DE102007030954A1

DE102007030954A1 - Kältemittelkreislaufvorrichtung für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007030954A1
Application number: DE200710030954
Authority: DE
Inventors: Minoru Kariya Sasaki; Satoshi Kariya Itoh; Yasue Kariya Yonezu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2008-01-31
Also published as: JP2008030740A

Abstract

Eine auf einem Fahrzeug montierte Kältemittelkreislaufvorrichtung umfasst einen Kältemittelkreislauf (110) mit einem Kompressor (111) zum Ausstoßen von Kältemittel, so dass seine Ausstoßmenge einstellbar ist, und eine Steuerung (120) zum Steuern der Ausstoßmenge des Kompressors (111). Zumindest, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) höher als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, verringert die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111), so dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, der entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) definiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug, die für die Verwendung mit einem Kältemittel, z.B. Kohlendioxid, geeignet ist, in welcher der Druck auf der Hochdruckseite in der Verwendung einen kritischen Druck übersteigt.
Ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, in dem die Hochdruckseite des Kältemittels in einem überkritischen Bereich arbeitet, um einem Kompressor zu ermöglichen, den Durchsatz des Kältemittels zu steuern, wie zum Beispiel in JP-A-8-110104 offenbart, war bisher bekannt. Die Steuerung des Durchsatzes des Kompressors verbessert den Leistungskoeffizienten (COP), wodurch der Wirkungsgrad des Kühlsystems verbessert wird.
Allerdings wird in dem bisherigen Stand der Technik nirgends speziell offenbart, wie der Durchsatz des Kompressors entsprechend einer thermischen Last eines Kältemittelkreislaufs oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs gesteuert werden soll. In dem Kältemittelkreislauf wird die Anzahl von Umdrehungen des Kompressors unter einer Bedingung einer hohen thermischen Last, zum Beispiel im Sommer, oder einem Hochgeschwindigkeitszustand des Fahrzeugs auf einen hohen Pegel eingestellt, und folglich kann eine Wärmeabstrahlungskapazität eines Außenwärmetauschers ebenso verbessert werden, wodurch eine hohe Kühlkapazität bereitgestellt wird. Dies führt jedoch zu einer Zunahme des Leistungsverbrauchs des Kompressors und der Last eines Fahrzeugmotors, was zu einem schlechten Kraftstoffwirkungsgrad führt. Außerdem neigt dies dazu, zu einem großen Unterschied der Kühlkapazität im Vergleich zu der während des Anhaltens oder der Fahrt des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit zu führen, was einen Fahrgast dazu bringt, sich schlechter zu fühlen.
Angesichts der vorangehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, die in einem Hochdrehzahlbereich des Kompressors Kompressorenergie spart, während sie eine Verschlechterung des Gefühls des Fahrgasts verhindert.
Gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine auf einem Fahrzeug montierte Kältemittelkreislaufvorrichtung: einen Kältemittelkreislauf (110) mit einem Kompressor (111) zum Komprimieren von Kältemittel in Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und zum Ausstoßen des komprimierten Kältemittels derart, dass seine Ausstoßmenge einstellbar ist; und eine Steuerung (120) zum Steuern der Ausstoßmenge des Kompressors (111). Zumindest, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) höher als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, verringert die Steuerung (120) in der Kältemittelkreislaufvorrichtung die Ausstoßmenge des Kompressors (111) derart, dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, die entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) definiert ist.
Auf diese Weise wird die Menge an Kältemittel, die dazu neigt, überschüssig zu sein, in dem Hochdrehzahlbereich des Kompressors (111) verringert, so dass die Leistung des Kompressors (111) vermindert werden kann. Dies kann die Leistung des Kompressors (111) verringern. Das Verringern der Ausstoßmenge verringert die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110), so dass ein Unterschied zu der Kühlkapazität zur Zeit des Anhaltens oder der Fahrt des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit verringert werden kann, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert wird.
Wenn zum Beispiel eine thermische Last des Kältemittelkreislaufs (110) höher als eine vorgegebene thermische Last ist, kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringern. Dies kann die Leistung des Kompressors (111) verringern und die Verschlechterung des Kühlungsgefühls des Fahrgasts in dem Hochdrehzahlbereich des Kompressors (111) und in einem Fall hoher thermischer Last verhindern. Wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit alternativ höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ist, kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringern. Außerdem kann die Steuerung (120) die thermische Last aus dem Druck des Kältemittels und/oder einer Innenlufttemperatur des Fahrzeugs und/oder seiner Außenlufttemperatur und/oder einer Kühltemperatur an einem niederdruckseitigen Wärmetauscher (114) des Kältemittelkreislaufs (110) bestimmen, oder die Steuerung (120) kann die Fahrzeuggeschwindigkeit aus einer Motordrehzahl des Fahrzeugs oder unter Verwendung eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors bestimmen.
Alternativ kann die Steuerung (120), wenn die thermische Last größer wird, einen Verringerungsbetrag in der Ausstoßmenge vermindern, oder, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) größer wird, kann die Steuerung (120) den Verringerungsbetrag in der Ausstoßmenge erhöhen. Außerdem kann die Steuerung (120) eine Zielkühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110) derart festlegen, dass die Zielkühlkapazität umso kleiner ist, je größer die thermische Last ist, und verringert dann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringern, um die klein festgelegte Zielkühlkapazität zu erreichen. Auf diese Weise kann die Leistung des Kompressors (111) eingespart werden, und die Verschlechterung des Kühlgefühls kann verhindert werden, ohne die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110) übermäßig zu verringern.
Außerdem kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) auf eine vorgegebene Ausstoßmenge oder weniger verringern, oder die Steuerung (120) kann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) derart verringern, dass ein Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) gleich oder kleiner als ein vorgegebenes Drehmoment ist, oder die Steuerung (120) kann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) derart verringern, dass ein Leistungsverbrauch des Kompressors (111) gleich oder geringer als eine vorgegebene Leistung ist.
Wenn der Kompressor (111) ein motorbetriebener Kompressor (111) ist, der von dem Fahrzeugmotor angetrieben wird, kann die Motorleistung verringert werden, indem die Leistung des Kompressors (111) eingespart wird, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad des Motors verbessert wird.
In einem motorbetriebenen Kompressor (111), der von einem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird, verringert die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) ansprechend auf ein Signal, das zu einem Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) gehört, für einen passenden Betrieb des Motors, der von einer Motorsteuerung (130) bestimmt wird.
Außerdem kann die Steuerung (120) das Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) für den passenden Motorbetrieb berechnen und kann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) ansprechend auf das zu dem Betriebsdrehmoment gehörende Signal verringern. Dies kann den Einfluss der Leistung des Kompressors (111) in Bezug auf den Motor soweit wie möglich verringern, wodurch die Steuerung der Ausstoßmenge durchgeführt wird, während der Schwerpunkt auf die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads des Motors gelegt wird.
Alternativ kann der Kompressor (111) ein elektrischer Kompressor (111A) sein, der von einem Elektromotor (111b) angetrieben wird. In diesem Fall kann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) beliebig durch ein elektrisches Stromsignal, ein Spannungssignal und ein relatives Einschaltdauersignal eingestellt werden, die von der Steuerung (120) ausgegeben werden.
Außerdem kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung ferner eine Innen-/Außenluftauswahleinrichtung (118a) zum Auswählen der Innenluft oder der Außenluft des Fahrzeugs als Luft zum Kühlen umfassen. Wenn die Innen-/Außenluftauswahleinrichtung (118a) in diesem Fall die Außenluft auswählt, kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringern. Da die Außenlufttemperatur ein kennzeichnender Wert ist, der direkt mit der thermischen Last verknüpft ist, ist die vorliegende Steuerung für die Verwendung geeignet, wenn die Außenluft ausgewählt wird.
