DE60015061T2 - Klimatisierungssystem - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem, umfassend einen Kompressor mit variablem Hub zum Komprimieren und Abgeben eines Kühlmittels, während zur gleichen Zeit die Abgabeleistung durch Änderung eines Steuerdrucks geändert wird, sowie einen Kühlkreis und einen Heizkreis, die sich die Ausnutzung des Kompressors mit variablem Hub teilen, wobei der Kühlkreis oder der Heizkreis wahlweise verwendet werden.
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
  • Ein Klimatisierungssystem dieser Art ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 7-19630 offenbart. Wenn der Kühlkreis in Benutzung ist, rezirkuliert das vom Kompressor abgegebene Kühlmittel zum Kompressor über einen Kondensator, ein Drosselventil und einen Verdampfer. Wenn andererseits der Heizkreis in Benutzung ist, rezirkuliert das vom Kompressor abgegebene Kühlmittel zum Kompressor über einen Verdampfer und eine Druckreduziervorrichtung an einem ersten Bypass. Der Betrieb des Kühlkreises und des Heizkreises wird durch Betätigung eines Schaltventils geschaltet.
  • Wenn der Heizkreis benutzt wird, wird der Kondensator isoliert und deshalb wird der Abgabedruck durch den Ausgleich zwischen der Abgabemenge des Kompressors und der Strömungsgeschwindigkeit in der Druckreduziervorrich tung am Bypass bestimmt. Im Ergebnis neigt der Abgabedruck des Kompressors dazu, dann höher zu sein, wenn der Heizkreis in Benutzung ist, als wenn der Kühlkreis in Benutzung ist. Wenn der Heizkreis in Benutzung ist, steigt deshalb der Abgabedruck oft auf einen abnorm großen Wert an. Im Hinblick darauf umfasst das herkömmliche System, wie es in Kokai Nr. 7-19630 offenbart ist, ein Druckentlastungsventil, das an einem zweiten Bypass angeordnet ist, der den Kühlkreis und den Heizkreis verbindet. In dem Falle, in dem der Abgabedruck einen abnorm großen Wert erreicht, während der Heizkreis benutzt wird, wird das Druckentlastungsventil geöffnet, um das Kühlmittel aus dem Heizkreis in den Kondensator freizugeben.
  • Da das Kühlmittel aus dem Heizkreis in den Kondensator jedes Mal freigegeben wird, wenn der Abgabedruck bei Benutzung des Heizkreises auf einen abnorm großen Wert ansteigt, wird jedoch das Kühlmittel im Heizkreis in seiner Menge auf ein solches Ausmaß reduziert, dass die Heizleistung ungenügend wird. Auch wird das Kühlmittel in unrentabler Weise in den Kondensator freigegeben unter Opferung der Arbeit, die auf der Seite des Kompressors zur Steigerung des Druckes erforderlich ist, was zu einem niedrigen Arbeitswirkungsgrad führt.
  • In dem Falle, in dem ein in Kokai Nr. 11-180138 offenbarter Kompressor mit variablem Hub, d. h. in dem Falle, in dem ein einen variablen Hub aufweisender Kompressor mit einer einstellbaren Saugdruckeinstellung als Kompressor benutzt wird, den sich der Kühlkreis und der Heizkreis teilen, kann die Situation auftreten, in welcher das Klimatisierungssystem die Heizfunktion nicht durchführen kann. Insbesondere funktioniert das Leistungssteuerventil, das bei dem in Kokai Nr. 11-180138 offenbarten, einen variablen Hub aufweisenden Kompressor benutzt wird, dahingehend, dass es die Abgabeleistung in einem solchen Ausmaß verringert, dass die oben beschriebene Druckeinstellung reduziert wird. Sobald die Atmosphärentemperatur auf ein solches Niveau absinkt, dass der Sättigungsdruck des Kühlmittels unter den Bereich der Druckeinstellung fällt, kann deshalb die Abgabeleistung nicht gesteigert werden, und das Klimatisierungssystem kann die Heizfunktion nicht ausüben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Klimatisierungssystem bereitzustellen, umfassend einen Kompressor mit variablem Hub sowie einen Kühlkreis und einen Heizkreis, die sich den Kompressor mit variablem Hub wahlweise teilen, wobei einerseits die Heizfunktion stets effektiv und wirksam durchgeführt wird und andererseits eine Reduktion in den Kühl- und Heizfunktionen vermieden wird.
  • Gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, wird ein Klimatisierungssystem bereitgestellt, umfassend einen Kompressor mit variablem Hub zum Komprimieren und Abgeben des Kühlmittels, während zur gleichen Zeit die Abgabeleistung durch Änderung des Steuerdrucks verändert wird, einen Kühlkreis und einen Heizkreis, die sich wahlweise die Benutzung des Kompressors mit variablem Hub teilen, und Leistungssteuermittel zur Steuerung der Abgabeleistung des Kompressors mit variablem Hub, basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Druck im Saugdruckbereich oder zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck, wobei die Leistungssteuermittel sowohl die Abgabekapazität zur Zirkulierung des Kühlmittels im Kühlkreis als auch die Abgabekapazität zur Zirkulierung des Kühlmittels im Heizkreis steuern.
  • Durch Steuerung der Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Saugdruckbereich oder zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck kann die Abgabeleistung nach oben gesteuert werden, und infolgedessen kann das Klimatisierungssystem die Heizfunktion selbst dann ausführen, wenn die Temperatur sehr niedrig ist.
  • Die vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, die unten angegeben wird, zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1: ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis und einen Heizkreis gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
  • 2: eine seitliche Schnittansicht eines Kompressors mit variablem Hub.
  • 3: ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis und einen Heizkreis darstellt.
