des Verdichters durch die Leerlauferhöhungs- Steuervorrichtung 44 eingestellt werden kann, wenn der Motor im Leerlauf ist, indem der gewünschte Wert des Saugdrucks Ps auf der Basis der thermischen Belastung entsprechend der vor gegebenen Charakteristik G für den Saugdruck über der thermi schen Belastung berechnet wird, das erforderliche Drehmoment T zum Antreiben des Verdichters auf der Basis des berechneten gewünschten Saugdruckwerts Ps berechnet wird und die Drehzahl des Motors auf der Basis des berechneten erforderlichen An triebsdrehmoments eingestellt wird. Daher kann die Drehzahl des Motors genau um ein Inkrement angehoben werden, das gerade dem minimalen Drehmoment T entspricht, das zum Antreiben des Verdichters benötigt wird, um dadurch einen übermäßig starken Anstieg der Drehzahl des Motors und somit einen übermäßig großen Verbrauch von Treibstoff zu verhindern, wobei auch ein unzurei chendes Ansteigen der Drehzahl des Motors und daher ein unzu reichendes Drehmoment, das zum Stehenbleiben des Motors führen kann, vermieden wird.

Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage und dem Klimagerät für Kraftfahrzeuge wird eine thermische Belastung des Systems detek tiert, und ein gewünschter Wert des Saugdrucks des Kühlmittel gases, das einem Verdichter mit variabler Kapazität zugeführt wird, wird auf der Basis der detektierten thermischen Belastung in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Zusammenhang (Cha rakteristik) des Saugdrucks mit der thermischen Belastung be rechnet. Der Saugdruck wird auf der Basis des berechneten ge wünschten Saugdruckwerts gesteuert. Ein Wert einer Drehzahl, die zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, wird auf der Basis des berechneten Saugdrucks, auf der Basis der detek tierten thermischen Belastung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charakteristik für das erforderliche Antriebs drehmoment in Abhängigkeit von dem Saugdruck berechnet. Die Drehzahl des Motors im Leerlauf wird auf der Basis des berech neten Drehmomentwerts eingestellt.

Claims

1. Klimaanlage und Klimagerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, wobei die Klimaanlage einen Verdichter mit variabler Kapazität, eine Detektorvorrichtung für die thermische Belastung zum Feststellen einer thermischen Belastung des Systems, eine Rechenvorrichtung für den Saugdruck zum Berechnen eines gewünschten Werts des Saugdrucks des Ver dichters auf der Basis eines Ausgangssignals von der Detek torvorrichtung für die thermische Belastung in Übereinstim mung mit einer vorbestimmten Charakteristik für den Saug druck in Abhängigkeit von der thermischen Belastung, eine Saugdruckveränderungsvorrichtung zum Ändern des Saugdrucks des Verdichters und eine Saugdrucksteuervorrichtung zum Steuern der Saugdruckveränderungsvorrichtung auf der Basis eines Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung für den Saugdruck aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind:
eine Rechenvorrichtung (43) für das erforderliche Antriebs drehmoment zum Berechnen eines Werts des Drehmoments, das zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, auf der Basis des Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung (42) für den Saugdruck und der detektierten thermischen Bela stung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charak teristik für das erforderliche Antriebsdrehmoment in Abhän gigkeit von dem Saugdruck; und
eine Leerlauf-Erhöhungs-Steuervorrichtung zum Einstellen der Drehzahl des Motors im Leerlauf auf der Basis eines Ausgangssignals von der Rechenvorrichtung (43) für das erforderliche Antriebsdrehmoment.

2. Klimaanlage und Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Charakteristik des Saugdrucks in Abhän gigkeit von der thermischen Belastung so ausgebildet ist, daß beim Anstieg der thermischen Belastung der gewünschte Saugdruckwert abnimmt.

3. Klimaanlage und Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Charakteristik des erforderlichen An triebsdrehmoments in Abhängigkeit von dem Saugdruck so ausgebildet ist, daß beim Anstieg des gewünschten Saug druckwerts der Wert des Drehmoments, das zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, abnimmt, und daß beim Anstieg der thermischen Belastung der Wert des Drehmoments, das zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, an steigt.

4. Klimaanlage und Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauf-Erhöhungs-Steuer vorrichtung die Drehzahl des Motors beim Leerlauf auf höhere Werte einstellt, wenn der Wert des Drehmoments, das zum Antreiben des Verdichters erforderlich ist, an steigt.