DE69900576T2

DE69900576T2 - Verdrängungs-Steuerungsventil umfassend eine Steuerschaltung zur Kompensation von Schwankungen in der Versorgungsspannung

Info

Publication number: DE69900576T2
Application number: DE69900576T
Authority: DE
Inventors: Hideo Ikeda
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: EP0997642A1; JP4118414B2; US6373677B1; JP2000130351A; EP0997642B1; DE69900576D1

Description

Hintergrund der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor variabler Verdrängung mit einem Verdrängungssteuerventil und insbesondere auf eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebes des Verdrängungssteuerventiles.
Solch ein Kompressor variabler Verdrängung ist als japanische Patentanmeldung 9-260345 am 25. September 1997 eingereicht und als japanische Patentoffenlegungsschrift 11-93832 am 6. April 1999 offengelegt. Der Kompressor variabler Verdrängung enthält eine Mehrzahl von Kolben und einen Kurbelmechanismus zum Antreiben der Kolben in einem Kurbelgehäuse. Wenn die Kolben durch den Kurbelmechanismus angetrieben werden, wird ein Kühlmittelgas von einer Ansaugkammer zu einer Ausgabekammer bewegt, wobei es von jedem der Kolben komprimiert wird.
Der Kompressor variabler Verdrängung weist einen Verbindungsdurchgang auf, der die Ausgabekammer mit der Kurbelkammer verbindet, und enthält weiter ein Verdrängungssteuerventil zum Öffnen und Schließen des Verbindungsdurchganges.
Solch ein Verdrängungssteuerventil ist als japanische Patentanmeldung 9-271516 am 3. Oktober 1997 eingereicht und als japanische Patentoffenlegungsschrift 11-107929 am 20. April 1999 offengelegt. Das Verdrängungssteuerventil weist ein Ventilelement, das in dem Verbindungsdurchgang plaziert ist, und eine elektromagnetische Spule oder ein Solenoid, das zum Antreiben des Ventilelementes durch die Benutzung eines elektrischen Stromes, der von einer Stromquelle daran angelegt wird, auf. Wenn das Ventilelement zum Öffnen des Verbindungsdurchganges angetrieben wird, wird das Kühlmittelgas von der Ausgabekammer in die Kurbelkammer eingeführt. Wenn das Ventilelement zum Schließen des Verbindungsdurchganges angetrieben wird, wird das Kühlmittelgas an dem Eintreten von der Ausgabekammer in die Kurbelkammer gehindert. Somit steuert das Verdrängungssteuerventil den Differentialdruck zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer. Daher weist der Kompressor variabler Verdrängung eine variable Verdrängung auf, die als Reaktion auf den Differentialdruck gesteuert wird.
Die Einschaltdauer des elektromagnetischen Solenoids kann durch eine Steuerschaltung auf die im Stand der Technik bekannte Weise gesteuert werden. In diesem Fall kann das Verdrängungssteuerventil in einer stabilen Weise gesteuert werden, wenn die Stromquelle eine Spannung aufweist, die stabil ist.
Es wird als ein spezieller Fall angenommen, daß die Spannung der Stromquelle unstabil ist. In dem speziellen Fall ist es nicht möglich, das Verdrängungssteuerventil auf eine stabile Weise zu steuern. Als Resultat wird es nicht möglich, eine stabile Steuerung der Ausgabekapazität oder Verdrängung des Kompressors variabler Verdrängung zu erzielen.
Weiterhin ist aus der EP 0 669 457 A eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt mit einer Steuerschaltung, die zum Steuern eines Spulenstromes geeignet ist, der in einer elektromagnetischen Spule fließt, die mit einer Stromquelle verbunden ist. Eine Stromverarbeitungsschaltung ist zum Verarbeiten des Spulenstromes in einen Pulsstrom mit einem Einschaltverhältnis vorgesehen. Eine Verhältniseinstellschaltung ist zum Einstellen des Einschaltverhältnisses als Reaktion auf die Variation einer Spannung einer Stromquelle vorgesehen.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verdrängungssteuerventil vorzusehen zum Variieren einer Verdrängung eines Kompressors variabler Verdrängung, bei dem das Einschaltverhältnis eines Stromes in einer elektromagnetischen Spule als Reaktion auf Variation einer Stromversorgungsspannung eingestellt wird, und das den Betrieb des Verdrängungssteuerventiles auf eine stabile Weise steuern kann, selbst wenn eine Stromquelle eine unstabile Spannung aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verdrängungssteuerventil, wie es in dem unabhängigen Anspruch 1 angegeben ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Kompressors variabler Verdrängung gemäß einer zugehörigen Technik, wobei der Kompressor variabler Verdrängung ein Verdrängungssteuerventil enthält;
Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Steuerschaltung bei einer vorherigen Technik, wobei die Steuerschaltung zum Treiben des Verdrängungssteuerventiles benutzbar ist;
Fig. 3 ist ein Schaltbild einer Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Steuerschaltung für das Verdrängungssteuerventil benutzbar ist;
Fig. 4 ist ein Schaltbild einer Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Steuerschaltung für das Verdrängungssteuerventil benutzbar ist; und
Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Steuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Steuerschaltung für das Verdrängungssteuerventil benutzbar ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Beschreibung zuerst bezüglich eines Kompressors variabler Verdrängung gemäß einer zugehörigen Technik gegeben.
Der Kompressor ist sogenannt einer vom Typ einer einzelnen Schiefscheibe variabler Verdrängung und ist geeignet zur Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage. Der Kompressor ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 11-93832 beschrieben und weist ein Kompressorgehäuse 1 mit einem Durchgangsloch an der Mitte davon auf. Eine Hauptwelle 2 ist in dieses Durchgangsloch eingeführt und drehbar durch das Gehäuse 1 über Lager 1a und 1b gelagert.
Das Gehäuse 1 grenzt darin eine Kurbelkammer 3 ab, in der ein Rotor 4 auf der Hauptwelle 2 angebracht ist. Eine Schiefscheibe 5 ist mit dem Rotor 4 über einen Gelenkmechanismus 41 gekoppelt. Die Hauptwelle 2 geht durch die Schiefscheibe 5 derart, daß die Schiefscheibe 5 gegen die Hauptwelle 2 an einem inneren Umfang davon so stößt, daß sie relativ zu der Hauptwelle 2 gleiten kann. Eine Neigung der Schiefscheibe 5 relativ zu der Hauptwelle 2 kann mittels des Gelenkmechanismus 41 geändert werden.
In dem Kompressor variabler Verdrängung ist das Gehäuse 1 mit einer Mehrzahl von Zylindern 8 gebildet, die in regelmäßigen Winkelabständen so angeordnet sind, daß sie die Hauptwelle 2 umgeben. Kolben 9 sind in den entsprechenden Zylindern 8 vorgesehen und mit einer Schiefscheibe 5 durch Gleitschuhe 5a gekoppelt, die an beiden Seiten der Schiefscheibe 5 angebracht sind. Jeder der Gleitschuhe 5a weist eine sphärische Oberfläche auf. Jeder Kolben 9 weist an einem Ende davon einen Halteabschnitt 9a auf, der die Gleitschuhe 5a in einer einschließenden Weise so hält, daß er auf den Oberflächen der Gleitschuhe 5a gleiten kann. Mit dieser Anordnung wird, wenn die Schiefscheibe 5 der Rotation eines Rotors 4 folgend sich dreht, die Drehung der Schiefscheibe 5 in Hin- und Herbewegungen der Kolben 9 umgewandelt. Der Kolbenhub ist proportional zu der Neigung der Schiefscheibe 5.
An der rechten Endoberfläche in der Figur des Gehäuses 1 ist ein Zylinderkopf 12 über einer Ventilplatte 11, die dazwischen eingefügt ist, angebracht, so daß ein rechtes offenes Ende des Gehäuses 1 verschlossen wird. Das Gehäuse 1 und der Zylinderkopf 12 stellen ein Kompressorgehäuse dar. Der Zylinderkopf 12 ist mit einer Ansaugkammer 13 und einer Ausgabekammer 14 gebildet. Die Ansaugkammer 13 steht mit einer Ansaugöffnung 13a in Verbindung, während die Ausgabekammer 14 mit einer Ausgabeöffnung 14a (später beschrieben) in Verbindung steht. Die Ausgabekammer 14 steht mit einem hohlen Raum 14', der in dem Inneren des Gehäuses 1 abgegrenzt ist, durch einen Verbindungspfad 27 in Verbindung, der in dem Zylinderkopf 12 gebildet ist. Somit bildet der hohle Raum 14' wesentlich einen Teil der Ausgabekammer. Das Gehäuse 1 ist mit einer Ausgabeöffnung 14a versehen, die in einer Seitenwand davon an einer Position entsprechend dem hohlen Raum 14' gebildet ist. Die Ventilplatte 11 ist mit Ansauglöchern 11a und Ausgabelöchern 11b gebildet. Die Ansaugkammer 13 und die Ausgabekammer 14 stehen mit den Zylindern 8 über die Ansauglöcher 11a bzw. die Ausgabelöcher 11b in Verbindung.