  • 4: eine Schnittansicht eines Leistungssteuerventils 43.
  • 5: ein Flussdiagramm, das ein Kühl- und Heizsteuerprogramm darstellt.
  • 6: ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis und einen Heizkreis gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
  • 7: eine Schnittansicht eines Leistungssteuerventils 66.
  • 8: eine seitliche Schnittansicht eines Kompressors mit variablem Hub gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein Klimatisierungssystem, das an einem selbst fahrenden Fahrzeug montiert ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 5 erläutert.
  • Die 1 und 3 zeigen einen Kühlkreis 26 und einen Heizkreis 27, die sich die Benutzung eines Kompressors 25 mit variablem Hub teilen. Der Kühlkreis 26 umfasst den Kompressor 25 mit variablem Hub, einen Strömungsdurchlass 28, ein elektromagnetisches Drei-Wege-Schaltventil 29, einen Strömungsdurchlass 30, einen Kondensator 31, ein Rückschlagventil 32, ein Drosselventil 33, einen Strömungsdurchlass 34 und einen Verdampfer 35. Der Heizkreis 31 umfasst den Kompressor 25 mit variablem Hub, den Strömungsdurchlass 28, das Schaltventil 29, einen Strömungsdurchlass 36, eine Drossel 37, einen Strömungsdurchlass 34 und den Verdampfer 35. An der Auslasseite des Verdampfers 35 ist ein Temperaturabfühlzylinder 38 angeordnet. Der Temperaturabfühlzylinder 38 übermittelt den Druck, welcher der Temperatur an der Auslasseite des Verdampfers 35 entspricht, an das Drosselventil 33. Der Ven tilöffnungsgrad des Drosselventils 33 wird basierend auf dem Druck gesteuert, der von dem Temperaturabfühlzylinder 38 entsprechend der Temperatur auf der Auslasseite des Verdampfers 35 übertragen wird.
  • In dem Fall, in dem das Schaltventil 29 in einem ersten, in 1 dargestellten Schaltzustand ist, wird das Kühlmittel, das von dem Kompressor 25 mit variablem Hub abgegeben wird, über das Schaltventil 29, den Kondensator 31, das Rückschlagventil 32, das Drosselventil 33 und den Verdampfer 35 zum Kompressor 25 mit dem variablen Hub rezirkuliert. In dem Fall, in dem das Kühlmittel auf diese Weise im Kühlkreis 26 zirkuliert, wird der Wärmeaustauschvorgang im Verdampfer 35 durchgeführt, um die Räume des Fahrzeugs zu kühlen. In dem Fall, in dem das Schaltventil 29 andererseits in einen zweiten, in 3 dargestellten Schaltzustand eingestellt ist, rezirkuliert das vom Kompressor 25 mit variablem Hub abgegebene Kühlmittel über das Schaltventil 29, die Drossel 37 und den Verdampfer 35 zu dem Kompressor 25 mit variablem Hub. In dem Fall, in dem das Kühlmittel auf diese Weise im Heizkreis 27 zirkuliert, wird das Hochtemperaturkühlmittel, das vom Kompressor 25 mit variablem Hub abgegeben wird, direkt zum Verdampfer 35 geleitet, wo der Wärmeaustauschvorgang zur Beheizung der Fahrzeugräume durchgeführt wird.
  • 2 zeigt einen Innenaufbau des Kompressors 25 mit variablem Hub. Eine Drehwelle 18 ist an einem vorderen Gehäuse 12 und einem Zylinderblock 11 abgestützt, die eine Steuerdruckkammer 121 bilden. Die Drehwelle 18 erhält ihre Rotationsantriebskraft direkt von einer Fahrzeugmaschine E ohne Verwendung einer Kupplung. An der Drehwelle 18 ist ein Drehlagerglied 19 fest fixiert. Ferner ist eine Taumelscheibe 20 entlang der Achse der Drehwelle 18 gleitbar und neigbar abgestützt. Ein Führungszapfen 21, der an der Taumelscheibe 20 befestigt ist, ist gleitbar in eine Führungsöffnung 191 eingepasst, die im Drehlagerglied 19 ausgebildet ist. Die Taumelscheibe 20 kann durch das Zusammenwirken zwischen der Führungsöffnung 191 und dem Führungszapfen 21 entlang der Achse der Drehwelle 18 neigbar und einstückig mit der Drehwelle 18 in Umlauf versetzt werden. Die Neigung der Taumelscheibe 20 wird durch die Gleitbeziehung zwischen der Führungsöffnung 191 und dem Führungszapfen 21 und der Gleitlagerfunktion der Drehwelle 18 gelenkt.
  • Eine Neigungswinkelreduzierfeder 68 und eine Leistungswiederherstellungsfeder 69 sind vor und hinter der Taumelscheibe 20 angeordnet. Die Neigungswinkelreduzierfeder 28 ist zwischen dem Drehlagerglied 19 und der Taumelscheibe 20 angeordnet, während die Leistungswiederherstellungsfeder 69 zwischen der Taumelscheibe 20 und einem Schnappring 10 auf der Drehwelle 18 angeordnet ist.
