DE3843924C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraft­ fahrzeug mit einem Fahrzeugmotor.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er in der DE-PS 36 08 417 offenbart ist. Die DE-PS 36 08 417 zeigt eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, die eine Leerlaufdreh­ zahlregelvorrichtung für den Motor des Kraftfahrzeugs aufweist. Für die Leerlaufdrehzahlregelung wird die Temperatur der Kühl­ luft am Ausgang der Klimaanlage gemessen und entsprechend der Temperatur die Leerlaufdrehzahl des Kraftfahrzeugmotors ge­ regelt. Dabei wird unterstellt, daß die Temperatur der Kühlluft am Ausgang der Klimaanlage jeweils der abgegebenen Kühlleistung entspricht, die ihrerseits wiederum der Belastung des Motors durch die Klimaanlage entspricht. Dies trifft jedoch nur dann zu, wenn der Verdichter mit einer vorgegebenen Leistung ar­ beitet. Ändert sich jedoch die Leistung des Verdichters, was z. B. bei Verdichtern mit variabler Kapazität der Fall ist, so entspricht die Temperatur der Kühlluft nicht mehr unmittelbar der Belastung des Motors durch die Klimaanlage, so daß die Leerlaufdrehzahlregelung nicht mehr dem geforderten Wert ent­ spricht.

Ebenso weisen die Klimaanlagen, die in der DE-PS 36 08 417 bzw. der DE-OS 32 15 997 offenbart sind, zwar eine Leerlauf­ drehzahlregelvorrichtung bzw. eine Vorrichtung zum Ändern der Verdichterförderleistung auf, jedoch sind diese entweder nur auf Verdichter mit konstanter Leistung beschränkt oder die Steuervorrichtung wirkt auf die Förderleistung des Verdichters ein und nicht auf die Drehzahl des Antriebsmotors.

Bei konventionellen Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge werden die Fördermenge 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 Fördermenge eingestellt ist, wodurch das zum Antreiben des Verdichters erforderliche Drehmoment klein 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 des Verdichters, was unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung nicht er­ strebenswert ist. Andererseits wird, wenn der Verdichter auf eine hohe Fördermenge eingestellt ist, und das erforderliche Drehmoment für den Verdichter dementsprechend hoch ist, das Drehmoment des Motors unzureichend, wenn nicht die Drehzahl des Motors um den gleichen Betrag angehoben wird. Somit besteht die Möglichkeit, daß der Motor abstirbt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der selbst die Leerlauf­ drehzahl des Motors entsprechend der Fördermenge des Verdichters eingestellt werden kann, d. h., gemäß dem gewünschten Wert des Saugdrucks des Verdichters, um dadurch Energie einzusparen und ein Absterben des Motors zu verhindern.

Diese Aufgabe wird mittels einer Klimaanlage gelöst, die auf­ weist:

Einen Verdichter mit variabler Kapazität, eine Detektorvor­ richtung zur Erfassung der thermischen Belastung des Systems, eine erste Recheneinheit zur Berechnung des erforderlichen Saugdrucks des Verdichters als Funktion der erfaßten thermischen Belastung, eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Saugdrucks in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ersten Recheneinheit, eine zweite Recheneinheit zur Berechnung des erforderlichen Antriebsdrehmoments für den Verdichter als Funktion des Aus­ gangssignals der ersten Recheneinheit für den erforderlichen Saugdruck und der erfaßten thermischen Belastung und eine Leer­ laufsteuervorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugmotors in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der zweiten Recheneinheit.

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

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Funktion des er­ forderlichen Antriebsdrehmoments über dem Saugdruck so ist, daß bei dem Anstieg des gewünschten Saugdruckwertes der Wert des zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Drehmoments abnimmt, und daß beim Anstieg der thermischen Belastung der Wert des zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Drehmoments ansteigt.

Vorzugsweise ist mittels der Steuervorrichtung die Drehzahl des Motors im Leerlauf auf höhere Werte einstellbar, während der Wert des zum Antrieb des Verdichters erforderlichen Dreh­ moments ansteigt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Ein­ zelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kom­ bination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer konventionellen Klimaanlage für Kraftfahrzeuge;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer konventionellen einer An­ ordnung einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

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

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

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

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

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

Fig. 8 ein horizontaler Längsschnitt des in Fig. 2 darge­ stellten Verdichters mit variabler Fördermenge;

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

Fig. 10 ein teilweiser Querschnitt eines Saugdruck-Steuer­ mechanismus, der in den in den Fig. 8 und 9 darge­ stellten Verdichter eingebaut ist; und

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

Bei einer, wie in Fig. 1 gezeigten konventionellen Klimaanlage für Kraftfahrzeuge besteht im allgemeinen der Kühlmittelkreis aus einem Verdichter 1, einem Kondensator 81, einem Verdampfer 80 und einem Flüssigkeitstank 83.