An der Mitte der Ventilplatte 11 sind ein Ansaugventil (nicht gezeigt), ein Ausgabeventil (nicht gezeigt) und ein Ventilrückhalter 15 fest mittels einer Schraube 16 und einer Mutter 17 angebracht.
Der Kompressor weist einen ersten Verbindungsdurchgang 18 auf, der zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Kurbelkammer 3 und der Ansaugkammer 13 dient. Der erste Verbindungsdurchgang 18 ist durch eine Kombination eines hohlen Raumes 18a an einer Hinterseite der Hauptwelle 2 (nach rechts in der Zeichnung), Lücken zwischen der Hauptwelle 2 und dem Lager Tb und einer ersten Öffnung 19, die durch die Ventilplatte 11 gebildet ist, gebildet. Die erste Öffnung 19 weist eine erste Öffnungsgröße so auf, daß der Betrag von Gas, das aus der Kurbelkammer 3 in die Ansaugkammer 13 fließt, dadurch gesteuert wird.
Andererseits ist ein Drucksteuerventil 21 in einem zweiten Verbindungsdurchgang 20 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen der Ausgabekammer 14 und der Kurbelkammer 3 herstellt. Durch Öffnungs-/Schließsteuerung des Drucksteuerventils 21 wird der Betrag des von der Ausgabekammer 14 in die Kurbelkammer 3 eingeführten Gases eingestellt.
Der Kompressor weist weiter einen dritten Verbindungsdurchgang 22 auf, der zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem hohlen Raum 14', d. h. der Ausgabekammer 14 und der Kurbelkammer 3 dient zum Umgehen des zweiten Verbindungsdurchganges 20. Der dritte Verbindungsdurchgang 22 ist durch eine Kombination eines Durchgangsloches 22a, das in einem Vordergehäuse 30 gebildet ist, Lücken zwischen der Hauptwelle 2 und dem Lager 1a und Lücken zwischen einem Lager 42 und dem Vordergehäuse 30 gebildet.
Eine zweite Öffnung 23 mit einer festen Öffnungsgröße ist in dem dritten Verbindungsdurchgang 22 vorgesehen. Ein Filter 24 ist an einer Einlaßseite der zweiten Öffnung 23 vorgesehen.
Nun wird die Beschreibung auf den Aufbau des Drucksteuerventiles 21 gerichtet.
Das Drucksteuerventil 21 weist ein Ventilteil 211 zum Öffnen und Schließen des Verbindungsdurchganges 20 und einen Balgen 212 auf. Die Innenseite des Balgens 212 steht unter Vakuum und ist mit einer Feder versehen. Der Balgen 212 ist für einen Druck in der Ansaugkammer 13 über einen Verbindungsdurchgang 25 empfindlich. Eine Übertragungsstange 213 ist an dem Balgen 212 angebracht und betätigt das Ventilteil 211 als Reaktion auf das Expandieren und Kontrahieren des Balgens 212 so, daß der Verbindungsdurchgang 20 geöffnet und geschlossen wird.
Das Drucksteuerventil 21 ist weiter mit einer elektromagnetischen Spule 21a, die dem Balgen 212 gegenübersteht, und einem Tauchkolben 21b, der von der elektromagnetischen Spule 21a umgeben ist, versehen. Der Tauchkolben 21b kann relativ zu der elektromagnetischen Spule 21a gleiten, und an seiner Spitze ist eine Übertragungsstange 21c befestigt. Der Tauchkolben 21b ist mit einer Feder 21d so versehen, daß die Übertragungsstange 21c das Ventilteil 211 in eine Schließrichtung in Abhängigkeit einer elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule 21a und einer Vorspannkraft der Feder 21d preßt.
Genauer, das Drucksteuerventil 21 führt eine Öffnungs- /Schließsteuerung des Ventilteils 211 als Reaktion auf den Druck in der Ansaugkammer 13 aus, der von dem Balgen 212 überwacht wird. Und ein eingestellter Druck des Drucksteuerventils 21 ändert sich in Abhängigkeit des Betrages von Strom, der zu der elektromagnetischen Spule 21a geliefert wird.