  • Im Zylinderblock 11 ist eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 111 (von denen in der Zeichnung lediglich eine dargestellt ist) um die Drehwelle 18 herum angeordnet. Jede Zylinderbohrung 111 nimmt einen Kolben 22 auf. Die Drehbewegung der Taumelscheibe 20, die einstückig mit der Drehwelle 18 rotiert, wird über einen Schuh 39 in die längsweise Hin- und Herbewegung des Kolbens 32 umgewandelt, so dass der Kolben 22 sich in der Zylinderbohrung 111 in Längsrichtung bewegt. In einem hinteren Gehäuse 13 sind eine Saugkammer 131 und eine Ausstoßkammer 132 definiert. Infolge der Rückwärtsbewegung (eine Bewegung in 2 von rechts nach links) des Kolbens 22 fließt das Kühlmittel in der Saugkammer 131, welche den Saugdruckbereich bildet, in die Zylinderbohrung 111, und zwar durch Austreiben des Saugventils 151 oberhalb einer ein Ventil bildenden Platte 15, ausgehend von einer Saugöffnung 141 oberhalb einer Ventilplatte 14. Das Kühlmittel, welches in die Zylinderbohrung 111 geflossen ist, wird in die Ausstoßkammer 132 abgegeben, welche den Abgabedruckbereich bildet, und zwar durch Austreiben eines Auslassventils 161 oberhalb einer ein Ventil bildenden Platte 16, ausgehend von einer Auslassöffnung 142 oberhalb der Ventilplatte 14 als Folge der Vorwärtsbewegung (Bewegung in 2 von links nach rechts) des Kolbens 22. Der Öffnungsgrad des Auslassventils 161 wird beschränkt, wenn das Auslassventil 161 in Kontakt gelangt mit einem Halter 171 an einer einen Halter bildenden Platte 17. Die Ausstoßkammer 132 ist mit dem Strömungsdurchlass 28 über einen Ausstoßdurchlass 24 verbunden, während die Saugkammer 131 mit dem Strömungsdurchlass 34 über einen Saugdurchlass 23 in Verbindung steht.
  • Im Ausstoßdurchlass 24 ist ein Ausstoßbetätigungventil 40 zwischengeschaltet. Der zylindrische Ventilkörper 401 des Ausstoßbetätigungsventils 40 wird durch eine Kompressionsfeder 402 in eine solche Richtung vorgespannt, dass eine Ventilöffnung 241 geschlossen wird, und wirkt somit als ein Rückschlagventil. Wenn der Ventilkörper 401 in der in 2 dargestellten Position angeordnet ist, fließt das Kühlmittel in der Ausstoßkammer 132 über die Ventilöffnung 241, einen Bypass 242, eine durchgehende Bohrung 403 und das Innere des Zylinders des Ventilkörpers 401 in den Strömungsdurchlass 28 aus. Wenn die Ventilöffnung 241 des Ventilkörpers 401 geschlossen ist, strömt das Kühlmittel in der Ausstoßkammer 132 nicht in den Strömungsdurchlass 28 aus.
  • Das Kühlmittel in der Ausstoßkammer 132 wird mit Hilfe von Druckzuführdurchlässen 411, 412, welche die Ausstoßkammer 132 und die Steuerdruckkammer 121 verbinden, zur Steuerdruckkammer 121 geleitet. Das Kühlmittel in der Steuerdruckkammer 121 fließt über einen Druckentlastungsdurchlass 42, welcher die Steuerdruckkammer 121 und die Saugkammer 131 verbindet, in die Saugkammer 131 aus.
  • Zwischen die Druckzuführdurchlässe 411, 412 ist ein elektromagnetisches Leistungssteuerventil 43 zwischengeschaltet. 4 zeigt den Innenaufbau des Leistungssteuerventils 43. Das Leistungssteuerventil 43 umfasst einen Solenoidteil 44 und einen Ventilteil 45. Der Solenoidteil 44 umfasst ein Gehäuse 46, eine Feder 47, die im Gehäuse 46 eingeschlossen ist, einen ortsfesten zylindrischen Eisenkern 48, einen beweglichen zylindrischen Eisenkern 49 und eine Kompressionsfeder 50 zum Vorspannen des beweglichen Eisenkerns 49 in einer Richtung, die vom ortsfesten Eisenkern 48 weggerichtet ist. Der bewegliche Eisenkern 49 bildet und definiert eine drucksensitive Kammer 462, die auf der gegenüberliegenden Seite einer Anpassungskammer 461 für die Kompressionsfeder 50 angeordnet ist. Wenn an die Spule 47 Strom angelegt wird, wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt, welche den beweglichen Eisenkern 49 in Richtung auf den ortsfesten Eisenkern 48 drückt. Der Ventilteil 45 umfasst ein Gehäuse 51, einen stabähnlichen Ventilkörper 52, der im Gehäuse 51 eingeschlossen ist, einen Kühlmitteleinlasszylinder 53, der am Gehäuse 51 fixiert ist, und eine Kompressionsfeder 55 zum Vorspannen des Ventilkörpers 52 über einen Federsitz 54 in einer Richtung, die vom Kühlmitteleinlasszylinder 53 weggerichtet ist.
  • Der Kühlmitteleinlasszylinder 53 ist mit einer Ventilöffnung 531 ausgestattet, welche durch den Ventilkörper 52 geöffnet oder verschlossen wird. Der Kühlmitteleinlasszylinder 53 ist ferner mit einem Einlassdurchlass 532 versehen. Der Einlassdurchlass 532 kommuniziert mit der Ventilöffnung 531. Die Ausstoßkammer 132 steht mit der Ventilöffnung 531 über den Druckzuführungsdurchlass 411 und den Einlassdurchlass 532 in Verbindung. Insbesondere wird der Druck (Abgabedruck) in der Ausstoßkammer 132 der Ventilöffnung 531 zugeführt, so dass der Ventilkörper 52 in eine solche Richtung gedrückt wird, dass die Ventilöffnung 531 durch den Druck in der Nachbarschaft der Ventilöffnung 531 geöffnet wird. Die Nachbarschaft der Stirnseite 521 des Ventilkör pers 52 ist von einer Umgebung umfangen, die im Wesentlichen dem Abgabedruck (nachstehend als Pd bezeichnet) entspricht, und der Abgabedruck Pd wird an die Stirnfläche 521 angelegt. Am Gehäuse 51 ist ein Auslassdurchlass 511 ausgebildet, der mit der Ventilöffnung 531 in Verbindung steht. Die Steuerdruckkammer 121 ist über den Druckzuführdurchlass 412 und den Auslassdurchlass 511 mit der Ventilöffnung 531 verbunden.
