DE60300370T2

DE60300370T2 - Verfahren zur Regelung eines Kältemittelkreislaufs

Info

Publication number: DE60300370T2
Application number: DE60300370T
Authority: DE
Inventors: Shinji Saeki; c/o TGK CO. LTD. Hisatoshi Hirota
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: JP2004034943A; DE60300370D1; US20040003603A1; US6804970B2; EP1380456B1; EP1380456A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln eines Kühlkreises entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Betriebskonditionen eines vom Automobil-Motor angetriebenen Klimaanlagensystems werden erheblich durch die Betriebskonditionen des Motors beeinflusst. Die eingeschaltete Klimaanlage des Automobils ist eine Zusatzlast für den Motor und nimmt von diesem zusätzliche Antriebsenergie ab. Diese Belastung kann reduziert werden durch Optimieren des Betriebskoeffizienten des Kühlkreises.
Ein in JP-A-9-264622 beschriebener Kühlkreis verwendet einen durch einen Elektromotor angetriebenen Kompressortyp, dessen Drehzahl gesteuert werden kann. Ein Drucksteuerventil optimiert den Betriebskoeffizienten. Das Drucksteuerventil füllt Kältemittel in einen Raum ein, der durch eine Membrane verschlossen wird, welche ein Ventilelement betätigt, und zwar mit einer Dichte innerhalb eines Bereiches zwischen einer gesättigten Flüssigkeitsdichte bei einer Kältemitteltemperatur von 0°C und einer gesättigten Flüssigkeitsdichte bei einem kritischen Punkt des Kältemittels, und regelt den Druck und die Temperatur des Kältemittels an einer Auslassseite eines Gaskühlers entlang der optimalen Regelkurve, auf der der Betriebskoeffizient des Kühlkreises optimal ist. Es wird ein elektrisches Drucksteuerventil eingesetzt, das durch einen Schrittmotor angetrieben ist. Das elektrische Drucksteuerventil regelt den Druck und die Temperatur des Kältemittels an einer Einlassseite entlang der optimalen Regelkurve.
Wenn ein Automobil aus dem Stillstand losfährt oder während der Fahrt beschleunigt, wobei die einen Kompressor aufweisende Klimaanlage in Betrieb ist, deren Kompressor vom Motor des Automobils angetrieben wird, dann wird der Kühlkreis so geregelt, dass die Verdrängung des Kompressors und dessen Antriebsdrehmoment schlagartig vermin dert und später wieder progressiv hergestellt werden, um sicherzustellen, dass das notwendige Ausgangsdrehmoment des Motors erzielt wird, ohne den Brennstoffverbrauch stark zu erhöhen. Für die Leistungsabgabe des Motors ist es erforderlich, eine Regelung abhängig auch von den Betriebskonditionen der Klimaanlage durchzuführen. Unter Berücksichtigung des Drehmomentbedarfs des Kompressors wird das Ausgangsdrehmoment des Motors so gesteuert, dass dieser ein zusätzliches Antrebsdrehmoment generiert. Der Drehmomentbedarf des Kompressors ist auf einen fixierten Wert voreingestellt, und das Ausgangsdrehmoment des Motors wird so geregelt, dass das zusätzliche Antriebsdrehmoment abgegeben wird, das mit dem voreingestellten fixierten Wert korrespondiert.
Das voreingestellte Antriebsdrehmoment ist manchmal stark unterschiedlich von dem tatsächlichen Antriebsdrehmoment. Das Ausgangsdrehmoment des Motors weicht von dem erforderlichen Drehmoment ab. Wie in EP 1 111 238 A beschrieben, wird der Drehmomentbedarf des Kompressors mit variabler Verdrängung basierend auf einem Kompressorsteuersignal geschätzt, welches nur benutzt wird für eine externe elektrische Steuerung des Lieferungskapazitätsventils des Kompressors. Das Ausgangsdrehmoment des Motors wird auf einen Wert geregelt, zu welchem das geschätzte Antriebsdrehmoment oder der Drehmomentbedarf hinzuaddiert ist.
Durch Regeln der Expansionsvorrichtung derart, dass das Verhältnis zwischen dem Druck und der Temperatur des Kältemittels einer optimalen Regelkurve folgt, wird der Kühlkreis effizient betrieben. Da jedoch die Regelpunkte durch die optimale Regelkurve vorgegeben sind, wird der Kühlkreis nicht stets so gesteuert, dass er mit der höchsten Kühlleistung betrieben wird. Deshalb verstreicht Zeit, bis der Kühlkreis eine stabile Betriebskondition erreicht, selbst wenn während des Anlaufens der Kühlkreis im Hinblick auf maximale Effizienz gesteuert ist.
Wenn das Automobil aus dem Stillstand losfährt oder beschleunigt, wird auch das Antriebsdrehmoment des Kompressors gesteuert. Falls die Verdrängung des Kompressors nach einer vorhergehenden Verringerung wieder angehoben worden ist, gibt es keine Möglichkeit, den tatsächlichen Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors akkurat zu schätzen. Dies verwehrt es, den Kühlkreis mit hoher Genauigkeit zu regeln.
Wenn der für die Regelung des Ausgangsdrehmoments des Motors benötigte Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors mit variabler Verdrängung (die Lieferkapazität des Kompressors wird reflektiert durch einen Differentialdruck zwischen zwei Drucküberwachungspunkten, die in einem Kältemittelzirkulationskreis eingesetzt sind) anhand eines Kompressorsteuersignals geschätzt wird, das verwendet wird zum Einstellen des Differentialdrucks zwischen den beiden Drucküberwachungspunkten, ist es tatsächlich schwierig, anhand des Kompressorsteuersignals allein den Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors genau zu schätzen.
Eine Steuereinheit eines in US 4 653 288 A beschriebenen Kühlkreises verwendet ein Strömungsraten-Spannungssignal zum Setzen des Überhitzungsgrades oder zum Einstellen des Öffnungsgrades eines Expansionsventils oder für andere Regulierungsschritte in dem Kühlkreis. Die Strömungsrate wird durch eine Betriebsverhältnisregelung des elektromagnetischen Expansionsventils reguliert. Die Steuereinheit misst und berechnet die Strömungsrate durch das Expansionsventil innerhalb mehrerer Kreise, welche elektrische Signale bereitstellen, die den Öffnungsgrad des Expansionsventils, die Drücke am Einlass und am Auslass des Expansionsventils, und die Dichte des Kältemittels am Einlass des Expansionsventils repräsentieren. Das Regulierungsverfahren wird durchgeführt, um eine hohe Effizienz des Kühlkreises in Abstimmung auf die Wärmelast zu erzielen, vorausgesetzt, dass die Strömungsrate des Kältemittels so geregelt wird, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des Verdampfers an dem optimalen Niveau gehalten wird. In der Klimaanlage eines Automobils und in Übergangsperioden des Motorbetriebs wird das Öffnungssteuersignal zum Steuern des Öffnungsgrades des Expansionsventils auf der Basis des Überhitzungsgrades korrigiert unter Berücksichtigung der Rate der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben zum Regeln eines Kühlkreises, derart, dass die maximale Kühlkapazität entwickelt werden kann, sobald der Kühlkreis in Betrieb genommen wird, dass der Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors reduziert werden kann, wenn das Automobil aus dem Stillstand losfährt oder beschleunigt, und dass der Kühlkreis in einer stabilen Betriebskondition mit der maximalen Effizienz betrieben werden kann.
Dieser Gegenstand wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Der Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors, in anderen Worten, die Energiekondition des Kühlkreises, wird ermittelt basierend auf den ersten und zweiten elektrischen Signalen, die zum Regeln des Kompressors und der Expansionsvorrichtung verwendet werden. Basierend auf der geschätzten Energiekondition werden die Regelung des Kühlkreises und sogar ferner auch die Regelung des Kühlkreises abhängig von der Fahrkondition des Fahrzeugs ausgeführt. Es wird zu diesem Zweck die Energiekondition des Kühlkreises berechnet anhand der Werte der ersten und zweiten externen elektrischen Signale, die eigentlich tatsächlich den Kompressor und die Expansionsvorrichtung steuern. Da die Energiekondition des Kühlkreises so genau festgestellt werden kann, ist es möglich, den Kühlkreis auf verfeinerte und detaillierte Weise zu regeln.
