DE60023397T2

DE60023397T2 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE60023397T2
Application number: DE60023397T
Authority: DE
Inventors: Toyotaka Nagoya-shi Hirao; Makoto Nagoya-shi Fujitani; Gregory A. Major; Xin Zeng
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Motors Liquidation Co
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Motors Liquidation Co
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: EP1059183A3; JP2001026215A; DE60023397D1; CN1113206C; EP1059183A2; US6233957B1; CN1282862A; EP1059183B1; KR100364686B1; KR20010007280A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage zur Steuerung/Regelung der Abgabetemperatur unter Verwendung eines Bedarfskapazitätsveränderungskompressors.
2. Beschreibung des Stands der Technik
4 zeigt eine schematische Konstruktion einer konventionellen Fahrzeugklimaanlage. Diese Fahrzeugklimaanlage ist ein Beispiel für eine in einem Standard-Kraftfahrzeug eingebaute Klimaanlage.
Eine Klimaanlageneinheit 10 zur Durchführung von Kühlen, Heizen oder Entfeuchten von eingeleiteter Luft und nachfolgendem Abgeben der Luft an eine Fahrzeugkabine enthält einen Innenluft-/Außenluftkasten 10A, eine Gebläseeinheit 10B, eine Kühlereinheit 10C und eine Heizungseinheit 10D. Die Klimaanlageneinheit 10 ist normalerweise unter dem Armaturenbrett in einer Fahrzeugkabine eingebaut. Außerdem bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Steuerteil zur Steuerung verschiedener Arbeitsweisen, und 12 bezeichnet einen Arbeitsteil, in dem verschiedene Schalter angeordnet sind, die gemäß der Vorliebe eines Fahrgasts eingerichtet und betätigt werden können, und einen Arbeitsanzeigeteil.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Klimaanlageneinheit 10 im Luftströmungsrichtungsablauf.
In die Klimaanlageneinheit 10 eingeleitete Luft wird unter Außenluft "a" außerhalb der Fahrzeugkabine oder Innenluft "b" innerhalb der Fahrzeugkabine ausgewählt, indem eine Innenluft-/Außenluft-Umschaltklappe 13 im Innenluft-/Außenluftkasten 10A geöffnet oder geschlossen wird. Eingeleitete Außenluft "a" oder Innenluft "b" (nachfolgend als "eingeleitete Luft" bezeichnet) wird durch einen in der Gebläseeinheit 10B vorge sehenen Gebläseventilator 14 oder als Fahrzeugfahrtwind eingesaugt, durch einen Klimaanlagenkanal AD geleitet und dann zu einem Verdampfer 15 in der Kühlereinheit 10C gesandt, der auf der stromabwärtigen Seite des Gebläseventilators 14 angeordnet ist. Diesem Verdampfer 15 wird ein auf niedriger Temperatur befindliches und unter niedrigem Druck stehendes flüssiges Kältemittel von einem Kältemittelsystem zugeführt, das im Zeitpunkt von Kühl- und Entfeuchtungsarbeit einen Kühlzyklus bildet und das Kühlen und Entfeuchten durch Wärmeaustausch mit der durch den Verdampfer 15 geleiteten eingeleiteten Luft durchführt.
Das Kältemittelsystem besteht hauptsächlich aus einem Kompressor 16, einem Kondensator 17, einem Expansionsventil 18 und dem Verdampfer 15, und durch Verbinden jeder Einheit mit einer Kältemittelleitung 19 wird ein Kältemittelumlaufkreis ausgebildet.
Der Kompressor 16 ist über eine Kompressorkupplung 20 mit einem Motor E als Antriebsquelle verbunden. Der Kompressor 16 komprimiert ein vom Verdampfer 15 vergastes auf niedriger Temperatur befindliches und unter niedrigem Druck stehendes gasförmiges Kältemittel und führt dieses dem Kondensator 17 als ein auf hoher Temperatur befindliches und unter hohem Druck stehendes gasförmiges Kältemittel zu.