  • Das Gehäuse 51 weist einen Druckeinlassdurchlass 512 auf. Der Druckeinlassdurchlass 512 kommuniziert mit einer drucksensitiven Kammer 462, und zwar über eine Einsatzöffnung 481 in dem Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, eine Anpassungskammer 461 und eine durchgehende Bohrung 491, die im beweglichen Eisenkern 49 ausgebildet ist. Die Saugkammer 131 steht mit der drucksensitiven Kammer 461 über den (in 2 dargestellten) Durchlass 56, den Druckeinlassdurchlass 512, die Einsatzöffnung 481 im Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, eine Anpasskammer 461 und eine durchgehende Öffnung 491 in Verbindung. Insbesondere wird der Druck (Saugdruck) in der Saugkammer 131 in die drucksensitive Kammer 462 eingebracht. Der stabähnliche Ventilkörper 52 erreicht den beweglichen Eisenkern 49 über die Einsatzöffnung 461 im Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48. Der einen kleinen Durchmeser aufweisende Teil 522 am unteren Ende des Ventilkörpers 52 steht durch den beweglichen Eisenkern 49 in die drucksensitive Kammer 462 vor. Der Saugdruck (nachstehend als Ps bezeichnet) in der drucksensitiven Kammer 462 drückt den Ventilkörper 52 in eine solche Richtung, dass die Ventilöffnung 531 geschlossen wird.
  • Der Abgabedruck Pd der an die Stirnfläche 521 des Ventilkörpers 52 angelegt wird, und der Saugdruck Ps, der an die Stirnfläche 523 des Ventilkörpers 52 und die Stufe 524 des Ventilkörpers 52 angelegt wird, sind über den Ventilkörper 52 einander entgegengesetzt. Die Flächensumme der Stirnfläche 523 des einen kleinen Durchmesser besitzenden Teils 522 und der Fläche der Stufe 524 ist gleich der Fläche der Stirnseite 521. Somit ist der Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps, die über den Ventilkörper 52 einander entgegengerichtet sind, ist im Wesentlichen gegeben durch (Fläche der Stirnseite 521) × (Pd – Ps). Der Abgabedruck Pd ist größer als der Saugdruck Ps, und infolgedessen drückt der Differenzialdruck ΔPds den Ventilkörper 52 in eine solche Richtung, dass sich die Ventilöffnung 531 öffnet. Die elektromagnetische Kraft, welche durch Erregung der Spule 42 erzeugt wird, d. h. durch Anregung des Solenoidteils 44, ist der Kraft aus der Summe des Differenzialdrucks ΔPds und der Federkraft der Kompressionsfeder 50, 55 entgegengerichtet. Der Solenoidteil 44 bildet ein Mittel zum Anlegen der Antriebskraft zur Definition des Differenzialdrucks, durch welchen die Antriebskraft an den Ventilkörper 52 angelegt wird, um dem Differenzialdruck ΔPds entgegenzuwirken.
  • Wie in 2 gezeigt, wird die Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 43 durch die Steuereinheit 59 über die Antriebsschaltung 58 gesteuert. Das Leistungssteuerventil 43 und die Steuereinheit 59 bilden Leistungssteuermittel. Die Spule 47 wird durch Speisung mit einem impulsähnlichen Antriebsstrom erregt, dessen Nutzleistungsfaktor gesteuert wird. Die elektromagnetische Antriebskraft ist durch den Nutzleistungsfaktor in einer solchen Weise bestimmt, dass je größer der Nutzleistungsfaktor ist, umso größer die elektromagnetische Antriebskraft ist.
  • Mit dem Ansteigen des Nutzleistungsfaktors wird die elektromagnetische Antriebskraft erhöht, wodurch der Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43 reduziert wird. Mit der Reduktion des Ventilöffnungsgrades wird eine kleinere Menge des Kühlmittels aus der Ausstoßkammer 132 der Steuerdruckkammer 121 zugeführt. Da das Kühlmittel in der Steuerdruckkammer 121 in die Saugkammer 131 über den Druckentlastungsdurchlass 42 ausströmt, fällt der Druck in der Steuerdruckkammer 121 (nachstehend als Steuerdruck Pc bezeichnet) ab. Somit wächst der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 zum Zwecke einer größeren Abgabeleistung an. Das Drosselventil 33 zur Reduzierung des Druckes ist am Strömungsdurchlass 30 angeordnet, und die Drossel 37 zur Reduzierung des Druckes ist am Strömungsdurchlass 36 vorgesehen. Im Ergebnis steigert eine wachsende Abgabeleistung den Abgabedruck Pd für einen höheren Differenzialdruck ΔPds. Ein reduzierter Nutzleistungsfaktor senkt die elektromagnetische Antriebskraft für einen gesteigerten Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43. Mit dem Anwachsen des Ventilöffnungsgrades wird eine wachsende Menge des Kühlmittels aus der Ausstoßkammer 132 der Steuerdruckkammer 121 zugeführt, so dass der Steuerdruck Pc in der Steuerdruckkammer 121 gesteigert wird. Somit verringert sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 zum Zwecke einer kleineren Abgabeleistung. Eine verringerte Abgabeleistung erniedrigt den Abgabedruck Pd für einen niedrigeren Differenzialdruck ΔPds. Mit anderen Worten, das Leistungssteuerventil 43 steuert selbständig den Differenzialdruck ΔPds in Übereinstimmung mit dem Nutzleistungsfaktor.