Der Differentialdruck in dem Kompressor mit variabler Verdrängung und der über ein Expansionsventil, und die Strömungsraten des Kältemittels, das dort durchströmt, werden festgestellt basierend auf einem elektrischen Signal zum Steuern eines Kompressorkapazitäts-Steuerventils, und basierend auf einem elektrischen Signal zum Steuern des Expansionsventils. Dies ermöglicht es, die Energiekondition des Kühlkreises festzustellen, und weiterhin die Energie mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Es ist deshalb möglich, eine Energieregelung für einen Betrieb mit maximaler Kühlkapazität, maximaler Effizienz, angeforderter minimaler Kühlkapazität, usw., durchzuführen, und auf diese Weise Brennstoff einzusparen. Der Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors wird mit hoher Genauigkeit festgestellt und unter Berücksichtigung der Drehzahl des Motors. Falls der Motor gerade ein großes Antriebsdrehmoment benötigt, ist es möglich, den Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors zu reduzieren und ein Abwürgen des Motors oder eine exzessive Motordrehzahl zu vermeiden. Weiterhin lässt sich ein zweckmäßiges Leerlaufverhalten einhalten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Diagramm der Ausbildung eines ersten Kühlsystems,
2 ein Diagramm zu Differentialdruck-Strömungsraten-Charakteristika des ersten Kühlsystems,
3 einen Querschnitt eines in 2 benutzten Kompressors mit variabler Verdrängung und eines Strömungsraten-Regeltyps,
4 einen Querschnitt eines Differentialdruck-Magnetventils, das in 3 verwendet ist,
5 einen Querschnitt eines anderen Kompressors mit variabler Verdrängung des Strömungsraten-Regeltyps,
6 einen Querschnitt des Proportional-Strömungsraten-Magnetregelventils, das in 5 verwendet ist,
7 einen Querschnitt eines Konstantdifferentialdruck-Ventils, das in 5 verwendet ist,
8 einen Querschnitt eines Differentialdruck-Expansionsregelventils, das in 5 verwendet ist,
9 einen Querschnitt eines proportionalen Expansionsregelventils, das in 5 verwendet ist,
10 ein Diagramm zu Differentialdruck-Strömungsraten-Charakteristika des ersten Kühlsystems mit einem Kompressor mit variabler Verdrängung eines Differentialdruck-Regeltyps,
11 einen Querschnitt des in 10 verwendeten Kompressors,
12 einen Querschnitt eines Kapazitätsregelventils, wie in 11 verwendet,
13 einen Querschnitt eines Konstantströmungsraten-Expansionsregelventils, wie in 11 verwendet,
14 einen Querschnitt eines Kompressors mit variabler Verdrängung eines Ansaugdruck-Regeltyps,
15 einen Querschnitt eines in 14 vorgesehenen Kapazitätsregelventils,
16 ein Diagramm, das ein zweites Kühlsystem illustriert,
17 ein Diagramm, das ein drittes Kühlsystem illustriert,
18 einen Querschnitt eines Beispiels des Kompressors mit variabler Verdrängung, und
19 einen Querschnitt eines Druckregelventils, wie es in 18 verwendet ist.
Die Kühlkapazität Q, d. h., die Energie eines Kühlkreises, ist proportional zum Produkt aus dem Differentialdruck ΔP zwischen einem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und einem niederdruckseitigen Kältemitteldruck innerhalb des Kühlkreises, und einer Strömungsrate Gf des Kältemittels.
Die Kühlkapazität Q kann durch den folgenden Ausdruck repräsentiert sein:
Formel 1

Q ∝ Gf*ΔP (1)

Andererseits kann, unter der Annahme, dass N die Drehzahl des Motors und T das Antriebsdrehmoment repräsentieren, die Energie eines Motors, wie zum Betreiben des Kühlkreises erforderlich, durch den nachfolgenden Ausdruck repräsentiert sein:
Formel 2

Q ∝ N*T (2)

Aus den Ausdrücken (1), (2) ist es möglich, den folgenden Ausdruck abzuleiten:
Formel 3

Q ∝ N*T ∝ Gf*ΔP (3)

Aus diesem Ausdruck ergibt sich, dass es möglich ist, den Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors mit variabler Verdrängung zu erfassen, falls der Differentialdruck ΔP zwischen dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und dem niederdruckseitigen Kältemitteldruck in dem Kühlkreis, die Strömungsrate Gf des Kältemittels, und die Motordrehzahl N bekannt sind. Nun ist der Differentialdruck ΔP die Differenz zwischen einem Abgabedruck Pd und einem Ansaugdruck Ps des Kompressors mit variabler Verdrängung, oder die Differenz zwischen einem Druck in einem Einlass und einem Druck in einem Auslass eines Expansionsventils. Der Differentialdruck ΔP ist eine Funktion eines ersten externen elektrischen Signals, das einem Steuer- oder Regelventil zugeführt wird, welches den Differentialdruck über den Kompressor oder über das Expansionsventil auf einen konstanten Wert regelt. Andererseits ist die Strömungsrate Gf des Kältemittels eine Strömungsrate des Kältemittels, das von dem Kompressor oder der Expansionsvorrichtung abgegeben wird, und auch eine Funktion eines zweiten externen elektrischen Signals für ein Regelventil, das für das von dem Kompressor oder der Expansionsvorrichtung abgegebene Kältemittel eine konstante Strömungsrate regelt. D. h., der Differentialdruck ΔP und die Strömungsrate Gf des Kältemittels werden bestimmt durch elektrische Ströme i, die Spulen der Steuer- oder Regelventile durch die ersten und zweiten externen elektrischen Signale zugeführt werden. Durch direktes Detektieren der Werte der elektrischen Ströme i kann die Energie des Kühlkreises genau bestimmt werden.
Da weiterhin die Motordrehzahl N bekannt ist, ist es möglich, aus dem Ausdruck (3) das Antriebsdrehmoment T zum Berechnen der Energie des Motors festzustellen, die zum Betreiben des Kühlkreises erforderlich ist. Weiterhin ist es möglich, das Antriebsdrehmoment T genauer zu berechnen, da Parameter zum Bestimmen der Energie des Kühlkreises genau detektierbar sind.
Aus obigem wird es möglich, nicht nur die Energie des Kühlkreises frei zu regeln, sondern auch das Antriebsdrehmoment T frei zu regeln, und zwar durch Regeln des Differentialdrucks ΔP und der Strömungsrate Gf des Kältemittels unter Verwendung der ersten und zweiten externen elektrischen Signale.
Ein erstes Kühlsystem in 1 umfasst einen Kompressor 1 mit variabler Verdrängung zum Komprimieren des Kältemittels, einen Kondensator 2 zum Kondensieren des komprimierten Kältemittels, ein elektronisches Expansionsventil 3 zum adiabatischen Expandieren des kondensierten Kältemittels, und einen Verdampfer 4 zum Verdampfen des expandierten Kältemittels.
Der Kompressor 1 ist ein Strömungsraten-Regeltyp, der Kältemittel mit einer konstanten Strömungsrate abgibt. Das elektronische Expansionsventil 3 ist entweder ein Differentialdruck-Regeltyp, das den Differentialdruck zwischen den Drücken an einem Kältemitteleinlass und einem Kältemittelauslass des Kompressors 1 auf einen konstanten Wert regelt, oder ein Proportional-Regeltyp. Alternativ kann der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung ein Differentialdruck-Regeltyp sein, und kann das elektronische Expansionsventil 3 entweder ein Strömungsraten-Regeltyp oder ein Proportional-Regeltyp sein.
Der Kompressor 1 gibt das Kältemittel aus einer Abgabekammer ab. Der Abgabedruck Pd wird direkt dem Kondensator 2 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Teil des Kältemittels einer Kurbelkammer des Kompressors zugeführt, wobei der Druck durch ein Kapazitätsregelventil 5 zu einem Druck Pc geändert wird. Das Kapazitätsregelventil 5 ist mit einem Treiberschaltkreis 6 verbunden. Der Kompressor 1 saugt von dem Verdampfer 4 zurückkommendes Kältemittel mit dem Ansaugdruck Ps in eine Ansaugkammer. Zwischen der Ansaugkammer und der Abgabekammer ist eine Drosselöffnung 7 vorgesehen.
Das Kapazitätsregelventil 5 steuert die Kältemittelabgabe entweder mit einer konstanten Strömungsrate oder mit einem konstanten Differentialdruck, und zwar bestimmt durch das erste externe elektrische Signal, das durch den Treiberschaltkreis 6 zugeführt wird. Das elektronische Expansionsventil 3 regelt die Größe einer Strömungspassage unter Ansprechen auf das zweite externe elektrische Signal, das durch einen (nicht gezeigten) Treiberschaltkreis zugeführt wird, und zwar derart, dass der Differentialdruck zwischen dem Kältemitteleinlass und dem Kältemittelauslass konstant bleibt.
Als nächstes werden Fälle beschrieben, in denen der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung und eines Strömungsraten-Regeltyps und das elektronische Expansionsventil 3 eines Differentialdruck-Regeltyps oder eines Proportional-Regeltyps kombiniert sind, und wird auch ein Fall erläutert, in welchem der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung des Differentialdruck-Regeltyps und das elektronische Expansionsventil 3 des Strömungsraten-Regeltyps oder des Proportional-Regeltyps kombiniert sind.
In den Charakteristika in 2 (Kompressor des Strömungsraten-Regeltyps) repräsentiert die Ordinate den Differentialdruck zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Ansaugdruck Ps des Kompressors 1. Die Abszisse repräsentiert die Strömungsrate des Kältemittels. In dem Diagramm zeigen Kurven variable Verdrängungsverhältnisse des Kompressors, die sich ergeben, falls der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung mit bestimmten Drehzahlen betrieben wird. Eine am weitesten vom Ausgangspunkt entfernte Kurve zeigt ein variables Verdrängungsverhältnis von 100% des Kompressors, d. h. den Maximalbetrieb des Kompressors 1 mit variabler Verdrängung.
Für den Strömungsraten-Regeltyp-Kompressor 1 wird die Strömungsrate GF(i) durch den Stromwert i des ersten externen elektrischen Signals bestimmt, das durch den Treiberschaltkreis 6 zugeführt wird. Falls das elektronische Expansionsventil 3 ein Differentialdruck-Expansionsregelventil ist, dann wird der Differentialdruck ΔP durch den Stromwert ia, ib des zugeführten zweiten externen elektrischen Signals bestimmt. Falls das elektronische Expansionsventil 3 ein Proportionalregel-Expansionsventil ist, dann wird die Kurvenneigung durch die Stromwerte i1, i2 des zugeführten zweiten externen elektrischen Signals bestimmt. Demzufolge ist es in dem Kühlsystem möglich, zu jeder Zeit ein variables Verdrängungsverhältnis festzustellen, da die Strömungsrate Gf(i) im Kompressor 1 und der Differentialdruck ΔP bekannt sind.