Der Kondensator 17 kühlt das vom Kompressor 16 zugeführte auf hoher Temperatur befindliche und unter hohem Druck stehende gasförmige Kältemittel mit Außenluft wie z.B. Fahrtwind, um das gasförmige Kältemittel zu kondensieren und zu verflüssigen. Das auf diese Weise verflüssigte Kältemittel wird von einem Empfänger (nicht gezeigt) in Gas und Flüssigkeit getrennt und dann als auf hoher Temperatur befindliches und unter hohem Druck stehendes flüssiges Kältemittel dem Expansionsventil 18 zugeführt.
Das Expansionsventil 18 dekomprimiert und expandiert das auf hoher Temperatur befindliche und unter hohem Druck stehende flüssige Kältemittel, um ein auf niedriger Temperatur befindliches und unter niedrigem Druck stehendes flüssiges (Nebel) Kältemittel zu ergeben, und führt das flüssige Kältemittel dem in der Klimaanlageneinheit 10 eingebauten Verdampfer 15 zu.
Indem das Kältemittel auf dieselbe Weise umlaufen gelassen wird, wird der Kühlzyklus ausgebildet.
Auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 15 ist eine Heizungseinheit 10D an einem vorgeschriebenen Platz vorgesehen, und ein Heizungskern 21 ist darin eingebaut. In diesen Heizungskern 21 wird ein auf hoher Temperatur befindliches Motorkühlmittel eingeleitet, dessen Strömungsgeschwindigkeit durch ein Wasserventil 22 gesteuert/geregelt wird, wobei durch Wärmeaustausch mit der durchströmenden eingeleiteten Luft Erwärmen durchgeführt wird. Außerdem kann die Strömungsgeschwindigkeit der den Heizungskern 21 durchströmenden eingeleiteten Luft durch die Öffnung einer Luftmischklappe 22 reguliert werden.
Als Folge kann eingeleitete Luft in der Heizungseinheit 10D auf eine vorbestimmte Temperatur reguliert werden oder kann klimatisierte Luft durch die Klappenarbeit selektiv aus einem Entfrosterauslass 22, einem Gesichtsluftauslass 24 und einem Fußluftauslass 25 geblasen werden, die in der Heizungseinheit 10D vorgesehen sind.
So eine Klimaanlageneinheit 10 ist so konstruiert, dass der Heizungskern 21 zur Durchführung des Heizens auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 15 angeordnet ist, der das Kühlen und Entfeuchten durchführt, und ermöglicht entfeuchtende Klimatisierung, wobei gekühlte und entfeuchtete eingeleitete Luft erneut auf eine passende Temperatur erwärmt wird. Es gibt somit den Vorzug, dass die Temperatur aufrechterhalten werden kann und Kondensation am Fenster gereinigt werden kann.
Insbesondere in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug (das sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor als Antriebsquelle verwendet) verwendet man eine Klimaanlage vom Typ mit Wärmepumpe, da es den Fall gibt, dass man kein Motorkühlmittel als Wärmequelle zum Heizen erhält oder das Motorkühlmittel nicht ausreicht. In diesem Fall wird ein Vier-Wege-Ventil im Kühlzyklus angeordnet, um die Kältemittelströmungsrichtung für die Heizarbeit und für die Kühlarbeit umzukehren. Im Zeitpunkt der Heizarbeit arbeitet der oben beschriebene Verdampfer 15 daher als Kondensator, und der Kondensator 17 arbeitet als Verdampfer. Als Folge kann die Fahrzeugkabine mit aus der Außenluft gezogener Wärme geheizt werden.
Da bei der oben beschriebenen konventionellen Fahrzeugklimaanlage der Kompressor 16 unter Verwendung des Motors E als Antriebsquelle angetrieben wird, variiert dessen Kapazität in Abhängigkeit vom Fahrtzustand des Fahrzeugs stark. Das heißt, der Ab gabedruck HP und der Saugdruck LP variieren in Abhängigkeit von Schwankungen der Motordrehzahl. Da die Kühlkapazität des Kühlzyklus im Wesentlichen proportional zur Drehzahl des Motors E linear wächst, erfüllt folglich in vielen Fällen die Kühlkapazität nicht den Bedarf seitens der Klimaanlage.