Alternativ kann die Steuerung (120) ein Steuersignal zum Bestimmen der Ausstoßmenge in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen (N) des Kompressors (111) festlegen. Wenn in diesem Fall die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, belegt die Steuerung (120) das Steuersignal mit einer größeren Begrenzung, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird. Auf diese Weise wird die Ausstoßmenge des Kältemittels, die dazu neigt, überschüssig zu sein, in dem Hochdrehzahlbereich des Kompressors (111) verringert, indem das Steuersignal begrenzt wird, wodurch die Leistung des Kompressors (111) vermindert wird. Dies kann die Leistung des Kompressors (111) sicher mit Leichtigkeit verringern. Außerdem verringert das Verringern der Ausstoßmenge die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110), so dass ein Unterschied zu der Kühlkapazität zur Zeit des Anhaltens oder der Fahrt des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit vermindert werden kann, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert wird.
In einem Fall, in dem die Ausstoßmenge im Verhältnis zu der Erhöhung des Steuersignals erhöht wird, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, kann die Steuerung (120) dem Steuersignal die Begrenzung auferlegen, um eine Erhöhung des Steuersignals stärker zu verringern, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird. Außerdem kann die Steuerung (120) das Steuersignal festlegen, indem sie neben der Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) einen hochtemperaturseitigen Druck (Pd) auf einer Ausstoßseite des Kompressors (111) und einen niederdruckseitigen Druck (Ps) auf einer Ansaugseite des Kompressors (111) verwendet. In diesem Fall kann das Steuersignal am besten unter einer Bedingung festgelegt werden, in der ein Wärmegleichgewicht in dem Kältemittelkreislauf (110) berücksichtigt wird. Dies kann das besser geeignete Steuersignal liefern.
Zum Beispiel kann die Steuerung (120) den niederduckseitigen Druck (Ps) beliebig aus einem niederdruckseitigen Kältemitteldruck des Kältemittelkreislaufs (110), einer niederdruckseitigen Rohrleitungstemperatur des Kältemittelkreislaufs (110), einer Oberflächentemperatur eines niederdruckseitigen Wärmetauschers (114) des Kältemittelkreislaufs (110) und einer Lufttemperatur der von dem niederdruckseitigen Wärmetauscher (114) gekühlten Luft schätzen. Wenn die Steuerung (120) alternativ eine Zunahme des Steuersignals verringert, kann die Steuerung (120) eine derartige Begrenzung auferlegen, dass ein Zunahmebetrag in dem Steuersignal in einem Bereich der Anzahl von Umdrehungen, der gleich oder größer als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, gleich null ist.
Wenn die Steuerung (120) die Zunahme des Steuersignals verringert, kann die Steuerung (120) den Bereich der Anzahl von Umdrehungen, der gleich oder größer als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, in eine Vielzahl von Drehzahlbereichen aufteilen. In diesem Fall kann die Steuerung (120) dem Steuersignal die Begrenzung auferlegen, so dass eine Zunahmerate des Steuersignals in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen (N) in einem hochdrehzahlseitigen Drehzahlbereich kleiner als die des Steuersignals in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen (N) in einem niederdrehzahlseitigen Drehzahlbereich ist. Dies kann die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110) und die Leistung des Kompressors (111) über den gesamten Bereich der Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) auf geeignete Werte steuern.
Außerdem kann das Steuersignal beliebig das elektrische Stromsignal, das Spannungssignal und das relative Einschaltdauersignal sein.
Alternativ kann die Steuerung (120) die Frostschutzsteuerung durchführen, um Frost auf einer Oberfläche des niederdruckseitigen Wärmetauschers (114) des Kältemittelkreislaufs (110) zu verhindern. Wenn eine Bedingung für die Frostschutzsteuerung erfüllt ist, kann die Steuerung (120) die Frostschutzsteuerung durchführen, während sie der Forstschutzsteuerung Priorität gegenüber der Steuerung der Verringerung der Ausstoßmenge des Kompressors (111) gibt. Folglich kann die Frostschutzsteuerung genau durchgeführt werden.
Wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, kann die Steuerung (120) dem Steuersignal eine größere Begrenzung auferlegen, so dass das Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) gleich oder kleiner als das vorgegebene Drehmoment ist, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird. Alternativ kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge in einem Drehzahlbereich, der niedriger als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, maximieren. Auf diese Weise kann die Ausstoßmenge von Kältemittel, die dazu neigt, in dem Niedrigdrehzahlbereich klein zu sein, hinreichend sichergestellt werden, wodurch die hohe Kühlkapazität an den Tag gelegt wird. Alternativ kann die Steuerung (120) die Ausstoßmenge in dem Drehzahlbereich, der niedriger als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, unter Verwendung eines erhöhten Steuersignals, das erhalten wird, indem ein vorgegebener Betrag zu dem entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) festgelegten Steuersignal addiert wird, bestimmen.
In der Kältemittelkreislaufvorrichtung kann der Druck des von dem Kompressor (111) komprimierten Kältemittels den kritischen Druck übersteigen.
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug: einen Kältemittelkreislauf (110) mit einem Kompressor (111) zum Komprimieren von Kältemittel in Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und zum Ausstoßen des komprimierten Kältemittels derart, dass seine Ausstoßmenge einstellbar ist; und eine Steuerung (120) zum Steuern der Ausstoßmenge des Kompressors (111). Wenn in der auf dem Fahrzeug montierten Kältemittelkreislaufvorrichtung zumindest eine Bedingung einer ersten Bedingung, bei der die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) höher als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, einer zweiten Bedingung, bei der eine thermische Last des Kältemittelkreislaufs (110) höher als eine vorgegebene thermische Last ist, und einer dritten Bedingung, bei der eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ist, erfüllt ist, verringert die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111), so dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, der entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) definiert ist. Folglich ist es möglich, die Leistung des Kompressors in einem Hochdrehzahlbereich des Kompressors zu sparen, während die Verschlechterung des Gefühls des Fahrgasts verhindert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Gesamtaufbau einer Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
3 ist ein Kennfeld für die Bestimmung einer Ausstoßkapazität eines Kompressors in der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Diagramm, das Kühlkapazitäten und Leistungsverbrauch in Bezug auf Fahrzeuggeschwindigkeiten in der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
6 ist eine Kennlinie zur Bestimmung einer Zieltemperatur TEO in der zweiten Ausführungsform;
7 ist ein Diagramm, das Luftauslasstemperaturen (Lufttemperaturen) und Leistungsverbrauch in Bezug auf Fahrzeuggeschwindigkeiten in der zweiten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in einer dritten Ausführungsform ausgeführt wird;
9 ist ein schematisches Diagramm, das einen gesamten Aufbau einer Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in der vierten Ausführungsform ausgeführt wird;
11 ist ein schematisches Diagramm, das einen gesamten Aufbau einer Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
12 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in einer sechsten Ausführungsform ausgeführt wird;
13 ist eine Kennlinie zum Berechnen der Zielanzahl von Umdrehungen in der sechsten Ausführungsform;
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen den Anzahlen von Kompressorumdrehungen N und Kühlkapazitäten in der sechsten Ausführungsform zeigt;
15 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen den Anzahlen von Kompressorumdrehungen N und verbrauchten Leistungen des Kompressors in der sechsten Ausführungsform zeigt;
16 ist ein Steuerflussdiagramm, das von einer Steuerung in einer siebten Ausführungsform ausgeführt wird;
17 ist eine Kennlinie zum Berechnen der Zielanzahl von Umdrehungen in der siebten Ausführungsform;
18 ist ein Diagramm, das Steuersignalwerte in Bezug auf die Anzahlen von Kompressorumdrehungen N in einer zehnten Ausführungsform zeigt;
19 ist ein Diagramm, das Steuersignalwerte in Bezug auf die Anzahl von Kompressorumdrehungen N in einem modifizierten Beispiel der zehnten Ausführungsform zeigt; und
20 ist ein Diagramm, das ein Festlegungsverfahren für eine in 19 gezeigte Spanne zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Verwendung von 1 bis 4 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 auf ein Fahrzeug montiert, das einen (nicht gezeigten) Motor als eine Antriebsquelle für die Fortbewegung verwendet und zum Durchführen der Kühlung (Klimatisierung) eines Fahrzeugraums des Fahrzeugs dient. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 umfasst hauptsächlich einen Kältemittelkreislauf 110, eine Steuerung 120 und ähnliches. Der Kältemittelkreislauf 110 verwendet Kohlenstoffdioxid (CO₂) als Kältemittel, das in dem Kreislauf zirkuliert. Das Kältemittel wird in einem Zustand verwendet, in dem ein Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite höher als der kritische Druck ist.