Das variable Verdrängungsverhältnis indiziert eine Betriebskondition des Kompressors 1. Wenn das automobile Fahrzeug mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit fährt, dann können die Strömungsrate Gf(i) im Kompressor 1 und der Differentialdruck ΔP über das elektronische Expansionsventil 3 so geregelt werden, dass der Differentialdruck für dieselbe Energiemenge minimiert ist, um die Effizienz des Kühlsystems zu maximieren. Wird die Klimaanlage eingeschaltet, speziell bei einer sehr hohen Außentemperatur, dann wird eine maximale Kühlkapazität benötigt. Für die maximale Kühlkapazität werden, umgekehrt zu dem Fall des Betriebs mit maximaler Effizienz, die Strömungsrate Gf(i) und der Differentialdruck ΔP über das elektronische Expansionsventil 3 so geregelt, dass der Differentialdruck maximiert ist. Wenn das automobile Fahrzeug aus dem Stillstand losfährt oder beschleunigt, dann benötigt der Motor ein zusätzliches Ausgangsdrehmoment. Der Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors 1 kann zu dieser Zeit von der Energie des Kühlkreises wie dessen Kühlkapazität und die Motordrehzahl bekannt sein, so dass es deshalb möglich ist, die Strömungsrate Gf(i) und der Differentialdruck ΔP über das elektronische Expansionsventil 3 so zu regeln, dass die Energie des Kühlkreises um das Ausmaß des für den Motor selbst benötigten zusätzlichen Ausgangsdrehmoments reduziert ist. Es ist anzumerken, dass es möglich ist, das Antriebsdrehmoment zum Steuern des Motorausgangsdrehmoments zu verwenden, beispielsweise während des Leerlaufs des automobilen Fahrzeugs, da der Antriebsdrehmomentbedarf, der mit der Motordrehzahl korrespondiert, anhand der Energie des betriebenen Kühlkreises bekannt sein kann. Spezifischer kann unter Verwendung des Wertes des Antriebsdrehmoments das Motorausgangsdrehmoment zu einem Wert gesteuert werden, zu welchem der Kompressor-Antriebsdrehmomentbedarf hinzuaddiert ist, so dass es möglich ist, Unzulänglichkeiten zu vermeiden, wie einen instabilen Betrieb des Motors, und weiterhin auch ein Abwürgen des Motors.
Der Kompressor in 3 mit variabler Verdrängung des Strömungsraten-Regeltyps weist eine gasdichte Kurbelkammer 10 und in der Kurbelkammer 10 eine rotierende Welle 11 auf. Die Welle 11 erstreckt sich aus der Kurbelkammer 10 nach außen und trägt eine fixierte Riemenscheibe 12, die die Antriebskraft von einer Ausgangswelle des Motors aufnimmt. Auf der Welle sitzt eine Taumelplatte 13. Der relative Neigungswinkel der Taumelplatte 13 lässt sich verändern. Um die Welle 11 sind mehrere Zylinder 14 (in der Figur ist nur einer gezeigt) angeordnet. In jedem Zylinder 14 wandelt ein mit der Taumelplatte 13 gekuppelter Kolben 15 die taumelnde Bewegung der Taumelplatte 13 in eine hin- und hergehende Bewegung um. Jeder Zylinder 14 ist mit einer Ansaugkammer und einer Abgabekammer über ein Ansaugventil 16 und ein Abgabeventil 17 verbunden. Die Ansaugkammern bilden eine mit dem Verdampfer 4 verbundene Ansaugkammer. Die Abgabekammern formen eine mit dem Kondensator 2 über einen abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 18 verbundene Abgabekammer.
In dem Strömungspfad 18 ist eine Drosselöffnung 19 mit einem festgelegten Durchgangsquerschnitt vorgesehen. In einer Kältemittelpassage zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 ist ein Differentialdruck-Magnetventil 20 angeordnet, das zur Kapazitätssteuerung verwendet wird. In einer Kältemittelpassage zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer ist eine Drosselöffnung 21 vorgesehen. Das Differentialdruck-Magnetventil 20 von 4 ist so konfiguriert, dass es den Differentialdruck (Pd – Pd') aufnimmt, der zwischen der Stromauseite und der Stromabseite der Drosselöffnung 19 generiert wird.
Das Differentialdruck-Magnetventil 20 ist in JP 2001-170434 A offenbart und weist eine Ventilsektion 22 auf, die auch die Rolle einer Druckfühlsektion hat, und eine Magnetsektion 23.
Die Ventilsektion 22 umfasst einen Anschluss 24 zum Einführen des Abgabedrucks Pd, ein Ventilelement 25 zum Weiterleiten des eingeführten Abgabedrucks Pd derart, dass dieser auf einen Kurbelkammerdruck Pc geregelt wird, einen Anschluss 26 zum Abgeben des Kurbelkammerdrucks Pc, eine Feder 27 zum Beaufschlagen des Ventilelements 25 in Ventilöffnungsrichtung, einen Druckfühlkolben 28, der mit dem Ventilelement 25 integral geformt und entlang einer Mittelachse des Differentialdruck-Magnetventils 20 beweglich ist und im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der des Anschlusses 24 hat, und einen Anschluss 29 zum Einführen des Drucks Pd' von der Stromabseite der Drosselöffnung 19 zu einer gegenüberliegenden Seite des Druckfühlkolbens 28 und zu dem Ventilelement 25.
Die Magnetsektion 23 enthält eine Spule 30 mit einem hohlen zylindrischen Innenbereich, in welchem eine Hülse 31 angeordnet ist. Die Hülse 31 enthält einen Kern 32, der einen festgelegten Kern bildet und mit einem Ende der Hülse fest verbunden ist, und einen Plunger 33, der einen beweglichen Kern bildet, und der in axialbeweglicher Weise lose eingesetzt ist. Durch den Kern 32 erstreckt sich axial eine Welle 34, deren eines Ende in Anlage an dem Druckfühlkolben 28 ist, während das andere Ende in Anlage an den Plunger 33 ist. Die Hülse 31 weist eine Einstellschraube 35 auf, die in das andere Ende eingeschraubt ist. Ferner sind zwischen dem Kern 32 und dem Plunger 33 eine Feder 36 und zwischen dem Plunger 33 und der Einstellschraube 35 eine Feder 37 vorgesehen.
Wenn der Motor mit einer konstanten Drehzahl läuft, wird in dem Kompressor Kältemittel aus dem Verdampfer in die Ansaugkammer mit einer Strömungsrate Qs eingesaugt und aus der Abgabekammer mit einer Strömungsrate Qd abgegeben. Zu dieser Zeit führt das Differentialdruck-Magnetventil 20 den Abgabedruck Pd des Kältemittels aus der Abgabekammer in die Kurbelkammer 10 über die Ventilsektion 22 ein. Dies bewirkt, dass die Lieferkapazität des Kompressors mit variabler Verdrängung auf einen Wert geregelt wird, der mit dem Druck Pc in der Kurbelkammer 10 korrespondiert. Der Druck Pc in der Kurbelkammer 10 wird über die Drosselöffnung 21 zur Ansaugkammer zurückgeführt.
Zu dieser Zeit wird der Spule 30 der Magnetsektion 23 ein Stromsignal zugeführt, korrespondierend mit dem Differentialdruck über das Differentialdruck-Magnetventil 20, und abhängig von externen Konditionen.
Deshalb fühlt das Differentialdruck-Magnetventil 20 den über die Drosselöffnung 19 entwickelten Differentialdruck durch das Ventilelement 25 der Ventilsektion 22 und den Druckfühlkolben 28 ab, und regelt es das Ventilelement 25 der Ventilsektion 22 derart, dass der Differentialdruck gleich mit einem vorbestimmten und eingestellten Wert wird, um dadurch eine Regelung vorzunehmen, derart, dass die Strömungsrate des Kältemittels, das durch den abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 8 strömt, bei einer konstanten Strömungsrate Qd gehalten wird.
Wenn die Drehzahl des Motors angehoben wird, wird auch der Abgabedruck Pd angehoben, wodurch die Strömungsrate Qd des Kältemittels, das aus der Abgabekammer abgegeben wird, zur Zunahme tendiert. Dann werden, da der Abgabedruck Pd zugenommen hat, das Ventilelement 25 der Ventilsektion 22 und der Druckfühlkolben 28 in Richtung zur Magnetsektion 23 bewegt. Das Ventilelement 25 wird in der Richtung bewegt, in der sich durch die Beaufschlagungskraft der Feder 27 die Ventilsektion 22 öff net, wodurch die Strömungsrate des in die Kurbelkammer 10 eingeführten Kältemittels angehoben wird. Dies erhöht den Druck Pc in der Kurbelkammer 10, wodurch der Kompressor mit variabler Verdrängung in Richtung zu einer minimalen Betriebsseite geregelt wird, um die Strömungsrate des aus der Abgabekammer abgegebenen Kältemittels zu reduzieren.
Wenn die Motordrehzahl vermindert wird, dann tendiert auch die Strömungsrate Qd des Kältemittels, das aus der Abgabekammer abgegeben wird, zur Zunahme, um den Abgabedruck Pd anzuheben, was bewirkt, dass in der Ventilsektion 22 das Ventilelement 25 und der Druckfühlkolben 28 nach oben bewegt werden, bezogen auf die Figur. Das in der Ventilschließrichtung bewegte Ventilelement 25 reduziert die Strömungsrate des in die Kurbelkammer 10 eingeführten Kältemittels. Dies vermindert den Druck Pc in der Kurbelkammer 10, wodurch der Kompressor zu einer maximalen Betriebsseite geregelt wird, um die Strömungsrate des aus der Abgabekammer abgegebenen Kältemittels zu erhöhen.