Bei einer konventionellen Fahrzeugklimaanlage wird daher die Kühlkapazität reguliert, indem die Kompressorkupplung 20 EIN/AUS geschaltet wird, oder kühle Luft und warme Luft werden gemischt, indem auf hoher Temperatur befindliches Motorkühlmittel in den Heizungskern 21 strömen gelassen wird, um eine mildere Abgabetemperatur zu erhalten.
Es besteht somit insofern ein Problem, als ein im Zeitpunkt des EIN/AUS-Schaltens der Kupplung verursachter Stoß das Fahrempfinden beeinträchtigt oder dass Variationen der Abgabetemperatur das Klimatisierungsempfinden beeinträchtigen. Außerdem besteht ein weiteres Problem insofern, als das Verfahren, kühle Luft und warme Luft zu mischen, um die Abgabetemperatur zu regulieren, nutzlosen Energieverlust verursacht, was gegen den neueren Trend der Energieeinsparung geht.
In Anbetracht der obigen Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die durch Schwankungen der Motordrehzahl nicht beeinflusst wird und die mit niedrigem Energieverbrauch gutes Klimatisierungsempfinden geben kann.
Die vorliegenden Erfinder haben sich auf den Umstand konzentriert, dass der Saugdruck (niedrige Druck) des Kühlzyklus eine feste Beziehung zur Abgabetemperatur hat, und haben unter Verwendung eines Bedarfskapazitätsveränderungskompressors in einer Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung eine konstante Abgabetemperatur realisiert.
Den hierin verwendeten Bedarfskapazitätsveränderungskompressor erhält man durch Kombinieren von zum Beispiel einem "Kapazitätssteuergerät für einen Kompressor", beschrieben im US-Patent Nr. 4,886,425, mit einem "Kapazitätssteuergerät für einen Kompressor", beschrieben in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 64-56588.
Das im US-Patent Nr. 4,886,425 beschriebene "Kapazitätssteuergerät für einen Kompressor" ist so konstruiert, dass ein Betätigungsdruck AP eines Umleitungsventils durch eine lineare Funktionsbeziehung zwischen dem Saugdruck LP und dem Betätigungsdruck AP unabhängig von Variationen des Abgabedrucks HP gesteuert/geregelt werden kann. Daher kann der Kapazitätssteuerbetrag des Kompressors allein durch den Saugdruck LP des Kompressors bestimmt werden.
Andererseits ist das in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 64-56588, beschriebene "Kapazitätssteuergerät für einen Kompressor" so konstruiert, das ein Bedarfssteuermechanismus zur Steuerung/Regelung eines Drucks auf einen eingestellten LP als Ergänzung zu dem Kapazitätssteuergerät des im US-Patent Nr. 4,886,425 beschriebenen Kompressors (d.h. ein Druckregler) vorgesehen ist, so dass die vom Druckregler ausgegebene Kenngröße eines Steuerdrucks AP auf eine parallel verändernde Weise durch ein externes Signal unter Verwendung zum Beispiel einer Elektromagnetspule oder eines Schrittmotors gesteuert/geregelt werden kann.
Daher kann die Kompressorkapazität wahlweise durch ein externes Signal gesteuert/geregelt werden. Der Kompressor, bei dem der Saugdruck (LP) selbsttätig gesteuert/geregelt werden kann und für den ein Soll-Saugdruck (LP) unter Verwendung eines externen Signals eingestellt werden kann, wird nachfolgend als "Bedarfskapazitätsveränderungskompressor" bezeichnet.