Der Verdichter 1 ist ein Verdichter mit steuerbarer Fördermenge. Bei einem Verdichter 1 mit gesteuerter Fördermenge kann die Fördermenge des Verdichters linear proportional zu einer thermischen Be­ lastung des Systems gesteuert werden, so daß der Verdichter 1 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 1 mit fester Fördermenge, und daher werden Stöße infolge des Einschaltens und Ausschaltens des Verdichters 1, die üblicherweise bei der zyklischen Regelung auftraten, seltener auf den Antriebsmotor ausgeübt, oder falls sie doch vorhanden sind, sind solche Stöße klein, so daß der Komfort verbessert ist. Als Beispiel eines Verdichters 1 einer derartigen Art mit gesteuerter Fördermenge ist ein Taumelscheibenverdichter bekannt, bei dem der Neigungs­ winkel R der Taumelscheibe verändert wird, Fig. 9, um den Kühl­ mittelsaugdruck Ps des Verdichters 1 zu steuern, wodurch auto­ matisch die Fördermenge des Verdichters 1 in Reaktion auf die thermische Belastung 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 1 korrigiert wird.

Die Erfindung wird nun 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 näher 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 Rechen­ einheit 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.

Eine Recheneinheit 42 für den Saugdruck berechnet den Sollwert Ps des Saugdrucks der Verdichters 1 auf der Basis eines Aus­ gangssignals von der Recheneinheit 41 für die thermische Be­ lastung in Übereinstimmung mit einer Funktion G des Saug­ drucks über der thermischen Belastung, die in Fig. 6 gezeigt ist.

Für das erforderliche Antriebsdrehmoment ist eine Recheneinheit 43 vorgesehen, um einen Wert des Drehmoments T, der zum An­ treiben des Verdichters 1 benötigt wird, d. h. das minimale erforderlicher Antriebsdrehmoment für den Verdichter 1 in Über­ einstimmung mit dem gewünschten Saugdruckwert Ps auf der Basis einer vorbestimmten Funktion F für das erforderliche Antriebsdrehmoment über dem Saugdruck, welche in Übereinstimmung mit der Größe der thermischen Belastung eingestellt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zu berechnen.

Eine Steuervorrichtung 44 für den Saugdruck steuert das Saug­ drucksteuergerät oder den Betätiger D durch Feststellen der Größe des zu dem Gerät oder der Vorrichtung D zugeführt Steuerstroms in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Funktion X des Steuerstroms über dem Saugdruck, die in Relation zu dem gewünschten Saugdruckwert Ps eingestellt wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Eine Leerlaufsteuervorrichtung 45 zum Anheben des Leerlaufs steuert die Drehzahl eines Fahrzeugmotors 46 im Leerlauf auf der Basis eines Ausgangssignals von der Recheneinheit 43 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Funktion W des Betrags des Anhebens des Leerlaufs über dem geforderten An­ triebsdrehmoment, welche in Relation zu dem erforderlichen Antriebsdrehmoment T für den Verdichter 1 eingestellt wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Die oben erwähnten verschiedenen Einrichtungen 41 bis 45 werden durch einen Microcomputer verwirklicht. Die Energie des Motors 46 wird durch einen Übertragungsmechanismus an den Verdichter 1 übertragen, der eine auf einer Ausgangswelle des Motors 46 drehfest montierte Riemenscheibe 49, eine die auf einer An­ triebswelle des Verdichters 1 drehfest befestigte Riemenscheibe 47 und einen sich zwischen und um die Riemenscheibe 49 und 47 erstreckenden Antriebsriemen 48 aufweist.

Die vorbestimmte Funktion 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 der Fahrgastzelle, von der Temparatur und Feuchtig­ keit der Frischluft und 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 anzuheben. Andererseits wird, wenn die thermische Belastung zunimmt, der gewünschte Saugdruckwert Ps auf einen niedrigeren Wert einge­ stellt. Die vorbestimmte Funktion G des Saugdrucks über der thermischen Belastung wird vorab durch verschiedene Versuche bestimmt. Indem man auf diese Weise den gewünschten Saugdruck­ wert Ps entsprechend der thermischen Belastung einstellt, kann der Ausgabedruck Pm des Verdampfers 80 konstant gehalten werden, so daß die Kühlkapazität konstant gehalten werden kann.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage für Kraftfahrzeuge arbeitet gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Programm.