In dem Kältemittelkreislauf 110, sind ein Kompressor 111, ein Außenwärmetauscher 112, ein Expansionsventil 113, ein Innenwärmetauscher 114 und ein Sammler 115 derart ausgebildet, dass sie aufeinander folgend in einer Ringform verbunden werden sollen. Ein Innenwärmetauscher 116 ist angeordnet, um Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel (Hochtemperaturkältemittel), das zwischen dem Außenwärmetauscher 112 und dem Expansionsventil 113 strömt, und dem niederdruckseitigen Kältemittel (Niedertemperaturkältemittel), das zwischen dem Sammler 115 und dem Kompressor 111 strömt, auszutauschen.
Unter den jeweiligen Bestandteilen 111 bis 116, welche den vorstehend beschriebenen Kältemittelkreislauf 110 bilden, ist der Innenwärmetauscher 114 in einem Klimaanlagengehäuse 117 untergebracht, das später beschrieben werden soll, und zusammen mit einer Gebläseeinheit 118 im Inneren des Fahrzeugraums (insbesondere in einem Armaturenbrett) angeordnet. Andere Bestandteile (111 bis 113, 115 und 116) sind in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet.
Der Kompressor 111 ist eine Fluidmaschine zum Komprimieren des Kältemittels in Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und zum Ausstoßen des komprimierten Kältemittels zu dem Außenwärmetauscher 112. Eine Kurbelriemenscheibe des Motors und eine Riemenscheibe des Kompressors 111 sind durch einen Riemen verbunden, und der Kompressor 111 wird von dem Motor angetrieben. Der Kompressor 111 ist ein Kompressor mit variabler Verdrängung, in dem seine Ableitungskapazität pro Umdrehung einstellbar ist. Insbesondere ist der in diesem Beispiel verwendete Kompressor 111 ein Taumelscheibenkompressor. Die Menge an von dem Kompressor 111 ausgestoßenem Kältemittel wird bestimmt, indem die Ableitungskapazität pro Umdrehung mit der Anzahl von Umdrehungen des Kompressors 111 (worauf hier nachstehend als die „Anzahl von Kompressorumdrehungen N" Bezug genommen wird) multipliziert wird.
Eine (nicht gezeigte) Taumelscheibe des Kompressors 111 ist in einer Taumelscheibenkammer im Inneren des Kompressors 111 angeordnet, um sich zusammen mit der Kompressordrehwelle zu drehen. Die Taumelscheibe ist mit einem Kolben verbunden, der im Inneren eines Zylinders gleitet. Der Kompressor 111 ist mit einem nicht gezeigten Durchsatzsteuerventil versehen. Das Einstellen eines Öffnungsgrads des Durchsatzsteuerventils stellt einen Druck im Inneren der Taumelscheibenkammer (einen Zwischendruck zwischen einem Ableitdruck und einem Ansaugdruck) ein, wodurch ein Neigungswinkel der Taumelscheibe in Bezug auf die Kompressordrehwelle geändert wird. Der Hub des Kolbens wird zusammen mit der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe verändert, so das die Ausstoßkapazität pro Umdrehung des Kompressors 111 fortlaufend von der minimalen Ausstoßkapazität von etwa null bis zu der maximalen Ausstoßkapazität, die von dem Kompressor 111 angenommen werden kann, eingestellt wird.
Der Öffnungsgrad des Durchsatzsteuerventils wird basierend auf einem Steuersignal (zum Beispiel einem elektrischen Stromsignal) eingestellt, das von der Steuerung 120, die später beschrieben werden soll, ausgeben wird. Das heißt, die Ausstoßkapazität (Ausstoßmenge) des Kompressors 111 wird von der Steuerung 120 gesteuert. Wenn das Stromsignal erhöht wird, wird die Ausstoßkapazität des Kompressors 111 in eine größere geändert.
Ein Drucksensor 111a ist auf der Ausstoßseite des Kompressors 111 (zwischen dem Kompressor 111 und dem Außenwärmetauscher 112) angeordnet, um den Druck des aus dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittels zu erfassen (worauf nachstehend als ein „hochdruckseitiger Druck Pd" Bezug genommen wird). Ein von dem Drucksensor 111a erfasstes hochdruckseitiges Drucksignal wird in die Steuerung 120, die später beschrieben werden soll, eingegeben.
Der Außenwärmetauscher 112 ist in einem Vorderteil des Motorraums des Fahrzeugs (zum Beispiel auf der Rückseite eines Lüftungsgitters) angeordnet und ist ein Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem aus dem Kompressor 111 ausgestoßenem Kältemittel und der in den Motorraum strömenden Außenluft, um dadurch das Kältemittel zu kühlen.
Das Expansionsventil 113 dient als eine Dekomprimierungseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 112 (interner Wärmetauscher 116) strömt, um das Kältemittel in eines mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck zu verändern. Das Expansionsventil 113 ist ein mechanisches Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad entsprechend der Temperatur des aus dem Außenwärmetauscher 112 strömenden Kältemittels eingestellt wird. Insbesondere erfasst das Expansionsventil 113 die Temperatur des aus dem Außenwärmetauscher 112 strömenden Kältemittels und steuert auf diese Weise den hochdruckseitigen Druck des Kältemittels, so dass der Kältemitteldruck im Wesentlichen einen optimaleren Wirkungsgrad zeigt.
Der Innenwärmetauscher (niederdruckseitiger Wärmetauscher) 114 ist derart angeordnet, dass der gesamte Strömungsweg von Luft in dem Klimaanlagengehäuse 117 gekreuzt wird. Der Innenwärmetauscher ist ein Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem von dem Expansionsventil 113 dekomprimierten Kältemittel und Luft, die durch das Klimaanlagengehäuse 117 strömt, um dadurch die Luft, die klimatisiert werden soll, zu kühlen. Ein Thermistor 114a ist auf der stromabwärtigen Seite des klimatisierten Luftstroms des Innenwärmetauschers 114 angeordnet, um die Temperatur von Luft zu erfassen, die von dem Innenwärmetauscher gekühlt wird (Temperatur der gekühlten Luft Te). Ein von dem Thermistor 114a erfasstes Temperatursignal der gekühlten Luft wird in die Steuerung 120 eingegeben, die später beschrieben werden soll.