Die US 4,856,293-A offenbart eine Fahrzeugklimaanlage, die einen Bedarfskapazitätsveränderungskompressor verwendet, bei dem interne Steuerung/Regelung automatisch so durchgeführt wird, dass der Saugdruck auf einen vorbestimmten Wert gebracht wird. Der Saugdruck wird auf Basis eines elektrischen Signal von außen gesteuert/geregelt. Eine lineare Funktion des Saugdrucks in Bezug auf den Betätigungsdruck des Kompressors unabhängig von Variationen des Abgabedrucks ist jedoch nicht erwähnt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Fahrzeugklimaanlage gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugklimaanlage, die einen Bedarfskapazitätsveränderungskompressor ver wendet, wo ein Saugdruck (LP) als eine lineare Funktion eines Betätigungsdrucks (AP) des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors (16a) unabhängig von Variationen eines Abgabedrucks (HP) des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors selbsttätig gesteuert/geregelt werden kann, und für den ein Soll-Saugdruck (LP) unter Verwendung eines externen Signals eingestellt werden kann, wobei nach Einstellung einer Abgabetemperatur gemäß einer Klimaanlagenlast ein Saugdruck (LP) eines Kühlzyklus gemäß einem Abgabetemperatureinstellwert bestimmt wird, und ein externes Signal zum Einstellen des Saugdrucks (LP) in den Bedarfskapazitätsveränderungskompressor eingegeben wird, um hierdurch die Kühlzyklusoperation durchzuführen.
Wird bei so einer Fahrzeugklimaanlage der Saugdruck (LP) des Kühlzyklus bestimmt, werden vorzugsweise entweder die Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläseventilators oder die Position der Innenluft/Außenluft-Umschaltklappe oder beide erfasst und wird eine Korrektur durchgeführt.
Außerdem wird in einem Bereich außerhalb eines Steuer-/Regelbereichs des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors vorzugsweise die Temperatur eingestellt durch EIN-/AUS-Schalten einer Kompressorkupplung, die zwischen einer Antriebsquelle und dem Kompressor angeordnet ist. In diesem Fall kann durch Vergleich des Abgabetemperatureinstellwerts mit einer tatsächlichen Abgabetemperatur festgestellt werden, dass sich der Bedarfskapazitätsveränderungskompressor in einem Bereich außerhalb des Steuer-/Regelbereichs befindet.
Weiterhin kann die Klimaanlagenlast aus einem erfassten Wert für die Außentemperatur und einer Position eines Klimaanlagen-Stärkewahlschalters bestimmt werden.
Da bei so einer Fahrzeugklimaanlage der Saugdruck gemäß einer gemäß der Klimaanlagenlast eingestellten Abgabetemperatur bestimmt wird, kann der Saugdruck (LP) auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, indem die Abgabetemperatur als ein externes Signal in den Bedarfskapazitätsveränderungskompressor eingegeben wird. Da der Saugdruck (LP) des Kühlzyklus und die Abgabetemperatur der durch einen Verdampfer geleiteten Luft in einer festen Beziehung stehen, kann daher eine konstante Abgabetemperatur aufrechterhalten werden, selbst wenn die Motordrehzahl schwankt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform einer Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Schnittansicht eines Bedarfskapazitätsveränderungskompressors, der in der Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs eines Kapazitätssteuergeräts des in 2 gezeigten Bedarfskapazitätsveränderungskompressors.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine Konstruktion der Fahrzeugklimaanlage zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform einer Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4.
Die Grundkonstruktion der Fahrzeugklimaanlage, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird, kann dieselbe Technik wie die in 4 gezeigte konventionelle Technik verwenden, außer dass der Kompressor 16 durch einen Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A ersetzt ist und dass der Inhalt des in 1 gezeigten Flussdiagramms dem Steuerteil 11 hinzugefügt wird. Daher wird die Beschreibung davon weggelassen.
Das in 1 gezeigte Flussdiagramm zeigt eine Prozedur, die Abgabetemperatur Tb unter Verwendung des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A auf einen konstanten Wert zu regeln. Der Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A in diesem Fall wird beschrieben als ein Kompressor für Zufuhr von Kältemittel zum Verdampfer 15 für Wärmeaustausch mit eingeleiteter Luft zum Kühlen und Entfeuchten.
Im Schritt S1 (nachfolgend als S1 bezeichnet) wird die Außentemperatur To, die eine der Bedingungen zur Bestimmung der Klimaanlagenlast ist, durch einen Außentemperatursensor 26 erfasst.