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 2, die Beschreibung wird im Hinblick auf eine Steuerschaltung einer vorherigen Technik gegeben. Die Steuerschaltung ist benutzbar zum Treiben des oben erwähnten Verdrängungssteuerventiles. Genauer, die Steuerschaltung steuert den Wert des elektrischen Stromes, der an die elektromagnetische Spule 21a angelegt wird, die zwischen einer positiven und einer negativen Elektrode einer Gleichstromquelle 73 geschaltet ist. Die Steuerschaltung weist ein Halbleiterschaltelement 72 auf, das zwischen die positive Elektrode der Gleichstromquelle 73 und die elektromagnetische Spule 21a geschaltet ist. Das Halbleiterschaltelement 72 weist einen Betrieb auf, der später klar wird. Eine Rückstromdiode 78 ist parallel zu der elektromagnetischen Spule 21a zwischen das Halbleiterschaltelement 72 und die negative Elektrode der Gleichstromquelle 73 geschaltet. Die Rückstromdiode 78 dient zum Verhindern, daß eine Überspannung das Schaltelement 72 erreicht, wenn das Halbleiterschaltelement 72 ausgeschaltet ist, wodurch Schaden an dem Halbleiterschaltelement 72 verhindert wird.
Auf die Weise, die gegenwärtig beschrieben wird, weist die Steuerschaltung einen Dreieckswellenoszillator 74, einen ersten oder PWM-Komparator 75, eine Spannungseinstellschaltung 76 und eine Elementtreiberschaltung 77 auf. Der Dreieckswellenoszillator 74 ist mit einer invertierenden Eingangsseite des PWM-Komparators 75 verbunden und dient zum Anlegen als eine invertierende Eingabe einer Dreieckswellenausgangsspannung einer vorgeschriebenen Frequenz an die invertierende Eingangsseite. Die Spannungseinstellschaltung 76 ist zwischen die Gleichstromquelle T3 und eine nicht invertierende Eingangsseite des PWM-Komparators 75 geschaltet und dient zum Erzeugen einer eingestellten Spannung als Reaktion auf die Spannung der Gleichstromquelle 73. Die Spannungseinstellschaltung 76 legt als nicht invertierende Eingabe die eingestellte Spannung an die nicht invertierende Eingangsseite des PwM-Komparators 75 an. Die eingestellte Spannung ist durch eine Einrichtungssteuerung einstellbar, die in der Klimaanlage enthalten ist. Der PWM-Komparator 75 vergleicht die Dreieckswellenausgangsspannung und die eingestellte Spannung miteinander zum Erzeugen eines Vergleichswertes. Weiterhin gibt der PWM-Komparator 75 eine Rechteckwellenspannung einer vorbestimmten Frequenz mit einer EIN-Pulsbreite entsprechend dem Vergleichswert aus. Je größer die eingestellte Spannung ist, desto größer ist die Breite des EIN-Pulses in der Rechteckwellenausgangsspannung. Die Elementtreiberschaltung 77 ist zwischen das Halbleiterschaltelement 72 und den PWM-Komparator 75 geschaltet. Die Rechteckwellenspannung wird an das Halbleiterschaltelement 72 über die Elementtreiberschaltung 77 geliefert.
Das Halbleiterschaltelement 72 wird ein- und ausgeschaltet gemäß der Rechteckwellenausgangsspannung zum Ermöglichen, daß ein Rechteckwellenstrom oder ein Pulsstrom der vorgeschriebenen Frequenz als ein Spulenstrom in der elektromagnetischen Spule 21a fließt. Je größer die Breite des ELN-Pulses in der Rechteckwellenausgangsspannung von dem PWM-Komparator 75 ist, desto größer ist die Breite des EIN-Pulses in dem Rechteckwellenstrom, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, und folglich ist das Einschaltverhältnis/Tastverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, größer und der mittlere Strom darin größer. Je schmaler die Breite des EIN-Pulses in der Rechteckwellenausgangsspannung des PWM-Komparators 75 ist, desto schmaler ist die Breite des EIN-Pulses indem Rechteckwellenstrom, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, und folglich ist das Einschaltverhältnis des Pulsstromes kleiner, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, und der mittlere Strom ist kleiner darin.
Wie die vorhergehende Beschreibung offenlegt, wird das Einschaltverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, durch Steuern der Spannungseinstellschaltung 76 gesteuert, wodurch der mittlere Strom in der elektromagnetischen Spule 21a gesteuert wird und folglich schließlich die Ausgabekapazität des Kompressors variabler Verdrängung gesteuert wird.
Wenn die Stromversorgungsspannung 73 stabil ist, kann der mittlere Strom, der in der elektromagnetischen Spule 2la fließt, durch Regeln der Spannungseinstellschaltung 76 gesteuert werden, damit das Einschaltverhältnis des Stromes gesteuert wird, der in der elektromagnetischen Spule 21a des Drucksteuerventils 21 fließt. Folglich kann der Betrieb des Verdrängungssteuerventiles in stabiler Weise gesteuert werden.