Der Sammler 115 ist ein Aufnehmer zum Aufnehmen des aus dem Innenwärmetauscher 114 strömenden Kältemittels und zum Trennen des Kältemittels in Dampf- und Flüssigphasen, um das flüssige Kältemittel darin zu lagern. Ferner erlaubt der Sammler 115 dem gasförmigen Kältemittel und einer kleinen Menge an flüssigem Kältemittel in der Nähe seines Bodens (in welchem Öl aufgelöst ist), über den Innenwärmetauscher 116 in den Kompressor 111 eingesaugt zu werden.
Der Innenwärmetauscher 116 ist ein Wärmetauscher zum Unterkühlen des Hochtemperaturkältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 112 strömt, während das Niedertemperaturkältemittel, das aus dem Innenwärmetauscher 114 (Sammler 115) strömt, überhitzt wird, wodurch eine Enthalpiedifferenz in dem Außenwärmetauscher 112 vergrößert wird, um die Kühlkapazität zu erhöhen.
Die Gebläseeinheit 118 mit einem Gebläse 118b ist an einem Ende des Klimaanlagengehäuses 117 bereitgestellt. Die Gebläseeinheit 118 ist geeignet, der klimatisierten Luft zu ermöglichen, an den Innenwärmetauscher 114 zugeführt zu werden. Eine Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a, die als eine Innen-/Außenluftauswahleinrichtung dient, ist in einem klimatisierten Luftansaugabschnitt der Gebläseeinheit 118 bereitgestellt. Die Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a wird von der Steuerung 120, die später beschrieben werden soll, drehbar gesteuert, so dass eine Öffnungsposition des Luftansaugabschnitts geändert werden kann, um die Innenluft oder die Außenluft des Fahrzeugs als die Luft auszuwählen, die klimatisiert werden soll.
Neben dem Innenwärmetauscher 114 ist ein Heizungskern 117a als eine Heizung in dem Klimaanlagengehäuse 117 angeordnet. Der Heizungskern 117a ist in Bezug auf den Innenwärmetauscher 114 auf der stromabwärtigen Seite des klimatisierten Luftstroms angeordnet. Der Heizungskern 117a ist ein Wärmetauscher zum Erwärmen der darin strömenden klimatisierten Luft unter Verwendung von Heißwasser, das zwischen dem Motor und dem Kern selbst zirkuliert, als eine Heizquelle. Ein Umleitungsströmungsweg 117b, durch den die klimatisierte Luft strömt, während sie den Heizungskern 117a umgeht, ist zwischen dem Heizungskern 117a und dem Klimaanlagengehäuse 117 ausgebildet.
Der Heizungskern 117a ist mit einer Luftmischklappe 117c versehen. Die Luftmischklappe 117c ist eine Drehklappe. Das Verhältnis eines Durchsatzes durch den Heizungskern 117a strömender erwärmter Luft zu dem von durch den Umleitungsweg 117b strömender gekühlter Luft wird entsprechend dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 117c eingestellt, um dadurch die Temperatur der klimatisierten Luft auf der stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 117a (entsprechend der Innenlufttemperatur in dem Fahrzeugraum) einzustellen. Wenn die Luftmischklappe 117c zum Beispiel ganz geschlossen ist, um die ganze Oberfläche des Heizungskerns 117a zu bedecken, ist die Käitemittelkreislaufvorrichtung in einem maximalen Kühlungsbetrieb (Maxcool-Betrieb) durch den Innenwärmetauscher 114. Wenn die Luftmischklappe 117c im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Zustand ganz geöffnet ist, um den Umleitungsströmungsweg 117b zu schließen, ist die Kältemittelkreislaufvorrichtung in einem maximalen Heizbetrieb (Maxhot-Betrieb) durch den Heizungskern 117a. Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 117c wird von der Steuerung 120 gesteuert, die später beschrieben werden soll.
Die am weitesten stromabwärtig gelegene Seite des Heizungskerns 117a des Klimaanlagengehäuses 117 ist mit einer Vielzahl von Luftauslässen verbunden, die in Richtung des Fahrzeugraums geöffnet sind. Die klimatisierte Luft mit einer durch die Luftmischklappe 117c eingestellten Temperatur wird von dem ausgewählten Luftauslass in den Fahrzeugraum geblasen.
Die Steuerung 120, die als die Steuerungseinrichtung dient, ist aus einem Mikrocomputer und seiner Peripherieschaltung aufgebaut. Die Steuerung 120 führt die Berechnungsverarbeitung des hochdruckseitigen Drucksignals von dem Drucksensor 111a gemäß einem voreingestellten Programm, dem Temperatursignal der gekühlten Luft von dem Thermistor 114a, einem Innenlufttemperatursignal von dem Innenluftsensor 121 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem nicht gezeigten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung) durch. Die Steuerung führt auch die Berechnungsverarbeitung eines Motordrehzahlsignals von einem nicht gezeigten Motordrehzahlsensor, eines Außenlufttemperatursignals von einem nicht gezeigten Außenlufttemperatursensor (thermische Lasterfassungseinrichtung) und eines von einem Fahrgast auf einem nicht gezeigten Bedienfeld voreingestellten Temperatursignals durch. Außerdem führt die Steuerung die Steuerung des Betriebs und der Ausstoßmenge des Kompressors 111, die Steuerung der Position der Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a der Gebläseeinheit 118, die Steuerung des Betriebs des Gebläses 118b und die Steuerung des Öffnungsgrads der Luftmischklappe 117c durch.
Nun wird der Steuerungsbetrieb gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter weiterer Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
Die Steuerung 120 betreibt den Kältemittelkreislauf 110 basierend auf einer Kühlungsanforderung von dem Fahrgast. Zuerst werden in Schritt S100 das hochdruckseitige Drucksignal, das Signal der gekühlten Luft, das Innenlufttemperatursignal, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das Motordrehzahlsignal, das Außenlufttemperatursignal und das voreingestellte Temperatursignal jeweils von dem Drucksensor 11a, dem Thermistor 114, dem Innenluftsensor 121, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, dem Motordrehzahlsensor, dem Außenluftsensor und dem Bedienfeld eingelesen.
Dann wird in Schritt S110 eine Kühllast (entspricht der thermischen Last) des Kältemittelkreislaufs 110 berechnet. Die Außenlufttemperatur wird als die Kühllast behandelt. Dann wird in Schritt S120 eine Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Zu diesem Zeitpunkt kann ein von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erhaltenes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal als dieses verwendet werden.
Dann wird in Schritt S130 bestimmt, ob ein Kühllastzustand des Kältemittelkreislaufs 110 und ein Fahrzustand des Fahrzeugs einem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand entsprechen oder nicht. Der Begriff „Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand", wie er hier verwendet wird, bedeutet einen Zustand, in dem die in Schritt S110 berechnete Kühllast (Außenlufttemperatur) höher als eine vorgegebene Kühllast (zum Beispiel Außenlufttemperatur von 30°C) ist und die in Schritt S120 berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit (zum Beispiel 60 km/h) ist.
