DE10013717A1

DE10013717A1 - Klimaanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10013717A1
Application number: DE10013717A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kamei; Atsuo Inoue
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2000-09-28
Also published as: JP2000272335A; FR2793309B1; FR2793309A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge mit einem Gebläse (7), einem in einem Luftkanal (2) vorgesehenen Kühler (8) zum Kühlen von von dem Gebläse (7) gelieferter Luft, einem Kühlmittelkreislauf (9), das Kühlmittel in den Kühler (8) liefert, einem Kompressor (10) variabler Verdrängung, der in dem Kühlmittelkreislauf (9) vorgesehen ist, der eine Einrichtung zum Einstellen des Kühlmittelbetrages aufweist, der von dem Kompressor (10) ausgegeben wird, und einen Druck des Kühlmittels einstellt, das von dem Kompressor (10) angesaugt wird, und einem elektronischen Expansionsventil (13), das in dem Kühlmittelkreislauf (9) vorgesehen ist, das eine Flußrate des Kühlmittels, das in dem Kühlmittelkreislauf (9) zirkuliert, als eine Reaktion auf ein externes Steuersignal steuern kann. Durch Verwendung des elektronischen Expansionsventils (13) kann der Kühlgrad des Kühlers (8) selbst direkt gesteuert werden auf der Grundlage des externen Steuersignals. Die Kühlfähigkeit und die Entfeuchtungsfähigkeit des Kühlers (8) können selbst direkt gesteuert werden. Dadurch nimmt der Komfort aufgrund der Steuerung zu, und eine Leistungsersparnis für den Kompressor wird verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Fahrzeuge, und sie bezieht sich genauer auf eine Kühlersteuer technologie einer Klimaanlage zum Realisieren einer komfortable ren Kühlung und einer Leistungseinsparung für einen Kompressor, der in einem Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.

Ein Kühlersteuersystem in einer Klimaanlage für Fahrzeuge, wie es bei der Anmelderin vorhanden ist, ist in wie in Fig. 7 ge zeigt aufgebaut.

Fig. 7 zeigt hauptsächlich ein mechanisches Teil einer Klimaan lage 101 für ein Fahrzeug. Eine Innenlufteinführungsöffnung 103 und eine Außenlufteinführungsöffnung 104 öffnen sich an einer Eintrittsposition einer Luftleitung 102. Eine Schaltluftklappe 105 steuert das Verhältnis der von der Öffnung 103 angesaugten Luft zu der von der Öffnung 104 angesaugten. Die angesaugt Luft wird in die Luftleitung 102 durch ein Gebläse 107 geschickt, daß durch einen Motor 106 angetrieben wird. Der Betrag der Luft, der von dem Gebläse 107 gefördert wird, wird durch Steuern des Mo tors 106 eingestellt.

Ein Verdampfer 108 ist als Kühler an einer Position stromabwärts von dem Gebläse 107 vorgesehen. Kühlmittel, das in einem Kühl mittelkreislauf 109 zirkuliert, wird zu dem Verdampfer 108 ge liefert. Das Kühlmittel wird zum Beispiel durch einen Kompressor 110 variabler Verdrängung komprimiert, in einem Kondensator 111 kondensiert, zu dem Verdampfer 108 durch einen Vorratstank 112 und ein Expansionsventil 113 vom mechanischen Typ gefördert und in den Kompressor 110 von dem Verdampfer 108 angesaugt. Der Be trieb des Kompressors 110 kann willkürlich durch eine Kupplungs steuerung 114 gesteuert werden. Zum Beispiel wird für den Kom pressor 110 ein Schiefscheibenkompressor variabler Verdrängung benutzt, wie er in der JP 3-12673 B offenbart ist, und bei solch einem Kompressor kann der Ansaugdruck praktisch zu einem kon stanten Druck durch Einstellen des Winkels der Schiefscheibe durch eine Ansaugdrucksteuerung eingestellt werden.

Ein Warmwassererhitzer 115 ist als Heizer an der Position strom abwärts von dem Verdampfer 108 vorgesehen. Kühlwasser für den Motor wird in den Warmwassererhitzer 115 als Wärmequelle für den Erhitzer 115 zirkuliert. Eine Luftmischklappe 117 ist an einer Position unmittelbar stromaufwärts von dem Warmwassererhitzer 115 vorgesehen. Das Verhältnis des Betrages von Luft, das durch den Erhitzer 115 geht, zu der, die den Erhitzer 115 umgeht, wird durch Einstellen eines Öffnungsgrades der Luftmischklappe 117 gesteuert, die durch ein Luftmischklappenbetätigungsglied 118 betätigt wird.