Daraus ergibt sich, dass das Differentialdruck-Magnetventil 20 die Strömungsrate des in die Kurbelkammer 10 eingeführten Kältemittels derart regelt, dass der Differentialdruck über die Drosselöffnung 19 konstant gehalten wird, auch dann, wenn die Motordrehzahl geändert wird. Deshalb wird die Strömungsrate Qd des von dem Kompressor mit variabler Verdrängung abgegebenen Kältemittels zu einer konstanten Strömungsrate geregelt, da die Drosselöffnung fixiert ist und der Differentialdruck über die Drosselöffnung so geregelt wird, dass er konstant bleibt.
Der Kompressor mit variabler Verdrängung von 5 des Strömungsraten-Regeltyps ist in JP-A-2001-170435 offenbart. In einem abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 18 von einer Abgabekammer zu dem Kondensator ist ein proportionales Strömungsraten-Magnetregelventil 40 (6) vorgesehen, derart, dass das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 eine variable Drosselöffnung bildet, mit der sich der Querschnitt des Kältemittelströmungspfades 18 unter Verwendung eines externen Signals proportional verändern lässt. Weiterhin ist die Abgabekammer mit der Kurbelkammer 10 über ein Konstant-Differential-Druckventil 41 (7) verbunden, und ist die Kurbelkammer 10 mit der Ansaugkammer über eine feste Drosselöffnung 21 verbunden. Das Konstant- Differential-Druckventil 41 führt darin einen Abgabedruck Pd aus der Abgabekammer und einen Druck Pd' ein, der aus dem abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 18 durchgegangen ist durch das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40. Das Ventil 41 steuert auch Kältemittel, das aus der Abgabekammer zur Kurbelkammer 10 strömt, und weiter aus der Kurbelkammer 10 über die feste Drosselöffnung 21 in die Ansaugkammer, derart, dass der über das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 entwickelte Differentialdruck konstant bleibt.
Das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 von 6 umfasst eine Ventilsektion 42 und eine Magnetsektion 43. Die Ventilsektion 42 umfasst einen Anschluss 44 zum Einführen des Abgabedrucks Pd aus der Abgabekammer, und einen Anschluss 45 zum Abgeben des Drucks Pd' in den abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 18, der durch die Ventilsektion 42 reduziert ist. Eine sich zwischen diesen Anschlüssen erstreckende Passage ist mit einem Ventilsitz 46 ausgebildet. An der Stromaufseite des Ventilsitzes 46 ist ein Kugelventilelement 47 gegenüberliegend zum Ventilsitz 46 angeordnet. In ein offenes Ende des Anschlusses 44 ist eine Einstellschraube 48 eingeschraubt. Zwischen dem Ventilelement 47 und der Einstellschraube 48 ist eine Feder 49 vorgesehen, die das Ventilelement 47 in der Ventilschließrichtung beaufschlagt. Ferner liegt das Ventilelement 47 an einem Ende einer Welle 50 an, die sich durch eine Ventilöffnung axial erstreckt. Das andere Ende der Welle 50 ist an einem Kolben 51 festgelegt, der axial beweglich gelagert ist. Der Kolben 51 hat im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der der Ventilöffnung, derart, dass der Druck Pd' an der Stromabseite des Ventilelementes 47 in gleicher Weise in den jeweiligen beiden axialen Richtungen aufgebracht wird, um zu verhindern, dass der Druck Pd' die Steuerung des Ventilelementes 47 nachteilig beeinflusst. Ferner ist zwischen einem Raum an der Stromaufseite des Ventilelements 47 und einem Raum an einer Magnetsektionsseite des Kolbens 51 eine Verbindungspassage 52 ausgebildet, derart, dass der Abgabedruck Pd an einer Rückdruckseite des Kolbens 51 eingeführt wird, um dadurch den auf das Ventilelement 47 aufgebrachten Abgabedruck Pd auszugleichen.
Die Magnetsektion 43 enthält eine Spule 53, einen Kern 54, einen Plunger 55 und eine Welle 56. Beide Enden der Welle 56 sind durch Führungen 57, 58 jeweils abgestützt. Auf einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt der Welle 56 sitzt ein E-Ring 59, derart, dass die Welle 56 zusammen mit dem Plunger 55 bewegt wird, sobald der Plunger 55 durch den Kern 54 angezogen wird. Wenn sich der Plunger 55 nach oben bewegt, dann schiebt die Welle 56 den am oberen Ende anliegenden Kolben 51 weg, der auf das Ventilelement 47 in der Ventilöffnungsrichtung einwirkt. Das Ausmaß der Bewegung des Schaftes 56 ist proportional zu dem Wert eines elektrischen Stroms, der der Spule 53 zugeführt wird. Deshalb kann der Querschnitt einer Strömungspassage des Kältemittels, das durch das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 hindurchgeht, bestimmt werden in Abhängigkeit von dem Wert eines der Spule 53 zugeführten Steuerstroms.
Das Konstant-Differential-Druckventil 41 von 7 umfasst einen Anschluss 60 zum Einführen des Abgabedrucks Pd, einen Anschluss 61 zum Einführen des durch das Konstant-Differential-Druckventil 41 gesteuerten Drucks Pc in die Kurbelkammer 10, und einen Anschluss 62 zum Einführen des durch das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 reduzierten Drucks Pd'.
Eine den Anschluss 60 und den Anschluss 61 verbindende Passage ist mit einem Ventilsitz 63 ausgebildet. An der Stromabseite des Ventilsitzes 63 ist ein Ventilelement 64 gegenüberliegend zu dem Ventilsitz 63 angeordnet. Das Ventilelement 64 ist mit einem Flansch ausgebildet. Zwischen dem Ventilsitz 63 und dem Flansch ist eine Feder 65 vorgesehen, die das Ventilelement 64 in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt.
Entlang der gleichen Achse wie der des Ventilelementes 64 ist ein Druckfühlkolben 66 vorgesehen, der axial beweglich angeordnet ist und an seinen jeweiligen beiden Endflächen den Abgabedruck Pd aus dem Anschluss 61 und den Druck Pd' aus dem Anschluss 62 erhält. Der Druckfühlkolben 66 ist für eine gemeinsame Bewegung mit dem Ventilelement 64 mit diesem starr verbunden.
An einer unteren Seite des Druckfühlkolbens 66, wie in der Figur gezeigt, ist eine Einstellschraube 67 für die Federbelastung vorgesehen. Zwischen der Einstellschraube 67 und dem Druckfühlkolben 66 ist eine Feder 68 eingesetzt, die den Druckfühlkolben 66 in der Schließrichtung des Ventilelementes beaufschlagt.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung verengt das mit einem vorbestimmten Steuerstrom beaufschlagte proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40 den abgabeseitigen Kältemittelströmungspfad 18, der mit dem Kondensator kommuniziert, um dadurch eine Drosselöffnung einer vorbestimmten Größe zu bilden, derart, dass mit der Strömungsrate Qd des Kältemittels ein vorbestimmter Differentialdruck (Pd – Pd') entwickelt wird. Weiterhin nimmt in dem Konstant-Differential-Druckventil 41 der Druckfühlkolben 66 den vorbestimmten Differentialdruck (Pd > Pd') auf, und wird das Ventilelement 64 stationär in einer Position festgelegt, die sich daraus ergibt, dass eine in der Figur nach unten gerichtete Kraft, verursacht durch den vorbestimmten Differentialdruck, und die Lasten der Federn 65, 68 ausgeglichen sind, um auf diese Weise den Ventilhub des Konstant-Differential-Druckventils 41 zu steuern. Deshalb fühlt das Konstant-Differential-Druckventil 41 den Differentialdruck über das proportionale Strömungsraten-Magnetregelventil 40, der bestimmt ist durch den Steuerstrom, und stellt es seinen Ventilhub so ein, dass der Differentialdruck einem vorbestimmten Wert gleich wird (d. h., der festgelegten Strömungsrate Qd), welcher vorab eingestellt worden ist, um auf diese Weise die Strömungsrate des in die Kurbelkammer 10 eingeführten Kältemittels zu regeln. Auf diese Weise wird ein Kompressor mit variabler Verdrängung eines konstanten Strömungsratentyps gebildet.
Als nächstes werden Beispiele des elektronischen Expansionsventils 3 beschrieben, die kombiniert sind mit dem Kompressor mit variabler Verdrängung des konstanten Strömungsratentyps. Die Beispiele der elektronischen Expansionsventile 3 umfassen ein Differentialdruck-Expansionsregelventil und ein proportionales Expansionsregelventil.
In 8 ist ein Differentialdruck-Expansionsregelventil in dem Kompressor mit variabler Verdrängung der 5 verwendet.
