DE60031741T2 - Klimaanlage und Kontrollverfahren für einen Kompressor mit variabler Verdrängung - Google Patents

Klimaanlage und Kontrollverfahren für einen Kompressor mit variabler Verdrängung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Klimaanlagengeräte mit einem Kühlkreis einschließlich eines Kondensators, einer Druckreduziervorrichtung, eines Verdampfers und einem Kompressor (Verdichter) mit variablem Versatz, und genauer Prozeduren zur Steuerung des Versatzes eines Kompressors mit variablem Versatz, der in einem Fahrzeug-Klimaanlagengerät eingebaut ist.
  • Ein typisches Klimaanlagengerät für ein Fahrzeug weist einen Kühlkreis einschließlich eines Kondensators, eines Expansionsventils (Druckreduziervorrichtung), eines Verdampfers und eines Kompressors auf. Der Verdampfer sendet Kühlgas zu dem Kompressor, durch den das Gas komprimiert wird und zu dem Kondensator gesendet wird. Der Verdampfer tauscht Wärme zwischen dem in dem Kühlkreis strömenden Kühlmittel und der in einer Fahrgastzelle eingezogene Luft aus. Das heißt, dass Wärme aus der durch den Verdampfer gelangenden Luft zu dem durch den Verdampfer strömenden Kühlmittel übertragen wird. Die Menge der übertragenen Wärme variiert entsprechend der Wärmelast oder der Kühllast. Der Druck des Kühlmittelgases an dem Auslass des Verdampfers oder stromabwärts von dem Verdampfer gibt somit die Menge der Kühllast wieder. Ein Kompressor mit variablem Versatz, der oft in Fahrzeugen verwendet wird, weist einen Mechanismus zur Steuerung des Versatzes (Versatzsteuerungsmechanismus) auf. Der Steuerungsmechanismus behält den Druck an dem Auslass des Verdampfers (Ansaugdruck Ps) auf einen vorbestimmten Sollwert (Solldruck Pset) bei. Insbesondere führt der Versatzsteuerungsmechanismus ein Regelungsprogramm zur Justierung des Versatzes des Kompressors zur Änderung des Neigungswinkels einer Taumelscheibe entsprechend dem Ansaugdruck Ps durch, so dass der Versatz der Kühllast entspricht. Der Versatzsteuerungsmechanismus weist typischerweise ein Versatzsteuerungsventil oder ein internes Steuerungsventil aus. Das interne Steuerungsventil weist ein druckempfindliches Teil wie einen Balg oder eine Membran zur Erfassung des Ansaugdrucks Ps auf. Das Ventil weist weiterhin einen Ventilkörper auf, der entsprechend der Bewegung des druckempfindlichen Teils positioniert wird. Der Ventilkörper variiert die Öffnungsgröße des internen Steuerungsventils zur Justierung des Drucks in einer Kammer, in der die Taumelscheibe untergebracht ist (Kurbelwellenkammer (crank chamber)). Der Neigungswinkel der Taumelscheibe wird auf diese Weise bestimmt.
  • Falls jedoch der Solldruck Pset fest eingestellt ist oder falls das interne Steuerungsventil nicht in Lage ist, den Solldruck Pset zu variieren, kann die gewünschte Kühlung nicht genau durchgeführt werden. Somit ist das interne Steuerungsventil zur Variierung des Solldrucks Pset durch eine externe elektrische Steuerungsprozedur aufgebaut. Insbesondere weist das interne Steuerungsventil ein Betätigungsglied (Aktuator) wie einen Solenoiden (Elektromagneten) auf. Der Solenoid bringt eine Kraft auf das druckempfindliche Teil auf, das den Solldruck Pset bestimmt. Der Solldruck Pset wird durch Variieren der dem Solenoiden durch die externe Steuerungsprozedur beaufschlagten Kraft verändert. Ein in einem Fahrzeug eingebauter Kompressor wird normalerweise durch Energie bzw. Leistung betätigt, die von der Fahrzeugbrennkraftmaschine übertragen wird. Der Kompressor verbraucht eine beträchtliche Größe der Maschinenleistung bzw. Maschinenenergie und erhöht die Last auf der Brennkraftmaschine. Dementsprechend wird, wenn das Fahrzeug zusätzliche Maschinenleistung benötigt, sowie wenn das Fahrzeug beschleunigt wird oder eine geneigte Oberfläche hinauffährt, der Kompressorversatz minimiert, um die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last aufgrund des Betriebs des Kompressors zu minimieren. Beispielsweise justiert der vorstehend beschriebene Kompressor mit variablem Versatz den Solldruck Pset auf einen Wert, der höher als der gegenwärtige Solldruck Pset ist, mittels des internen Steuerungsventils, das den Solenoiden aufweist. Der gegenwärtige Ansaugdruck Ps wird somit relativ niedrig im Vergleich zu dem justierten Solldruck Pset. Dies minimiert den Kompressorversatz, um die auf die Brennkraftmaschine aufgrund des Betriebs des Kompressors einwirkende Last zu minimieren.
  • Jedoch gibt eine Analyse in Bezug auf den Betrieb des Kompressors mit variablem Versatz an, dass die vorstehend beschriebene Regelungsprozedur nicht immer die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last ausreichend verringert, falls der Solldruck Pset entsprechend dem Ansaugdruck Ps justiert wird.
  • 11 zeigt einen Graphen, der das Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck Ps und dem Kompressorversatz Vc veranschaulicht. In dem Graphen ist die Beziehung durch Kurven wiedergegeben. Das heißt, dass die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck Ps und dem Kompressorversatz Vc entsprechend der auf dem Verdampfer einwirkenden Wärmelast variiert. Somit wird, wenn der Solldruck Pset auf einen Druck Ps1 eingestellt wird, der durch das interne Steuerungsventil automatisch erzielte Versatz innerhalb eines gewissen Bereichs (beispielsweise ΔVc) in Bezug auf die Größe der auf den Verdampfer einwirkenden Wärmelast variiert wird. Beispielsweise wird, selbst wenn der Solldruck Pset entsprechend dem gegenwärtigen Ansaugdruck Ps angehoben wird, der Versatz Vc nicht stark genug verringert, um die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last zu verringern, falls die Wärmelast auf den Verdampfer sehr hoch ist. Das heißt, dass, solange wie der Solldruck Pset entsprechend dem gegenwärtigen Ansaugdruck Ps justiert wird, der Kompressorversatz nicht schnell auf den gewünschten Wert justiert wird, wenn die auf den Verdampfer einwirkende Wärmelast groß ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, löst eine Steuerung des Kompressorversatzes entsprechend dem Ansaugdruck Ps, der die Wärmelast auf den Verdampfer wiedergibt, die Aufgabe des Klimaanlagengerätes, solange es keinen Bedarf zur Verringerung der auf die Brennkraftmaschine einwirkenden Last gibt. Das heißt, dass das Klimaanlagengerät die Temperatur in der Fahrgastzelle auf einem angenehmen Pegel ungeachtet der Temperatur der Umgebungsluft beibehält. Wenn jedoch die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last verringert werden muss, kann der Kompressorversatz nicht schnell verringert werden, falls dieser entsprechend dem Ansaugdruck Ps gesteuert wird.
  • Die Druckschrift EP-A-0 531 089 offenbart ein Klimaanlagensystem mit einem Kühlmittelkompressor, der einen extern gesteuerten Mechanismus mit variablem Versatz aufweist. Eine Steuerungseinrichtung steuert den Versatz des Kompressors in Reaktion auf eine Verdampfertemperatur Tn und ein Beschleunigungssignal aus einer Schaltvorrichtung. Die Steuerung des Kompressors umfasst eine Steuerungsbetriebsart für einen normalen und einen nicht normalen Zustand, wobei ein Drehmoment indirekt durch Justieren eines dem Kompressor zugeführten Stroms gesteuert wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klimaanlagengerät anzugeben, das schnell einen Versatz eines Kompressors durch eine externe Steuerungsprozedur variiert, wenn erforderlich, ungeachtet der auf einen Verdampfer einwirkenden Wärmelast. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prozedur anzugeben, um einen Kompressor mit variablem Versatz zur Justierung von dessen Versatz zur Beibehaltung der Temperatur in einer Fahrgastzelle auf einem angenehmen Pegel, zu steuern, wenn es keinen Bedarf zur Verringerung der auf die Brennkraftmaschine einwirkenden Last gibt, und schnell den Versatz zu verringern, wenn die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last verringert werden muss.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Klimaanlagengerät gelöst, wie es in Patentanspruch 1 definiert ist, und alternativ durch ein Verfahren gelöst, wie es in Patentanspruch 13 definiert ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, steuert das Klimaanlagengerät gemäß der vorliegenden Erfindung den Kompressorversatz entsprechend dem auf dem Kompressor einwirkenden Drehmoment. Insbesondere wird das Regelungsprogramm (Rückkopplungssteuerungsprogramm) für den Kompressorversatz derart durchgeführt, dass das durch die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfasste Drehmoment den Solldrehmomentwert sich annähert, der durch die Steuerungsvorrichtung entsprechend der externen Information bestimmt wird. Das heißt, dass der Kompressorversatz ungeachtet einer physikalischen Größe wie ein Ansaugdruck gesteuert wird, die die auf den Verdampfer einwirkende Wärmelast wiedergibt. Die Steuerung des Kompressorversatzes wird somit nur entsprechend dem auf dem Kompressor einwirkenden Drehmoment durchgeführt. Dementsprechend wird der Kompressorversatz schnell zur Verringerung des auf dem Kompressor einwirkenden Drehmoments verringert, falls erforderlich. Als Ergebnis variiert, obwohl die Regelungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung die Fahrgastzellentemperatur auf einen angenehmen Pegel beibehält, wenn das Fahrzeug in einem normalen Zustand betrieben wird, die Regelungsprozedur schnell den Kompressorversatz, wenn die auf die Brennkraftmaschine einwirkende Last verringert werden muss.
  • Andere Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung deutlich, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, in denen als Beispiel die Prinzipien der Erfindung dargelegt sind.
  • Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu sind, sind nachstehend insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt. Die vorliegende Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteile davon am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden. Es zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht eines Kompressors mit variablem Versatz der Taumelscheibenbauart gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Versatzsteuerungsventil gemäß 1 sowie ein Blockschaltbild zeigt, das eine Steuerungsprozedur für das Versatzsteuerungsventil darstellt,
  • 3 ein Schaltbild einer Drehmomenterfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 4 ein Flussdiagramm einer Hauptroutine einer Prozedur zur Steuerung eines Kompressorversatzes oder eines auf den Kompressor einwirkenden Drehmoments gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 5 ein Flussdiagramm, das eine Normalzustandsroutine der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 6 ein Flussdiagramm, das eine Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 7 ein Flussdiagramm, das eine Routine für einen Zustand mit erhöhter Last der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 8 ein Flussdiagramm, das eine Routine für einen beschleunigten Zustand der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 9 ein Flussdiagramm einer Routine für einen nicht beschleunigten/verlangsamten Zustand der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 10 Zeitverläufe, die ein Beispiel für ein Drehmomentvariation während der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
  • 11 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen einem Ansaugdruck und einem Versatz in einem Kompressor gemäß dem Stand der Technik darstellt,
  • 12 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation eines Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts einer Drehmomenterfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
  • 13(A) eine perspektivische Ansicht einer weiteren Modifikation des Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts der Drehmomenterfassungseinrichtung, und
  • 13(B) eine perspektivische Ansicht einer Auffangvorrichtung der Kreuzkopfbauart des Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts gemäß 13(A).
  • Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeugklimaanlagengerät gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben. Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Klimaanlagengerät einen Kühlkreis (Kühlmittelkreis) einschließlich eines Kompressors (Verdichters) mit variablem Versatz und eines externen Kühlkreises 30 auf. Der externe Kühlkreis 30 weist beispielsweise einen Kondensator 31, ein thermisches Expansionsventil 32 oder eine Druckreduziervorrichtung und einen Verdampfer 33 auf. Ein Temperatursensor 34 ist nahe an dem Auslass des Verdampfers 33 bzw. stromabwärts von dem Verdampfer 33 vorgesehen. Die Öffnungsgröße des Expansionsventils 32 wird durch eine Regelungsprozedur (Rückkopplungssteuerungsprozedur) entsprechend der durch den Temperatursensor 34 erfassten Temperatur und des Verdampfungsdrucks in dem Verdampfer (dem Druck an dem Auslass des Verdampfers) gesteuert. Dementsprechend versorgt das Expansionsventil 32 den Verdampfer 33 mit einem flüssigen Kühlmittel in einer Menge entsprechend der auf den Verdampfer einwirkenden Wärmelast, wodurch die Größe des in dem externen Kühlkreis 30 strömenden Kühlmittels justiert wird. Kühlgas bzw. Kühlmittelgas wird aus einem stromabwärtigen Abschnitt des externen Kühlkreises 30 zu dem Kompressor zugeführt. Der Kompressor komprimiert das Kühlgas und sendet das komprimierte Kühlmittel zu einem stromaufwärtigen Abschnitt des externen Kühlkreises 30.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist der Kompressor (Verdichter) einen Zylinderblock 1, ein vorderes Gehäuseteil 2, eine Ventilplatte bzw. Ventilscheibe 3 und ein hinteres Gehäuseteil 4 auf. Das vordere Gehäuseteil 2 ist mit einem Ende des Zylinderblocks 1 gekoppelt. Das hintere Gehäuseteil 4 ist mit dem anderen Ende des Zylinderblocks 1 durch die Ventilscheibe 3 verbunden. Der Zylinderblock 1, das vordere Gehäuseteil 2, die Ventilscheibe 3 und das hintere Gehäuseteil 4 sind miteinander durch eine Vielzahl von Durchgangsbolzen 10 (von denen lediglich einer in 1 gezeigt ist) befestigt, um ein Kompressorgehäuse zu bilden. Eine Kurbelwellenkammer 5 ist durch das vordere Gehäuseteil 2 und dem Zylinderblock 1 abgegrenzt. Eine Antriebswelle 6 erstreckt sich in der Kurbelwellenkammer 5 und wird drehbar durch ein Paar radialer Lager 8a und 8b gestützt. Eine Feder 7 und ein Axiallager 9b sind in einer Aussparung untergebracht, die sich in der Mitte des Zylinderblocks 1 erstreckt. Die Feder 7 drängt das Axiallager 9b zu dem vorderen Gehäuseteil 2. Eine Ansatzscheibe bzw. Aufhängescheibe 11 ist um die Antriebswelle 6 in der Kurbelwellenkammer 5 gepasst und rotiert einstückig mit der Antriebswelle 6. Ein Axiallager 9a ist zwischen der Anschlussscheibe 11 und einer inneren Wand des vorderen Gehäuseteils 2 vorgesehen. Die Antriebswelle 6 und die Anschlussscheibe 11, die einstückig rotieren, sind durch das Axiallager 9a in dem vorderen Gehäuseteil 2 und dem Axiallager 9b in dem Zylinderblock 1 in einer Schubrichtung (thrust direction) positioniert.
  • Ein Ende der Antriebswelle 6 springt von dem vorderen Gehäuseteil 2 vor, wie es in 1 gezeigt ist. Eine Dichtung 29 ist nahe an dem vorspringenden Ende der Antriebswelle 6 vorgesehen und ist in einem Raum zwischen der Oberfläche der Antriebswelle 6 und einer entsprechenden zylindrischen Wand des vorderen Gehäuseteils 2 eingepasst. Die Dichtung 29 dichtet somit die Kurbelwellenkammer 5 gegenüber dem äußeren des Kompressors ab. Eine Drehmomenterfassungseinrichtung 60, die im weiteren Verlauf ausführlich beschrieben werden wird, ist zwischen dem vorspringenden Ende der Antriebswelle 6 und der Verdichtung 29 vorgesehen. Das vorspringende Ende der Antriebswelle 6 ist mit einer Brennkraftmaschine E oder einer externen Antriebsquelle über einen Leistungsübertragungsmechanismus Pt verbunden. Der Leistungsübertragungsmechanismus Pt kann ein Kupplungsmechanismus (beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung) sein, der elektrisch und extern zur wahlweisen Übertragung und Blockierung der Maschinenleistung in Bezug auf den Verdichter gesteuert wird. Alternativ dazu kann der Leistungsübertragungsmechanismus Pt eine kupplungslose Bauart sein (beispielsweise eine Kombination aus einem Riemen und einer Riemenscheibe), der stets die Maschinenleistung auf den Kompressor überträgt. Der Leistungsübertragungsmechanismus Pt gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist angenommenermaßen eine kupplungslose Bauart.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Taumelscheibe (swash plate) 12 oder eine Nockenscheibe (cam plate) in der Kurbelwellenkammer 5 untergebracht. Eine Öffnung ist in der Mitte der Taumelscheibe 12 geformt, und die Antriebswelle 6 erstreckt sich durch diese Öffnung. Die Taumelscheibe 12 ist mit der Anschlussscheibe 11 und der Antriebswelle 6 durch einen Gelenkmechanismus 13 oder ein Verbindungs- und Führungsmechanismus verbunden. Der Gelenkmechanismus 13 weist ein Paar Stützarme 14 (von denen in 1 lediglich einer gezeigt ist) und ein Paar Führungsstifte 15 (von denen in 1 lediglich einer gezeigt ist) auf. Die Stützarme 14 erstrecken sich von einer rückwärtigen bzw. der rechten Seite in 1 der Anschlussscheibe 11. Die Führungsstifte 15 erstrecken sich von einer Vorderseite bzw. der linken Seite in 1 der Taumelscheibe 12. Die Stützarme 14 und die Führungsstifte 15 arbeiten zusammen, um die Taumelscheibe 12 zu bewegen. Die Taumelscheibe 12 gleitet entlang der Oberfläche der Antriebswelle 6. Dementsprechend rotiert die Taumelscheibe 12 einstückig mit der Anschlussscheibe 11 und der Antriebswelle 6 und neigt sich in Bezug auf die Antriebswelle 6, während sie axial entlang der Antriebswelle 6 gleitet. Die Taumelscheibe 12 weist ein Gegengewicht 12a auf, das gegenüberliegend zu dem Gelenkmechanismus 13 in Bezug auf die Antriebswelle 6 angeordnet ist, wie es in 1 gezeigt ist.
  • Eine Neigungswinkelverringerungsfeder 16 ist zwischen der Anschlussscheibe 11 und der Taumelscheibe 12 vorgesehen. Die Neigungswinkelverringerungsfeder 16 drängt die Taumelscheibe 12 zu dem Zylinderblock 1 bzw. in einer Richtung zur Verringerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 12. Eine Wiederherstellungsfeder 17 ist um die Antriebswelle 6 zwischen der Taumelscheibe 12 und einem Beschränkungsring 18 eingepasst, der an die Antriebswelle 6 befestigt ist. Wenn die Taumelscheibe 12 maximal geneigt wird (wie es durch die mit zwei Punkten unterbrochene gestrichelte Linie in 1 angegeben ist), beaufschlagt die Wiederherstellungsfeder 17 keine Kraft auf die Taumelscheibe 12 oder irgendwelche anderen Teile. Wenn jedoch die Taumelscheibe 12 minimal geneigt ist (wie es in 1 durch die durchgezogene Linie angegeben ist), wird die Wiederherstellungsfeder 17 zwischen der Taumelscheibe 17 und dem Beschränkungsring 18 zusammengedrückt. In diesem Zustand drängt die Wiederherstellungsfeder 17 die Taumelscheibe 12 von dem Zylinderblock 1 weg bzw. in eine Richtung zur Erhöhung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 12. Die Länge der Wiederherstellungsfeder 17 in einen normalen Zustand und die Position des Beschränkungsrings 18 sind derart gewählt, dass die Wiederherstellungsfeder 17 nicht vollständig zusammengedrückt wird, selbst wenn die Taumelscheibe 12 an ihrem minimalen Neigungswinkel θmin angeordnet ist (der beispielsweise 1 bis 5° beträgt).
  • Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a (von denen in 1 lediglich eine gezeigt ist) sind um die Antriebswelle 6 in den Zylinderblock 1 geformt. Die hintere Öffnung jeder Zylinderbohrung 1a, wenn in 1 nach rechts betrachtet, wird durch die Ventilscheibe 3 geschlossen. In jede Zylinderbohrung 1a ist ein Einzelkopfkolben 20 untergebracht, und der Kolben 20 bewegt sich in der Zylinderbohrung 1a. Eine Kompressionskammer ist in jeder Zylinderbohrung 1a geformt. Das Volumen der Kompressionskammer wird durch die Bewegung des Kolbens 20 verändert. Die vordere Seite jedes Kolbens 20, wenn nach links in 1 betrachtet, wird zu dem Rand der Taumelscheibe 12 durch ein Paar Schuhe 19 verbunden. Die Schuhe 19 ermöglichen dem zugehörigen Kolben 20 eine Bewegung, wenn die Taumelscheibe 12 rotiert. Das heißt, dass, wenn die Taumelscheibe 12 einstückig mit der Antriebswelle 6 rotiert, die Rotation der Taumelscheibe 12 in eine lineare Bewegung jedes Kolbens 20 mit einem Hub umgewandelt wird, der dem Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 12 entspricht.