Die gekühlte bzw. die behandelte Luft, die von dem Verdampfer 108 bzw. dem Verdampfer 108 und dem Erhitzer 115 gekühlt bzw. behandelt worden ist, wird in das Innere des Fahrzeuges durch entsprechende Luftausgabeöffnungen 119, 120 und 121 ausgegeben (z. B. eine Luftausgabeöffnung des DEF-Modus, eine Luftausgabe öffnung des VENT-Modus und eine Luftausgabeöffnung des FOOT- Modus). Entsprechende Luftklappen 122, 123 und 124 sind zum se lektiven Öffnen/Schließen der entsprechenden Luftausgabeöffnun gen 119, 120 und 121 vorgesehen.

Die an den Motor 106 für das Gebläse 107 angelegte Spannung (Drehzahl) und der Betrieb der Kupplungssteuerung 114 des Kom pressors 110 werden auf der Grundlage von Signalen gesteuert, die von einer Hauptsteuerung 125 gesendet werden. An die Haupt steuerung 125 wird ein Signal einer Soll-/Zielraumtemperatur, die von einer Raumtemperatureinstelleinrichtung 126 eingestellt wird, ein Signal einer Außenlufttemperatur, die von einem Außen lufttemperatursensor 127 erfaßt wird, ein Signal eines Betrages von Sonnenschein, der von einem Sonnenscheinsensor 128 erfaßt wird, und ein Signal einer Innenlufttemperatur, die von einem Innenlufttemperatursensor 129 erfaßt wird, eingegeben. Die Ziel temperatur der aus der Luftleitung 102 ausgegebenen Luft wird auf der Grundlage dieser Signale berechnet.

Bei solch einem Kühlersteuersystem der Klimaanlage 101 benutzt der Kühlmittelkreislauf 109 den Kompressor 110 variabler Ver drängung, in dem der Ansaugdruck auf einen ungefähr konstanten Druck gesteuert wird, und das Expansionsventil 113 vom mechani schen Typ, das den Grad der Überhitzung des Kühlmittels, das zu dem Verdampfer 108 geliefert wird, auf einen ungefähr konstanten Wert steuert. Daher kann bei solch einem System der Kühlgrad des Kühlers 108 (Verdampfer) selbst aufgrund des Kühlmittels, das zu dem Kühler 108 durch das Expansionsventil 113 geliefert wird, nicht durch ein externes Steuersignal gesteuert werden. Als Re sultat kann die Kühlfähigkeit und die Entfeuchtungsfähigkeit aufgrund des Kühlers 108 selbst nicht gesteuert werden. Dieses kann einen unbequemen Zustand des Fahrzeuges wie ein übermäßiger Entfeuchtungszustand des Inneren des Fahrzeuges verursachen, oder es kann einen unnötigen Leistungsverbrauch des Kompressors 110 verursachen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kli maanlage für Fahrzeuge vorzusehen, die direkt den Kühlgrad eines Kühlers selbst aufgrund von Kühlmittel steuern kann, daß zu dem Kühler geliefert wird, auf der Grundlage eines externen Steuer signales, und die im wesentlichen direkt die Kühlfähigkeit und die Entfeuchtungsfähigkeit des Kühlers selbst steuern kann, wo durch der Komfort aufgrund der Steuerung verbessert wird und die für den Kompressor nötige Leistung aufgrund der Steuerung ge spart wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Klimaanlage für Fahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die Klimaanlage weist ein Gebläse auf, das Luft in das Innere eines Fahrzeuges durch einen Luftkanal liefert. Ein Kühler ist in dem Luftkanal zum Kühlen der Luft vorgesehen, die von dem Ge bläse geliefert wird. Ein Kühlmittelkreislauf läßt ein Kühlmit tel in den Kühler zirkulieren. Ein Kompressor variabler Verdrän gung ist in dem Kühlmittelkreislauf vorgesehen. Der Kompressor variabler Verdrängung weist ein Mittel zum Einstellen des Betra ges des Kühlmittels, das von dem Kompressor ausgegeben wird, und zum Einstellen eines Drucks des Kühlmittels, das von dem Kom pressor angesaugt wird, auf. Die Klimaanlage weist ein elektro nisches Expansionsventil auf, das in dem Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist. Das elektronische Expansionsventil kann die Flußrate von Kühlmittel, das in dem Kühlmittelkreislauf zirku liert, als Reaktion auf ein externes Steuersignal steuern. Der Kühlmittelkreislauf weist einen solchen Kompressor variabler Verdrängung auf, daß er kontinuierlich seine Verdrängung so ein stellen kann, daß der Ansaugdruck auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, ein elektronisches Expansionsventil ist so vorge sehen, daß es die Flußrate des Kühlmittels durch ein externes Steuersignal steuern kann, das zu dem Kompressor geliefert wird.