Wenn es jedoch eine Variation der Stromversorgungsspannung 73 gibt, dann variiert der Stromwert des EIN-Pulses in der Rechteckwellenspannung, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, wodurch verursacht wird, daß der in der elektromagnetischen Spule 21a fließende mittlere Strom variiert. Wenn folglich die Stromversorgungsspannung 73 unstabil ist, ist es nicht möglich, den Betrieb des Verdrängungssteuerventiles auf eine stabile Weise zu steuern, und folglich ist es nicht möglich, eine stabile Steuerung der Ausgabekapazität des Kompressors variabler Verdrängung zu erzielen.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, die Beschreibung wird nun im Hinblick auf eine Steuerschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Steuerschaltung weist ähnliche Teile auf, die durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet sind.
Auf die Weise, die gegenwärtig beschrieben wird, weist die Steuerschaltung weiter eine Strom/Spannungswandelschaltung 79, ein Tiefpaßfilter 80 und einen zweiten oder Differentialverstärker 81 auf. Die Strom/Spannungswandelschaltung 79 ist zwischen das Halbleiterschaltelement 72 und die positive Elektrode der Gleichstromquelle 73 geschaltet und dient zum Wandeln des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, in eine Pulsspannung. Die Strom/Spannungswandelschaltung 79 kann eine Wandelschaltung sein, die einen Umgehungswiderstand oder ähnliches aufweist. Das Tiefpaßfilter 80 ist mit der Strom/Spannungswandelschaltung 79 verbunden und dient zum Wandeln der Pulsspannung in eine Gleichspannung. Der Differentialverstärker 81 weist einen invertierenden Eingangsanschluß, einen nicht invertierenden Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß auf, der mit der nicht invertierenden Seite des PWM-Komparators 75 verbunden ist. Der invertierenden Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 81 ist mit dem Tiefpaßfilter 80 verbunden und dient zum Liefern der Gleichspannung von dem Tiefpaßfilter 80. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 81 ist mit der Spannungseinstellschaltung 76 verbunden und wird mit der eingestellten Spannung von der Spannungseinstellschaltung 76 als eine spezielle Spannung beliefert. Auf die im Stand der Technik bekannte Weise erzeugt der Differentialverstärker 81 als eine besondere Spannung eine Ausgangsspannung zum Liefern der Ausgangsspannung als die nicht invertierende Eingabe durch den Ausgangsanschluß davon an die nicht invertierende Seite des PWM-Komparators 75.
Die an den invertierenden Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 81 gelieferte Gleichspannung nimmt zu oder nimmt ab als Reaktion auf die Zunahme oder Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt. Wenn daher die eingestellte Spannung gleichförmig ist, nimmt die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 81 zu oder ab als Reaktion auf die Zunahme oder Abnahme des mittleren Stromes des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt.
Die EIN-Pulsbreite der Ausgangsrechteckwellenspannung von dem PWM-Komparator 75 nimmt zu und nimmt ab als Reaktion auf jegliche Zunahme und Abnahme der Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 81, die an die nicht invertierende Eingangsseite des PWM-Komparators 75 eingegeben wird. Daher nimmt die EIN-Pulsbreite der Ausgangsrechteckwellenspannung von dem PWM-Komparator 75 ab, wenn der mittlere Strom des Pulsstromes zunimmt, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt. Andererseits nimmt die EIN-Pulsbreite der Ausgangsrechteckwellenspannung von dem PWM-Komparator 75 zu, wenn der mittlere Strom des Pulsstromes abnimmt, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt.