Das Differentialdruck-Expansionsregelventil ist in JP-A-2002-125365 offenbart und weist zur Aufnahme von Hochdruck-Kältemittel einen Einlassanschluss 72 in einer Seitenfläche eines Körpers 71 auf. An den Einlassanschluss 72 ist eine Kältemittelverrohrung 73 angeschweißt, die einen Filter 74 enthält, der den Durchgang der Verrohrung überwacht. Der Einlassanschluss 72 ist über einen Kältemittelströmungsweg 75 mit einem Auslassanschluss 76 verbunden. An den Auslassanschluss 76 ist eine Kältemittelverrohrung 77 angeschweißt. In einem Mittelabschnitt des Kältemittelströmungspfades 75 ist mit dem Körper 71 ein Hauptventilsitz 78 integral ausgebildet. Von der Stromauseite eines Hauptventils liegt dem Hauptventilsitz 78 ein Hauptventilelement 79 gegenüber, das mit dem Hauptventilsitz 78 das Hauptventil bildet. Das Hauptventilelement 79 ist integral mit einem Kolben 80 ausgebildet, der mit dem Hauptventilsitz 78 eine Kammer zum Einführen des Kältemittels begrenzt. Der Kolben 80 ist nach vorne und hinten beweglich angeordnet, derart, dass sich das Hauptventil 79 zu dem Hauptventilsitz 78 hin- und von diesem wegbewegen kann. Entlang einer Mittelachse des Kolbens 80 ist eine Kältemittelpassage 81 geformt. Die Kältemittelpassage 81 ist mit einer Drosselöffnung 82 verbunden, die sich durch das Hauptventilelement 79 zur Kältemittelpassage 81 erstreckt. Die Kältemittelpassage 81 und die Drosselöffnung 82 bilden eine gedrosselte Passage, die es dem Hochdruck-Kältemittel, das in die oberhalb des Kolbens 80 definierte Kammer eingeführt wird, gestattet, in einen Raum zu strömen, der hinter dem Kolben 80 ausgebildet ist. Der unterhalb des Kolbens 80 geformte Raum wird durch ein in einem Presssitz gehaltenes Glied 83 verschlossen. Zwischen dem Kolben 80 und dem Glied 83 ist eine Feder 84 vorgesehen, die den Kolben 80 in Schließrichtung des Hauptventils beaufschlagt. Das eingepresste Glied 83 ist an einem unteren Endabschnitt an den Körper 71 angeschweißt, nachdem die Vorspannung der Feder 84 eingestellt worden ist, indem das Glied 83 entsprechend weit eingepresst wurde.
Eine durch den Kolben 80 und das eingepasste Glied 83 definierte Kammer steht in Verbindung mit der Stromabseite des Hauptventils, d. h., einem Raum, der mit dem Auslassanschluss 76 über eine in dem Körper 71 ausgebildete Kältemittelpassage 85 kommuniziert. An einer Stelle zwischen der Kältemittelpassage 85 und dem Raum ist ein Pilotventilsitz 86 ausgebildet. Ein Pilotventilelement 87 mit der Form einer Nadel ist gegenüberliegend zum Pilotventil 86 an der Stromabseite davon angeordnet, um zusammen mit dem Pilotventilsitz 86 ein Pilotventil zu bilden.
An einem oberen Abschnitt des Körpers 71 ist eine Magnetsektion zum Steuern des Pilotventils vorgesehen. Die Magnetsektion umfasst eine Hülse 89, deren unterer Endabschnitt in eine Einpassöffnung 88 eingepasst ist, die in dem oberen Abschnitt des Körpers 71 geformt ist, einen axial beweglich in der Hülse 89 angeordneten Plunger 90, einen in ein oberes Ende der Hülse 89 eingepassten hohlen zylindrischen Kern 91, eine in dem Plunger 90 fest angeordnete und sich axial durch diesen erstreckende Welle 94, deren unteres Ende durch ein in dem Körper 71 geformtes Lager 92 abgestützt ist, und deren oberes Ende durch ein Lager 93 abgestützt ist, das in eine axial durch den Kern 91 geformte Öffnung durch Einpressen eingepasst ist, eine zwischen dem Plunger 90 und dem Lager 93 angeordnete Feder 95 zum Beaufschlagen des Pilotventilelementes 87 über die Welle 94 in Ventilschließrichtung, eine außerhalb der Hülse 89 angeordnete Spule 96, ein die Außenseite der Spule 96 umgebendes Joch 97, und eine zwischen dem Joch 97 und der Hülse 89 zur Vervollständigung eines magnetischen Kreises angeordnete Platte 98. Die den Kern 91 durchsetzende Öffnung ist an einem Ende durch ein im Presssitz eingepasstes Glied 99 verschlossen. Dieses Ende der Öffnung und das Ende des eingepassten Gliedes 99 sind durch Schweißen versiegelt. In einem durch den Körper 71, die Hülse 89 und die Platte 98 umgebenen Raum ist ein Gummi-O-Ring 100 vorgesehen.
Wenn, wie in der Figur gezeigt, in stromlosem Zustand der Spule 96 über den über den Einlassanschluss 72 Hochdruck-Kältemittel eingeführt wird, dann wird das Kältemittel in die Kammer oberhalb des Kolbens 80 geführt. Dann wird das Kältemittel in die Kammer unterhalb des Kolbens 80 über die Drosselöffnung 82 des Hauptventils 79 und die Kältemittelpassage 81 des Kolbens 80 eingeführt, und weiterhin dem Pilotventil über die in dem Körper 71 ausgebildete Kältemittelpassage 85 zugeführt. Sobald der Differentialdruck über das Pilotventil einen vorbestimmten Wert überschreitet, drückt das Kältemittel das Pilotventilelement 87 auf, so dass es in einen Raum strömt, der mit dem Auslassanschluss 76 kommuniziert. Da dies den Druck in der Kammer unterhalb des Kolbens 80 vermindert, wird der Kolben 80 nach unten bewegt, in der Figur, so dass das Hauptventilelement 79 von dem Hauptventilsitz 78 wegbewegt wird, um das Hauptventil zu öffnen, wodurch das über den Einlassanschluss 72 eingeführte Kältemittel durch das Hauptventil in den Auslassanschluss 76 ausströmt.
Wenn das Kältemittel in den Auslassanschluss 76 ausströmt, um dadurch auf der Stromaufseite des Hauptventils den Kältemitteldruck zu verringern, dann wird auch der Kältemitteldruck, der dem Pilotventil zugeführt wird, verringert, so dass das Pilotventilelement 87 in Ventilschließrichtung bewegt wird. Dies erhöht den Druck des Kältemittels, das in die Kammer unterhalb des Kolbens 80 eingeführt ist, um dadurch den Kolben 80 in der Figur nach oben zu bewegen. Da das Hauptventilelement 79 in Ventilschließrichtung durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 beaufschlagt wird, reduziert das Hauptventil die Strömungsrate des Kältemittels, um den Kältemitteldruck an der Stromaufseite des Hauptventils anzuheben. Diese Vorgänge werden wiederholt durchgeführt, um dadurch den Differentialdruck über das Hauptventil auf einen konstanten Wert zu regeln. Der Differentialdruck wird bestimmt basierend auf der Vorspannung der Feder 95 in dem Magneten.
Wenn hingegen die Spule 96 bestromt ist, dann wird der Plunger 90 zum Kern 91 gezogen und wird die Federkraft der das Pilotventilelement 87 in der Ventilschließrichtung beaufschlagenden Feder 95 reduziert, um den für das Pilotventil eingestellten Differentialdruck zu vermindern. Wenn der Wert des elektrischen Stroms für die Spule 96 vergrößert wird, nimmt auch die Zugkraft zwischen dem Plunger 90 und dem Kern 91 zu, wodurch es möglich ist, den Differentialdruck, der für das Pilotventil eingestellt ist, weiter zu vermindern, d. h., den Differentialdruck über das Differentialdruckventil.
Wie oben beschrieben, regelt das Differentialdruck-Expansionsregelventil das Kältemittel so, dass der Differentialdruck über das Hauptventil einem konstanten Wert gleich wird, der bestimmt ist durch den der Spule 96 zugeführten Strom. Zu dieser Zeit regelt der Kompressor mit variabler Verdrängung das Kältemittel so, dass dessen Strömungsrate konstant gehalten ist. Dadurch kommt die Regelung des Kältemittels durch das Differentialdruck-Expansionsregelventil nicht in Konflikt mit der Regelung durch den Kompressor mit variabler Verdrängung.
Das bei dem Kompressor mit variabler Verdrängung in 5 eingesetzte proportionale Expansionsregelventil von 9 ist in JP-A-2001-368486 offenbart worden. Das proportionale Expansionsregelventil weist einen Körper auf, der durch ein gerades zylindrisches Rohr 101 gebildet wird, dessen beide Enden offen sind. In dem Rohr 101 ist ein hohler zylindrischer Kern 102 angeordnet, durch den sich eine Fluidpassage axial erstreckt.
Die Fluidpassage des Kerns 102 enthält darin eine hohle Welle 103. Ein Ende der hohlen Welle 103 ist in die Fluidpassage des Kerns 102 so eingepasst, dass sie mit der Fluidpassage kommuniziert. Das andere Ende der Welle 103 ist integral mit einem Stopper 104 ausgebildet, der von der gesamten Peripherie eines extremen Endes davon radial vorsteht, um als ein konischer Ventilsitz zu dienen. Ferner ist die Welle 103 mit mehreren Ventilöffnungen 105 am Umfang an jeweiligen Stellen benachbart zu dem Stopper 104 ausgebildet. In der äußeren peripheren Oberflächen eines Abschnitts, der mit den Ventilöffnungen 105 geformt ist, ist entlang des gesamten Umfangs der Welle 103 eine Verbindungsnut 106 vorgesehen.
Ein aus nicht magnetischem Material bestehendes, hohles, zylindrisches Ventilelement 107 ist zwischen dem Kern 102 und dem Stopper 104 axial beweglich angeordnet und verwendet die Welle 103 als eine Führung. Zwischen dem hohlen zylindrischen Ventilelement 107 und dem Kern 102 ist eine Feder 108 vorgesehen, die das hohle zylindrische Ventilelement 107 in einer Richtung beaufschlagt, um das hohle zylindrische Ventilelement 107 in Anlage an den Stopper 104 zu bringen. An der Außenseite des hohlen zylindrischen Ventilelementes 107 ist ein hohler zylindrischer Plunger 109 fest angebracht, der die axialen Bewegungen des Ventilelementes 107 mitmacht. Der Plunger 109 ist so ausgebildet, dass er einen Außendurchmesser aufweist, mit dem ein vorbestimmter Spalt zwischen der Innenwand des Rohres 101 und dem Plunger 109 gebildet wird, so dass auf die beiden axialen Endflächen des Plungers 109 durch den Spalt gleiche Fluiddrücke ausgeübt werden können.