Die Klimaanlage kann weiter eine Kühlertemperaturerfassungsein richtung zum Erfassen der Lufttemperatur an dem Ausgang des Küh lers oder der Lufttemperatur zwischen Rippen des Kühlers aufwei sen. Ein Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventiles kann so gesteuert werden, daß die von dem Kühlertemperaturerfassungs einrichtung erfaßte Temperatur zu einer Zieltemperatur gesteuert wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die Kühlerausgangs lufttemperatur als eine mittlere Temperatur in einem Bereich an dem Ausgang des Kühlers erfaßt wird. Es ist bevorzugt, daß die Lufttemperatur zwischen den Rippen des Kühlers als eine mittlere Temperatur einer Mehrzahl von Lufttemperaturen erfaßt wird.

Es ist bevorzugt, daß die Klimaanlage weiter eine Einrichtung zum Erfassen eines Grades der Überhitzung des Kühlmittels an ei nem Ausgang des Kühlers oder einer Temperatur, die dem Grad der Überhitzung entspricht, aufweist. In diesem Fall kann der Öff nungsgrad des elektronischen Expansionsventiles so gesteuert werden, daß der erfaßte Grad der Überhitzung auf nicht weniger als einen vorbestimmten Wert gesteuert werden kann.

Weiter ist es bevorzugt, daß die Klimaanlage weiter eine Ein richtung zum Erfassen einer Temperatur der Außenluft aufweist. Eine Kühlertemperaturerfassungseinrichtung erfaßt eine Lufttem peratur an einem Ausgang des Kühlers oder eine Lufttemperatur zwischen Rippen des Kühlers. Eine Einrichtung berechnet eine Zieltemperatur von Luft, die von dem Luftkanal ausgegeben wird, aus einer thermischen Last, die an das Fahrzeug angelegt wird, und einer Zielraumtemperatur, die von einer Raumtemperaturein stelleinrichtung eingestellt ist. Das elektronische Expansions ventil wird so gesteuert, daß eine Lufttemperatur Pv, die von der Kühlertemperaturerfassungseinrichtung erfaßt ist, die fol genden Gleichungen erfüllt:

Tice < Pv, Toc < Pv und Tam < Pv

Wobei Tice eine untere Grenztemperatur zum Verhindern, daß sich Eis oder Reif auf dem Kühler bildet, darstellt, Toc eine Ziel ausgabelufttemperatur darstellt und Tam eine Außenlufttemperatur darstellt.

Bei der Klimaanlage für Fahrzeuge kann, da das Expansionsventil, das in dem Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist, ein elektroni sches Expansionsventil ist, das seinen Öffnungsgrad als Reaktion auf ein externes Steuersignal steuern kann, die Flußrate des Kühlmittels geeignet durch Steuern des Öffnungsgrades des Expan sionsventiles gesteuert werden. Da die Position in dem Kühler (ein Verdampfer) zum Beenden des Verdampfens des Kühlmittels durch die Steuerung der Flußrate des Kühlmittels geändert wird, kann die Lufttemperatur an dem Ausgang des Kühlers in Abhängig keit der Anforderungen geändert werden. Daher kann die Kühlfä higkeit und die Entfeuchtungsfähigkeit des Kühlers selbst, die bei der oben beschriebenen Anlage nicht gesteuert werden konn ten, direkt gesteuert werden, wodurch der Komfort aufgrund der Steuerung der Klimaanlage verbessert wird.

Weiterhin kann bei dem Kompressor variabler Verdrängung, der seine eigene Verdrängung so steuert, daß der Ansaugdruck an ei nem vorbestimmten Wert gehalten wird, da der Betrag des Kühlmit tels, das zu dem Kompressor geliefert wird, durch das Drosseln des oben beschriebenen Expansionsventiles abnimmt, der Ansaug druck zur Zunahme neigen. Da jedoch der Kompressor den Ansaug druck an dem vorbestimmten konstanten Druck hält, nimmt tatsäch lich der Betrag des ausgegebenen Kühlmittels ab, wodurch die von dem Kompressor verbrauchte Leistung abnimmt. Folglich kann eine Leistungsersparnis für den Kompressor zu der gleichen Zeit er zielt werden, wie die oben beschriebene Steuerung zur Erhöhung des Komforts durchgeführt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Bild einer Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerung in einer Hauptsteuerung der in Fig. 1 gezeigten Klima anlage;

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht von Zuständen des Kühlmittels in einem Verdampfer (ein Kühler) der in Fig. 1 gezeigten Klimaanlage;

Fig. 4 ein erläuterndes Diagramm eines Beispieles ei ner Wirtschaftlichkeitssteuerung;

Fig. 5 ein erläuterndes Diagramm eines Beispieles ei ner Entfeuchtungssteuerung;

Fig. 6A-6C Diagramme eines Beispieles eines Resultates aufgrund der Steuerung des vorliegenden Aus führungsbeispieles; und

Fig. 7 ein schematisches Bild einer bei der Anmelde rin vorhandenen Klimaanlage.