  • In dem Fall, in dem der Nutzleistungsfaktor den Wert Null erreicht, d. h. dann, wenn der Speisestrom auf Null abfällt, gelangt der Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43 auf ein Maximum, während der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 auf ein Minimum abnimmt. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe beim Minimum ist, ist der Abgabedruck Pd niedrig. Zu einer solchen Zeit wird die Federkraft der Kompressionsfeder 402 so eingestellt, dass der Druck stromaufwärts des Ausstoßbetätigungsventils 40 im Ausstoßdurchlass 24 kleiner wird als die Summe des Druckes stromabwärts des Ausstoßbetätigungsventils 40 und der Federkraft der Kompressionsfeder 402. Wenn somit der Neigungswinkel der Taumelscheibe minimal wird, verschließt der Ventilkörper 401 die Ventilöffnung 241 und die Kühlmittelzirkulation im Kühlkreis 26 oder im Heizkreis 27 wird abgestoppt.
  • Der Steuerungsfaktor zur Bestimmung des minimalen Neigungswinkels der Taumelscheibe 20 ist die Differenz der Druckkraft zwischen der den Neigungswinkel reduzierenden Feder 68 und der die Leistung wiederherstellenden Feder 69 mit einem im Wesentlichen maximalen Moment aufgrund des Steuerdrucks Pc in der Richtung einer Verringerung des Neigungswinkels. Das Kühlmittel, das aus der Zylinderbohrung 111 in die Ausstoßkammer 132 abgegeben wurde, fließt über die Druckzuführungsdurchlässe 411, 412 in die Steuerdruckkammer 121. Das Kühlmittel in der Steuerdruckkammer 121 strömt über den Druckentlastungsdurchlass 42 zur Saugkammer 131 aus, und das Kühlmittel in der Saugkammer 131 wird dadurch in die Ausstoßkammer 132 abgegeben, dass es in die Zylinderbohrung 111 gesaugt wird. Insbesondere bei einem minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe wird im Kompressor ein Zirkulationsdurchlass durch die den Abgabedruckbereich bildende Ausstoßkammer 132, die Druckzuführdurchlässe 411, 412, die Steuerdruckkammer 121, den Druckentlastungsdurchlass 42, die den Saugdruckbereich bildende Saugkammer 131 und die Zylinderbohrung 111 gebildet. Auch wird zwischen der Ausstoßkammer 132, der Steuerdruckkammer 121 und der Saugkammer 131 ein Differenzialdruck erzeugt. Somit zirkuliert das Kühlmittel auf dem oben beschriebenen Zirkulationsweg, und ein mit dem Kühlmittel fließendes Schmiermittel zirkuliert im Kompressor.
  • Die Erregung/Abregung des Schaltventils 29 wird durch die Steuereinheit 59 über die Antriebsschaltung 60 gesteuert. Die Steuereinheit 59 ist elektrisch mit der Zieltemperatureinstelleinrichtung 61 und einem Raumtemperaturdetektor 62 durch ein Signal verbunden. Der Raumtemperaturdetektor 62 stellt die Temperatur in den Fahrzeugräumen fest. Die Steuereinheit 59 stellt die Ziel temperatur To, die durch die Zieltemperatureinstelleinrichtung 61 eingestellt ist, und die Feststelltemperatur Tx, welche durch den Raumtemperaturdetektor 62 festgestellt ist, fest. Ferner wird das Signal der Steuereinheit 59 mit einem Kühlbefehlschalter 30, einem Heizbefehlschalter 64 und einem Stoppbefehlschalter 65 verbunden.
  • Die Steuereinheit 59 führt das Kühl- und Heizsteuerprogramm aus, das im Flussdiagramm von 5 dargestellt ist. In diesem Falle wird der Maximalwert Rm des Nutzleistungsfaktors zur Erzeugung des Differenzialdrucks ΔPdsm, der auf dem größtmöglichen Wert einschließlich eines Randes des Bereiches eingestellt ist, in dem der Abgabedruck Pd nicht auf einen abnorm hohen Wert ansteigt, in die Steuereinheit 59 eingegeben und dort eingestellt.
  • Mit dem Einschalten des Kühlbefehlschalters 63 liefert die Steuereinheit 59 einen Befehl zum Abregen des Schaltventils 29, so dass das Schaltventil 29 in dem ersten, in 1 gezeigten Schaltzustand gehalten wird. Dann führt die Steuereinheit 59 die Kühlsteueroperation aus, basierend auf dem Erregen/Abregen des Leistungssteuerventils 43. Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 43 derart, dass die Feststelltemperatur Tx zur Zieltemperatur To hin konvergiert. In dem Fall, in dem die Feststelltemperatur Tx höher als die Zieltemperatur To ist, steigert die Steuereinheit 59 den Differenzialdruck ΔPds durch Erhöhung des Nutzleistungsfaktors. Das Ansteigen des Differenzialdruckes ΔPds wird durch den Anstieg der Abgabeleistung hervorgebracht und erhöht das Wärmeaustauschausmaß im Verdampfer 35. Im Ergebnis wird die Temperatur in den Fahrzeugräumen abgesenkt. In dem Fall, in dem die Feststelltemperatur Tx niedriger als die Zieltemperatur To ist, reduziert andererseits die Steuerenheit 59 den Nutzleistungsfaktor auf einen niedrigeren Wert oder auf Null, wodurch sich der Differenzialdruck ΔPds verringert. Die Verringerung des Differenzialdrucks ΔPds wird durch die Reduzierung der Abgabeleistung hervorgebracht und reduziert das Wärmeaustauschausmaß im Verdampfer 35. Im Ergebnis steigt die Temperatur in den Fahrzeugräumen an.