Parallel zu dieser Erfassung wird in S2 eine Einstellposition des im Arbeitsteil 12 angeordneten Klimaanlagen-Stärkewahlschalters 12a (nachfolgend als Klimaanlagen-Stärkeposition bezeichnet) als eine weitere Bedingung zur Bestimmung der Klimaanlagenlast erfasst. In dem in 4 gezeigten Beispiel sind Einstellpositionen in 5 Stufen von "schwach" bis "stark" eingerichtet und können gemäß der Vorliebe eines Fahrgasts durch manuellen Betrieb passend gewählt und verändert werden. Die Einstellpositionen sind nicht auf 5 Stufen beschränkt und können mehr als 5 Stufen sein oder können stufenlos eingestellt werden.
Im nachfolgenden S3 wird eine Soll-Abgabetemperatur TB gemäß der erfassten Außentemperatur To und der Klimaanlagen-Stärkeposition bestimmt. Diese Bestimmung wird derart durchgeführt, dass, wenn zum Beispiel die Außentemperatur To hoch ist und die Klimaanlagen-Stärkeposition auf "stark" eingestellt ist, die Soll-Abgabetemperatur TB wesentlich niedriger als die Außentemperatur To eingestellt wird, wobei festgestellt wird, dass einem Fahrgast heiß ist (die Klimaanlagenlast ist hoch). Außerdem kann in dem Fall, in dem die Klimaanlagen-Stärkeposition auf "schwach" eingestellt ist, obwohl die Außentemperatur To hoch ist, festgestellt werden, dass die Temperatur in der Fahrzeugkabine in einem passenden Zustand ist (die Klimaanlagenlast ist gering), und die Soll-Abgabetemperatur TB wird somit auf einen Wert nahe der Außentemperatur To eingestellt.
Der auf diese Weise bestimmte Sollwert der Abgabetemperatur Tb wird nachfolgend als Abgabetemperatureinstellwert TB bezeichnet.
In nachfolgenden S5 wird der Saugdruck LP für den Kühlzyklus bestimmt. Der Saugdruck LP wird unter Nutzung des Umstands bestimmt, dass es eine feste Beziehung zwischen dem Saugdruck LP und der Abgabetemperatur Tb gibt. Sobald daher der Abgabetemperatureinstellwert TB bestimmt ist, ist automatisch der dementsprechende Saugdruck LP des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A bestimmt.
Die Bestimmung des Saugdrucks LP basiert auf dem Abgabetemperatureinstellwert TB. Falls erforderlich, kann der Saugdruck LP aber korrigiert werden, indem die Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläseventilators 14, der als ein Ventilator zum Blasen von Luft vorgesehen ist, erfasst wird (S6), oder kann korrigiert werden, indem die Einstellposition der Innenluft/Außenluft-Umschaltklappe 13 erfasst wird, das heißt, welche Luft eingesaugt wird, Außenluft "a" oder Innenluft "b" (S7). Natürlich kann dieser korrigiert werden, indem sowohl die Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläseventilators 14 als auch die Einstellposition der Innenluft/Außenluft-Umschaltklappe 13 erfasst werden.
Korrektur des Saugdrucks LP auf Basis der Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläseventilators 14 wird auf die folgende Weise durchgeführt. Und zwar bedeutet eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläseventilators 14, dass die Menge der eingeleiteten Luft groß ist. Wenn daher die dem Verdampfer 15 zugeführte Kältemittelmenge dieselbe ist, wird die Temperaturänderung aufgrund des Wärmeaustausches vermindert. Folglich wird der Abgabetemperatureinstellwert TB nicht erreicht. Um die Kältemittel-Zufuhrmenge zu erhöhen, wird daher der Saugdruck LP in Richtung Zunahme korrigiert.