Fig. 1 zeigt eine Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt hauptsächlich einen mecha nischen Teil einer Klimaanlage für ein Fahrzeug. Eine Innenluft einführungsöffnung 3 und eine Außenlufteinführungsöffnung 4 öff nen sich an einer Eingangsposition eines Luftkanales 2. Eine Schaltluftklappe 5 steuert das Verhältnis des Betrages von Luft, die von der Öffnung 3 angesaugt wird, zu der von der Öffnung 4. Die angesaugte Luft wird in den Luftkanal 2 durch ein durch ei nen Motor 6 angetriebenes Gebläse 7 geliefert. Der Betrag der Luft, die von dem Gebläse 7 geliefert wird, wird durch Steuern des Motors 6 eingestellt.

Ein Verdampfer 8 ist als ein Kühler an einer Position stromab wärts von dem Gebläse 7 vorgesehen. Kühlmittel, das in einem Kühlmittelkreislauf 9 zirkuliert, wird zu dem Verdampfer 8 ge liefert. Das Kühlmittel wird durch einen. Kompressor 10 variabler Verdrängung komprimiert, durch einen Kondensator 11 kondensiert, zu dem Verdampfer 8 durch einen Vorratstank 12 und ein Expansi onsventil 13 geliefert und in den Kompressor 10 aus dem Verdamp fer 8 angesaugt. Das Expansionsventil 13 ist ein elektronisches Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad willkürlich durch ein ex ternes Steuersignal gesteuert werden kann. Der Kompressor 10 ist zum Beispiel ein Schrägscheibenkompressor variabler Verdrängung, wie er in der JP 3-12673 B offenbart ist. Der Druck des in den Kompressor 10 angesaugten Kühlmittels wird praktisch auf einen konstanten Druck durch eine Ansaugdrucksteuerung (nicht gezeigt) gesteuert, die in dem Kompressor 10 enthalten ist. Der Betrieb des Kompressors 10 wird durch eine Kupplungssteuerung 14 gesteu ert.

Ein Lufttemperatursensor 15, der eine mittlere Lufttemperatur an dem Ausgang des Verdampfers 8 (Pv) erfaßt, ist an dem Ausgang des Verdampfers 8 als eine Kühlertemperaturerfassungseinrichtung vorgesehen. Der Lufttemperatursensor 15 erstreckt sich minde stens in eine Richtung an dem Ausgang des Verdampfers 8, und er erfaßt eine mittlere Lufttemperatur in einem bestimmten Bereich an dem Ausgang des Verdampfers 8. Die Kühlertemperaturerfas sungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Erfassen einer Luft temperatur zwischen Rippen des Verdampfers 8 (nicht gezeigt) aufweisen. In solch einem Fall kann die Lufttemperatur als eine mittlere Temperatur zum Beispiel einer mittleren Temperatur ei ner Mehrzahl von Lufttemperaturen, die durch die entsprechenden Lufttemperatursensoren (nicht gezeigt) erfaßt sind.

In dem Kühlmittelkreislauf 9 dieser Ausführungsform ist ein Kühlmitteltemperatursensor 16 an dem Eingang des Verdampfers 8 zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur T_i an dem Eingang des Ver dampfers 8 vorgesehen. In dem Kühlmittelkreislauf 9 ist weiter ein Kühlmitteltemperatursensor 17 an dem Ausgang des Verdampfers 8 zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur T_o an dem Ausgang des Verdampfers 8 vorgesehen. Die Signale von den Kühlmitteltempera tursensoren 16 und 17 werden an eine Überhitzungsberechnungsein richtung 18 (auch als SH-Berechner bezeichnet) gesendet. Der SH- Berechner 18 berechnet den Grad der Überhitzung des Kühlmittels SH in dem Verdampfer 8 aus der Gleichung SH = T_o-T_I als Reaktion auf die Signale von den Sensoren 16 und 17.

