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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den abhängigen
Patentansprüchen
dargelegt.
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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.
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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.
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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:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Kompressors mit variablem Versatz der
Taumelscheibenbauart gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht, die
ein Versatzsteuerungsventil gemäß 1 sowie ein
Blockschaltbild zeigt, das eine Steuerungsprozedur für das Versatzsteuerungsventil
darstellt,
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3 ein
Schaltbild einer Drehmomenterfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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4 ein
Flussdiagramm einer Hauptroutine einer Prozedur zur Steuerung eines
Kompressorversatzes oder eines auf den Kompressor einwirkenden Drehmoments
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5 ein
Flussdiagramm, das eine Normalzustandsroutine der Steuerungsprozedur
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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6 ein
Flussdiagramm, das eine Leerlaufdrehzahlerfassungs- und -justierroutine
der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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7 ein
Flussdiagramm, das eine Routine für einen Zustand mit erhöhter Last
der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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8 ein
Flussdiagramm, das eine Routine für einen beschleunigten Zustand
der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt,
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9 ein
Flussdiagramm einer Routine für einen
nicht beschleunigten/verlangsamten Zustand der Steuerungsprozedur
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht,
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10 Zeitverläufe, die
ein Beispiel für
ein Drehmomentvariation während
der Steuerungsprozedur gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen,
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11 einen
Graphen, der das Verhältnis zwischen
einem Ansaugdruck und einem Versatz in einem Kompressor gemäß dem Stand
der Technik darstellt,
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12 eine
perspektivische Ansicht einer Modifikation eines Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts
einer Drehmomenterfassungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt,
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13(A) eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Modifikation des Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts der Drehmomenterfassungseinrichtung,
und
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13(B) eine perspektivische Ansicht einer Auffangvorrichtung
der Kreuzkopfbauart des Magnetostriktions-Erfassungsabschnitts gemäß 13(A).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Mechanismus zur Steuerung
des Kurbelwellendrucks/Taumelscheibenneigungswinkels
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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.
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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.
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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.
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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.
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Steuerungssystem
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Hauptroutine
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Leerlaufdrehzahlerfassungs-
und -justierroutine RF6
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beschleunigungszustandsroutine
RF8
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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.
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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.
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Routine für den nicht
beschleunigten/verlangsamten Zustand RF9
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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.
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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.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
weist die nachstehend beschriebenen Vorteile auf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung kann wie folgt modifiziert werden.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 eine kontaktlose
Bauart. Jedoch kann die Drehmomenterfassungseinrichtung 60 ein
Dehnungsmessstreifen der Kontaktbauart sein.
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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.
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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.
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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.
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Der
Magnetostriktions-Erfassungsabschnitt (61–66)
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
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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.