  • Wenn die Steuereinheit 59 den Stoppbefehlschalter 65 während des Kühlsteuervorgangs einschaltet, wird die Erregung des Leistungssteuerventils 43 durch die Steuereinheit 59 gestoppt, wodurch der Kühlsteuervorgang angehalten wird.
  • Mit dem Einschalten des Heizbefehlschalters 64 gibt die Steuereinheit 59 einen Befehl zur Anregung des Schaltventils 29, und das Schaltventil 29 wird in dem zweiten, in 3 dargestellten Schaltzustand gehalten. Dann führt die Steuereinheit 59 den Heizsteuervorgang aus, und zwar durch Steuerung der Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 43. Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 43, während der Nutzleistungsfaktor beim Maximalwert Rm fixiert wird. Wenn der Differenzialdruck ΔPds den eingestellten Differenzialdruck ΔPdsm übersteigt, wächst der Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43 an, so dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 abnimmt. Somit nimmt die Abgabeleistung ab und der Abgabedruck Pd fällt ab. Der abgesenkte Abgabedruck Pd reduziert den Differenzialdruck ΔPds zum Zwecke eines kleineren Ventilöffnungsgrades des Leistungssteuerventils 43. In dem Fall, in dem der Differenzialdruck ΔPds unter den Differenzialdruck ΔPdsm abfällt, nimmt andererseits der Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43 ab, während sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 erhöht. Im Ergebnis wächst die Abgabeleistung zum Zwecke eines erhöhten Abgabedruckes Pd an. Die Erhöhung des Abgabedruckes Pd bringt einen erhöhten Differenzialdruck ΔPds hervor und erhöht den Ventilöffnungsgrad des Leistungssteuerventils 43. Mit anderen Worten steuert das Leistungssteuerventil 43 selbständig den Ventilöffnungsgrad derart, dass der Differenzialdruck ΔPds zum Differenzialdruck ΔPdsm hin konvergiert.
  • Wenn der Stoppbefehlschalter 65 während der Ausführung des Heizsteuervorgangs durch die Steuereinheit 59 eingeschaltet wird, stoppt die Steuereinheit 59 den Heizsteuervorgang durch Abregung des Leistungssteuerventils 43.
  • Die Steuereinheit 59 zur Ausführung des oben beschriebenen Kühl- und Heizsteuervorgangs bildet ein Antriebskraftsteuermittel zur Steuerung der Antriebskraft der Mittel, welche die Antriebskraft zur Definierung des Differenzialdruckes anlegen, basierend auf der Information zur Definition des Differenzialdruckes, beispielsweise die Feststelltemperatur Tx und die Zieltemperatur To.
  • Die folgenden Effekte werden durch das erste Ausführungsbeispiel hervorgerufen.
    • (1) Das Leistungssteuerventil 43, das zusammen mit der Steuereinheit 59 die Leistungssteuermittel bildet, steuert die Abgabeleistung des Kompressors 25 mit variablem Hub in Abhängigkeit von dem Differenzdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps. Sowohl bei Benutzung des Kühlkreises 26, d. h. wenn das Kühlmittel im Kühlkreis 36 zirkuliert, als auch bei Benutzung des Heizkreises 27, d. h. wenn das Kühlmittel im Heizkreis 27 zirkuliert, wird die Abgabeleistung in Abhängigkeit von dem Differenzialdruck durch das Leistungssteuerventil 43 gesteuert. Bei der Steuerung der Abgabeleistung, basierend auf dem Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd in der Ausstoßkammer 132, welche den Abgabedruckbereich bildet, und dem Saugdruck Ps in der Saugkammer 131, welche den Saugdruckbereich bildet, wird der Saug druck Ps im Unterschied zu dem Fall nicht gesteuert, in welchem die Abgabeleistung durch Steuerung des Saugdruckes Ps gesteuert wird, wie in Kokai Nr. 11-180138 offenbart. Bei der Steuerung der Abgabeleistung durch Steuerung des Saugdruckes Ps kann unter der Annahme, dass die atmosphärische Temperatur in einem solchen Ausmaß abfällt, dass der Sättigungsdruck des Kühlmittels unter den Bereich eines eingestellten Saugdrucks abfällt, die Abgabeleistung nicht gesteigert werden, wodurch es dem Klimatisierungssystem unmöglich gemacht wird, die Heizfunktion auszuführen. Durch Steuerung der Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps wird andererseits der Steuervorgang möglich, um die Abgabeleistung selbst bei einer sehr niedrigen Temperatur zu steigern. Somit kann das Klimatisierungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Heizfunktion selbst bei einer sehr geringen Temperatur ordnungsgemäß vollziehen.
    • (2) Das Leistungssteuerventil 43 funktioniert derart, dass es die Abgabeleistung in dem Fall reduziert, in dem ein voreingestellter Differenzialdruck ΔPdsm durch den Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps überschritten wird. Der Saugdruck Ps unterliegt einer geringeren Änderung als der Abgabedruck Pd. Soweit der Differenzialdruck ΔPdsm, wie oben beschrieben, richtig eingestellt ist, wird deshalb der voreingestellte Differenzialdruck ΔPdsm nicht selten in einem großen Maß durch den Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps überschritten, wodurch der abnormale Anstieg des Abgabedrucks Pds verhindert wird. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird die Abgabeleistung gesteuert, um einen anormalen Anstieg des Abgabedrucks Pd ohne Rücksicht darauf zu verhindern, ob der Kühlkreis oder der Heizkreis 27 in Benutzung ist.