Der Kern 102 und der Plunger 109 haben jeweils einander gegenüberliegende Endflächen. Die Endflächen sind so ausgebildet, dass sie jeweils kegelige Oberflächen haben, die mit identischen Gradienten geneigt sind, um die Linearität der Anziehkraftcharakteristika in Bezug auf einen erregenden elektrischen Strom zu verbessern. Die konische Endfläche des Kerns 102 weist eine Unterlegscheibe 110 aus nicht magnetischem Material auf, um eine Attraktion des Plungers 109 durch den Kern 102 durch Restmagnetismus zu unterdrücken, wenn die kegelige Endfläche des Plungers 109 entmagnetisiert ist, in einem Status, in welchem sie in Kontakt mit der Unterlegscheibe 110 ist.
Auf die äußere periphere Oberfläche des Rohres 101 ist eine Spule 111 aufgebracht, die durch ein Joch 112 und eine Platte 113 umgeben ist.
Die beiden offenen Enden des Rohres 101 bilden Kältemitteleinlass- und -auslass-Anschlüsse. Jeder Anschluss ist auf eine Weise durch Ziehen verformt, um zum Durchmesser eines zugehörigen Rohres zu passen, an welches das Rohr 101 anzuschweißen ist, wenn das proportionale Expansionsregelventil in das Kühlsystem eingebaut wird.
Bei stromloser Spule 111, wie in 9 gezeigt, werden das hohle zylindrische Ventilelement 107 und der Plunger 109 durch die Feder 108 nach unten beaufschlagt, um ein Ende des hohlen zylindrischen Ventilelementes 107 in Anlage an den Stopper 104 zu bringen. Dies bewirkt, dass die Ventilöffnungen 105 und die Verbindungsnut 106 benachbart zum Stopper 104 durch die Seitenwand des hohlen zylindrischen Ventilelementes 107 geschlossen werden, so dass die Fluidpassage blockiert ist. Selbst wenn von einer oberen Öffnung des Rohres 101 Kältemittel eingeführt wird, oder von einer unteren Öffnung, dann wird das Kältemittel daran gehindert, in die andere Öffnung auszuströmen.
Wenn nun hingegen der maximale Strom der Spule 111 zugeführt wird, dann wird der Plunger 109 gegen die Beaufschlagungskraft der Feder 108 zum Kern 102 gezogen und wird die konische Endfläche des Plungers 109 in Anlage an der Unterlegscheibe 110 gebracht. Zu dieser Zeit bewegt sich das hohle zylindrische Ventilelement 107 zusammen mit dem Plunger 109 und hört es ab einem Zeitpunkt, an welchem das stopperseitige Ende des hohlen zylindrischen Ventilelementes 107 die Verbindungsnut 106 erreicht hat, auf, die Ventilöffnungen 104 und die Verbindungsnut 106 zu verschließen, so dass über die Ventilöffnungen 105 und die Verbindungsnut 106 eine Verbindung zwischen den beiden offenen Enden des Rohres 101 gestattet ist. Auf diese Weise ist die Größe der Kältemittelpassage so gesteuert, dass sie ein Maximum ist.
Wenn nun der Wert des der Spule 111 zugeführten elektrischen Stromes verändert wird, dann wird der Plunger 109 an einer axialen Position angehalten, an welcher die Anzugskraft des Kerns 102 und die Beaufschlagungskraft der Feder 108 ausgeglichen sind, und zwar abhängig von dem Wert des Stromes. Auf diese Weise kann das proportionale Magnetventil auf einen Ventilhub eingestellt werden, der mit dem Stromwert korrespondiert.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in welchem der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung des Differentialdruck-Regeltyps und das elektronische Expansionsventil 3 des Strömungsraten-Regeltyps oder des proportionalen Regeltyps kombiniert sind.
In den Charakteristika der 10 (ein Kompressor mit variabler Verdrängung des Differentialdruck-Regeltyps) repräsentiert die Ordinate den Differentialdruck zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Ansaugdruck Ps des Kompressors. Die Abszisse repräsentiert die Strömungsrate des Kältemittels.
Hier wird der Differentialdruck ΔP(i) zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Ansaugdruck Ps durch den Stromwert i des ersten externen elektrischen Signals bestimmt, das durch den Treiberschaltkreis 6 zugeführt wird. Was die durch das elektronische Expansionsventil 3 ausgeführte Strömungsraten-Regelung betrifft, wird weiterhin, wenn das elektronische Expansionsventil 3 ein Konstant-Strömungsraten-Expansionsregelventil ist, die Strömungsrate bestimmt durch den Stromwert iα, iβ des zweiten externen elektrischen Signals, das dem Konstant-Strömungsraten-Expansionsregelventil zugeführt wird, wohingegen, falls das elektronische Expansionsventil 3 ein proportionales Expansionsregelventil ist, die Neigung durch den Stromwert i1, i2 des zweiten externen elektrischen Signals bestimmt wird, das dem proportionalen Expansionsregelventil zugeführt wird. Da in diesem Kühlsystem die Strömungsrate Gf des Kältemittels und der Differentialdruck ΔP(i) des Kompressors 1 mit variabler Verdrängung feststellbar sind, ist das variable Verdrängungsverhältnis anhand der bestimmten Strömungsrate Gf und des Differentialdrucks ΔP bekannt.
Als nächstes werden Beispiele des Kompressors 1 mit variabler Verdrängung des Differentialdruck-Regeltyps und des elektronischen Expansionsventils des Konstant-Strömungsraten-Regeltyps beschrieben, die gemeinsam das erste Kühlsystem konstituieren. Obwohl als das elektronische Expansionsventil 3 auch ein Expansionsventil des proportionalen Regeltyps verwendet werden kann, kann das in 9 gezeigte proportionale Expansionsregelventil als ein Beispiel dafür genommen werden, so dass eine Illustration davon hier unterlassen wird.
11 zeigt einen Kompressor mit variabler Verdrängung eines Differentialdruck-Regeltyps, der ein Kapazitätsregelventil (12) enthält.
Der Kompressor mit variabler Verdrängung von 11 ist offenbart worden in JP-A-2002-86084, und enthält ein Kapazitätsregelventil 120 an einem Zwischenabschnitt einer Kältemittelpassage, die von der Abgabekammer zur Kurbelkammer 10 führt, zur Steuerung des Differentialdrucks Pd – Ps, und Drosselöffnungen 121, 21 zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 sowie zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer.
Das Kapazitätssteuerventil 120 von 12 enthält ein Ventilelement 122 zum Aufnehmen des Abgabedrucks Pd aus der Abgabekammer zum Einführen des Drucks Pc in die Kurbelkammer 10. Das Ventilelement 122 ist mit einem Druckfühlkolben 123 integral ausgebildet. Der Druckfühlkolben 123 ist so konfiguriert, dass sein in der Figur oberes Ende über eine Passage 124 den Druck Pc aus der Kurbelkammer 10 aufnimmt. Das Ventilelement 122 wird durch eine Feder 126 in einer Richtung beaufschlagt, in welcher es sich von einem Ventilsitz 125 wegbewegt.
Zwischen einer Magnetsektion und dem Ventilelement 122 sind zwei Kolbenstangen 127, 128 mit unterschiedlichen Durchmessern axial beweglich angeordnet. Die obere Kolbenstange 127 hat denselben Durchmesser wie der Ventilsitz 125, und die untere Kolbenstange 128 hat denselben Durchmesser wie der mit dem Ventilelement 122 integral ausgebildete Druckfühlkolben 123. Eine die Kolbenstangen 127, 128 miteinander verbindende Verbindungssektion ist im Durchmesser verringert, um einen Raum zum Verbinden mit der Ansaugkammer und zum Aufnehmen des Ansaugdrucks Ps zu formen. Ein in der Figur unteres Ende der Kolbenstange 128 ist konfiguriert zur Aufnahme des Drucks Pc über die Passagen 129, 130 aus der Kurbelkammer 10.
Die Magnetsektion enthält eine Spule 131, einen Kern 132, einen Plunger 133, und eine Welle 134. Beide Enden der Welle 134 sind durch Führungen 135, 136 abgestützt. Ein oberer Endabschnitt der Welle 134 liegt an der Kolbenstange 128 an. Auf der Welle 134 sitzt ein E-Ring 137, derart, dass die Welle 134 zusammen mit dem Plunger 133 bewegt wird, wenn der Plunger 133 durch den Kern 132 angezogen wird. Weiterhin sind an den beiden axialen Enden des Plungers 133 Federn 138, 139 vorgesehen.
Das Kapazitätssteuerventil 120 bildet ein Differentialdruckventil, das den Differentialdruck ΔP zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Ansaugdruck Ps für den Betrieb detektiert und die Strömungsrate des Kältemittels regelt, das von der Abgabekammer in die Kurbelkammer 10 fließt, und zwar so, dass der Differentialdruck ΔP konstant gehalten wird. Ein konstanter Wert, zu welchem der Differentialdruck ΔP(i) zu regeln ist, kann bestimmt werden durch einen elektrischen Strom i, der der Spule 131 des Magneten zugeführt wird.
Das bei dem Kompressor mit variabler Verdrängung in 11 verwendete Konstant-Strömungsraten-Expansionsregelventil von 13 ist offenbart worden in JP-A-2001-153495, und umfasst eine Einlassströmungspassage 140, über welche Hochdruck-Kältemittel von dem Kondensator 2 empfangen wird, und eine Auslassströmungspassage 141, über welche Kältemittel zu dem Verdampfer 4 geliefert wird, während es adiabatisch expandieren gelassen wird. Die Passagen 140, 141 sind mit einem Ventilkörperblock 142 verbunden.