  • Eine Ansaugkammer 21 ist zwischen der Ventilscheibe 3 und dem hinteren Gehäuseteil 4 geformt. Eine Ausstoßkammer 22 ist um die Ansaugkammer 21 in demselben Raum geformt. Die Ventilscheibe 3 weist eine Ansaugventilscheibe, eine Öffnungsscheibe (port plate), eine Ausstoßventilscheibe und eine Haltescheibe auf. Insbesondere sind eine Vielzahl von Ansauganschlüssen 23, eine Vielzahl von Ansaugventilen 24, die die zugehörigen Ansauganschlüsse 23 öffnen und schließen, eine Vielzahl von Ausstoßanschlüssen 25 und eine Vielzahl von Ausstoßventilen 26, die die zugehörigen Ausstoßanschlüsse 25 öffnen und schließen jeweils entsprechend zu einer Zylinderbohrung 1a in der Ventilscheibe 3 geformt. Der Ansauganschluss 23 verbindet die Ansaugkammer 21 mit der zugehörigen Zylinderbohrung 1a, und der Ausstoßanschluss 25 verbindet die Ausstoßkammer 22 mit der zugehörigen Zylinderbohrung 1a. Ein Kühlmittelgas wird in die Ansaugkammer 21 (Zone des Ansaugdrucks Ps) von dem Auslass des Verdampfers 33 gezogen. Wenn jeder Kolben 20 sich von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt in der zugehörigen Zylinderbohrung 1a bewegt, wird das Kühlmittelgas in der Ansaugkammer 21 der Zylinderbohrung 1a durch den zugehörigen Ansauganschluss 23 zugeführt, der durch das zugehörige Ansaugventil 24 geöffnet wird. Wenn der Kolben 20 sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt in der Zylinderbohrung 1a bewegt, wird das Kühlgas in der Zylinderbohrung 1a auf einen vorbestimmten Druck komprimiert. Das komprimierte Kühlgas wird zu der Ausstoßkammer 22 (Zone des Ausstoßdrucks Pd) durch den zugehörigen Ausstoßanschluss 25 ausgestoßen, der durch das zugehörige Ausstoßventil 26 geöffnet wird. Das komprimierte Kühlgas in der Ausstoßkammer 22 wird dem Kondensator 31 zugeführt.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Antriebswelle 6 des Kompressors durch aus der Brennkraftmaschine E übertragenen Leistung derart rotiert, dass die Taumelscheibe 12 rotiert wird, während sie durch einen vorbestimmten Neigungswinkel θ geneigt ist. Im Allgemeinen ist der Neigungswinkel θ ein Winkel, der zwischen einer Ebene, die senkrecht zu der Antriebswelle 6 verläuft, und der Taumelscheibe 12 definiert ist. Wenn die Taumelscheibe 12 rotiert, wird jeder Kolben 20 durch einen Hub entsprechend dem Neigungswinkel θ bewegt. Entsprechend der Bewegung des Kolbens 20 wird Kühlgas in die zugehörige Zylinderbohrung 1a gezogen, in der Zylinderbohrung 1a komprimiert und aus der Bohrung 1a in wiederholter Weise ausgestoßen.
  • Der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 12 wird durch das Gleichgewicht verschiedener Momente wie ein Rotationsmoment aufgrund der Zentrifugalkraft, die durch die Taumelscheibe erzeugt wird, einer Federbewegung, die durch die Neigungswinkelverringerungsfeder (und der Wiederherstellungsfeder 17) erzeugt wird, ein Massenträgheitsmoment, das durch die Bewegung der Kolben 20 bewegt wird, und ein Gasdruckmoment bestimmt. Das Gasdruckmoment wird entsprechend der Beziehung zwischen dem Druck in jeder Zylinderbohrung 1a und dem Druck in der Kurbelwellenkammer 5 (Kurbelwellendruck Pc) bestimmt, die auf die zugehörigen Seiten jedes Kolbens 20 einwirken. Das Gasdruckmoment wirkt somit entweder in einer Richtung zur Verringerung oder zur Vergrößerung des Neigungswinkels θ der Taumelscheibe 12 entsprechend dem Kurbelwellendruck Pc. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel justiert ein Versatzsteuerungsventil (elektromagnetisches Ventil) 40, das nachstehend beschrieben ist, den Kurbelwellendruck Pc zur Variation des Gasdruckmoments wie erwünscht. Der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 12 wird somit in einem Bereich von dem minimalen Neigungswinkel θmin zu dem maximalen Neigungswinkel θmax ausgewählt. Der maximale Neigungswinkel θmax wird durch ein Anstoßen zwischen dem Gegengewicht 12a der Taumelscheibe 12 und einem Beschränkungsabschnitt 11a der Anschlussscheibe 11 bestimmt. Der minimale Neigungswinkel θmin wird hauptsächlich durch das Gleichgewicht der Kraft der Neigungswinkelverringerungsfeder 16 und der Kraft der Wiederherstellungsfeder 17 bestimmt, wenn das Gasdruckmoment im Wesentlichen in der Richtung zur Verringerung des Neigungswinkels θ maximiert ist.
  • Mechanismus zur Steuerung des Kurbelwellendrucks/Taumelscheibenneigungswinkels
  • Ein Mechanismus zur Steuerung des Kurbelwellendrucks Pc oder des Neigungswinkels θ der Taumelscheibe 12 weist einen Auslasskanal (bleeding passage) 27 und einen Zufuhrkanal 28, die in dem Kompressor gemäß 1 geformt sind, und das Versatzsteuerungsventil 40 gemäß 1 und 2 auf. Der Auslasskanal 25 verbindet die Ansaugkammer 21 mit der Kurbelwellenkammer 5, und der Zufuhrkanal 28 verbindet die Ausstoßkammer 22 mit der Kurbelwellenkammer 5. Das Versatzsteuerungsventil 40 ist in dem Zufuhrkanal 28 vorgesehen. Die Öffnungsgröße des Steuerungsventils 40 wird zur Veränderung der Strömungsrate des in dem Zufuhrkanal 28 strömenden Kühlgases und derjenigen des in dem Abflusskanal 27 strömenden Kühlgases justiert, wodurch der Kurbelwellendruck Pc variiert wird. Dies verändert die Differenz zwischen dem Kurbelwellendruck Pc und dem Druck in jeder Zylinderbohrung 1a, die auf die zugehörigen Seiten jedes Kolbens 20 einwirken. Dementsprechend wird der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 12 zur Veränderung des Kolbenhubs oder des Kompressorversatzes verändert. Der Abflusskanal 27 und der Zufuhrkanal 28 sind Teil eines Kühlkreises, der die Ansaugkammer 21, die Kurbelwellenkammer 5 und die Ausstoßkammer 2 miteinander verbindet.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, weist das Versatzsteuerungsventil 40 einen Ventilabschnitt 41 und einen Solenoidabschnitt bzw. Elektromagnetabschnitt 51 auf. Der Ventilabschnitt 41 weist einen Einlassanschluss 42, eine Ventilkammer 43, eine Ventilöffnung 44 und einen Auslassanschluss 45 auf, die Teile des Zufuhrkanals 28 sind. In der Ventilkammer 43 ist ein Ventilkörper 46 und eine Schließfeder 47 untergebracht. Der Ventilkörper 46 öffnet und schließt selektiv die Ventilöffnung 44, und die Schließfeder 47 presst den Ventilkörper 46 in eine Richtung zum Schließen der Ventilöffnung 44. Der Elektromagnetabschnitt 51 weist einen festen Eisenkern 52, einen beweglichen Eisenkern 53, eine Spule 54 und eine Öffnungsfeder 55 auf. Die Spule 54 ist um den festen Kern 52 und den beweglichen Kern 53 angeordnet. Eine Stange 48 verbindet den beweglichen Kern 53 mit dem Ventilkörper 46. Die Öffnungsfeder 55 weist eine Kraft auf, die größer als diejenige der Schließfeder 47 ist. Das heißt, dass ungeachtet der durch die Schließfeder 47 erzeugten Kraft die Öffnungsfeder 55 dem Ventilkörper 46 zum Öffnen der Ventilöffnung 44 durch den beweglichen Kern 53 und dem Stab 48 drängt. Der Elektromagnetabschnitt 51 wird erregt, wenn ein elektrischer Strom aus einer externen Quelle der Spule 54 zugeführt wird. Wenn der Solenoidabschnitt 51 erregt wird, wird eine elektromagnetische Kraft zwischen dem festen Kern 52 und dem beweglichen Kern 53 erzeugt, wodurch die Kerne 52 und 53 aneinander angezogen werden. Die durch die Spule 54 erzeugte elektromagnetische Kraft wirkt in derselben Richtung wie die Kraft der Schließfeder 47. Das heißt, dass die elektromagnetische Kraft und die Kraft der Öffnungsfeder 55 in zueinander entgegengesetzten Richtungen wirken. Dementsprechend wird die Position des Ventilkörpers 46 in Bezug auf die Ventilöffnung 44 (die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40) durch das Gleichgewicht dieser entgegengesetzten Kräfte bestimmt. Die elektromagnetische Kraft zwischen den Kernen 52 und 53 wird entsprechend den der Spule 54 zugeführten Strom verändert. Die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 wird somit zwischen 0% und 100% durch Justieren des der Spule 54 zugeführten Stroms justiert. Die elektrische Stromzufuhr zu der Spule 54 kann in analoger Weise durch eine Tastverhältnissteuerungsprozedur oder durch eine PWM-(Pulsbreitenmodulations-)Steuerungsprozedur gesteuert werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die elektrische Stromzufuhr zu der Spule 54 durch die Tastverhältnissteuerungsprozedur gesteuert. Das heißt, dass ein Tastverhältnis bei Versorgen der Spule 54 mit Strom variiert wird. Wenn das Tastverhältnis Dt verringert wird, wird die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 erhöht. Wenn das Tastverhältnis Dt erhöht wird, wird die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 verringert.