Ein für eine auf das System einwirkende thermische Belastung repräsentatives Signal wird bei einem Schritt S1 in die Rechen­ einheit 41 für die thermische Belastung von der Detektorvor­ richtung S für die thermische Belastung eingegeben. Die thermi­ sche Belastung wird beim Schritt S2 berechnet. Beim Schritt S3 berechnet die Recheneinheit 42 für den Saugdruck einen gewün­ schten Saugdruckwert Ps auf der Basis der berechneten thermi­ schen Belastung in Übereinstimmung mit der vorbestimmten Funktion G für den Saugdruck über der thermischen Belastung.

Beim Schritt S4 wird beurteilt, ob sich der Motor in einem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Falls die Beurteilung beim Schritt S4 negativ ist, d. h., falls der Motor normal läuft, springt das Programm zu einem Schritt S8, wo der Steuerstromwert durch die Steuervorrichtung 44 für den Saugdruck auf der Basis des gewünschten Saugdruckwerts Ps in Übereinstimmung mit der Funktion 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 1 gleich dem gewünschten Saugdruckwert Ps gemacht wird. So kann die Temparatur, Feuchtigkeit usw. inner­ halb der Fahrgastzelle auf entsprechende zufriedenstellende Werte durch die Klimaanlage reguliert werden.

Falls die Beurteilung beim Schritt S4 positiv ist, d. h., falls der Motor sich im Leerlauf befindet, geht das Programm weiter zu einem Schritt S5, wo ein Wert T für das erforderliche An­ triebsdrehmoment durch die Recheneinheit 43 für das erforder­ liche Antriebsdrehmoment auf der Basis der berechneten ther­ mischen Belastung und des gewünschten Saugdruckwerts Ps in Übereinstimmung mit der Funktion F des geforderten An­ triebsdrehmoments über dem Saugdruck berechnet wird. Beim Schritt S6 wird ein Betrag für die Leerlaufanhebung, d. h., der Betrag, um den die Drehzahl des Motors anzuheben ist, durch die Leerlaufsteuervorrichtung 45 für die Anhebung des Leerlaufs auf der Basis des berechneten Antriebsdrehmoments T in Über­ einstimmung mit der Funktion W für den Betrag der An­ hebung des Leerlaufs in Abhängigkeit von dem erforderlichen Antriebsdrehmoment berechnet. Bei einem Schritt S7 wird die Drehzahl des Motors um den berechneten Betrag der Anhebung des Leerlaufs vergrößert, so daß der Saugdruck des Verdichters 1 beim Schritt S8 gleich dem gewünschten Saugdruckwert Ps gemacht wird. Somit kann die Temperatur, Feuchtigkeit usw. innerhalb der Fahrgastzelle auf entsprechende zufriedenstellende Werte durch die Klimaanlage reguliert werden. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Motors in Übereinstimmung mit der Fördermenge des Verdichters 1 im Leerlauf des Motors gesteuert.

Wie oben beschrieben, wird die Leerlaufdrehzahl des Motors um ein solches Inkrement vergrößert, daß dem Verdichter 1 gerade das minimale Drehmoment T zugeführt wird, das zum Antreiben des Verdichters 1 benötigt wird. 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 1 mit variabler Fördermenge 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, wobei 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, wobei ein Ende jeder Kolbenstange 24 mit einem entsprechenden Kolben 22 und das andere Ende der Kolbenstange 24 schwenkbar mit einem entsprechenden Schuh aus einer Mehrzahl von Schuhen 27 durch ein entsprechendes Kugelgelenk 24a aus einer Mehrzahl solcher Gelenke verbunden ist.

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 Kühl­ mittel 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 aus­ gegeben.

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 auf, die sich längs einer Längsachse des Verdichters 1 erstreckt und sich um die Längesachse dreht. Ferner weist er ein an einem Ende der Antriebswelle 25 drehfest und starr befestigtes 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 25b 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 54a 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 55a, 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 R verringert wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein Paar von parallelen Führungen 55a 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 er­ strecken. Eine Schraubenfeder 16 ist unter Spannung zwischen die Führung 55a und das Armteil 52 eingeschaltet, so daß die hintere Endfläche der Taumelscheibe 55 sich unter der Vorspann­ kraft der Schraubenfeder 16 gegen eine Kurvenfläche 52c 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 52c herum derart geschwungen, daß sich der Winkel R bezüglich der vertikalen Ebene innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ändert.