Ein Warmwassererhitzer 19 ist als ein Erhitzer an einer Position stromabwärts von dem Verdampfer 8 vorgesehen. Kühlwasser 20 für einen Motor zirkuliert in dem Warmwassererhitzer 19 als die Wär mequelle des Erhitzers 19. Eine Luftmischklappe 21 ist an einer Position unmittelbar stromaufwärts von dem Warmwassererhitzer 19 vorgesehen. Das Verhältnis des Betrages von Luft, die durch den Erhitzer 19 geht, zu der, die um den Erhitzer 19 herumgeht, wird durch Einstellen des Öffnungsgrades der Luftmischklappe 21 ge steuert, die von einem Luftmischklappenbetätigungsglied 22 betä tigt wird.

Die gekühlte oder behandelte Luft, die von dem Verdampfer 8 ge kühlt worden ist oder von dem Verdampfer 8 und dem Erhitzer 19 behandelt worden ist, wird in das Innere des Fahrzeuges durch entsprechende Luftausgabeöffnungen 23, 24 und 25 ausgegeben (zum Beispiel eine Luftausgabeöffnung des DEF-Modus, eine Luftausga beöffnung des VENT-Modus und eine Luftausgabeöffnung des FOOT- Modus). Entsprechende Luftkappen 26, 27 und 28 sind zum selekti ven Öffnen/Schließen der entsprechenden Luftausgabeöffnungen 23, 24 und 25 vorgesehen.

Die Signale von dem Lufttemperatursensor 15 an dem Verdampfer ausgang und des SH-Berechners 18 werden an einer Hauptsteuerung 29 gesendet. Die Hauptsteuerung 29 sendet Steuersignale an den Motor 6 für das Gebläse 7 zum Steuern der Spannung (Drehzahl), die an den Motor 6 angelegt wird, die Kupplungssteuerung 14 für den Kompressor 10 zum Steuern des Betriebes der Kupplungssteue rung 14, das elektronische Expansionsventil 13 zum Steuern eines Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventiles 13 und das Luftmischklappenbetätigungsglied 22 zum Steuern des Öffnungsgra des der Luftmischklappe 21. An die Hauptsteuerung 29 werden ein Signal einer Zielraumtemperatur, die von einer Zielraumtempera tureinstelleinrichtung 30 angestellt wird, ein Schaltsignal von einer Schalteinrichtung 31 für einen Entfeuchtungsmo dus/Wirtschaftlichkeitsmodus, ein Signal einer Außenlufttempera tur, die von einem Außenlufttemperatursensor 32 erfaßt wird, ein Signal des Betrages von Sonnenschein, der von einem Sonnen scheinsensor 33 erfaßt wird, und ein Signal einer Innenlufttem peratur, die von einem Innenlufttemperatursensor 34 erfaßt wird, gesendet. Die Zieltemperatur der von dem Luftkanal 2 ausgegebe nen Luft (Zielausgabelufttemperatur: Toc) wird auf der Grundlage dieser Signale berechnet.

Die Berechnung und Steuerung in der Hauptsteuerung 29 werden ausgeführt, wie zum Beispiel in Fig. 2 gezeigt ist.

Ein Signal der durch die Raumtemperatureinstelleinrichtung 30 eingestellten Raumtemperatur (Ts), ein Signal der Innenlufttem peratur, die von dem Innenlufttemperatursensor 34 erfaßt ist, (Tr), ein Signal des Betrages des Sonnenscheines, der von dem Sonnenscheinsensor 33 erfaßt ist, (R) und ein Signal der Außen lufttemperatur, die von dem Außenlufttemperatursensor 32 erfaßt ist, (Tam) werden an die Hauptsteuerung 29 geliefert. In der Hauptsteuerung 29 wird die Zielausgabelufttemperatur Toc an ei nem Berechnungsschritt der Zielausgabelufttemperatur 41 durch die folgende Gleichung berechnet:

Toc = Kp (Ts-Tr) + f (Tam, R, Ts),

worin Kp eine vorbestimmte Konstante darstellt.

Die folgende Berechnung und Steuerung werden unter Benutzung des berechneten Toc in dem Berechnungsschritt der mittleren Ziel lufttemperatur an dem Verdampferausgang 42 ausgeführt. Wenn der Entfeuchtungsmodus ausgewählt ist, wird eine mittlere Zielluft temperatur SV am Verdampferausgang durch die folgende Gleichung berechnet:

Sv = Tice.

Durch Steuern zum Erfüllen dieser Gleichung kann eine maximale Entfeuchtungsfähigkeit aufgrund des Verdampfers 8 erzielt wer den. Hierbei stellt Tice eine untere Grenztemperatur zum Verhin dern der Bildung von Reif oder Eis auf dem Verdampfer 8 dar. Die Ausgangslufttemperatur des Verdampfers wird zu Tice gesteuert.