    • (3) Das Kühlmittel zirkuliert im Kühlkreis 26 nur dann, wenn der Kühlsteuervorgang vorliegt, und im Heizkreis 27 nur dann, wenn der Heizsteuervorgang vorliegt. Mit anderen Worten: das Kühlmittel, welches durch die Arbeit des Kompressors 25 mit variablem Hub auf einen hohen Druck angehoben ist, wird nicht unrentabel in den nicht in Benutzung befindlichen Kreis freigegeben, so dass eine Verschlechterung der Heiz- und Kühlfunktionen verhindert ist, die sonst durch einen reduzierten Arbeitswirkungsgrad veranlasst sein könnte.
    • (4) Ohne Rücksicht darauf, ob der Kühlkreis 26 oder der Heizkreis 27 in Benutzung ist, vereinfacht die Anordnung zur Steuerung der Abgabeleistung mittels eines einzigen Leistungssteuerventils 43 den Mechanismus des Kompressors 25 mit variablem Hub und vermeidet auch gleichzeitig eine sperrige Ausbildung des Kompressors 25 mit variablem Hub.
  • Nunmehr wird das zweite, in den 6 und 7 dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert. Die gleichen Bauteile wie die entsprechenden Teile des ersten Ausführungsbeispieles sind jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Der Kompressor 25 mit variablem Hub gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Kompressor 25 mit variablem Hub gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Durchlass 56 fehlt. Im Leistungssteuerventil 66, wie es im zweiten Ausführungsbeispiel benutzt wird, kommuniziert der Auslassdurchlass 511 mit der drucksensitiven Kammer 462, und zwar durch die Einsatzöffnung 481 im Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, die Anpasskammer 461 und die durchgehende Bohrung 491. Der Steuerdruck Pc in der Steuerdruckkammer 121 wird in die drucksensitive Kammer 462 einge bracht, so dass der Abgabedruck Pd und der Steuerdruck Pc über den Ventilkörper 52 einander entegegengesetzt sind. Der Differenzialdruck ΔPdc zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Steuerdruck Pc, wie sie einander entgegengesetzt über den Ventilkörper 52 erhalten werden, nimmt im Wesentlichen einen vorgegebenen Wert von (Fläche der Stirnseite 521) × (Pd – Pc) an. Der Abgabedruck Pd ist höher als der Steuerdruck Pc und infolgedessen drückt der Differenzialdruck ΔPdc dem Ventilkörper 52 in eine solche Richtung, dass sich die Ventilöffnung 531 öffnet. Die elektromagnetische Kraft, welche durch Erregung der Spule 47 erzeugt wird, d. h. die Anregung des Solenoidteils 44, ist derjenigen Kraft entgegengesetzt, welche der Summe des Differenzialdrucks ΔPdc und der Federkraft der Kompressionsfedern 50, 55 entspricht. Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 66 durch Speisung der Spule 47 mit einem impulsähnlichen Antriebsstrom, der auf einem gesteuerten Nutzleistungsfaktor basiert.
  • Die Steuereinheit 59 und das Leistungssteuerventil 66 bilden Leistungssteuermittel zur Steuerung der Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck ΔPdc zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Steuerdruck Pc. Der Solenoidteil 44 bildet ein Mittel zum Anlegen der Antriebskraft zur Bestimmung des Differenzialdrucks und legt die Antriebskraft entgegengesetzt zum Differenzialdruck ΔPdc an das Ventil 52 an.
  • Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 wird gesteuert auf der Basis des Differenzialdruckes, der über den Kolben 22 zwischen dem Saugdruck Ps und dem Steuerdruck Pc erhalten wird. Der Unterschied zwischen dem Saugdruck Ps und dem Steuerdruck Pc ist von kleinem Wert. Mit anderen Worten, es gibt keinen großen Unterschied zwischen dem Differenzialdruck ΔPdc und dem Differenzialdruck ΔPds, so dass die Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck ΔPdc in ähnlicher Weise wie die Abgabeleistungkontrolle gesteuert werden kann, die auf den Differenzialdruck ΔPds beruht. Die Steuereinheit 59 führt das Kühl- und Heizsteuerprogramm, wie es im Flussdiagramm von 5 dargestellt ist, aus. Somit kann die Abgabeleistung durch das Leistungssteuerventil 66 in Abhängigkeit vom Differenzialdruck gesteuert werden, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob der Kühlkreis 26 oder der Heizkreis 27 in Benutzung ist. Im Ergebnis wird beim zweiten Ausführungsbeispiel der gleiche Effekt wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht unter Verwendung des Leistungssteuerventils 66, das auf den Differenzialdruck ΔPdc zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Steuerdruck Pc anspricht.
  • Nunmehr wird die dritte Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, erläutert. Die gleichen Bauteile wie diejenigen im ersten Ausführungsbeispiel sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Der Kompressor 57 mit variablem Hub gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Kompressor 25 mit variablem Hub gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Drehwelle 28 die Rotationsantriebskraft von der Fahrzeugmaschine E über die elektromagnetische Kupplung 67 empfängt und dass am Abgabedurchlass 24 das Abgabebetätigungsventil 40 fehlt. Nach Einstellung des Schaltventils 29 in den ersten Schaltzustand oder den zweiten Schaltzustand, basierend auf dem Einschalten des Kühlbefehlsschalters 63 oder des Heizbefehlschalters 64, betätigt die Steuereinheit 59A die elektromagnetische Kupplung 67, um je nach Fall das Kühlsteuerprogramm oder das Heizsteuerprogramm in ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel auszuführen.
  • Diese Ausführungsform liefert den gleichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch auf die nachfolgend beschriebenen Weisen verkörpert werden.