Der mit der Kolbenstange 24 jedes Kolbens 22 durch das Kugel­ gelenk 24a 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 52a 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 R 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 oder Vorbeiblasen ent­ weichenden Kühlmittels und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 13. Die Veränderung des Neigungswinkels R 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 R 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 21c zwischen der Saugkammer 7, nämlich der Seite mit niedrigem Kühlmitteldruck, und dem Kurbelgehäuse 26 öffnet und schließt. Das bewegliche Ventilteil 62 hat eine druckaufnehmende Fläche 62a, die den Druck innerhalb der Saug­ kammer 7 aufnimmt. Ein elektromagnetischer Betätiger 68 hat eine Magnetspule 63, die durch einen Steuerstrom aktiviert wird, der von der Saugdrucksteuervorrichtung 44 durch ein Kabel 77 auf der Basis von Signalen von der Detektorvorrichtung S für die thermische Belastung, die die entsprechenden Zustands­ signale von dem Temperatursensor 31 für die zurückzirkulierende Luft, dem Frischlufttemperatursensor oder Pyrheliometer 32, und dem Sensor 33 für den Öffnungsgrad der Mischklappe ent­ halten, 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 Schrau­ benfeder 65 bewegt, um den Öffnungsgrad des beweglichen Ventil­ teils 62 durch eine Verbindungsstange 67 zu steuern. Die Ver­ bindungsstange 67 ist zwischen dem beweglichen Ventilteil 62 und dem beweglichen Kern 64 angeordnet und ist in den statio­ nären 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 Verbindungs­ stange 67 stellt auch die gegenseitige Lage, d. h. eine Lücke Z, zwischen dem beweglichen Kern 64 und dem stationären Kern 66 ein. Ein Balg ist um die Verbindungsstange 67 herum angeordnet und ist mit dem beweglichen Ventilteil 62 durch Hartlöten, Weichlöten oder dergleichen verbunden. Ein Feder­ widerlager 74 für die Schraubenfeder 65 ist auf eine Ge­ windestange 75 derart aufgeschraubt, daß das Federwiderlager 74 in seiner Stellung längs der Gewindestange 75 verändert werden kann, um die Vorspannkraft der Schraubenfeder 65, die sich auf dem Federwiderlager 74 abstützt, einzustellen.

Wenn die Magnetspule 63 nicht mit elektrischem Strom versorgt wird, d. h., wenn der elektromagnetische Betätiger 68 ausge­ schaltet ist, wird der Öffnungsgrad des beweglichen Ventilteils 62 durch den Unterschied zwischen den entsprechenden Vorspann­ kräften 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 Vorspannkrafte 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 Abhängigkeit 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 R der Taumelscheibe gesteuert oder geregelt, 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 R der Taumelscheibe 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 Aus­ gabedruck 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 beschrie­ benen Art an, so daß der Druck Pm komstant 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 demselben Einstellzustand konstant gemacht wird. Somit ist es möglich, den gewünschten Kühlzustand aufrechtzu­ 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.

Claims (4)

1. Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugmotor, welche aufweist:

• - einen Verdichter mit variabler Kapazität (1),
• - eine Detektorvorrichtung (31, 32, 33) zur Erfassung der thermischen Belastung des Systems,
• - eine erste Recheneinheit (42) zur Berechnung des erforder­ lichen Saugdrucks des Verdichters als Funktion der erfaßten thermischen Belastung,
• - eine Steuervorrichtung (44) zur Steuerung des Saugdrucks in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ersten Recheneinheit (42),
• - eine zweite Recheneinheit (43) zur Berechnung des erforder­ lichen Antriebsdrehmoments für den Verdichter (1) als Funktion des Ausgangssignals der ersten Recheneinheit (42) für den erforderlichen Saugdruck und der erfaßten thermischen Belastung und
• - eine Leerlaufsteuervorrichtung (45) zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugmotors (46) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der zweiten Recheneinheit (43).

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion (G) des Saugdrucks (Ps) in Abhängigkeit von der thermischen Belastung (82) so ausgebildet ist, daß beim Anstieg der thermischen Belastung (82) der ge­ wünschte Saugdruckwert (Ps) abnimmt.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion (F) des erforderlichen Antriebsdreh­ moments (T) in Abhängigkeit von dem Saugdruck (Ps) so ausgebildet ist, daß beim Anstieg des gewünschten Saug­ druckwerts (Ps) der Wert des Drehmoments (T), das zum Antreiben des Verdichters (1) erforderlich ist, abnimmt, und daß beim Anstieg der thermischen Belastung (82) der Wert des Drehmoments (T), das zum Antreiben des Verdichters (1) erforderlich ist, ansteigt.

4. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (45) zum Erhöhen des Leerlaufs die Leerlaufdrehzahl des Motors (46) auf höhere Werte einstellt, wenn der Wert des Dreh­ moments (T), das zum Antreiben des Verdichters (1) erfor­ derlich ist, ansteigt.