Wenn in Schritt S130 bestimmt wird, dass der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand nicht erfüllt ist (Nein), steuert die Steuerung 120 die Ausstoßmenge des Kompressors 111 in Schritt S140 normalerweise derart, dass die Ausstoßmenge der Kühllast entspricht. Das heißt, eine Zieltemperatur (auf die nachstehend als „Zielauslasstemperatur" Bezug genommen wird) der klimatisierten Luft auf der stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 117a wird aus der Außenlufttemperatur, der Innenlufttemperatur und ähnlichem berechnet, so dass die Temperatur im Inneren des Fahrzeugraums (Innenlufttemperatur) auf eine von einem Fahrgast festgelegte voreingestellte Temperatur eingestellt werden kann. Außerdem wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 derart gesteuert, dass die Temperatur Te der gekühlten Luft an dem Innenwärmetauscher 114 eine vorgegebene Temperatur (zum Beispiel 3°C) wird. Mit anderen Worten wird die Ausstoßkapazität des Kompressors 111 über das Durchsatzsteuerungsventil eingestellt, wodurch die Ausstoßmenge gesteuert wird, die durch Multiplizieren der Ausstoßenge mit der Anzahl von Kompressorumdrehungen N erhalten wird. Die Anzahl von Kompressorumdrehungen N, wird erhalten, indem die Motordrehzahl mit einem Riemenscheibenverhältnis (das ein Verhältnis eines Kurbelriemenscheibendurchmessers des Motors zu einem Riemenscheibendurchmesser des Kompressors 111 ist) multipliziert wird. Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 117c wird derart gesteuert, dass die Lufttemperatur auf der stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 117a die Zielluftauslasstemperatur wird. Die Steuerung 120 steuert die Position der Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a entsprechend dem von dem Fahrgast eingestellten Innen-/Außenluftsignal (hinsichtlich der Auswahl der Innenluft oder der Außenluft). Wenn das von dem Drucksensor 111a erhaltene hochdruckseitige Drucksignal einen Wert überschreitet, der einem vorgegebenen Druck entspricht, hält die Steuerung 120 den Betrieb des Kältemittelkreislaufs 110 zum Schutz des Kältemittelkreislaufs 110 an.
Wenn in Schritt S130 dagegen bestimmt wird, dass der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand erfüllt sind (Ja), macht das Verfahren mit Schritt S150 weiter.
In dem Hochgeschwindigkeitszustand des Fahrzeugs ist der Durchsatz von Außenluft, die in den Außenwärmetauscher 112 strömt, erhöht, was zu einer Erhöhung der Wärmeabstrahlungskapazität des Außenwärmetauschers 112 führt, so dass die Kühlkapazität des Innenwärmetauschers 114 erhöht wird (siehe in 4 gezeigten Stand der Technik). Wie in dieser Ausführungsform wird bei der Verwendung des motorbetriebenen Kompressors 111 die Anzahl von Umdrehungen des Kompressors 111 zusammen mit der Erhöhung der Motordrehzahl bei dem Hochgeschwindigkeitszustand erhöht, was eine Erhöhung der Ausstoßmenge (Kühlkapazität) der Kompressors 111 ergibt. Folglich wird in dieser Ausführungsform in einem Bereich der Umdrehungsanzahl, der gleich oder höher als die Anzahl von Kompressorumdrehungen (vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N) ist, welcher der Motordrehzahl in dem Hochgeschwindigkeitszustand entspricht, der folgende Betrieb durchgeführt, um die Ausstoßmenge des Kompressors 111 in Schritt S150 zu verringern. Das heißt, ein Betrag einer Verringerung in der Ausstoßkapazität wird basierend auf einem in 3 gezeigten Kennlinienfeld berechnet, wobei die vorstehend beschriebene Tatsache berücksichtigt wird.
Das Kennlinienfeld in 3 zeigt eine Beziehung der Ausstoßkapazitäten (%) des Kompressors 111 in Bezug auf die Außenlufttemperaturen (Kühllasten) unter Verwendung der Anzahl von Kompressorumdrehungen (N1 < N2 < N3 ...) als Parameter. Wie in diesem Kennlinienfeld dargestellt, ist die Ausstoßkapazität insbesondere bei Temperaturen, die gleich oder höher als die Außenlufttemperatur sind, welche der vorgegebenen Kühllast entspricht (z.B. bei Temperaturen von 30°C oder höher), umso größer, je höher die Außenlufttemperatur ist, das heißt, je kleiner die Differenz (der Verringerungsbetrag der Ausstoßkapazität) zu der maximalen Ausstoßkapazität (100%) ist. Das heißt, die Ausstoßkapazität des Kompressors wird von der vorgegebenen Ausstoßmenge auf die maximale Ausstoßkapazität (100%) geändert. Je höher die Anzahl von Kompressorumdrehungen (von N1 bis N3) ist, desto größer ist die Differenz (der Verringerungsbetrag der Ausstoßkapazität) zu der maximalen Ausstoßkapazität (100%).
In dem Hochlastzustand bei der hohen Außenlufttemperatur (mit der hohen Kühllast) wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 normalerweise derart gesteuert, dass sie erhöht wird (seine maximale Ausstoßmenge ist 100%). In diesem Fall der Ausführungsform wird die Ausstoßmenge bestimmt (um zum Beispiel 80% zu sein), so dass die Ausstoßmenge entsprechend der Außenlufttemperatur und der Anzahl von Kompressorumdrehungen N zu dieser Zeit verringert wird.
Dann wird der Kompressor 111 in Schritt S160 mit verringerter Ausstoßmenge betrieben.
Wie vorstehend erwähnt, wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 in dieser Ausführungsform bei dem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand, in dem die vorgegebene Anzahl von Kompressorumdrehungen (N1) oder mehr erreicht wird, verringert, so dass die Leistung des Kompressors 111, wie in einem Balkendiagramm mit schattierten schraffierten Flächen von 4 gezeigt (in der ersten Ausführungsform), verringert werden kann. Außerdem kann die Motorleistung verringert werden, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad des Motors verbessert wird.
Wie bei den Eigenschaften der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform erwähnt, wird die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs 110 durch Verringerung der Ausstoßmenge verringert, und folglich kann die Differenz zu der Kühlkapazität zum Zeitpunkt des Anhaltens oder der Fahrt des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit vermindert werden, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert werden kann.
Durch Verringern der Ausstoßmenge des Kompressors 111 ist der Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge umso kleiner, je höher die Außenlufttemperatur (Kühllast) ist. Ferner ist ein Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge umso größer, je größer die Anzahl von Umdrehungen des Kompressors 111 ist. Dies kann die Leistung des Kompressors 111 einsparen und die Verschlechterung des Kühlgefühls verhindern, ohne die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs 110 übermäßig abzusenken.
(Modifizierte Beispiele der ersten Ausführungsform)
Wenngleich in der ersten Ausführungsform der Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge des Kompressors 111 auf der Basis der Außenlufttemperatur (Kühllast) und der Anzahl von Kompressorumdrehungen N in Schritt S160 bestimmt wird, kann der Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge des Kompressors 111 nur basierend auf der Anzahl von Kompressorumdrehungen N bestimmt werden.
Durch die Verringerung der Ausstoßmenge des Kompressors 111 kann die Ausstoßmenge auf eine vorgegebene Ausstoßmenge oder weniger verringert werden, ohne das in 3 erklärte Kennlinienfeld zu verwenden. Auf diese Weise kann die Leistung des Kompressors 111 sicher beschränkt werden, wobei die vorgegebene Ausstoßmenge die Obergrenze ist, und die minimal notwendige Kühlkapazität kann erhalten werden, so dass die Abgrenzung zu der Kühlkapazität zur Zeit des Anhaltens oder Fahrens des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit weiter vermindert werden kann.
Die Steuerung 120 verwendet das elektrische Stromsignal zum Einstellen der Ausstoßmenge (Ausstoßkapazität) des Kompressors 111. Aber stattdessen kann ein Spannungssignal verwendet werden. Ein Signal zum Einstellen der Ausstoßmenge kann in Form einer relativen Einschaltdauer ausgegeben werden.
Der Kompressor 111 mit variabler Verdrängung ist derart konstruiert, dass die Ausstoßkapazität des Kompressors 111 umso höher ist, je höher das elektrische Stromsignal (das Drucksignal oder die relative Einschaltdauer) ist. Der Kompressor ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann umgekehrte Eigenschaften haben.