Wenn der Wirtschaftlichkeitsmodus ausgewählt ist, wird in dem Fall Toc < Tam die mittlere Zieltemperatur Sv am Ausgang des Verdampfers durch die folgende Gleichung berechnet:

Sv = Toc-a

In dem Fall von Toc < Tam wird die mittlere Ziellufttemperatur Sv an dem Verdampferausgang durch die folgende Gleichung berech net:

Sv = Tam-b

Hierbei stellen a und b vorbestimmte Konstanten dar.

Der Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventiles 13(A) wird so berechnet, daß die oben beschriebene Steuerbedingung er füllt ist, in einem Berechnungsschritt 43 des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventiles:

A = K1(Pv-Sv) + K2.In
In = (Pv-Sv) + In-1

Worin K1(Pv-Sv) ein Proportionalterm ist und K2.In ein Integral term ist. In-1 stellt das letzte In dar. K1 stellt eine vorbe stimmte Proportionalkonstante dar, und K2 stellt eine vorbe stimmte Integralkonstante dar.

Wenn das Kühlmittel in einem feuchten Zustand an dem Ausgang des Verdampfers 8 ist, muß, da die Dauerhaftigkeit des Kompressors 8 beeinträchtigt werden kann, der Grad der Überhitzung an dem Aus gang des Verdampfers 8 auf einem Wert nicht kleiner als ein vor bestimmter Wert gehalten werden. Damit ist dieses erzielt wird, ist es bevorzugt, den Grad der Überhitzung SH des Kühlmittels in dem Verdampfer 8 durch den SH-Berechner 18 zu berechnen und das A und das In unter Benutzung eines Signales des berechneten SH geeignet zu berechnen, wodurch die Abnahme von SH und ein feuch ter Zustand des Kühlmittels verhindert werden. Zum Beispiel wird in dem Fall von SH < 5 der Öffnungsgrad des elektronischen Ex pansionsventiles 13 durch die folgende Gleichung berechnet:

A = K3.In
In = (SH-5) + In-1

Durch diese Rechnung wird es möglich, den Grad der Überhitzung SH auf einen Wert nicht kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert (= 5) zu steuern. Hierbei stellt K3 eine vorbestimmte Integral konstante dar.

Das Signal des berechneten Öffnungsgrades des elektronischen Ex pansionsventiles 13A wird an das elektronisches Expansionsventil 13 gesendet, und das elektronische Expansionsventil 13 wird auf den berechneten Öffnungsgrad A gesteuert. Somit wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventiles 13 durch ein externes Steuersignal willkür lich gesteuert, und der Kühlmittelzustand in dem Verdampfer 8 kann auf optimale Bedingungen gesteuert werden.

Der Kühlmittelzustand in dem Verdampfer 8 ist gezeigt, wie zum Beispiel in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 fließt Kühlmit tel in den Verdampfer 8 von seinem Eingang in einem Zweiphasen gas/Flüssigkeitsfluß und bildet einen Zweiphasen gas/Flüssigkeitsbereich in einem Eingangsseitenbereich des Ver dampfers 8. Das Kühlmittel fließt in den Verdampfer 8 und bildet einen überhitzten Bereich in einem Ausgangsseitenbereich des Verdampfers 8. Je kleiner dieser überhitzte Bereich wird, desto höher wird die Betriebsfähigkeit des Verdampfers 8.

Die Größe des Überhitzungsbereiches kann durch die mittlere Ver dampferausgangslufttemperatur dargestellt werden. Wie zum Bei spiel in Fig. 3 gezeigt ist, können gemäß den Zuständen , und in dem Verdampfer 8 die mittleren Temperaturen des Kühl mittelgases der entsprechenden Zustände , und , die nahezu gleich den mittleren Verdampferausgangslufttemperaturen sind, aus den Signalen bestimmt werden, die von den Kühltemperaturen sensoren 16 und 17 erfaßt werden. Die Position zum Beenden des Verdampfens des Kühlmittels in dem Verdampfer 8 kann durch Steu ern des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventiles 13 geändert werden. Durch diese Änderung ändert sich, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die mittlere Temperatur des Kühlmittels in dem Verdampfer 8. Daher wird die Lufttemperatur, die durch den Ver dampfer 8 geht, durch Steuern der Temperatur des Verdampfers 8 selbst aufgrund der Steuerung des Öffnungsgrades des elektroni schen Expansionsventiles 13 gesteuert, wodurch die Ausgabeluft temperatur Pv auf eine geeignetere Temperatur gesteuert wird. Somit kann durch Steuern des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventiles 13 die Fähigkeit des Verdampfers 8 zu einer gegebenen Zeit optimiert werden, und durch die Steuerung wird der Komfort erhöht.