  • Drehmomenterfassungseinrichtung
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 zwischen dem vorspringenden Ende der Antriebswelle 6 und der Abdichtung 29 vorgesehen. Die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 ist eine Drehmomenterfassungseinrichtung der Nichtkontakatbauart. Wie es in 1 und 3 gezeigt ist, weist die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 ein Paar magnetischer Filme 61 und 62, ein Paar Primärspulen 63 und 64, ein Paar Sekundärspulen 65 und 66, eine Spannungsversorgungsschaltung 67, einen Oszillator 68 und einen Verstärker (Verstärkungsschaltung) 69 auf. Die magnetischen Filme 61 und 62 weisen eine Vielzahl paralleler abgeschrägter Lupen auf. Die Primärspulen 63 und 64 sind an die innere umlaufende Wand des vorderen Gehäuseteils 2 nahe an dem vorspringenden Ende der Antriebswelle 6 befestigt. Jede Primärspule 63 und 64 ist dem zugehörigen Magnetfilm 61 und 62 zugewandt. Eine vorbestimmte Spannung (V1, V2) wird an die Primärspule 63, 64 durch die Spannungsversorgungsschaltung 67 angelegt. Die Sekundärspulen 65 und 66 sind ebenfalls an der inneren umlaufenden Wand des vorderen Gehäuseteils 2 nahe an dem vorspringenden Ende der Antriebswelle 6 befestigt. Die Sekundärspulen 65 und 66 liegen den Primärspulen 63 und 64 gegenüber. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Oszillator 68 mit den Sekundärspulen 65 und 66 verbunden. Der Verstärker 69 verbindet den Oszillator 68 des Fahrzeugklimaanlagengerätes. Die Magnetfilme 61 und 62 sowie die primären und sekundären Spulen 63, 64, 65 und 66 bilden einen Magnetostriktionserfassungsabschnitt der Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung einer Magnetostriktion in der Nähe des vorspringenden Endes der Antriebswelle 6.
  • Wenn die Antriebswelle 6 durch die Brennkraftmaschine E rotiert wird, wirkt ein Drehmoment auf die Antriebswelle 6 als Reaktion auf den Kompressionsbetrieb. Das Drehmoment wirkt in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle 6 ist. Eine Magnetostriktion wird somit auf den Magnetfilmen 61 und 62 entsprechend der Größe des auf die Antriebswelle 6 wirkenden Drehmoments erzeugt. Die Spannungen V1 und V2, die den Primärspulen 63 und 64 zugeführt werden, werden somit durch Größen ΔV1 und ΔV2 geändert. Die Gesamtheit der Spannungsänderungsgrößen (ΔV1 + ΔV2) wird durch die Sekundärspulen 65 und 66 erfasst. Der Oszillator 68 gibt dann ein Frequenzsignal entsprechend der Spannungsänderungsgröße aus, die die Größe des auf die Antriebswelle 6 wirkenden Drehmoments wiedergibt. Das heißt, dass, wenn der Kompressor in Betrieb ist, die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 die Größe des auf die Antriebswelle 6 wirkenden Drehmoments erfasst und ein elektrisches Signal ausgibt, das ein Erfassungsergebnis angibt.
  • Steuerungssystem
  • Das Klimaanlagensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird durch die Steuerungseinheit 70 gesteuert. Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Steuerungseinheit 70 eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), einen Nurlesespeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Zeitgeber und eine Eingangs-/Ausgangsvorrichtung auf. Die Steuerungseinheit 70 arbeitet in ähnlicher Weise wie ein Computer. Das ROM der Steuerungseinheit 70 speichert verschiedene Programme (vgl. Flussdiagramme gemäß 4 bis 9), die nachstehend beschrieben sind, und anfängliche Daten. Der RAM-Speicher der Steuerungseinheit 70 stellt einen Betriebsspeicherbereich bereit. Der Zeitgeber misst eine Zeit, wenn durch die CPU angewiesen, und informiert die CPU über das Verstreichen einer gewissen Zeitdauer. Die Eingangs-/Ausgangsvorrichtung (I/O-Vorrichtung) ist eine Eingangs-/Ausgangsschaltung (I/O-Schaltung) für die Steuerungseinheit 70 und weist eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen auf. Ein Treiber 71 ist mit den Ausgangsanschlüssen der Eingangs-/Ausgangsvorrichtung verbunden. Der Treiber 71 sendet ein Ansteuerungssignal (Treibersignal), das durch eine Tastverhältnissteuerungsprozedur erzeugt wird, zu der Spule 54 des Versatzsteuerungsventils 40, wenn durch die Steuerungseinheit 70 angewiesen.
  • Mit Ausnahme der Drehmomenterfassungseinrichtung 60 sind die Eingangsanschlüsse der Eingangs-/Ausgangsvorrichtung zumindest mit einem Klimaanlagenschalter (A/C-Schalter) 72, einer Temperaturauswahleinrichtung 73, einem Temperatursensor 74 und einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) verbunden. Der Klimaanlagenschalter 72 wird durch den Fahrzeugbediener oder einem Fahrgast zur selektiven Aktivierung oder Deaktivierung des Klimaanlagengerätes betätigt. Der Klimaanlagenschalter 72 stellt der Steuerungseinheit 70 Informationen bezüglich des Betriebszustands des Klimaanlagensystems bereit. Die Temperaturauswahleinrichtung 73 wird ebenfalls durch den Bediener oder einem Fahrgast zur Auswahl einer gewünschten Solltemperatur Te(set) für die Fahrgastzelle bedient. Die Temperaturauswahleinrichtung 73 stellt der Steuerungseinheit 70 Informationen bezüglich der Solltemperatur Te(set) bereit. Der Temperatursensor 74 ist in der Nähe des Verdampfers 33 vorgesehen und erfasst die Temperatur der aus der Fahrgastzelle gezogenen Luft, die durch den Verdampfer 33 gekühlt worden ist (dem Wärmeaustausch unterzogen worden ist). Der Temperatursensor 74 sendet Signale in Bezug auf die erfasste Temperatur Te(t) in der Fahrgastzelle zu der Steuerungseinheit 70. Die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 stellt der Steuerungseinheit 70 Signale in Bezug auf das Drehmoment TQ(t) bereit, das auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkt.
  • Obwohl die Temperatur der Luft, die durch den Verdampfer 33 gekühlt worden ist, durch den Temperatursensor 74 gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfasst wird, können andere physikalische Messungen genommen werden, die in Bezug auf die Temperatur in der Fahrgastzelle sich ändern. Das heißt, dass beispielsweise der Druck des Kühlmittels erfasst werden kann, das durch den Verdampfer 33 gelangt ist.
  • Die ECU steuert die Fahrzeugbrennkraftmaschine und ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 75, einem Maschinendrehzahlsensor 76 und einem Drosselklappenwinkelsensor 77 verbunden. Der Drosselklappenwinkelsensor 77 erfasst die Position oder einen Winkel (Öffnungsgröße) eines Drosselklappenventils, das in einem Ansaugkrümmer vorgesehen ist. Der Winkel (Öffnungsgröße) des Drosselklappenventils entspricht dem Betätigungsausmaß des Fahrpedals. Das heißt, dass die ECU der Steuerungseinheit 70 Informationen bezüglich des Betriebszustands des Fahrzeugs sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Maschinendrehzahl NE und der Position der Drosselklappe Ac(t) bereitstellt, die entsprechend der Fahrpedalbetätigung bestimmt wird. Der Klimaanlagenschalter 72, die Temperaturauswahleinrichtung 73, der Temperatursensor 74, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 75, der Maschinendrehzahlsensor 76, der Drosselklappenwinkelsensor 77 und die ECU bilden zusammen eine externe Informationssammelvorrichtung.
  • Die Steuerungseinheit 70 bestimmt den gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs entsprechend den Informationen, die durch die externe Informationssammelvorrichtung bereitgestellt werden. Die Steuerungseinheit 70 berechnet somit ein Tastverhältnis Dt für das von dem Treiber 71 zu der Spule 54 des Versatzsteuerungsventils 40 zugeführten Treibersignals. Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Ausgabe des Treibersignals entsprechend dem berechneten Tastverhältnis Dt an, wodurch die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 justiert wird. Dies verändert schnell den Kurbelwellendruck Pc und den Kolbenhub oder den Kompressorversatz und das auf die Antriebswelle 6 wirkende Drehmoment.
  • Die Tastverhältnissteuerungsprozedur, die durch die Steuerungseinheit 70 ausgeführt wird, ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme gemäß 4 bis 9 beschrieben. Diese Flussdiagramme zeigen Routinen zur Steuerung des Kompressorversatzes und des auf die Antriebswelle 6 wirkenden Drehmoments. 4 zeigt eine Hauptroutine des Klimaanlagenprogramms oder eine Grundlage des Programms. 5 bis 9 zeigen Subroutinen, die ausgeführt werden, wenn eine bestimmte Bedingung während der Hauptroutine erfüllt wird.
  • Hauptroutine
  • Wenn der Fahrzeugzündschalter (Startschalter) eingeschaltet wird, wird der ECU und der Steuerungseinheit Energie zugeführt. Die ECU und die Steuerungseinheit 70 beginnen somit zu arbeiten. Die Steuerungseinheit 70 setzt anfänglich verschiedene Daten in Schritt S41 (nachstehend als "S41" bezeichnet), wobei andere Schritte in ähnlicher Weise bezeichnet werden, wie es in 4 gezeigt ist. Insbesondere stellt beispielsweise die Steuerungseinheit 70 einen anfänglichen Wert oder vorläufigen Wert für ein Solldrehmomentwert TQT und ein Tastverhältnis Dt ein. Der Solldrehmomentwert TQT ist ein Sollwert bei Ausführung einer Regelungsprozedur für das Drehmoment TQ(t), die nachstehend beschrieben ist. Nach Abschluss der anfänglichen Einstellung in S41 werden nachfolgende Schritte ausgeführt, wie es in 4 gezeigt ist. Das heißt, dass der Fahrzeugbetriebszustand überwacht wird und das Tastverhältnis Dt intern berechnet wird.
  • In S42 wird der Aktivierungszustand des Klimaanlagenschalters 72 überwacht, bis der Klimaanlagenschalter 72 eingeschaltet wird. Wenn der Klimaanlagenschalter 72 eingeschaltet wird, beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S43, ob das Fahrzeug gestoppt ist und die Brennkraftmaschine E sich im Leerlauf befindet.
  • Das heißt, dass die Steuerungseinheit 70 beurteilt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null ist und die Maschinendrehzahl NE größer als Null ist. Falls das Ergebnis in S43 negativ ist, wird eine Anormalzustandsbestimmungsroutine (S44 bis S47) initiiert. Falls das Ergebnis positiv ist, wird eine nachstehend beschriebene Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine RF6 (vgl. 6) ausgeführt. In S43 wird das Ergebnis positiv, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als Null ist, selbst falls die Maschinenleistung nicht auf die gelenkten Räder (aufgrund eines ausgerückten Zustands der Kupplung) übertragen wird.