Die Steuerung 120 kann nach der Bestimmung in Schritt S130, dass der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand erfüllt sind, die Position einer Öffnung der Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a an dem Luftansaugabschnitt bestimmen. Wenn die Öffnungsposition der Innen-/Außenluftumschaltklappe 118a in diesem Fall auf der Einführungsseite der Außenluft ist, kann die Steuerung der Verringerung der Ausstoßmenge des Kompressors 111 durchgeführt werden. Da die Außenlufttemperatur ein kennzeichnender Wert ist, der direkt mit der Größe der Kühllast zusammenhängt, ist die vorliegende Steuerung geeignet für die Verwendung, wenn die Außenluft ausgewählt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 5 bis 7 beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einem Verfahren zur Verringerung einer Ausstoßmenge des Kompressors 111 nach der Bestimmung des Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustands.
Das Flussdiagramm von 5 unterscheidet sich von dem Flussdiagramm von 2 in der Hinsicht, dass der Schritt S150 von 2 in den Schritt S151 geändert ist. Wenn die Steuerung 120 in dieser Ausführungsform in Schritt S130 bestimmt, dass der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand erfüllt ist (Ja), wird der Zielwert der Temperatur Te der gekühlten Luft (Zieltemperatur TEO) an dem Innenwärmetauscher 114 in Schritt S151 basierend auf einer in 6 gezeigten Kennlinie entsprechend der Außenlufttemperatur bestimmt.
Das heißt, die Zieltemperatur TEO wird umso höher festgelegt, je höher die Außenlufttemperatur (Kühllast) in der in 6 gezeigten Kennlinie ist und folglich je kleiner die Zielkühlkapazität des Kältemittelkreislaufs 110 ist. Insbesondere wenn die Außenlufttemperatur höher wird, wird die Zieltemperatur TEO der gekühlten Lufttemperatur in dem Innenwärmetauscher 114 auf eine höhere, zum Beispiel 5°C, 10°C, im Vergleich zu der vorgegebenen Temperatur, zum Beispiel 3°C, wie in der vorstehenden ersten Ausführungsform beschrieben, festgelegt. Dies kann weitere Ausstoßmenge des Kompressors 111 einsparen. Auf diese Weise wird die Ausstoßmenge entsprechend der Außenlufttemperatur berechnet, um die Zieltemperatur TEO zu erfüllen.
In dem Schritt S160 wird der Kompressor 111 betrieben, so dass seine Ausstoßmenge auf die berechnete Ausstoßmenge verringert wird.
Auf diese Weise wird die Luftauslasstemperatur in dem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand erhöht, ohne die Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs 110 (die eine Eigenschaft ist, welche in 7 durch schwarz gefüllte Kreise dargestellt ist) übermäßig zu verringern, was die Leistung des Kompressors 111 (wie in einem Balkendiagramm mit schattierten schraffierten Flächen in 7 gezeigt) verringern kann. Folglich können die gleichen Wirkungen wie die der ersten Ausführungsform erzielt werden.
(Dritte Ausführungsform)
8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einem Verfahren zur Verringerung der Ausstoßmenge des Kompressors 111 nach der Bestimmung des Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustands.
Das Flussdiagramm von 8 unterscheidet sich von dem Flussdiagramm, wie in 2 erklärt, dadurch, dass der Schritt S150 in 2 in den Schritt 152 geändert ist. Wenn in dieser Ausführungsform in Schritt S130 bestimmt wird, dass der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand (wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N höher als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist) erfüllt sind (Ja), stellt die Steuerung 120 ein Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 in Schritt S152 ungeachtet der Außenlufttemperatur, der Anzahl von Kompressorumdrehungen (N1, N2, N3) und ähnlichem, wie in 3 beschrieben, auf ein vorgegebenes Drehmoment auf der Niederdrehmomentseite ein. Das vorgegebene Drehmoment ist ein Wert, der durch die Ausstoßmenge, die durch das Drehmoment erhalten wird, eine vorgegebene Kühlkapazität sicherstellen kann.
In Schritt S160 wird der Kompressor 111 derart betrieben, dass das Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 auf das vorgegebene Drehmoment geändert wird, um die Ausstoßmenge von Kältemittel aus dem Kompressor 111 zu verringern.
Dies kann direkt die Leistung des Kompressors 111 verringern. Als ein Ergebnis können die gleichen Ergebnisse wie die der ersten Ausführungsform erzielt werden.
In Schritt S152 wird das Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 auf das vorgegebene Drehmoment eingestellt, aber stattdessen kann die Ausstoßmenge verringert werden, indem der Leistungsverbrauch des Kompressors 111 auf der Niederleistungsseite auf eine vorgegebene Leistung oder weniger eingestellt wird.
(Vierte Ausführungsform)
9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsrom unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass Signale zwischen einer Motorsteuerung 130 zur Steuerung des Motors und der Steuerung 120 gesendet und empfangen werden, und dass die Ausstoßmenge des Kompressors 111 basierend auf einer Anforderung von der Motorseite bestimmt wird.
Die Motorsteuerung 130 steuert den Motorbetrieb komplett, indem sie eine Zufuhrmenge von Kraftstoff an den Motor, die Zuführungszeitsteuerung und ähnliches entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand einstellt. Der Motor treibt einen Wechselstromgenerator, eine Kühlmittelpumpe, den Kompressor 111 und ähnliches an, was Verbraucher für den Motor sind. Um den optimalen Betrieb des Motors entsprechend dem Fahrzustand zu erzielen, gibt die Motorsteuerung 130 ein Leistungsanforderungswertsignal an die Steuerung 120 aus, so dass eine an den Kompressor 111 angelegte Last verringert wird, wenn die Last übermäßig hoch ist (siehe 9).
Das in 10 gezeigte Flussdiagramm unterscheidet sich von dem Flussdiagramm, wie in 2 erklärt, darin, dass der Schritt S150 von 2 in den Schritt S153 geändert ist. Wenn in dieser Ausführungsform in Schritt S130 der Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand bestimmt wird (wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N höher als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist) (Ja), verringert die Steuerung 120 das Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 basierend auf dem von der Motorsteuerung 130 ausgegebenen Leistungsanforderungswertsignal in Schritt S153.
In Schritt S160 wird der Kompressor 111 betrieben, während das Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 verringert wird, um den passenden Betrieb des Motors zu erreichen, wodurch die Ausstoßmenge verringert wird.
Dies kann den Einfluss der Leistung des Kompressors 111 auf den Motor soweit wie möglich verringern, und folglich kann die Steuerung der Ausstoßmenge durchgeführt werden, während der Schwerpunkt auf die Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads des Motors gelegt wird. Zusammen mit der Verringerung der Leistung des Kompressors 111 wird die Kühlkapazität in dem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand verringert, so dass die Differenz zu der Kühlkapazität während des Anhaltens oder der Fahrt des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit gemindert werden kann, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert wird.
Anstelle des Leistungsanforderungswertsignals kann ein Leistungsbeschränkungssignal als das von der Motorsteuerung 130 an die Steuerung 120 ausgegebene Signal verwendet werden. Das Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 kann basierend auf dem Leistungsbeschränkungssignal um einen vorgegebenen Betrag verringert werden.
Bei der Berechnung (Ausgabe) des Leistungsanforderungswertsignals können verschiedene Arten von mit der Motorsteuerung zusammenhängenden Steuerwerten in die Steuerung 120 eingegeben werden, und dann kann die Berechnung durch die Steuerung 120 ausgeführt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
11 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der fünften Ausführungsform ist der Kompressor 111 anstelle des motorbetriebenen Kompressors ein elektrischer Kompressor 111A, der von einem Elektromotor 111b angetrieben wird.