Weiterhin kann ein Wirtschaftlichkeitsmodus zum Sparen von Lei stung, die von dem Kompressor 10 verbraucht wird, als Reaktion auf den vorliegenden Zustand verwendet werden, und das Sparen von Leistung kann auch durch die Steuerung des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventiles 13 erzielt werden. Die Steuerung kann ausgeführt werden, wie zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 4 zeigt die schraffierte dreieckige Fläche eine gewünschte mögliche Fläche für verschiedene Steuerungen, die angewendet werden können. Die oberen zwei geneigten Kanten der schraffierten dreieckigen Fläche stellen die obere Grenze der Steuerfläche dar, die hier angenommen werden kann, d. h. die Steuerfläche, innerhalb die mittlere Verdampferausgangslufttem peratur durch den Kühlmittelkreislauf gesteuert werden kann. Die Bodenkante der schraffierten dreieckigen Fläche stellt eine Grenztemperatur Tice der Reif- oder Eisbildung des Verdampfers 8 dar.

Die mittlere Verdampferausgangslufttemperatur (Pv) wird inner halb der Fläche gesteuert, die Tice < Pv, Toc < Pv und Tam < Pv erfüllt. Damit dieses erzielt wird und die mittlere Verdamp ferausgangslufttemperatur (Pv) bei einer optimalen Temperatur gesteuert wird, wird in dem Wirtschaftlichkeitsmodus, der in Fig. 4 gezeigt ist, die mittlere Zielverdampferausgangslufttempe ratur (Sv) als eine Linie Sv = Toc-a innerhalb des Bereiches von Toc < Tam und einer Linie Sv = Tam-b innerhalb des Berei ches Toc < Tam berechnet, und der Öffnungsgrad des elektroni schen Expansionsventiles 13 wird so gesteuert, daß die mittlere Verdampferausgangslufttemperatur (Pv) entlang der Linien von Sv gesteuert werden. Hierbei können die vorbestimmten Konstanten a und b entweder verschiedene Werte oder gleiche Werte sein. Bei dieser Steuerung kann, da die Sv-Steuerlinie oberhalb der Linie der Reif/Eisbildungsgrenztemperatur Tic angeordnet ist, die für den Kompressor 8 benötigte Leistung zumindestens im Vergleich mit dem Entfeuchtungsmodus verringert werden, in dem die Steue rung entlang der Linie der Reif/Eisbildungsgrenztemperatur Tice ausgeführt wird. Wenn weiter die Sv-Steuerlinien (Linie von Sv = Tam-a und Linie von Sv = Tam-b) auf optimale Linien gesetzt werden, kann die Leistungsersparnis mehr oder weniger im Ver gleich mit der Steuerung unter Benutzung eines Expansionsventi les vom mechanischen Typ erzielt werden.

Wenn der Modus zu dem Entfeuchtungsmodus durch die Schaltein richtung 31 für den Entfeuchtungs-/Wirtschaftlichkeitsmodus ge schaltet wird, wird die mittlere Zielverdampferausgangslufttem peratur (Sv) als Sv = Tice berechnet, und die Steuerung wird ent lang der Linie der Reif/Eisbildungsgrenztemperatur Tic erzielt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Obwohl nur die Steuerung des Wirtschaftlichkeitsmodus und es Entfeuchtungsmodus oben erläutert worden sind, können verschie dene andere Steuerungen innerhalb der in Fig. 4 und 5 gezeig ten dreieckigen Fläche verwendet werden.

Die weiter oben beschriebene Steuerung wird die Verdrängung des Kompressors 10 so gesteuert, daß der Ansaugdruck des Kühlmittels auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Obwohl der Betrag des dem Kompressor 10 gelieferten Kühlmittels dazu neigen kann, durch das Drosseln des elektronischen Expansionsventiles 13 zu zunehmen, da der Kompressor 10 fortfährt, den Ansaugdruck des Kühlmittels im wesentlichen auf dem vorbestimmten konstanten Wert zu halten, nimmt der Betrag des von dem Kompressor 10 aus gegebenen Kühlmittels ab, und der Leistungsverbrauch des Kom pressors 10 nimmt ab. Daher kann auch das Sparen der Verbrauchs leistung des Kompressors 10 erzielt werden.