  • In einem ersten Schritt der Anormalzustandsbestimmungsroutine bzw. S44 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) größer als ein Drosselklappenbetätigungsbestimmungswert Ac(D1) ist. Insbesondere wird beurteilt, ob die Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) größer als eine normale Betätigungsgröße ist. Die normale Betätigungsgröße stellt die Drosselklappenposition dar, wenn das Fahrzeug sich in einem normalen Lastzustand befindet, oder wenn das Fahrzeug auf einer flachen Oberfläche mit konstanter Geschwindigkeit fährt. Dieses Ergebnis wird positiv, wenn beispielsweise das Fahrzeug eine geneigte Oberfläche herauffährt. Auf diese Weise erfasst die Steuerungseinheit 70 indirekt einen erhöhten Lastzustand der Brennkraftmaschine in S44. Dementsprechend wird der erste Bestimmungswert Ac(D1) als 80 bis 90% der maximalen Fahrpedalbetätigungsgröße ausgewählt. Falls das Ergebnis in S44 positiv ist, oder die Brennkraftmaschine sich in einem Zustand mit erhöhter Last (erhöhten Lastzustand) befindet, wird eine Routine für einen Zustand mit erhöhter Last RF7 (vgl. 7) ausgeführt. Die Routine RF7 ist nachstehend beschrieben.
  • In dem zweiten Schritt der Anormalzustandsbestimmungsroutine oder S45 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) größer als eine Gesamtheit einer vorhergehenden Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t – 1) und einer akzeptablen Erhöhungsgröße α ist. Das Ergebnis von S45 wird positiv, falls die Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) um eine Größe, die größer als die akzeptable Erhöhungsgröße α ist, während einer Zeitdauer zwischen dem Abschluss von S44 und der Initiierung von S45 erhöht wird. Dies ermöglicht der Steuerungseinheit 70 eine indirekte Erfassung einer schnellen Beschleunigung des Fahrzeugs, die beispielsweise bei Überholen eines anderen Fahrzeugs auftreten kann. Die akzeptable Erhöhungsgröße α ermöglicht der Steuerungseinheit 70 eine Unterscheidung zwischen einer unbeabsichtigten und einer beabsichtigten Betätigung des Fahrpedals. Falls das Ergebnis von S45 positiv ist, oder wenn eine schnelle Beschleunigung erforderlich ist, wird eine nachstehend beschriebene Beschleunigungszustandsroutine RF8 (vgl. 8) ausgeführt. Falls das Ergebnis von S45 negativ ist, führt die Steuerungseinheit 70 S46 aus. In S46 wird die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t), die in S45 verwendet worden ist, als neue vorhergehende Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t – 1) für eine nachfolgende Ausführung von S45 gespeichert.
  • In dem dritten Schritt der Anormalzustandsbestimmungsroutine oder S47 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) eine minimale Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(min) ist. Die minimale Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(min) ist die minimale Betätigungsgröße, die kein Abwürgen der Brennkraftmaschine bewirkt. Die Drosselklappenbetätigungsgröße erreicht das Minimum zumindest, wenn der Fahrer das Fahrpedal überhaupt nicht betätigt. Das heißt, es wird in S47 beurteilt, ob das Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals Null ist. Die Steuerungseinheit 70 erfasst somit indirekt einen Verlangsamungs-/Nichtbeschleunigungszustand des Fahrzeugs, wenn beispielsweise das Fahrzeug eine geneigte Oberfläche hinunterfährt. Falls das Ergebnis von S47 positiv ist, oder wenn das Fahrzeug sich in einem nicht beschleunigten oder verlangsamten (abgebremsten) Zustand befindet, wird eine Nichtbeschleunigungs-/Verlangsamungszustandsroutine RF9 (vgl. 9), die nachstehend beschrieben ist, ausgeführt.
  • Falls das Beurteilungsergebnis von S47 negativ ist, ist kein Beurteilungsergebnis in der Anormalzustandsbestimmungsroutine positiv. Das heißt, dass das Fahrzeug sich nicht in einem Zustand mit erhöhter Last oder in einem Beschleunigungszustand oder einem verlangsamten (abgebremsten) Zustand befindet. Somit wird bestimmt, dass das Fahrzeug sich in einem normalen Betriebszustand befindet. Das heißt, dass, falls keine positive Beurteilung in der Anormalzustandsbestimmungsroutine gemacht wird, angenommen wird, dass das Fahrzeug in einem normalen Zustand arbeitet. Nachdem in S47 eine negative Beurteilung gemacht wurde, wird eine Normalzustandsroutine RF5 (vgl. 5) durchgeführt. In den meisten Fällen kehrt nach Abschluss der Normalzustandsroutine RF5 der Betrieb der Steuerungseinheit 70 zu S42 der Hauptroutine gemäß 4 zurück.
  • Normalzustandsroutine RF5
  • Wenn das Fahrzeug in einem normalen Zustand arbeitet, wird eine Regelungsprozedur für die Kühlausgangsleistung (Kühlausgang) des Klimaanlagengeräts oder dem Kompressorversatz entsprechend der in 5 gezeigten Normalzustandsroutine RF5 ausgeführt. Insbesondere wird in den Schritten S51 bis S54 der Solldrehmomentwert TQT überprüft oder erneut ausgewählt. In den Schritten S55 bis S58 wird eine Regelungsprozedur für das Tastverhältnis Dt derart ausgeführt, dass das gegenwärtig auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkende Drehmoment Ts(t) sich dem Solldrehmomentwert TQT annähert. Das heißt, dass in den Schritten S55 bis S58 die Regelungsprozedur für den Kurbelwellendruck Pc, den Kompressorversatz und das Drehmoment ausgeführt wird.
  • In S51 beurteilt die Steuerungseinheit 70, ob die Temperatur in der Umgebung des Verdampfers Te(t), die durch den Temperatursensor 74 erfasst wird, größer als die Solltemperatur Te(set) ist, die mit der Temperaturauswahleinrichtung 73 ausgewählt wird. Falls das Ergebnis negativ ist, beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S52, ob die erfasste Temperatur Te(t) kleiner als die Solltemperatur Te(set) ist. Falls das Ergebnis von S52 ebenfalls negativ ist, ist die erfasste Temperatur Te(t) gleich der Solltemperatur Te(set). Es ist somit nicht notwendig, den Solldrehmomentwert TQT zu ändern, der die Kühlkapazität des Klimaanlagengerätes variiert. Falls jedoch das Ergebnis von S51 positiv ist, wird angenommen, dass die auf dem Verdampfer einwirkende Wärmelast relativ groß ist. In diesem Zustand wird der Solldrehmomentwert TQT um eine Größe ΔTQ in S53 erhöht. Der erhöhte Solldrehmomentwert TQT erhöht den Versatz, wodurch die Kühlkapazität des Klimaanlagengerätes verbessert wird. Falls das Ergebnis von S52 positiv ist, wird angenommen, dass die auf den Verdampfer wirkende Wärmelast relativ klein ist. In diesem Fall wird der Solldrehmomentwert TQT in S54 um eine Größe ΔTQ verringert. Der verringerte Solldrehmomentwert TQT verringert den Versatz, wodurch die Kühlkapazität des Klimaanlagengerätes verringert wird. In dieser Weise wird der Solldrehmomentwert TQT in den Schritten von S51 bis S54 überprüft und erneut ausgewählt.
  • Darauffolgend beurteilt in S55 die Steuerungseinheit 70, ob das von der Drehmomenterfassungseinrichtung 60 erfasste Drehmoment TQ(t) größer als die Gesamtheit des Solldrehmomentwerts TQT und eines akzeptablen Spielraumes (Toleranz) W ist. Falls das Ergebnis in S55 negativ ist, beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S56, ob das erfasste Drehmoment TQ(t) kleiner als die Differenz zwischen dem Solldrehmomentwert TQT und dem akzeptablen Spielraum W ist. Falls die Ergebnisse in S55 uns S56 beide negativ sind, fällt das gegenwärtige Drehmoment TQ(t) in einen Bereich zwischen dem Wert (TQT – W) und dem Wert (TQT + W). Das heißt, dass das Drehmoment TQ(t) sich gegenwärtig in einem akzeptablen Bereich befindet, der durch das doppelte des akzeptablen Spielraumes (2 × W) in Bezug auf den Solldrehmomentwert TQT definiert ist. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Tastverhältnis Dt oder das Drehmoment und den Kompressorversatz zu variieren. Somit beendet die Steuerungseinheit 70 die normale Zustandsroutine RF5 (Routine für den normalen Zustand), ohne dass der Treiber 71 zur Variation des Tastverhältnisses Dt angewiesen wird. In der Normalzustandsroutine RF5 wird die Genauigkeit der Steuerung des Drehmoments TQ(t) oder der Schwankungspegel (hunting level) wird durch Ändern des akzeptablen Spielraums W geändert.
  • Falls die Beurteilung von S55 positiv ist, verringert die Steuerungseinheit 70 das Tastverhältnis Dt in S57 durch eine Größe ΔD. Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Änderung des gegenwärtigen Tastverhältnis auf das neue Tastverhältnis (Dt – ΔD) an. Dies verringert die durch die Spule 54 des Versatzsteuerungsventils 40 erzeugte elektrische Magnetkraft. Die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 wird somit entsprechend erhöht (die Strömungsrate des in dem Ausflusskanal 28 strömenden Kühlmittels wird erhöht). Dementsprechend wird der Kurbelwellendruck Pc angehoben, was die Differenz zwischen dem Kurbelwellendruck Pc und dem Druck in jeder Zylinderbohrung 1a erhöht. Die Taumelscheibe 12 wird somit in einer Richtung zur Verringerung des Neigungswinkels bewegt, wodurch der Kompressorversatz und das auf die Antriebswelle 6 wirkende Drehmoment verringert wird. Falls die Beurteilung von S55 negativ ist und die Beurteilung von S56 positiv ist, erhöht die Steuerungseinheit 70 das Tastverhältnis Dt in S58 durch die Größe ΔD. Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Änderung des gegenwärtigen Tastverhältnisses auf das neue Tastverhältnis (Dt + ΔD) an. Dies erhöht die von der Spule 54 des Versatzsteuerungsventils 40 erzeugte elektrische Magnetkraft. Die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 wird somit dementsprechend verringert (die Größe des in dem Ausflusskanal 28 strömenden Kühlmittels wird verringert). Dementsprechend wird der Kurbelwellendruck Pc zur Verringerung der Differenz zwischen dem Kurbelwellendruck Pc und dem Druck in jeder Zylinderbohrung 1a verringert, die auf die zugehörigen Seiten jedes Kolbens 20 einwirken. Die Taumelscheibe 20 wird somit in einer Richtung zur Erhöhung des Neigungswinkels bewegt, wodurch der Kompressorversatz und das auf die Antriebswelle 6 wirkende Drehmoment erhöht wird. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Drehmoment TQ(t) zur Annäherung an den Solldrehmomentwert TQT durch Ausführung der Regelungsprozeduren in S57 und/oder S58 justiert, selbst wenn die Differenz zwischen dem erfassten Drehmoment TQ(t) und dem Solldrehmomentwert TQT relativ groß ist.