Zwischen mit der Einlassströmungspassage 140 und der Auslassströmungspassage 141 kommunizierenden Räumen in dem Ventilkörperblock 142 sind zueinander parallel zwei Bohrungen vorgesehen. Eine der Bohrungen bildet eine Ventilsektion zum Verändern der Größe einer Kältemittelpassage. Die andere der Bohrungen enthält ein Konstant-Differentialdruck-Ventilelement 143, das axial beweglich darin eingesetzt ist und einen Konstant-Strömungsraten-Mechanismus bildet.
Die Ventilsektion zum Verändern der Größe der Kältemittelpassage weist ein kegeliges Ventilelement 145 auf, das an der Stromabseite einem Ventilsitz 144 axial beweglich gegenüber liegt. Das Ventilelement 145 bewegt sich axial zum Ventilsitz 144 und von diesem weg, so dass es möglich ist, die Querschnittsfläche zu verändern, die durch einen Spalt zwischen dem Ventilsitz 144 und dem Ventilsitz 145 geformt wird.
Weiterhin ist in dem Konstant-Strömungsraten-Mechanismus das Konstant-Differentialdruck-Ventilelement 143 von der Stromabseite durch eine Feder 146 beaufschlagt. Ein Endabschnitt des Konstant-Differentialdruck-Ventilelements 143 an der Stromaufseite formt ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen zwischen der Einlassströmungspassage 140, die sich in Querrichtung öffnet, und einer Kältemittelpassage 147 an der Stromaufseite der Ventilsektion.
Eine Magnetsektion zum Betätigen des Ventilelements 145 der Ventilsektion umfasst eine Spule 148, einen Kern 149, einen integral mit dem Ventilelement 145 ausgebildeten Plunger 150, und eine Feder 151, die den Plunger 150 in einer Richtung beaufschlagt, in der dieser die Querschnittsfläche der Kältemittelpassage der Ventilsektion verringert.
Das Konstant-Differentialdruck-Ventilelement 143 arbeitet so, dass der Differentialdruck zwischen dem Kältemitteldruck in der Kältemittelpassage 147 und dem Kältemitteldruck an der Seite der Auslassströmungspassage 141 bei einem konstanten Wert gehalten wird, der durch die Feder 146 eingestellt ist. Andererseits wird das Ventilelement 145 der Ventilsektion in einer Position stationär gemacht, an welcher die Beaufschlagungskraft der zwischen dem Plunger 150 und dem Kern 149 angeordneten Feder 151 und eine auf den Plunger 150 ausgeübte Schubkraft ausgeglichen sind, die dem Wert des die Spule 148 beaufschlagenden Stromes entspricht, so dass die Querschnittsfläche der durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz 144 und dem Ventilelement 145 gebildeten Kältemittelpassage durch den Wert des elektrischen Stromes gesteuert wird, der die Spule 148 bestromt.
In dem Konstant-Strömungsraten-Expansionsregelventil wird der Differentialdruck über die Kältemittelpassage, die durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz 144 und dem Ventilelement 145 gebildet ist, auf einen konstanten Wert gesteuert durch den Konstant-Strömungsraten-Mechanismus, so dass die Strömung des Kältemittels durch die Ventilsektion bei einer konstanten Strömungsrate gehalten wird korrespondierend zu dem Wert des die Spule 148 bestromenden elektrischen Stroms.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in welchem der Kompressor 1 mit variabler Verdrängung ein Typ ist, dessen Ansaugdruck Ps geregelt wird, wobei die Regelung ausge führt wird unter Verwendung eines Sensors zum Detektieren des Abgabedrucks Pd, so dass eine Regelung erfolgt, die ähnlich ist der Differentialdruckregelung. In diesem Fall ist es möglich, entweder das elektronische Expansionsventil 3 des konstanten Strömungsraten-Regeltyps gemäß 13 oder das des Strömungsraten-Regeltyps von 9 zu verwenden.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung des Ansaugdrucktyps von 14 ist in einem Zwischenabschnitt einer von der Abgabekammer zur Kurbelkammer 10 führenden Kältemittelpassage ein Kapazitätsregelventil 160 (5) zur Steuerung des Ansaugdrucks Ps vorgesehen. Zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer ist eine Drosselöffnung 21 angeordnet. Weiterhin ist in einem Zwischenabschnitt einer Verrohrung, die von der Abgabekammer zu dem Kondensator 2 führt, ein Drucksensor 161 angeordnet, um den Abgabedruck Pd zu detektieren.
Das Kapazitätsregelventil 160 ist offenbart worden in JP-A-2001-295759, und enthält ein Ventilelement 162 zum Aufnehmen des Abgabedrucks Pd aus der Abgabekammer und zum Einführen des Drucks Pc in die Kurbelkammer 10. Das Ventilelement 162 wird in Ventilschließrichtung durch eine Feder 163 beaufschlagt. Das Kapazitätsregelventil 160 enthält eine entlang seiner Mittelachse eingesetzte Welle 164, deren eines Ende an dem Ventilelement 162 anliegt. Das andere Ende der Welle 164 ist so angeordnet, dass es über eine Scheibe 165 an einer Membrane 166 zur Anlage kommt. Eine Membranenkammer an einer Seite, an der die Scheibe 165 angeordnet ist, steht mit der Ansaugkammer in Verbindung, derart, dass die Membrane 166 den Ansaugdruck Ps aufnimmt.
Eine Magnetsektion des Kapazitätsregelventils 160 enthält eine Spule 167, einen Kern 168, einen Plunger 169, der mit einem Ende in Anlage gebracht ist an die Membrane 166, und eine Feder 171 zum Beaufschlagen des Plungers 169 über eine Welle 170 zu der Membrane 166.
In dem Kapazitätsregelventil 160 nimmt die Membrane 166 den Ansaugdruck Ps auf und führt das Ventilelement 162 Kältemittel, das aus der Abgabekammer abgegeben wird und den Abgabedruck Pd hat, in die Kurbelkammer 10, derart, dass der Ansaugdruck Ps konstant wird. Ein Solldruck, zu welchem der Ansaugdruck Ps konstant geregelt werden sollte, wird bestimmt durch den Wert eines Steuerstroms, der der Spule 167 zugeführt wird, und zwar basierend auf dem Abgabedruck Pd wie durch den Drucksensor 161 detektiert.
Wein dem ersten Kühlsystem ist bei der obenbeschriebenen Ausführungsform das Kapazitätsregelventil zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 angeordnet, wobei die Drosselöffnung 21 zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer vorgesehen ist, so dass das Kapazitätsregelventil das Ausmaß regelt, mit welchem das den Abgabedruck Pd aufweisende Kältemittel in die Kurbelkammer 10 eingeführt wird. Nachfolgend wird ein Kühlsystem beschrieben, das ausgelegt ist zur Durchführung einer Kapazitätssteuerung eines Kompressors mittels einer Methode, die verschieden ist von der Methode der Steuerung der Strömungsrate des Kältemittels, das in die Kurbelkammer 10 einzuführen ist.
Das zweite Kühlsystem in 16 ist so konfiguriert, dass in einem Kompressor 200 mit variabler Verdrängung zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 eine Drosselöffnung 201 vorgesehen ist. Zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer ist ein durch einen Treiberschaltkreis 6 betätigbares Kapazitätsregelventil 5 vorgesehen.
Auch in dem zweiten Kühlsystem ist es möglich, dieselben Typen des Kapazitätsregelventils 5 und des elektronischen Expansionsventils 3 einzusetzen, wie sie in dem ersten Kühlsystem benutzt werden. Spezifischer kann das zweite Kühlsystem so ausgebildet sein, dass das Kapazitätsregelventil 5 des Kompressors 200 mit variabler Verdrängung implementiert ist durch den Strömungsraten-Regeltyp, und das elektronische Expansionsventil 3 durch den Differentialdruck-Regeltyp oder den proportionalen Regeltyp, oder dass das Kapazitätsregelventil 5 des Kompressors 200 mit variabler Verdrängung implementiert ist durch den Differentialdruck-Regeltyp, und das elektronische Expansionsventil 3 durch den Strömungsraten-Regeltyp oder dem proportionalen Regeltyp, oder dass das Kapazitätsregelventil 5 des Kompressors 200 mit variabler Verdrängung implementiert ist durch den Ansaugdruck-Regeltyp, und das elektronische Expansionsventil 3 durch den Strömungsraten-Regeltyp oder den proportionalen Regeltyp.
Das dritte Kühlsystem von 17 ist so ausgebildet, dass in einem Kompressor 210 mit variabler Verdrängung Kapazitätsregelventile 211, 212 zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 und zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer jeweils vorgesehen sind, und dass diese Kapazitätsregelventile 211, 212 durch einen Treiberschaltkreis 6 betätigt sind.
Als nächstes wird ein Beispiel des Kompressors 210 mit variabler Verdrängung als eine Komponente des dritten Kühlsystems beschrieben.