Wenn die Spannung der Gleichstromquelle 73 zunimmt, nimmt folglich das Einstellverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, ab. Daher wird die Zunahme des mittleren Stromes, die durch die Zunahme der Spannung in der Gleichstromquelle 73 verursacht wird, durch eine Abnahme des mittleren Stromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, aufgrund der Abnahme in dem Einstellverhältnis des Pulsstromes ausgeglichen. Wenn die Spannung der Gleichstromquelle 73 abnimmt, dann nimmt das Einstellverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, zu. Daher wird die Abnahme des mittleren Stromes, die durch die Abnahme der Spannung der Gleichstromquelle 73 verursacht wird, durch eine Zunahme des mittleren Stromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, aufgrund der Zunahme des Einstellverhältnisses des Pulsstromes ausgeblichen.
Selbst wenn daher die Spannung der Gleichstromquelle 73 unstabil ist, ist der mittlere Strom, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, stabil, und daher ist das Verdrängungssteuerventil auf eine stabile Weise tätig. Daher ist es möglich, eine stabile Steuerung der Ausgabekapazität eines Kompressors variabler Verdrängung zu erzielen.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 4, die Beschreibung wird auf eine Steuerschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gerichtet. Die Steuerschaltung weist ähnliche Teile auf, die durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei der Steuerschaltung stellen der Differentialverstärker 81, der Dreieckswellenoszillator 74, der PWM-Komparator 75 und die Elementtreiberschaltung 77 gemeinsam eine integrierte Schaltung 82 einer schaltenden Stromversorgung dar, der im Stand der Technik bekannt ist. Mit diesem Aufbau kann die Steuerschaltung kompakter gemacht werden.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 5, die Beschreibung wird im Hinblick auf eine Steuerschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Steuerschaltung weist ähnliche Teile auf, die durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet sind.
Auf die Weise, die gegenwärtig beschrieben wird, weist die Steuerschaltung weiter einen dritten oder Überstromkomparator 83, eine Referenzspannungserzeugerschaltung 84, eine Verriegelungsschaltung 85 und eine UND-Schaltung 86 auf. Der Überstromkomparator 83 weist eine invertierende Eingangsseite, eine nicht invertierende Eingangsseite und eine Ausgangsseite auf. Die invertierende Eingangsseite des Überstromkomparators 83 ist mit der Referenzspannungserzeugerschaltung 84 verbunden und wird mit einer Referenzspannung beliefert, die in der Referenzspannungserzeugerschaltung 84 erzeugt wird. Die nicht invertierende Eingangsseite des Überstromkomparators 83 ist mit der Strom/Spannungswandelschaltung 79 verbunden und wird mit der Pulsspannung von der Strom/Spannungswandelschaltung 79 beliefert. Als Reaktion auf die Referenzspannung und die Pulsspannung erzeugt der Überstromkomparator 83 eine Ausgangsspannung auf die im Stand der Technik bekannte Weise. Die Verriegelungsschaltung 85 ist mit der Ausgangsseite des Überstromkomparators 83 verbunden und dient zum Erzeugen einer Verriegelungsausgabe als Reaktion auf die Ausgangsspannung des Überstromkomparators 83. Die UND-Schaltung 86 weist einen ersten Eingangs-, einen zweiten Eingangs- und einen Ausgangsanschluß auf. Der ersten Eingangsanschluß der UND- Schaltung 86 ist mit der Verriegelungsschaltung 85 verbunden und wird mit der Verriegelungsausgabe beliefert. Der zweite Eingangsanschluß der UND-Schaltung 86 ist mit dem PWM-Komparator 75 verbunden und wird mit der Rechteckwellenspannung beliefert. Der Ausgangsanschluß der UND-Schaltung 86 ist mit der Elementtreiberschaltung 77 verbunden. Als Reaktion auf die Verriegelungsausgabe und die Rechteckwellenspannung erzeugt die UND-Schaltung 86 eine UND-Ausgabe, die als die Rechteckwellenspannung der vorgeschriebenen Frequenz an die Elementtreiberschaltung 77 durch den Ausgangsanschluß der UND-Schaltung 86 geliefert wird. Als Resultat wird die Rechteckwellenspannung an das Halbleiterschaltelement 72 geliefert. Eine Kombination der Verriegelungsschaltung 85 und der UND-Schaltung 86 dient als Schutzschaltung 88 zum Schützen des Halbleiterschaltelementes 72 vor Überstrom davon.