  • 10 zeigt Zeitverläufe, die eine Variation in dem Drehmoment TQ(t) während der Ausführung der Schritte S55 bis S58 nach Erhöhung des Solldrehmomentwerts TQT in S53 zeigen. Wie es in 10 gezeigt ist, ist nach Veränderung eines vorhergehenden Solldrehmomentwerts TQT(Old) auf einen korrigierten Solldrehmomentwert TQT(New) eine Zeitdauer t1 oder eine Zeitdauer t2 zur Erhöhung von TQ(t) auf einen Wert nahe an den korrigierten Solldrehmomentwert TQT(New) erforderlich. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird keine Messung des Drucks wie des Ansaugdrucks Ps, der durch die Wärmelast des Klimaanlagengerätes beeinträchtigt wird, als Parameter für die Regelungsprozedur verwendet. Stattdessen wird das Drehmoment TQ(t) direkt durch Verändern des Tastverhältnisses des Versatzsteuerungsventils 40 entsprechend der Prozedur gemäß der vorliegenden Erfindung geändert. Da das Drehmoment TQ(t) schnell auf eine Änderung des Tastverhältnisses des Versatzsteuerungsventils 40 anspricht, ist die Zeitdauer t1 oder die Zeitdauer t2 relativ kurz. Das heißt, dass das Drehmoment TQ(t) auf einen Wert nahe an dem Solldrehmomentwert TQT in relativ kurzen Zeit justiert wird, und die Normalzustandsroutine RF5 beendet wird.
  • Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine RF6
  • Falls die Beurteilung von S43 in der Hauptroutine gemäß 4 positiv ist, führt die Steuerungseinheit 70 die Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine RF6 gemäß 6 durch. In der Routine RF6 wird die Maschinenleerlaufdrehzahl erfasst und dann justiert, falls erforderlich. Insbesondere beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S61, ob die aus der ECU erhaltene Maschinendrehzahl NE kleiner als eine minimale akzeptable Leerlaufdrehzahl IDmin ist. Falls die Beurteilung von S61 negativ ist, beurteilt die Steuerungseinheit 70, ob die Maschinendrehzahl NE größer als eine maximale akzeptable Leerlaufdrehzahl IDmax in S62 ist. Falls das Beurteilungsergebnis von S62 negativ ist, wird angenommen, dass die Maschinendrehzahl NE in einen Bereich mit akzeptabler Leerlaufdrehzahl zwischen dem Wert IDmin und dem Wert IDmax fällt. Eine Änderung des Tastverhältnisses Dt ist somit unnötig, und die Steuerungseinheit 70 nimmt die Hauptroutine wieder auf.
  • Falls die Beurteilung von S61 positiv ist, wird angenommen, dass die Maschinendrehzahl NE sehr gering ist und dass die Maschine sich in einem instabilen Zustand befindet. In diesem Fall verringert die Steuerungseinheit 70 das Tastverhältnis Dt auf ein minimales Tastverhältnis Dt(min). Dies minimiert das auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkende Drehmoment, wodurch die durch den Kompressor auf die Brennkraftmaschine beaufschlagte Last verringert wird. Dementsprechend wird die Maschinendrehzahl NE erhöht. Falls die Beurteilung von S61 negativ ist und die Beurteilung von S62 positiv ist, wird angenommen, dass die Maschinendrehzahl NE sehr hoch ist. In diesem Fall erhöht die Steuerungseinheit 70 das Tastverhältnis Dt durch die Größe ΔD in S64 derart, dass das erhöhte Tastverhältnis Dt das maximale Tastverhältnis Dt(max) nicht überschreitet. Dies erhöht dementsprechend das auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkende Drehmoment, wodurch die durch den Kompressor auf die Brennkraftmaschine beaufschlagte Last erhöht wird. Dementsprechend wird die Maschinendrehzahl NE verringert. In dieser Weise wird die Maschinendrehzahl NE stabilisiert, selbst wenn die Maschine direkt mit dem Kompressor verbunden ist. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, stabilisiert die Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine RF6 die Leerlaufdrehzahl der Maschine E durch Justieren des auf den Kompressor wirkenden Drehmoments, selbst unmittelbar nach Start der Brennkraftmaschine E.
  • Routine für den Zustand mit erhöhter Last RF7
  • Falls die Beurteilung von S44 in der Hauptroutine gemäß 4 positiv ist, führt die Steuerungseinheit 70 eine Routine für den Zustand mit erhöhter Last RF7 gemäß 7 aus. In der Routine RF7 speichert die Steuerungseinheit 70 zunächst ein gegenwärtiges Tastverhältnis Dt als Sollwiederherstellungswert DtR in S71 (Vorbereitungsschritt). Der Wert DtR ist ein Sollwert für einen Tastverhältniswiederherstellungsschritt oder S74, der nachstehend beschrieben ist. Nach Abschluss von S71 verringert die Steuerungseinheit 70 das gegenwärtige Tastverhältnis Dt in S72 auf das minimale Tastverhältnis Dt(min). Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Bedienung bzw. Betätigung des Versatzsteuerungsventils 40 entsprechend dem minimalen Tastverhältnis Dt(min) an. Darauffolgend beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S73, ob die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) kleiner als ein zweiter Drosselklappenbetätigungsbestimmungswert Ac(D2) ist. Der zweite Bestimmungswert Ac(D2) ist kleiner als der erste Bestimmungswert Ac(D1). Somit wird, falls die Beurteilung von S73 positiv ist, angenommen, dass die Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) kleiner geworden ist, bzw. dass die Brennkraftmaschine sich nicht länger in einem Zustand mit erhöhter Last befindet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Bestimmungswerte bzw. der erste Bestimmungswert Ac(D1) und der zweite Bestimmungswert Ac(D2) zur Durchführung einer Hysteresesteuerungsprozedur für die Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) angewandt. Durch Verwendung der zwei Bestimmungswerte wird ein durch Verwendung eines einzelnen Bestimmungswerts verursachtes Schwanken (hunting) vermieden. Falls die Beurteilung von S73 negativ ist, wird das Tastverhältnis Dt als das minimale Tastverhältnis Dt(min) beibehalten. Dementsprechend verbleibt die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 maximal, wodurch der Kurbelwellendruck Pc erhöht wird. Das heißt, dass, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Zustand mit erhöhter Last befindet, der Kompressorversatz und das Drehmoment minimiert werden, um die der Brennkraftmaschine beaufschlagte Last zu reduzieren.
  • Wenn die Beurteilung von S73 positiv ist, oder wenn die Brennkraftmaschine sich nicht länger in einem Zustand mit erhöhter Last befindet, wird der Tastverhältniswiederherstellungsschritt oder S74 durchgeführt. Insbesondere hebt in S74 die Steuerungseinheit 70 allmählich das gegenwärtige Tastverhältnis Dt(t), das auf das minimale Tastverhältnis Dt(min) reduziert worden ist, auf den Sollwiederherstellungswert DtR an (das Tastverhältnis unmittelbar vor Initiierung von RF7). Wie es in dem Graphen in S74 von 7 gezeigt ist, wird nach Durchführung einer positiven Beurteilung in S73 zu einem Zeitpunkt t1 das Tastverhältnis Dt allmählich auf den Sollwert DtR in einer im Wesentlichen linearen Weise in einer gewissen Zeitdauer (t2 – t1) erhöht. Dies verhindert eine schnelle Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 12, was einen Aufprall verursachen könnte. Wenn das Tastverhältnis Dt den Sollwert DtR erreicht, wird die Routine für den Zustand mit erhöhter Last RF7 beendet, und nimmt die Steuerungseinheit 70 die Hauptroutine gemäß 4 wieder auf.
  • Beschleunigungszustandsroutine RF8
  • Falls das Beurteilungsergebnis von S45 in der Hauptroutine gemäß 4 positiv ist, führt die Steuerungseinheit 70 eine Beschleunigungszustandsroutine (Routine für den beschleunigten Zustand) RF8 von 8 aus. In dieser Routine RF8 speichert die Steuerungseinheit 70 zunächst das gegenwärtige Tastverhältnis Dt als Sollwiederherstellungswert DtR in S81 (Vorbereitungsschritt). Der Wert DtR ist ein Sollwert für einen nachstehend beschriebenen Tastverhältniswiederherstellungsschritt bzw. S87. Darauffolgend speichert in S82 die Steuerungseinheit 70 die gegenwärtig erfasste Temperatur Te(t) als Initiierungstemperatur Te(INI) zur Verringerung der auf die Brennkraftmaschine wirkenden Last, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird. Danach startet die Steuerungseinheit 70 einen internen Zeitgeber in S83 und verringert das Tastverhältnis Dt auf das minimale Tastverhältnis Dt(min) in S84. Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Betätigung des Versatzsteuerungsventils 40 entsprechend dem minimalen Tastverhältnis Dt(min) an. Dies maximiert die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 (das Versatzsteuerungsventil 40 wird vollständig geöffnet), wodurch der Kurbelwellendruck Pc erhöht wird. Darauffolgend beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S85, ob die durch den internen Zeitgeber gemessene Zeit eine vorbestimmte Zeit ST überschreitet. Falls die Beurteilung von S85 negativ ist, wird das Tastverhältnis Dt auf das minimale Tastverhältnis Dt(min) beibehalten. Das heißt, dass das Versatzsteuerungsventil 40 in einem vollständig offenen Zustand zumindest solange beibehalten wird, bis nach Starten des Zeitgebers die vorbestimmte Zeit ST verstrichen ist. Der Kompressorversatz und das auf den Kompressor wirkende Drehmoment werden somit zuverlässig minimiert. Das heißt, dass die auf die Brennkraftmaschine wirkende Last zumindest für die vorbestimmte Zeit ST, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, zuverlässig reduziert (minimiert) wird. Die vorbestimmte Zeit ST muss nicht lang sein, da die Beschleunigung normalerweise lediglich zeitweilig stattfindet.