In dem Hochlast- und Hochgeschwindigkeitszustand wird die Steuerung des elektrischen Kompressors 111A auf die gleiche Weise durchgeführt wie in jeder der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen. Anstelle der Motordrehzahl wird die Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors 111b für die Berechnung der Ausstoßmenge verwendet.
Die Verringerung der Ausstoßmenge des elektrischen Kompressors 111A kann den Leistungsverbrauch des Elektromotors 111b verringern. Dies kann die Häufigkeit der Verwendung des Wechselstromgenerators in dem Motor verringern, wodurch die Leistung des Motors weiter verringert wird und der Kraftstoffwirkungsgrad des Motors verbessert wird.
Wie bei den ersten bis vierten Ausführungsformen führt die Verringerung der Ausstoßmenge zu einer Verringerung der Kühlkapazität des Kältemittelkreislaufs 110, so dass eine Differenz zu der Kühlkapazität zur Zeit des Anhaltens oder Fahrens des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit vermindert werden kann, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert wird.
(Sechste Ausführungsform)
12 bis 15 zeigen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wenn in der sechsten Ausführungsform die Anzahl von Kompressorumdrehungen N gleich oder mehr als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, wird dem Steuersignal, das an das Durchsatzsteuerungsventil des Kompressors 111 gesendet werden soll, eine Beschränkung auferlegt, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors 111 verringert wird.
Der Systemaufbau der grundlegenden Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 ist der gleiche wie der in jeder der ersten bis fünften Ausführungsformen. Die Ausstoßmenge des Kompressors 111 wird basierend auf dem in 12 gezeigten Flussdiagramm und der in 13 gezeigten Kennlinie entsprechend der Anzahl von Kompressorumdrehungen N gesteuert.
Zuerst erfasst die Steuerung 120 in Schritt S200 des in 12 gezeigten Flussdiagramms einen hochdruckseitigen Druck Pd von dem Drucksensor 111a. In dem Schritt S210 wird von dem nicht gezeigten Motordrehzahlsensor eine Motordrehzahl Ne erfasst.
Dann wird in Schritt S220 die Anzahl von Kompressorumdrehungen N berechnet, indem die Motordrehzahl Ne, wie in der ersten Ausführungsform erklärt, mit dem Riemenscheibenverhältnis multipliziert wird. In Schritt S230 wird aus der in 13 gezeigten Kennlinie die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen berechnet.
Die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen steht in Beziehung zu der tatsächlichen Anzahl (tatsächliches N) von Umdrehungen, mit denen der Kompressor 111 tatsächlich arbeitet. Das heißt, bis die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 erreicht, steht die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen damit derart in Beziehung, dass sie eine proportionale Beziehung in Bezug auf die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen (eins zu eins) hat. Wenn die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 oder mehr erreicht, steht die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen zu dem gleichen Wert (N1) (wobei der Betrag einer Zunahme in der Zielanzahl von Umdrehungen null ist) in Beziehung. Das heißt, wenn die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 oder mehr erreicht wird, wird die Anzahl von Umdrehungen, die kleiner als die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen ist, festgelegt und als die Anzahl von Kompressorumdrehungen N behandelt.
Dann wird in Schritt S240 die Temperatur Te der gekühlten Luft von dem Thermistor 114a erfasst. Außerdem wird in Schritt S250 ein Ansaugdruck (auf den hier nachstehend als „niederdruckseitiger Druck Ps" Bezug genommen wird) des Kompressors 111 aus der vorstehend beschriebenen Temperatur Te der gekühlten Luft geschätzt.
Die Schätzung des niederdruckseitigen Drucks Ps wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, unter Verwendung einer Sättigungseigenschaft des Kältemittels in Betrieb des Kältemittelkreislaufs 110, wie in dem Mollier-Diagramm gezeigt, wird eine Kältemitteltemperatur an der Kältemittelauslassseite des Innenwärmetauschers 114 aus der Temperatur Te der gekühlten Luft geschätzt, und auch der Kältemitteldruck wird aus der geschätzten Kältemitteltemperatur geschätzt. Der niederdruckseitige Druck Ps wird durch Subtrahieren eines Druckabfalls in einer Kältemittelrohrleitung zwischen dem Innenwärmetauscher 114 und dem Kompressor 111 von dem geschätzten Kältemitteldruck geschätzt.
Das Steuersignal, das an das Durchsatzsteuerungsventil zugeführt werden soll, wird in Schritt 5260 festgelegt, und folglich wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 unter Verwendung des festgelegten Steuersignals gesteuert. Zu dieser Zeit ändert das Durchsatzsteuerungsventil die Ausstoßmenge des Kompressors 111 derart, dass die Ausstoßmenge größer wird, während das Steuersignal erhöht wird. Das Steuersignal ist ein Signal, welches die relative Einschaltdauer (auf die hier als ein „Einschaltmax" Bezug genommen wird) anzeigt. Das Einschaltmax wird als Funktionen der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen des Kompressors 111, des hochdruckseitigen Drucks Pd und des niederdruckseitigen Drucks Ps berechnet. Insbesondere kann Einschaltmax durch die folgende Formel dargestellt werden:
(Formel 1)

Einschaltmax = a × Nrechen + b × (Pd + c × Ps) + d,wobei a, b, c und d Konstanten sind.

Das von der Formel 1 berechnete Einschaltmax wird größer, wenn die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen, der hochdruckseitige Druck Pd und der niederdruckseitige Druck Ps jeweils erhöht werden, so dass damit einhergehend die Ausstoßmenge des Kompressors 111 vergrößert wird. Wenn die Anzahl der Kompressorumdrehungen N jedoch gleich oder mehr als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, wird die Anzahl von Umdrehungen Nrechen, wie in 13 erklärt, kleiner festgelegt als die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen. Wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N größer wird, wird das Steuersignal (Einschaltmax) derart begrenzt, dass seine Zunahme beschränkt wird. Zusammen damit wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 auch auf einen kleineren Wert als die maximale Ausstoßmenge, die festgelegt werden kann, gesteuert.
Die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen nimmt den vollkommen gleichen Wert (N1) an, wenn die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen gleich oder mehr als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist. Wenn unter den gleichen Bedingungen des hochdruckseitigen Drucks Pd und des niederdruckseitigen Drucks Ps die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 oder mehr erreicht wird, wird die Ausstoßmenge nicht erhöht und folglich auf dem gleichen Pegel gehalten.
14 und 15 zeigen die Kühlkapazität der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 und den Leistungsverbrauch des Kompressors 111 in Bezug auf die Anzahl von Kompressorumdrehungen N in dieser Ausführungsform im Vergleich zum Stand der Technik. Wenn die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 oder mehr erreicht wird, wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111, wie vorstehend erwähnt, verringert (beschränkt), wodurch die Zunahme der Kühlkapazität und der verbrauchten Leistung verringert wird.
Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform das Steuersignal (Einschaltmax) in dem Hochdrehzahlbereich des Kompressors 111, der gleich oder höher als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, beschränkt, um die Ausstoßmenge des Kältemittels, die dazu neigt, überschüssig zu sein, zu beschränken, wodurch den Leistungsverbrauch des Kompressors vermindert wird. Dies kann der Leistungsverbrauch des Kompressors 111 sicher mit Leichtigkeit verringern. Die Verringerung der Ausstoßmenge verringert die Kühlkapazität der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100, so dass die Differenz zu der Kühlkapazität zur Zeit des Anhaltens oder Fahrens des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit (in dem Niederdrehzahlbereich des Kompressors 111 vermindert werden kann, wodurch die Verschlechterung des Kühlgefühls des Fahrgasts verhindert werden kann.