Korrektur des Saugdrucks LP auf Basis der Einstellposition der Innenluft/Außenluft-Umschaltklappe 13 wird unter Berücksichtigung dessen durchgeführt, dass die Temperatur der eingeleiteten Luft verschieden sein wird, je nachdem, ob es Außenluft "a" oder Innenluft "b" ist. Und zwar ist im Zeitpunkt der Kühlarbeit die Temperatur der Innenluft "b" niedriger als die Temperatur der Außenluft "a", was zu einer niedrigeren Klimaanlagenlast führt, außer im Zeitpunkt unmittelbar nach Starten des Betriebs. Um die Kältemittel-Zufuhrmenge im Zeitpunkt des Einleitens von Innenluft "b" zu erhöhen, wird daher der Saugdruck LP in Richtung Abnahme korrigiert.
Der auf diese Weise bestimmte Saugdruck LP wird in S8 in ein Impulssignal umgewandelt und als ein externes Signal ausgegeben. Das Impulssignal wird entsprechend dem Steuer-/Regelbereich des Saugdrucks LP im Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A eingestellt.
Speziell, wenn der Steuer-/Regelbereich des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A von 0,5 bis 4,0 Kg/cm²G ist, werden Nullimpulse entsprechend 0,5 Kg/cm²G hergestellt und werden 242-Impulse entsprechend 4,0 Kg/cm²G hergestellt. Wird das Impulssignal in einem Bereich von 0 bis 242 Impulse verändert, so kann der Saugdruck LP gesteuert werden, indem dem Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A von außen Saugdruck-LP-Befehle gegeben werden.
Bei dem Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A verändert sich nach Empfang des Impulssignals eine Triebkraft aufgrund einer Feder in einem später beschriebenen Druckregler als Antwort auf das Impulssignal.
Das Nächste ist eine Beschreibung der Konstruktion des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A und des Arbeitsprinzips unter Bezugnahme auf 2 und 3. Der in 2 gezeigte Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A ist mit einer Umleitungsöffnung 31 in einer stationären Schnecke 30 eines Schneckenkompressors versehen. Die von der Umleitungsöffnung 31 entlassene Kältemittelmenge kann in Abhängigkeit von der Position eines Umleitungsventils (Kolben) 32 gesteuert werden. Das heißt, die Öffnungsfläche der Umleitungsöffnung 31 wird verändert, indem die Position des Umleitungsventils 32 mit dem AP verändert wird. Übrigens bezeichnet das Bezugszeichen 33 in der Zeichnung eine rotierende Schnecke.
Der Umleitungskolben 32 wird durch den vom Druckregler 35 im Kapazitätssteuergerät 34 bereitgestellten Betätigungsdruck AP betätigt. Der Betätigungsdruck AP wird ausgedrückt durch (AP = K × LP – α). In dieser Gleichung ist K eine Konstante, bestimmt durch eine Druckaufnahmefläche einer Membran und eine Druckaufnahmefläche eines Rückkoppelungskolbens im Druckregler 35, LP ist ein Saugdruck, und α ist ein Wert, der sich gemäß einer Triebkraft der die Membran niederdrückenden Feder verändert. In diesem Fall wird α verändert, wenn ein Schrittmotor 36 im Druckregler 35, der durch Empfang des Impulssignals betätigt wird, den Kompressionsbetrag einer veränderlichen Feder 37 steuert. Übrigens bezeichnet das Bezugszeichen 36a in der Figur einen Schraubenteil, der sich zusammen mit dem Schrittmotor 36 dreht.
In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 38 eine Membran, 39 bezeichnet ein Drei-Wege-Ventil, 40 bezeichnet einen Rückkoppelungskolben, und 41 bezeichnet eine Druckeinstellfeder. Die wirkenden Kräfte sind: eine Aufwärtsschubkraft auf die Membran 38 aufgrund des Saugdrucks LP, eine Abwärtsschubkraft eines auf den Rückkoppelungskolben 40 wirkenden Differenzdrucks (AP – LP), eine Abwärtstriebkraft aufgrund der Druckeinstellfeder 41 und eine Abwärtstriebkraft aufgrund der durch den Schrittmotor 36 gesteuerten veränderlichen Feder 37.