  • Nachdem die durch den Zeitgeber gemessene Zeit die vorbestimmte Zeit ST überschreitet, beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S86, ob die gegenwärtig erfasste Temperatur Te(t) größer als die Gesamtheit der Initiierungstemperatur Te(INI) und einer akzeptablen Erhöhungsgröße β ist. Falls die Beurteilung von S86 positiv ist, wird angenommen, dass die gegenwärtige Temperatur Te(t) um ein größeres Ausmaß als die akzeptable Erhöhungsgröße β während der vorbestimmten Zeit ST erhöht worden ist. In diesem Fall ist es notwendig, unmittelbar die Kühlungsausgangsleistung des Klimaanlagengerätes zu erhöhen. Insbesondere wird der Tastverhältniswiederherstellungsschritt bzw. S87 ausgeführt. Dieser Schritt hebt allmählich das Tastverhältnis Dt auf das Solltastverhältnis DtR wie der entsprechende Schritt von 7 bzw. S74 an. Die schnelle Änderung der Taumelscheibenneigung wird somit vermieden. Gemäß dem in S87 von 8 gezeigten Graphen erreicht nach Durchführung einer positiven Beurteilung in S86 zu einem Zeitpunkt t4 das Tastverhältnis Dt das Solltastverhältnis DtR zu einem Zeitpunkt t5. Das heißt, dass das Tastverhältnis Dt sich zu dem Solltastverhältnis Dt in einer im Wesentlichen linearen Weise in einer gewissen Zeitdauer (t5 – t4) erhöht. In dem Graphen von S87 entspricht die Zeitdauer (t4 – t3) einer Gesamtheit der vorbestimmten Zeit ST und der Zeit, die durch die in S86 wiederholte negative Beurteilung verbraucht wird. Wenn das Tastverhältnis Dt das Solltastverhältnis DtR erreicht, wird die Routine RF8 beendet, und nimmt die Steuerungseinheit 70 die Hauptroutine gemäß 4 wieder auf.
  • Routine für den nicht beschleunigten/verlangsamten Zustand RF9
  • Falls das Beurteilungsergebnis von S47 in der Hauptroutine gemäß 4 positiv ist, führt die Steuerungseinheit 70 eine Routine für den nicht beschleunigten/verlangsamten Zustand (Nicht-Beschleunigungs-/Verlangsamungszustandroutine) RF9 gemäß 9 durch. In der Routine RF9 speichert die Steuerungseinheit 70 zunächst ein gegenwärtiges Tastverhältnis Dt als Sollwiederherstellungswert DtR in S91 (Vorbereitungsschritt). Der Wert DtR ist ein Sollwert für einen Tastverhältniswiederherstellungsschritt bzw. S95, der nachstehend beschrieben ist. Darauffolgend erhöht in S92 die Steuerungseinheit 70 das Tastverhältnis Dt auf das maximale Tastverhältnis Dt(max). Die Steuerungseinheit 70 weist dann den Treiber 71 zur Betätigung des Versatzsteuerungsventils 40 entsprechend dem maximalen Tastverhältnis Dt(max) an. Darauffolgend beurteilt in S93 die Steuerungseinheit 70, ob die gegenwärtig erfasste Temperatur Te(t) in der Umgebung des Verdampfers größer als eine Solltemperatur Te(set) ist. Falls die Beurteilung von S93 positiv ist, beurteilt die Steuerungseinheit 70 in S94, ob die gegenwärtige Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) die minimale Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(min) ist. Falls die Beurteilung von S94 positiv ist, wird das Tastverhältnis Dt als das maximale Tastverhältnis Dt(max) beibehalten. Die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40 ist somit minimal (das Versatzsteuerungsventil 40 ist vollständig geschlossen), und der Kurbelwellendruck Pc wird verringert. Dies maximiert den Kompressorversatz und das auf den Kompressor wirkende Drehmoment. Das heißt, dass die Energie, die durch die Brennkraftmaschine gespart wird, wenn das Fahrzeug sich in einem nicht beschleunigten oder verlangsamten Zustand befindet, durch den Kompressor verbraucht wird. Das heißt, dass der durch die Schritte S92, S93 und S94 gebildete Zyklus eine Energiewiedergewinnungsprozedur in einem Klimaanlagengerät entsprechend der Regenerationsbremsung in elektrischen Fahrzeugen ist. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, erlaubt die Nicht-Beschleunigungs-/Verlangsamungszustandsroutine RF9 dem Kompressor den Verbrauch von Energie, die durch die Maschine gespart wird, wenn das Fahrzeug sich in einem nicht beschleunigten oder verlangsamten Zustand befindet. Die Energie, die gespart wird, wenn eine verringerte Last auf die Brennkraftmaschine wirkt, wird derart verwendet, dass die Fahrgastzelle effizient gekühlt wird.
  • Falls die Beurteilung von S93 negativ ist oder die erfasste Temperatur Te(t) nicht größer als die Solltemperatur Te(set) ist, ist keine weitere Kühlung erforderlich. Falls die Beurteilung von S94 negativ ist oder die Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(t) größer als die minimale Drosselklappenbetätigungsgröße Ac(min) ist, wird angenommen, dass das Fahrzeug sich nicht länger in dem nicht beschleunigten oder verlangsamten Zustand befindet. Somit wird, wenn die Beurteilung von S93 oder die Beurteilung von S94 negativ ist, der Tastverhältniswiederherstellungsschritt oder S95 ausgeführt. In S95 wird das Tastverhältnis Dt allmählich auf das Solltastverhältnis DtR verringert. Dies verhindert eine schnelle Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 12, was einen Aufprall bewirken könnte, wie S74 von 7 und S87 von 8. Gemäß dem in S95 gezeigten Graphen erreicht nach Durchführung einer negativen Beurteilung in S93 oder S94 zu dem Zeitpunkt t6 das Tastverhältnis Dt das Solltastverhältnis DtR zu einem Zeitpunkt t7. Das heißt, dass das Tastverhältnis Dt linear auf den Sollwert DtR in einer gewissen Zeitdauer (t7 – t6) verringert wird. Wenn das Tastverhältnis Dt den Sollwert DtR erreicht, wird die Routine RF9 beendet, und die Steuerungseinheit 70 nimmt die Hauptroutine gemäß 4 wieder auf.
  • Dieses Ausführungsbeispiel weist die nachstehend beschriebenen Vorteile auf.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils 40, oder der Kompressorversatz, ungeachtet des Ansaugdrucks Ps gesteuert, der durch die auf den Verdampfer wirkende Wärmelast variiert wird. Stattdessen wird das auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkende Drehmoment TQ(t) direkt justiert, um den Kompressorversatz entsprechend der Regelungsprozedur gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu variieren. Dementsprechend wird der Versatz extern derart gesteuert, dass er schnell entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine verändert wird, ungeachtet der auf dem Verdampfer wirkenden Wärmelast. Als Ergebnis wird die auf die Brennkraftmaschine aufgrund des Betriebs des Kompressors wirkende Last schnell und zuverlässig in stabiler Weise entsprechend der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden Erfindung entfernt, wenn beispielsweise das Fahrzeug beschleunigt wird.
  • Wenn das Fahrzeug in einem normalen Zustand betrieben wird, wird der Kompressorversatz einer Regelungsprozedur unterzogen, die auf den auf dem Kompressor wirkenden Drehmoment TQ(t) beruht. Das heißt, dass der Solldrehmomentwert TQ(t) automatisch in Bezug auf die erfasste Temperatur Te(t) und die Solltemperatur Te(set) verändert (wie durch die Schritte S51 bis S54 von 5 angegeben). Die Temperatur in der Fahrgastzelle wird somit auf einen angenehmen Pegel beibehalten. Dementsprechend wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Kompressorversatz derart gesteuert, dass die Fahrgastzellentemperatur auf einen angenehmen Pegel beibehalten wird, wenn das Fahrzeug in einem normalen Zustand betrieben wird, wird jedoch schnell verringert, wenn die auf die Brennkraftmaschine wirkende Last verringert werden muss.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Regelungsprozedur entsprechend dem auf den Kompressor wirkenden Drehmoment TQ(t) durchgeführt. Somit wird in den Tastverhältniswiederherstellungsschritten S74, S87 und S95 das Tastverhältnis Dt auf das Solltastverhältnis DtR in einer gewünschten Weise (gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer linearen Weise) erhöht oder verringert. Bei einer Steuerungsprozedur gemäß dem Stand der Technik, die von dem Ansaugdruck Ps abhängt, ist es schwierig, eine Variation in dem auf dem Kompressor wirkenden Drehmoment TQ(t) zu steuern. Das heißt, dass die Prozedur gemäß dem Stand der Technik nicht in der Lage ist, allmählich den Kompressorversatz von einem minimalen oder maximalen Wert in einer linearen Weise zu erhöhen oder zu verringern, im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung.
  • Das Versatzsteuerungsventil 40, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Kurbelwellendruck Pc justiert, erfordert nicht ein drucksensitives Teil wie einen Balg. Dies verringert die Herstellungskosten des Versatzventils im Vergleich zu einem Solldruckänderungsventil gemäß dem Stand der Technik.
  • Die vorliegende Erfindung kann wie folgt modifiziert werden.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 eine kontaktlose Bauart. Jedoch kann die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 ein Dehnungsmessstreifen der Kontaktbauart sein.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 das auf die Antriebswelle 6 des Kompressors wirkende Drehmoment. Jedoch kann die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 eine mechanische Spannung (fokussierte Reaktionskraft) an anderen Teilen des Kompressors zur Bestimmung des auf den Kompressor wirkenden Drehmoments erfassen. Beispielsweise kann die Drehmomenterfassungseinrichtung ein derartiger Sensor sein, der eine Spannung erfasst, die in einem Teil, das den Kompressor in einem Maschinenraum befestigt, oder dem Durchgangsbolzen 10 (vgl. 1) auftritt.
  • Obwohl das Versatzsteuerungsventil 40 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in dem Zufuhrkanal 28 vorgesehen ist, kann das Versatzsteuerungsventil 40 in dem Abflusskanal 27 vorgesehen sein. Alternativ dazu kann das Versatzsteuerungsventil 40 ein Dreiwege-Steuerungsventil zur Steuerung der Menge des in dem Zufuhrdurchlass 28 strömenden Kühlmittels und der Größe des in dem Abflusskanal 27 strömenden Kühlmittels sein.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Versatzsteuerungsventil 40 extern zur Justierung von dessen Öffnungsgröße kontinuierlich gesteuert. Jedoch kann das Versatzsteuerungsventil 40 extern derart gesteuert werden, dass ein Zeitintervall, während dessen das Ventil 40 geöffnet oder geschlossen wird, geändert wird.