Durch die oben beschriebene Steuerung können die zum Beispiel in Fig. 6A-6C gezeigten Eigenschaften erzielt werden. Fig. 6A zeigt die Steuerung des Öffnungsgrades des elektronischen Expan sionsventiles 13 und des Expansionsventiles vom mechanischen Typ. Fig. 6B zeigt die Verbrauchsleistung der Kompressoren ent sprechend den in Fig. 6A gezeigten Steuerungen. Fig. 6C zeigt verschiedene Lufttemperaturen entsprechend den in Fig. 6A und 6B gezeigten Steuerungen. Wie in Fig. 6A-6C gezeigt ist, kann durch Steuern des Öffnungsgrades des elektronischen Expansions ventiles 13 in einem angemessenen Grad die Verbrauchsleistung des Kompressors 10 verringert werden, und die mittlere Verdamp ferausgangslufttemperatur kann auf eine geeignetere Temperatur zum Steuern der Raumtemperatur mit dem Ziel einer komfortablen Temperatur gesteuert werden. Obwohl die mittlere Verdampferaus gangslufttemperatur höher als die der vorhandenen Anlage in Fig. 6C ist, kann die Temperatur der Luft, die durch den Verdamp fer 8 gegangen ist, leicht zu einer Zielausgabelufttemperatur durch geeignetes Steuern der Luftmischklappe 21 und des Heizers 19 gesteuert werden.

Claims

1. Klimaanlage (1) für Fahrzeuge, mit:
einem Gebläse (7), das Luft zu dem Inneren eines Fahrzeuges durch einen Luftkanal (2) liefert;
einem Kühler (8), der in dem Luftkanal (2) vorgesehen ist, zum Kühlen der von dem Gebläse (7) gelieferten Luft;
einem Kühlmittelkreislauf (9), der Kühlmittel zu dem Kühler (8) zirkuliert;
einem Kompressor (10) variabler Verdrängung, der in dem Kühlmit telkreislauf (9) vorgesehen ist und der eine Vorrichtung zum Einstellen des Betrages des Kühlmittels, das von dem Kompressor (10) ausgegeben wird, und zum Einstellen des Druckes des Kühl mittels, das von dem Kompressor (10) angesaugt wird, aufweist; und
einem elektronischen Expansionsventil (13), das in dem Kühlmit telkreislauf (9) vorgesehen ist, das die Flußrate des in dem Kühlmittelkreislauf (9) zirkulierenden Kühlmittels als Reaktion auf ein externes Steuersignal steuern kann.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, mit einer Kühlertemperaturer fassungseinrichtung (17) zum Erfassen einer Lufttemperatur (To) an dem Ausgang des Kühlers (8) oder einer Lufttemperatur zwi schen Rippen des Kühlers (8),
wobei der Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventiles (13) so gesteuert ist, daß die von der Kühlertemperaturerfas sungseinrichtung (17) erfaßte Temperatur zu einer Ziel-/Soll temperatur gesteuert wird.

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, bei der die Kühlerausgangslufttemperatur (To) als eine mittlere Temperatur in einem Bereich an einem Ausgang des Kühlers (8) er faßt ist.

4. Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der die Lufttemperatur zwischen den Rippen des Kühlers (8) als eine mittlere Temperatur einer Mehrzahl von Lufttemperaturen erfaßt ist.

5. Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Grades einer Überhit zung des Kühlmittels an dem Ausgang des Kühlers (8) oder einer Temperatur entsprechend dem Grad der Überhitzung, wobei ein Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventiles (13) so gesteuert wird, daß der erfaßte Grad der Überhitzung nicht geringer als ein vorbestimmter Wert gesteuert wird.

6. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (32) zum Erfassen einer Temperatur der Au ßenluft, einer Kühlertemperaturerfassungseinrichtung (17) zum Erfassen der Lufttemperatur an dem Ausgang des Kühlers (8) oder der Lufttemperatur zwischen den Rippen des Kühlers (8) und einer Einrichtung zum Berechnen einer Ziel-/Solltemperatur der aus dem Luftkanal (2) ausgegebenen Luft aus der auf das Fahrzeug ausge übten thermischen Last und einer durch eine Raumtemperaturein stelleinrichtung (30) eingestellten Ziel-/Sollraumtemperatur, wobei das elektronisches Expansionsventil (13) so gesteuert ist, daß eine durch die Kühlertemperaturerfassungseinrichtung (17) erfaßte Lufttemperatur (Pv) die folgenden Gleichungen erfüllt:
Tice < Pv, Toc < Pv und Tam < Pv,
wobei Tice eine niedrigere Grenztemperatur zum Verhindern der Reif-/Eisbildung des Kühlers darstellt, Toc eine Ziel-/Soll ausgabelufttemperatur darstellt und Tam eine Außenlufttem peratur darstellt.