    • (1) Wenn der Heizkreis 27 in Benutzung ist, wird die Abgabeleistung gesteuert basierend auf der Information, die den Differenzialdruck bestimmt, beispielsweise die Zieltemperatur To und die festgestellte Temperatur Tx, und zwar in der gleichen Weise, wie wenn der Kühlkreis 26 in Benutzung ist.
    • (2) Die Abgabeleistung wird gesteuert basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem Abgabedruck Pd an einer beliebigen Stelle im Abgabedruckbereich, der von der Ausstoßkammer 132 zum Schaltventil 29 führt, und dem Saugdruck Ps an einer beliebigen Stelle im Saugdruckbereich, der vom Verdampfer 35 zur Saugkammer 131 führt.
    • (3) Die Abgabeleistung wird durch Steuerung der Menge an Kühlmittel gesteuert, die aus der Steuerdruckkammer 121 in den Saugdruckbereich fließt, und zwar durch das Leistungssteuerventil, das auf den Differenzialdruck anspricht.
  • Es ist somit aus der voranstehenden detaillierten Beschreibung zu verstehen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Klimatisierungssystem bereitgestellt wird, bei dem ohne Rücksicht darauf, ob das Kühlmittel im Kühlkreis oder im Heizkreis zirkuliert, die Abgabeleistung durch Leistungssteuermittel gesteuert wird, basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Druck im Saugdruckbereich oder auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck, was in dem überragenden Vorteil resultiert, wonach die Heizfunktion sehr effektiv in einem Klimatisierungssystem ausgeführt wird, welches wahlweise entweder den Kühlkreis oder den Heizkreis benutzt, die sich einen Kompressor mit variablem Hub teilen.
  • Auch wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Klimatisierungssystem bereitgestellt, in dem die Abgabeleistung in dem Falle nach unten gesteuert wird, indem der Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Saugdruckbereich oder der Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck ein voreingestelltes Differenzialdruckniveau übersteigt, was zu dem überragenden Vorteil führt, dass die Reduktion in der Kühl-/Heizfunktion vermieden werden kann.

Claims (7)

  1. Klimatisierungssystem, umfassend einen Kompressor mit variablem Hub zum Komprimieren und Abgeben eines Kühlmittels einerseits und zum Ändern der Abgabekapazität durch Ändern des Steuerdrucks andererseits und einen Kühlkreis und einen Heizkreis, die sich die Ausnutzung des Kompressors mit variablem Hub teilen, wobei der Kühlkreis oder der Heizkreis wahlweise verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner Leistungssteuermittel zur Steuerung der Abgabeleistung des Kompressors mit variablem Hub umfasst, wahlweise basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Druck im Ansaugdruckbereich oder dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck, wobei die Abgabeleistung durch die Leistungssteuermittel ohne Rücksicht darauf gesteuert ist, ob das Kühlmittel im Kühlkreis oder im Heizkreis zirkuliert.
  2. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, in welchem die Leistungssteuermittel die Abgabeleistung in dem Fall nach unten steuern, in dem der Differenzialdruck eine voreingestellte Höhe des Differenzialdruckes übersteigt.
  3. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, in welchem der Kompressor mit variablem Hub umfasst: eine in einer Steuerdruckkammer derart eingeschlossene Taumelscheibe, dass sie einstückig mit einer Drehwelle umläuft und ihr Neigungswinkel bezüglich der Drehwelle veränderbar ist; eine Mehrzahl von um die Drehwelle herum angeordneter Kolben, die sich entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe hin- und herbewegen können; Mittel zum Ausstoßen des Kühlmittels in die Abgabekammer aus jeder Zylinderbohrung durch die Vorwärtsbewegung eines jeden Kolbens; Mittel zum Ansaugen des Kühlmittels in die Zylinderbohrung aus der Ansaugkammer durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens; Mittel zum Einspeisen des Kühlmittels aus der Abgabekammer über einen Druckeinspeisedurchlass in die Steuerdruckkammer; Mittel zum Steuern des Druckes in der Steuerdruckkammer durch Freigeben des Kühlmittels aus der Steuerdruckkammer über einen Druckentlastungsdurchlass in die Ansaugkammer; und Steuerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe durch Steuerung des Druckes in der Steuerdruckkammer; und wobei die Leistungssteuermittel wahlweise das Strömungsausmaß des Kühlmittels im Druckeinspeisedurchlass, das Strömungsausmaß des Kühlmittels im Druckentlastungsdurchlass oder das Strömungsausmaß des Kühlmittels sowohl im Druckeinspeisedurchlass als auch im Druckentlastungsdurchlass steuern.
  4. Klimatisierungssystem nach Anspruch 3, in welchem die Leistungssteuermittel die Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck steuern.
  5. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, in welchem die Leistungssteuermittel ein Leistungssteuerventil umfassen, das zur Einstellung des Ventilöffnungsgrades in Abhängigkeit von dem Differenzialdruck auf den Differenzialdruck anspricht.
  6. Klimatisierungssystem nach Anspruch 5, in welchem das auf den Differenzialdruck ansprechende Leistungssteuerventil umfasst: einen dem Differenzialdruck unterworfenen Ventilkörper und Mittel zum Anlegen einer dem Differenzialdruck entgegengesetzten Antriebskraft an den Ventilkörper, um hierdurch den Differenzialdruck zu definieren.
  7. Klimatisierungssystem nach Anspruch 6, in welchem die Leistungssteuermittel Mittel zum Steuern der Antriebskraft der den Differenzialdruck definierenden Antriebskraftanlegemittel basierend auf der den Differenzialdruck definierenden Information umfassen.
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