  • Der Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt (6166) der Drehmomenterfassungseinrichtung 60, das gemäß 1 und 3 in der Umgebung des vorspringenden Endes der Antriebswelle 6 vorgesehen ist, kann durch einen Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt gemäß 12 oder 13 ersetzt werden. Der Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt gemäß 12 weist einen Magnetfilm (magnetostriktiver Ring) 81, der um die äußere Seite der Antriebswelle 6 gepasst ist, ein Magnetsammeljoch 82 und eine Erfassungsspule 83 auf. Der magnetostriktive Ring 81 weist eine vorbestimmte radiale Ausdehnung (beispielsweise 1 mm) und eine vorbestimmte Längsausdehnung entlang der Antriebswelle 6 (beispielsweise 30 mm oder mehr) auf. Es ist vorzuziehen, obwohl nicht zwingend, dass eine abgeschrägte Nut 81a in dem magnetostriktiven Ring 81 geformt ist, wie es in
  • 12 gezeigt ist, um die Erfassungsgenauigkeit der Magnetostriktion zu verbessern, die durch das Reaktionsdrehmoment während des Betriebs des Kompressors verursacht wird. Das Joch 82 ist aus Metall geformt und um den magnetostriktiven Ring 81 mit einem zwischen dem Ring 81 und dem Joch 82 gebildeten Raum angeordnet. Wie die Spulen 63 bis 66 gemäß 1 wird das Joch 82 durch die innere umlaufende Wand des vorderen Gehäuseteils 2 in der Nähe des vorspringenden Endes der Antriebswelle 6 gestützt. Das Joch weist einen U-förmigen Querschnitt auf und hält die Erfassungsspule 83, wie es in 12 gezeigt ist. Die Erfassungsspule 83 entspricht den Sekundärspulen 65 und 66 gemäß 3. Das Joch 82 und die Spule 83 berühren den magnetostriktiven Ring 81 nicht. Alternativ dazu weist ein Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt gemäß 13(a) eine magnetostriktiven Ring 81 und einen magnetometrischen Sensor 84. Der magnetostriktive Ring 81 weist eine Struktur, die im Wesentlichen identisch zu derjenigen gemäß 12 mit der Ausnahme ist, dass der Ring 81 die abgeschrägte Nut 81a nicht aufweist. Der Ring 81 berührt den magnetometrischen Sensor 84 nicht. Es ist vorzuziehen, dass der magnetometrische Sensor 84 eine Aufnahmevorrichtung der Quer- bzw. Kreuzkopfbauart (cross head type) ist, wie es in 13(b) gezeigt ist. Falls die Aufnahmevorrichtung der Querkopfbauart als magnetometrische Sensor 84 verwendet wird, kann der magnetostriktive Ring 81 entfallen, solange wie die erforderliche Erfassungsgenauigkeit für die Magnetostriktion erfüllt ist. In den Magnetostriktions-Erfassungsabschnitten gemäß 12 und 13 wird die Antriebswelle 6, die den magnetostriktiven Ring 81 trägt, durch das auf den Kompressor wirkende Drehmoment gespannt. Dies erzeugt eine Magnetostriktion an dem magnetostriktiven Ring 81 entsprechend der Spannung des Rings 81, wodurch die Spannung (oder der Strom) geändert wird, die in der Erfassungsspule 81 oder den magnetometrischen Sensor 84 induziert wird. Das auf den Kompressor wirkende Drehmoment korreliert mit der in der Erfassungsspule 83 oder dem magnetometrischen Sensor 84 induzierten Spannung. Als Ergebnis wird das auf den Kompressor wirkende Drehmoment entsprechend der in der Erfassungsspule 83 oder dem magnetometrischen Sensor 84 induzierten Spannung erfasst.

Claims (15)

  1. Klimaanlagengerät mit einem Kühlkreis (30) mit einem Kondensator (31), einer Druckreduziervorrichtung (32), einem Verdampfer (33) und einem Kompressor mit variablem Versatz, wobei das Klimaanlagengerät aufweist: eine Drehmomenterfassungsvorrichtung (60), die direkt Drehmoment erfasst, das auf dem Kompressor während des Betriebs des Kompressors einwirkt, und eine Externinformationserfassungsvorrichtung, die verschiedene externe Informationen außer dem Drehmoment erfasst, eine Steuerungseinrichtung (70), die ein Solldrehmomentwert entsprechend den durch die Externinformationserfassungsvorrichtung bereitgestellten externen Informationen bestimmt und ein Drehmomentregelungsprogramm zum Versetzen des Kompressors ausführt, wobei das auf den Kompressor einwirkende Drehmoment direkt derart justiert wird, dass das von der Drehmomenterfassungsvorrichtung (60) erfasste Drehmoment sich dem Solldrehmoment annähert, wobei die Steuerungsvorrichtung entsprechend den externen Informationen bestimmt, ob das Klimaanlagengerät sich in einem normalen Zustand oder in einem nicht-normalen Zustand befindet, und die Steuerungsvorrichtung das Drehmomentregelungsprogramm zur Steuerung des Kompressorversatzes derart unterbricht, dass das Drehmoment ungeachtet des Solldrehmoments sich einem vorbestimmten Wert annähert, falls das Klimaanlagengerät sich in dem nicht-normalen Zustand befindet.
  2. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Wert ein minimaler oder maximaler Wert des Drehmoments ist.
  3. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei die Externinformationserfassungsvorrichtung zumindest einen Temperatursensor (74) zur Erfassung der Temperatur in einer Fahrgastzelle und eine Temperaturauswahleinrichtung (73) zur Auswahl einer Solltemperatur aufweist, und die Steuerungseinrichtung (70) den Solldrehmomentwert durch einen Vergleich zwischen der durch den Temperatursensor erfassten Temperatur und der durch die Temperaturauswahleinrichtung (73) ausgewählten Solltemperatur bestimmt.
  4. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei die Externinformationserfassungsvorrichtung zumindest einen Drosselklappensensor (77) zur Erfassung der Position einer Drosselklappe aufweist, und die Steuerungseinrichtung (70) entsprechend zumindest der durch den Drosselklappensensor erfassten Drosselklappenposition bestimmt, ob ein Fahrzeug sich in einem nicht-normalen Zustand wie einen Zustand mit erhöhter Last oder einem Beschleunigungszustand befindet, und die Steuerungsvorrichtung das Drehmomentregelungsprogramm zur Steuerung des Kompressorversatzes unterbricht, um das Drehmoment zu minimieren, falls das Fahrzeug sich in dem Zustand mit erhöhter Last oder in dem Beschleunigungszustand befindet.
  5. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei die Externinformationserfassungsvorrichtung zumindest einen Drosselklappensensor (77) zur Erfassung der Position einer Drosselklappe aufweist, und die Steuerungsvorrichtung entsprechend zumindest der von dem Drosselklappensensor erfassten Drosselklappenposition bestimmt, ob sich das Fahrzeug in einem nicht-normalen Zustand wie einen nicht-beschleunigten Zustand und einem Verlangsamungszustand befindet, und das Drehmomentregelungsprogramm zur Steuerung des Kompressorversatzes unterbricht, um das Drehmoment zu maximieren, falls das Fahrzeug sich in dem nicht-beschleunigten Zustand oder in dem Verlangsamungszustand befindet.
  6. Klimaanlagengerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Steuerungsvorrichtung (70) eine Versatzwiederherstellungsverarbeitung zur Wiederherstellung des Drehmoments von einem Pegel, der während des nicht-normalen Zustands eingestellt worden ist, auf das ursprünglich vor dem nicht-normalen Zustand erfasste Drehmoment in einer vorbestimmten Weise durchführt.
  7. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei der Kompressor mit variablem Versatz eine Ausstoßkammer, die mit dem Kondensator (31) verbunden ist, eine Ansaugkammer, die mit dem Verdampfer (33) verbunden ist, eine Kurbelwellenkammer, in der eine Neigungsnockenscheibe untergebracht ist, und ein Versatzsteuerungsventil (40) aufweist, das in einen Kühldurchlass vorgesehen ist, der durch die Ausstoßkammer, die Kurbelwellenkammer und die Ansaugkammer verläuft, wobei das Versatzsteuerungsventil extern zum Betrieb entsprechend einer elektrischen Stromzufuhr zu dem Versatzsteuerungsventil gesteuert wird, und die Steuerungsvorrichtung (70) eine Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils entsprechend der elektrischen Stromzufuhr zu dem Versatzsteuerungsventil (40) zur Steuerung des Drucks in der Kurbelwellenkammer justiert, um den Kompressorversatz zu ändern.
  8. Klimaanlagengerät nach Anspruch 1, wobei die Drehmomenterfassungsvorrichtung (60) das auf eine Antriebswelle des Kompressors agierende Drehmoment erfasst.
  9. Klimaanlagengerät nach Anspruch 8, wobei die Drehmomenterfassungsvorrichtung (60) einen Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt einschließlich einer Aufnahmevorrichtung der Bauart mit gekreuzten Köpfen aufweist.
  10. Klimaanlagengerät nach Anspruch 3, wobei der Temperatursensor in der Umgebung des Verdampfers (33) zur Erfassung der Temperatur der durch den Verdampfer (33) gelangenden Luft vorgesehen ist.
  11. Klimaanlagengerät nach Anspruch 7, wobei die Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils (40) entsprechend der elektrischen Stromzufuhr ungeachtet des Ansaugdrucks justiert wird.
  12. Klimaanlagengerät nach Anspruch 7, wobei das Versatzsteuerungsventil (40) in einem Durchlass vorgesehen ist, der die Ausstoßkammer mit der Kurbelwellenkammer verbindet.
  13. Verfahren zur Steuerung des Versatzes eines Kompressors mit variablem Versatz, der in einem Klimaanlagengerät für ein Fahrzeug eingebaut ist, mit den Schritten Ausführen eines Drehmomentregelungsprogramms zur Steuerung des Kompressorversatzes, wobei das auf den Kompressor einwirkende Drehmoment direkt derart justiert wird, dass ein Reaktionsdrehmoment des Kompressors sich einen Solldrehmomentwert annähert, der entsprechend der Temperatur in einer Fahrgastzelle bestimmt wird, wenn ein Fahrzeug sich in einer normalen Betriebsart befindet, und Unterbrechen des Drehmomentregelungsprogramms derart, dass das Drehmoment sich einem vorbestimmten Wert ungeachtet des Solldrehmomentwerts annähert, wenn das Fahrzeug sich in einer nicht-normalen Betriebsart befindet.
  14. Verfahren zur Steuerung des Versatzes des Kompressors mit variablem Versatz nach Anspruch 13, weiterhin mit Auswählen eines vorbestimmten Werts derart, dass er ein minimaler oder maximaler Wert des Drehmoments ist.
  15. Verfahren zur Steuerung des Versatzes des Kompressors mit variablem Versatz nach Anspruch 13 oder 14, weiterhin mit Variieren des Versatzes des Kompressors mit variablem Versatz durch Steuerung des Drucks in einer Kurbelwellenkammer durch Justierung einer Öffnungsgröße eines Versatzsteuerungsventils, und Variieren der Öffnungsgröße des Versatzsteuerungsventils entsprechend einer elektrischen Stromzufuhr zu dem Versatzsteuerungsventil, wobei der Kompressorversatz sich entsprechend der elektrischen Stromzufuhr zu dem Versatzsteuerungsventil variiert.
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