Wenn sich der Saugdruck LP bei angehaltenem Schrittmotor 36 verändert (die Triebkraft aufgrund der gesteuerten veränderlichen Feder 37 ist konstant), wird die Membran 38 mit zunehmendem Saugdruck LP nach oben verlagert. Außerdem bewegen sich der Rückkoppelungskolben 40 und eine Kugel 39a des integral mit der Membran 39 vorgesehenen Drei-Wege-Ventils 39 nach oben. Im Drei-Wege-Ventil 39 wird daher die Ventilöffnung auf der Seite des Abgabedrucks HP größer, und die Ventilöffnung auf der Seite des Saugdrucks LP wird kleiner. Als Folge wird der Betätigungsdruck AP größer.
Der Betätigungsdruck AP wird in den Rückkoppelungskolben 40 eingeleitet, um den Betrag der Aufwärtsbewegung der Kugel 39a des Drei-Wege-Ventils 39 mittels des Differenzdrucks zwischen dem Saugdruck LP und dem Betätigungsdruck AP zu beschränken, so dass sie an einem Gleichgewichtspunkt im Gleichgewicht stehen, an dem der Betätigungsdruck AP ein Wert der Gleichgewichtsgleichung (AP = K × LP – α) wird. Mit anderen Worten, der Saugdruck LP kann als eine lineare Funktion des Betätigungsdrucks AP unabhängig von Variationen des Abgabedrucks HP selbsttätig gesteuert/geregelt werden.
Wenn der Saugdruck LP abnimmt, ist die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung, und der Betätigungsdruck AP wird ähnlich bestimmt.
Wird gewünscht, die Kapazität des Kompressors zu vermindern, wird der Schrittmotor 36 in einer Richtung zum Vermindern der Triebkraft aufgrund der veränderlichen Feder 37 gedreht. Wenn die Triebkraft aufgrund der veränderlichen Feder 37 abnimmt, wird α in der Gleichgewichtsgleichung kleiner, und der Einstellwert des Saugdrucks LP wird auf einen niedrigeren Wert korrigiert. Daher nimmt der Steuerdruck für denselben LP zu, so dass die Umleitungsmenge zunimmt. Daher vermindert sich die Kapazität des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A (die Abgabemenge des Kompressors), was den Saugdruck LP vermindert.
Wird im Gegenteil gewünscht, die Kapazität des Kompressors zu erhöhen, wird der Schrittmotor 36 in einer Richtung zum Vergrößern der Triebkraft aufgrund der veränderlichen Feder 37 gedreht. Wenn die Triebkraft aufgrund der veränderlichen Feder 37 zunimmt, wird α in der Gleichgewichtsgleichung größer, und die Ausgangsgröße des Steuerdrucks AP wird kleiner, so dass die Umleitungsmenge abnimmt. Daher erhöht sich die Kapazität des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors 16A, was den Saugdruck LP erhöht.
Auf diese Weise kann der Saugdruck LP durch ein externes Signal wie z.B. ein Impulssignal eingestellt werden, wenn der Schrittmotor 36 betätigt wird, um die Triebkraft aufgrund der veränderlichen Feder 37 zu regulieren.
Wird der Saugdruck LP gemäß dem in S8 ausgegebenen Impulssignal eingestellt, wie oben beschrieben, wird die Kühlzyklusoperation durch die oben beschriebene selbsttätige Steuer-/Regelfunktion (S9) durchgeführt, wobei der gewünschte Saugdruck LP unabhängig von Variationen des Abgabedrucks HP aufrechterhalten wird.
Dementsprechend kann die Abgabetemperatur Tb in einer festen Beziehung zum Saugdruck LP konstant gehalten werden, was Klimaanlagenbetrieb mit gutem Empfinden ermöglicht. Außerdem wird Aufrechterhaltung so einer Abgabetemperatur Tb durchgeführt, indem die dem Verdampfer 15 zugeführte Kältemittelmenge reguliert wird. Daher muss die Kompressorkupplung 20 nicht EIN/AUS geschaltet werden. Das heißt, selbst wenn sich die Motordrehzahl ändert, wenn sie innerhalb eines Steuer-/Regelbereichs ist, kann eine dem Abgabetemperatureinstellwert TB angenäherte konstante Abgabetemperatur Tb realisiert werden. Daher ist keine Temperaturregulierung mit Hilfe von Mischen von warmer Luft und kühler Luft erforderlich, die nutzlos Energie verbraucht.