In dem Kompressor 220 mit variabler Verdrängung von 18, beispielsweise als ein Beispiel des Kompressors 210 von 17, ist zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 und zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer zum Regeln der Größen von Kältemittelpassagen in einer verblockten Weise ein Druckregelventil 221 vorgesehen. Um das Druckregelventil 221 zu steuern ist in einem Zwischenabschnitt einer Verrohrung ein Drucksensor 222 angeordnet, die von der Abgabekammer zum Kondensator 2 führt, und zwar zum Detektieren des Abgabedrucks Pd, und ist in einem Zwischenabschnitt einer Verrohrung ein Drucksensor 223 vorgesehen, die von dem Verdampfer 4 zu der Ansaugkammer führt, und zwar zum Detektieren des Ansaugdrucks Ps. Ein Verhältnis zwischen der Größe der Passage zwischen der Abgabekammer und der Kurbelkammer 10 und der Größe der Passage zwischen der Kurbelkammer 10 und der Ansaugkammer wird verändert basierend auf dem durch den Drucksensor 222 detektierten Abgabedruck Pd und dem durch den Drucksensor 223 detektierten Ansaugdruck Ps, wodurch die Menge des Kältemittels, das in die Kurbelkammer 10 eingeführt wird, und die Menge des Kältemittels, das aus der Kurbelkammer 10 abgelassen wird, gesteuert werden, um die Lieferkapazität des Kompressors zu variieren.
Das Druckregelventil 221 von 19 ist offenbart worden in JP-A-2001-12358, und umfasst einen mit der Kurbelkammer 10 kommunizierenden Anschluss 224, einen mit der Abgabekammer kommunizierenden Anschluss 225 und einen mit der Ansaugkammer kommunizierenden Anschluss 226. Ein in einem inneren, mit dem Anschluss 224 kommunizierenden Raum angeordnetes Ventilelement 227 dient zum Variieren eines Verhältnisses zwischen der Größe einer mit dem Anschluss 225 kommunizierenden Kältemittelpassage und der Größe einer mit dem Anschluss 226 kommunizierenden Kältemit telpassage, und zwar auf verblockte Weise, wodurch ein Dreiwegeventil gebildet wird. Das Ventilelement 227 wird in einer Richtung des Verschließens einer Passage zwischen dem mit der Kurbelkammer 10 kommunizierenden Anschluss 224 und dem mit der Ansaugkammer kommunizierenden Anschluss 226 durch eine Feder 228 beaufschlagt.
Das Ventilelement 227 wird durch eine Magnetsektion betätigt zum Steuern des Verhältnisses zwischen den Größen der Kältemittelpassagen. Die Magnetsektion umfasst eine Spule 229, einen Kern 230, einen Plunger 231, eine Welle 232, und eine den Plunger 231 in einer Richtung des Ventilelementes 227 beaufschlagende Feder 233, in der eine Passage zwischen dem mit der Kurbelkammer 10 kommunizierenden Anschluss 224 und dem mit der Abgabekammer kommunizierenden Anschluss 225 über die Welle 232 verschlossen wird.
Durch Ändern des der Spule 229 zugeführten elektrischen Stroms wird eine axiale Position des Ventilelementes 227 verändert. Dies erlaubt es, die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern, die den Abgabedruck Pd in die Kurbelkammer 10 einführt, und auch die Strömungsrate des Kältemittels, das aus der Kurbelkammer 10 zur Ansaugkammer strömt, um dadurch den Druck Pc innerhalb der Kurbelkammer 10 zur Regelung der Kapazität des Kompressors 220 mit variabler Verdrängung zu steuern.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Ausbildung zum kontinuierlichen Regeln der Strömungsrate des in die Kurbelkammer eingeführten Kältemittels als das Kapazitätsregelventil des Kompressors mit variabler Verdrängung illustriert wurde, ist dies nicht beschränkend. Es wäre auch möglich, die Strömungsrate in die Kurbelkammer unter Verwendung eines EIN/AUS-Regelventils zu regeln, wie es beispielsweise in JP-U-3-27261 beschrieben ist, und zwar durch Steuerung eines EIN/AUS-Takt-Zeitverhältnisses. Weiterhin könnte, obwohl das magnetbetätigte Expansionsventil als das elektronische Expansionsventil als ein Beispiel illustriert worden ist, die Steuerung des Ventilhubes des Expansionsventils auch durchgeführt werden durch einen Schrittmotor, wie dies beispielsweise beschrieben ist in JP-A-9-310777. Obwohl die ersten bis dritten Kühlsysteme Beispiele sind, in welchen ein Fluorchlorkohlenstoff-Substitut HFC-134a verwendet werden kann, ist die Erfindung auch ähnlich anwendbar auf einen superkriti schen Kühlkreis, in welchem Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, sofern der Kondensator durch einen Gaskühler ersetzt wird.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Kühlkreises einer Automobil-Klimaanlage, die einen durch den Motor des Fahrzeuges angetriebenen Kompressor mit variabler Verdrängung aufweist, durch Generieren eines ersten externen elektrischen Signals entweder zum Steuern des Differentialdrucks zwischen dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und dem niederdruckseitigen Kältemitteldruck in dem, oder zum Steuern der Strömungsrate des Kältemittels, das durch den Kühlkreis strömt, und durch Detektieren der Motordrehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern einer Querschnittsfläche einer Kältemittelpassage in dem Kühlkreis ein zweites externes elektrisches Signal generiert wird, dass sowohl der Differentialdruck (ΔP, ΔP(i)) als auch die Strömungsrate (Gf, Gf(i)) festgestellt werden durch direktes Detektieren der Stromwerte (iα, iβ, i1, i2, ia, ib) der ersten und zweiten externen elektrischen Signale, dass ein variables Verdrängungsverhältnis und ein Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors bestimmt werden auf der Basis des bestimmten Differentialdrucks, der bestimmten Strömungsrate, und der Drehzahl (N) des Motors, um die Energiekondition des Kühlkreises zu ermitteln, und dass die ersten und zweiten externen elektrischen Signale in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzeugfahrkonditionen derart gesteuert werden, dass die Kühlkapazität (Q) maximiert wird, wenn die Klimaanlage gestartet wird, die Effizienz des Kühlkreises maximiert wird während einer beständigen Fahrzeugfahrkondition, sobald die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs annähernd konstant ist, der Antriebsdrehmomentbedarf des Kompressors reduziert wird während des Losfahrens des Fahrzeuges aus dem Stillstand oder bei einer beschleunigenden Fahrkondition.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Steuern der Verdrängung des Kompressors (1) mit variabler Verdrängung ist, welches Steuersignal die Strömungsrate des durch den Kompressor strömenden Kältemittels bestimmt, und dass das zweite externe elektrische Signal ein Steuersignal ist entweder für ein Expansionsventil eines Differentialdruck-Regeltyps oder für ein Expansionsventil eines proportionalen Regeltyps.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Signal ist für ein Regelventil, das die Strömungsrate des Kältemittels auf einen konstanten Wert regelt durch Abgreifen eines Differentialdrucks über eine in einer Kältemittelpassage angeordnete fixierte Drosselöffnung, durch welche das Kältemittel strömt, und durch Steuern eines Drucks in einer Kurbelkammer (10) des Kompressors.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Signal für ein Strömungsraten-Regelventil (40) ist, das in einer Kältemittelpassage angeordnet ist, durch welche das Kältemittel strömt, um eine variable Drosselöffnung zu bilden, und dass ein Konstant-Differentialdruckventil (41) vorgesehen ist zum Steuern eines Drucks in einer Kurbelkammer (10) des Kompressors derart, dass ein Differentialdruck über das Strömungsraten-Regelventil (40) konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Steuern der Verdrängung eines Kompressors mit variabler Verdrängung ist, welches Steuersignal einen Differentialdruck zwischen einem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und einem niederdruckseitigen Kältemitteldruck in dem Kompressor bestimmt, und dass das zweite externe elektrische Signal ein Steuer signal zum Bestimmen einer Strömungsrate des Kältemittels ist, das durch ein Expansionsventil (3) strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Steuern der Verdrängung eines Kompressors mit variabler Verdrängung ist, welches Steuersignal einen Differentialdruck zwischen einem hochdruckseitigen Kältemittelsdruck und einem niederdruckseitigen Kältemitteldruck in dem Kompressor bestimmt, und dass das zweite externe elektrische Signal ein Signal zum proportionalen Steuern einer Querschnittsfläche einer Kältemittelpassage in einer Expansionsvorrichtung (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Steuern der Verdrängung eines Kompressors mit variabler Verdrängung ist, welches Steuersignal in dem Kompressor den niederdruckseitigen Kältemitteldruck bestimmt, dass der Differentialdruck zwischen dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und dem niederdruckseitigen Kältemitteldruck bestimmt wird durch einen Sensor zum Detektieren des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks, und dass das zweite externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Bestimmen einer Strömungsrate des Kältemittels ist, das durch eine Expansionsvorrichtung strömt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste externe elektrische Signal ein Steuersignal zum Steuern der Verdrängung eines Kompressors mit variabler Verdrängung ist, welches Steuersignal in dem Kompressor den niederdruckseitigen Kältemitteldruck bestimmt, dass der Differentialdruck zwischen dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und dem niederdruckseitigen Kältemitteldruck bestimmt wird durch einen Sensor zum Detektieren des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks, und dass das zweite externe elektrische Signal ein Signal zum proportionalen Steuern einer Querschnittsfläche einer Kältemittelpassage in einer Expansionsvorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten externen elektrischen Signale direkt den Wert eines elektrischen Stroms messen, der durch eine Spule eines ersten Regelventils (5) zum Regeln der Verdrängung eines Kompressors mit variabler Verdrängung fließt, und einen Wert des elektrischen Stroms mes sen, der durch eine Spule eines zweiten Regelventils zum Steuern einer Expansionsvorrichtung (3) fließt, und dass, basierend auf den gemessenen Stromwerten, der Differentialdruck zwischen dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck und dem niederdruckseitigen Kältemitteldruck in dem Kühlkreis und die Strömungsrate des durchströmenden Kältemittels veranschlagt werden.