Wenn ein Überstrom, der den Referenzstrom überschreitet, in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, überschreitet die Ausgangsspannung von der Strom/Spannungswandelschaltung 79 die Referenzspannung, die in der Referenzspannungserzeugerschaltung 84 eingestellt ist, und folglich wird die Ausgabe des Überstromkomparators 83 gleich "1". Selbst wenn die Eingabe an die Verriegelungsschaltung 85 sofort "1" wird, bleibt die Ausgabe von der Verriegelungsschaltung 85 bei "0". Wenn die Eingabe an die eine Seite der UND-Schaltung 86 gleich "0" wird, geht die Ausgabe der UND-Schaltung 86 auf "0", und die Lieferung der Rechteckwellenpulsspannung an das Halbleiterschaltelement 72 wird unterbrochen, woraufhin der in der elektromagnetischen Spule 21a fließende Strom angehalten wird. Folglich verhindert dieses, daß ein Überstrom in dem Halbleiterschaltelement 72 fließt und Schaden an dem Halbleiterschaltelement 72 verursacht, wenn die elektromagnetische Spule 21a kurzschließt.
Es ist natürlich, daß der Differentialverstärker 81, der Dreieckswellenoszillator 74, der PWM-Komparator 75, die Elementtreiberschaltung 77, die Verriegelungsschaltung 85 und die UND-Schaltung 86 gemeinsam in einer integrierten Schaltung 87 der schaltenden Stromquellensteuerung dargestellt werden können, die im Stand der Technik bekannt ist. Mit diesem Aufbau kann die Steuerschaltung kompakter hergestellt werden.
Bei jeder der oben beschriebenen Steuerschaltungen nimmt, wenn die Stromversorgungsspannung zunimmt, das Einstellverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, ab. Daher wird die Zunahme in dem mittleren Strom, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, aufgrund der Zunahme der Spannung der Gleichstromquelle 73 durch eine entsprechende Abnahme des mittleren Stromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, ausgeglichen. Wenn weiter die Spannung der Stromquelle 73 abgenommen hat, nimmt das Einstellverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, zu. Daher wird die Abnahme in dem mittleren Strom, der in der elektromagnetischen Spule 21a fließt, durch eine entsprechende Zunahme in dem mittleren Strom, der in der elektromagnetischen Spule 21a des Drucksteuerventiles 21 fließt, ausgeglichen. Folglich ist der mittlere Strom, der in der elektromagnetischen Spule 21a des Drucksteuerventiles 21 fließt, stabil, und das Drucksteuerventil 21 ist in einer stabilen Weise tätig, selbst wenn die Stromquellenspannung des Drucksteuerventiles 21 unstabil ist. Daher kann durch Annehmen der Steuerschaltung, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, der Betrieb des Verdrängungssteuerventiles in einer stabilen Weise gesteuert werden, und folglich kann eine stabile Steuerung der Ausgabekapazität eines Kompressors variabler Verdrängung erzielt werden.
Bei jeder der Steuerschaltungen von Fig. 3-5 ist anzumerken, daß eine Kombination des Halbleiterschaltelementes 72, des Dreieckswellenoszillators 74, des PWM-Komparators 75, der Spannungseinstellschaltung 76 und der Elementtreiberschaltung 77 als eine Stromverarbeitungsschaltung bezeichnet wird, und daß eine Kombination der Strom/Spannungswandelschaltung 79, des Tiefpaßfilters 80 und des Differentialverstärkers 81 als eine Verhältniseinstellschaltung bezeichnet wird.
Während die vorliegende Erfindung insoweit in Zusammenhang mit einigen Ausführungsform davon beschrieben worden ist, ist es leicht für den Fachmann, diese Erfindung auf verschiedene andere Weise in die Praxis umzusetzen. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine Zusammensetzung anzunehmen, durch die das Einstellverhältnis des Pulsstromes, der in der elektromagnetischen Spule des Drucksteuerventiles fließt, gesteuert wird durch Regeln der Spannungseinstellschaltung auf solche Weise, daß die Fluktuationen in dem mittleren Strom, der in der elektromagnetischen Spüle fließt, die durch Fluktuation der Spannung der Gleichstromquelle verursacht wird, auf der Grundlage eines Steuerprogrammes ausgleicht, das in einem Speichermittel gespeichert ist, das in der Steuereinrichtung der Klimaanlage vorgesehen ist.