Da es bei dem Bedarfskapazitätsveränderungskompressor 16A aber einen Steuer-/Regelbereich gibt, wird eine tatsächliche Abgabetemperatur Tb erfasst (S10) und mit dem in S4 eingestellten Abgabetemperatureinstellwert TB verglichen. Da außerhalb des Steuer-/Regelbereichs eine große Differenz zwischen TB und Tb auftritt, wird folglich in so einem Fall die Kompressorkupplung 20 EIN/AUS geschaltet, um Temperaturregulierung mittels Kupplungssteuerung durchzuführen (S11). Da das EIN/AUS-Schalten der Kompressorkupplung auf einen Bereich außerhalb des Steuer-/Regelbereichs begrenzt ist, ist dies verglichen mit der konventionellen Vorrichtung selten.
In der obigen Beschreibung wurde der Fall beschrieben, dass das Kältemittel dem Verdampfer 15 zugeführt wird, um die Kühl- und Entfeuchtungsarbeit durchzuführen. Dies ist natürlich auch auf die Klimaanlage vom Typ mit Wärmepumpe anwendbar, die sowohl auf die Kühlarbeit als auch die Heizarbeit angewandt werden kann.
Selbst wenn sich bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung die Motordrehzahl ändert, kann eine konstante Entladetemperatur realisiert werden. Daher kann nicht nur gutes Klimatisierungsempfinden, sondern auch gutes Fahrempfinden ohne den Stoß aufgrund von EIN/AUS-Schalten der Kupplung geschaffen werden.
Und da keine Notwendigkeit besteht, die Temperatur durch Mischen von kühler Luft und warmer Luft zu regulieren, kann die Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung auch zur Energieeinsparung beitragen.

Claims

Fahrzeugklimaanlage, die einen Bedarfskapazitätsveränderungskompressor (16A) verwendet, wo ein Saugdruck (LP) selbsttätig gesteuert/geregelt werden kann, und für den ein Soll-Saugdruck (LP) unter Verwendung eines externen Signals eingestellt werden kann, wobei nach Einstellung einer Abgabetemperatur gemäß einer Klimaanlagenlast ein Saugdruck (LP) eines Kühlzyklus gemäß dem Abgabetemperatureinstellwert bestimmt wird, und ein externes Signal zum Einstellen des Saugdrucks (LP) in den Bedarfskapazitätsveränderungskompressor eingegeben wird, um hierdurch die Kühlzyklusoperation durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugdruck (LP) als eine lineare Funktion eines Betätigungsdrucks (AP) des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors (16A) unabhängig von Variationen eines Abgabedrucks (HP) des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors selbsttätig gesteuert/geregelt werden kann.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei bei der Bestimmung des Saugdrucks (LP) des Kühlzyklus die Arbeitsgeschwindigkeit eines Gebläseventilators (14) erfasst und eine Korrektur durchgeführt wird.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei bei der Bestimmung des Saugdrucks (LP) des Kühlzyklus die Position einer Innenluft-/Außenluft-Umschaltklappe (13) erfasst und eine Korrektur durchgeführt wird.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich außerhalb eines Steuer-/Regelbereichs des Bedarfskapazitätsveränderungskompressors die Temperatur eingestellt wird durch EIN-/AUS-Schalten einer Kompressorkupplung (20), die zwischen einer Antriebsquelle (E) und dem Kompressor (16A) angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 4, wobei durch Vergleich des Abgabetemperatureinstellwerts mit einer tatsächlichen Abgabetemperatur festgestellt wird, dass sich der Bedarfskapazitätsveränderungskompressor in einem Bereich außerhalb des Steuer-/Regelbereichs befindet.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Klimaanlagenlast bestimmt wird aus einem erfassten Wert der Außentemperatur und einer Position eines Klimaanlagen-Stärkeauswahlschalters (12a).