Claims

1. Verdrängungssteuerventil (21) zum Variieren einer Verdrängung eines Kompressors variabler Verdrängung, mit:

einer Steuerschaltung zum Steuern eines Spulenstroms, der in einer elektromagnetischen Spule (21a) fließt, die mit einer Stromquelle (73) verbunden ist,

wobei die Steuerschaltung aufweist:

eine Stromverarbeitungsschaltung (72, 74, 75, 76, 77), die mit der Stromquelle (73) verbunden ist, zum Verarbeiten des Spulenstroms in einen Pulsstrom mit einem Nutzungsverhältnis; und

einer Verhältniseinstellschaltung (79, 80, 81), die mit der Stromquelle (73) und der Stromverarbeitungsschaltung verbunden ist, zum Einstellen des Nutzungsverhältnisses als Reaktion auf die Variation einer Spannung der Stromquelle (73).

2. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 1, bei dem die Stromverarbeitungsschaltung aufweist:

ein Dreieckswellenoszillator (74), der eine Dreieckswellenausgangsspannung erzeugt;

einen ersten Komparator (75), der mit dem Dreieckswellenoszil- Tator (74) verbunden ist, zum Vergleichen der Dreieckswellenäusgangsspannung mit einer speziellen Spannung zum Erzeugen einer Rechteckwellenspannung; und

ein Schaltelement (72), das mit dem ersten Komparator (75) und der Stromquelle (73) verbunden ist und auf die Rechteckwellenspannung reagiert, zum Steuern des Spulenstroms zum Ermöglichen, daß ein Rechteckwellenstrom als der Pulsstrom in der elektromagnetischen Spule (21a) fließt.

3. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 2, bei dem die Stromverarbeitungsschaltung weiter eine Spannungseinstellschaltung (76, 81) aufweist, die zwischen die Stromquelle (73) und den ersten Komparator (75) geschaltet ist, zum Verarbeiten der Spannung der Stromquelle (73) in die spezielle Spannung.

4. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 2 oder 3, weiter mit einer Schutzschaltung (78), die mit der Stromverarbeitungsschaltung verbunden ist, zum Schützen des Schaltelementes (72) gegen einen Überstrom davon.

5. Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Verhältniseinstellschaltung (79, 80, 81) aufweist:

eine Strom/Spannungswandelschaltung (79), die mit der Stromquelle (73) verbunden ist, zum Wandeln des Pulsstromes in eine Pulsspannung;

ein Tiefpaßfilter (80), das mit der Strom/Spannungswandelschaltung (79) verbunden ist, zum Wandeln der Pulsspannung in eine Gleichspannung; und

einen zweiten Komparator (81), der mit dem Tiefpaßfilter (80) und dem ersten Komparator (75) verbunden ist, zum Vergleichen der Gleichspannung mit einer spezifischen Spannung zum Erzeugen der speziellen Spannung.

6. Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Stromverarbeitungsschaltung weiter eine Spannungseinstellschaltung (76) aufweist, die zwischen die Stromquelle (73) und den zweiten Komparator (81) geschaltet ist, zum Verarbeiten der Spannung der Stromquelle in die spezifische Spannung.

7. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 5, bei dem die Stromverarbeitungsschaltung weiter eine Elementtreiberschaltung (77) aufweist, die zwischen den ersten Komparator (75) und das Schaltelement (72) eingefügt ist, zum Liefern der Rechteckwellenspannung von dem ersten Komparator (75) zu dem Schaltelement.

8. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 7, bei dem der Dreieckswellenoszillator (74), der erste Komparator (75), der zweite Komparator (81) und die Elementtreiberschaltung (77) gemeinsam in einem Schaltstromquellensteuer-IC dargestellt sind.

9. Verdrängungssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter mit:

einer Referenzspannungserzeugerschaltung (84) zum Erzeugen einer Referenzspannung;

einem dritten Komparator (83), der mit der Referenzspannungserzeugerschaltung (84) und der Strom/Spannungswandelschaltung (79) verbunden ist, zum Vergleichen der Referenzspannung mit der Pulsspannung zum Erzeugen einer Ausgangsspannung;

einer Verriegelungsschaltung (85), die mit dem dritten Komparator (83) verbunden ist, zum Erzeugen einer Verriegelungsausgabe als Reaktion auf die Ausgangsspannung; und

einer UND-Schaltung (86), die mit der Verriegelungsschaltung (85), dem ersten Komparator (75) und dem Schaltelement (72) verbunden ist, zum Erzeugen einer UND-Ausgabe als Reaktion auf die Verriegelungsausgabe und die Rechteckwellenspannung zum Liefern der UND-Ausgabe an das Schaltelement (72).

10. Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 9, bei dem die Stromverarbeitungsschaltung weiter eine Elementtreiberschaltung (77) aufweist, die zwischen die UND-Schaltung (86) und das Schaltelement (72) eingefügt ist, zum Liefern der UND- Ausgabe von der UND-Schaltung (86) an das Schaltelement (72).

11: Verdrängungssteuerventil nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Dreieckswellenoszillator (74), der erste Komparator (75), der zweite Komparator (81), die Elementtreiberschaltung, die Verriegelungsschaltung (85) und die UND-Schaltung (86) gemeinsam in einem Schaltstromquellensteuer-IC (87) dargestellt sind.