Das Steuersignal (Einschaltmax) wird neben der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen unter Berücksichtigung der Zustände des hochdruckseitigen Drucks Pd und des niederdruckseitigen Drucks Ps basierend auf der Anzahl von Kompressorumdrehungen N festgelegt. Auf diese Weise kann das Steuersignal unter einer Bedingung festgelegt werden, die ein Wärmegleichgewicht in dem Kältemittelkreislauf 110 berücksichtigt. Dies kann ein passenderes Steuersignal bereitstellen.
In dieser Ausführungsform ist die Ausstoßmenge des Kompressors 111 umso größer, je größer das an das Durchsatzsteuerungsventil zum Einstellen seiner Ausstoßmenge gesendete Steuersignal ist, es kann jedoch das umgekehrte Verhalten verwendet werden. Statt dem relativen Einschaltdauersignal (Einschaltmax) kann das elektrische Stromsignal oder das Drucksignal als das Steuersignal verwendet werden.
Bei der Schätzung des niederdruckseitigen Drucks Ps in Schritt S250 dieser Ausführungsform kann anstelle der Temperatur Te der gekühlten Luft die Temperatur einer niederdruckseitigen Rohrleitung des Kältemittelkreislaufs 110 (zum Beispiel die Oberflächentemperatur der auslassseitigen Rohrleitung des Innenwärmetauschers 114), die Oberflächentemperatur des Innenwärmetauschers 114 (zum Beispiel die Oberflächentemperatur eines Sammlerbehälters, einer Rippe und ähnlicher des Innenwärmetauschers 114) oder ähnliches verwendet werden. Außerdem kann der niederdruckseitige Druck des Kältemittelkreislaufs 110 (zum Beispiel der auslassseitige Kältemitteldruck des Innenwärmetauschers 114) direkt von einem Drucksensor erfasst werden.
(Siebte Ausführungsform)
16 und 17 zeigen eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform in einem Verfahren zum Festlegen des Steuersignals.
Die Steuerung einer Ausstoßmenge des Kompressors 111 wird unter Verwendung eines in 16 gezeigten Flussdiagramms durchgeführt, und der grundlegende Steuerungsfluss ist der gleiche wie der der in 12 gezeigten sechsten Ausführungsform. Es wird bemerkt, dass der Schritt S230 in den Schritt S231 geändert wird, in dem Einschaltmax basierend auf der in 17 gezeigten Kennlinie festgelegt wird.
In der in 17 gezeigten Kennlinie werden Drehzahlpunkte (N2, N3) zum Festlegen einer Vielzahl von Abschnitten in einem Bereich der Anzahl von Umdrehungen, der gleich oder höher als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, vorher definiert, wodurch der Bereich in einen Drehzahlbereich auf der Niederdrehzahlseite von N1 bis N2 und einen Drehzahlbereich auf der Hochdrehzahlseite von N2 bis N3 unterteilt wird. Die Zunahmerate der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen in dem Drehzahlbereich auf der Niederdrehzahlseite (erste Steigung in dem zugehörigen Diagramm) ist kleiner als 1, und die Zunahmerate der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen in dem Drehzahlbereich auf der Hochdrehzahlseite (zweite Steigung in dem zugehörigen Diagramm) ist kleiner als die der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen in dem Drehzahlbereich auf der Niederdrehzahlseite (erste Steigung in dem zugehörigen Diagramm). Außerdem ist die Zunahmerate der Zielanzahl von Umdrehungen in einem Bereich mit der Umdrehungsanzahl von N3 oder mehr null.
Wenn folglich die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 oder mehr erreicht wird, wird die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen im Wesentlichen auf einen niedrigeren Wert als die tatsächliche Anzahl von Umdrehungen N verringert und derart festgelegt, dass das Verhältnis einer Zunahme der Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen zu einer Zunahme der tatsächlichen Anzahl von Umdrehungen N allmählich verringert wird. Die Zielanzahlen von in 17 gezeigten Umdrehungen N11, N21 und N31 haben die folgende Beziehung. N11 ≤ N1, N21 < N2, N31 < N3
Die Verwendung der auf diese Weise festgelegten Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen legt in Schritt S260 das Steuersignal (Einschaltmax) fest, das an das Durchsatzsteuerungsventil zugeführt werden soll, und folglich wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 unter Verwendung des festgelegten Steuersignals gesteuert.
In einem Fall, in dem die Anzahl von Kompressorumdrehungen N gleich oder mehr als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, wird das Steuersignal (Einschaltmax) derart begrenzt, dass die Zunahmerate des Steuersignals sukzessive verringert wird, wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N größer wird. Damit einhergehend wird die Ausstoßmenge des Kompressors 111 derart gesteuert, dass sie in Bezug auf die maximale Ausstoßmenge, die festgelegt werden kann, auf einen kleineren Wert verringert wird. Auch wird die Erhöhungsrate der Ausstoßmenge derart gesteuert, dass sie verringert wird, wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N größer wird.
Dies kann die Kühlkapazität der Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 und den Leistungsverbrauch des Kompressors 111 über den gesamten Bereich der Anzahl von Kompressorumdrehungen N auf passende Werte steuern.
(Achte Ausführungsform)
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 100 kann im Betrieb die Frostschutzsteuerung zum Entfernen von Frost, der auf der Oberfläche des Innenwärmetauschers 114 auftritt, ausführen. In dieser Ausführungsform wird eine Beziehung zwischen der Steuerung zum Verringern der Ausstoßmenge des Kompressors 111, wie in den vorstehenden sechsten und siebten Ausführungsformen beschrieben, und der vorstehend beschriebenen Froststeuerung nachstehend im Detail beschrieben.
Wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N höher als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, führt die Steuerung 120 den Steuerungsbetrieb zum Verringern der Ausstoßmenge durch. Wenn während dieses Steuerungsbetriebs für die Ausstoßmenge die Ausführung der Froststeuerung benötigt wird, beendet die Steuerung das Steuern zum Verringern der Ausstoßmenge und führt die Froststeuerung als vorrangig aus.
Wenn die Temperatur des Kältemittels an dem Innenwärmetauscher 114 übermäßig verringert wird, wird Wasser in der klimatisierten Luft im Allgemeinen zu Frost auf der Oberfläche des Innenwärmetauschers 114. In der Froststeuerung verringert die Steuerung 120 die Ausstoßmenge auf einen niedrigeren Pegel als den in dem Verringerungssteuerungsbetrieb für die Ausstoßmenge des Kompressors 111 oder hält den Betrieb des Kompressors 111 an. Dies ermöglicht sicherlich die Froststeuerung.
(Neunte Ausführungsform)
In den vorstehenden sechsten bis achten Ausführungsformen wird dem Steuersignal die Begrenzung auferlegt, indem die Zielanzahl von Umdrehungen Nrechen basierend auf der Anzahl von Kompressorumdrehungen N verwendet wird, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors 111 verringert wird. Wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N gleich oder mehr als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, kann statt dessen ein Steuersignal erzeugt werden, so dass ein Betriebsdrehmoment des Kompressors 111 gleich oder geringer als ein vorgegebenes Drehmoment ist, wodurch die Ausstoßmenge verringert wird. Dies kann den Leistungsverbrauch des Kompressors 111 direkt verringern.
(Zehnte Ausführungsform)
18 zeigt eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zehnten Ausführungsform wird nachstehend die Festlegung eines Steuersignals in dem Niederdrehzahlbereich, in dem die Anzahl von Kompressorumdrehungen kleiner als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, beschrieben.
Zum Beispiel kann ein Steuersignal (Einschaltmax) in dem Niederdrehzahlbereich, in dem die Anzahl von Kompressorumdrehungen kleiner als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, in der Steuerung der siebten Ausführungsform auf den maximalen Wert (MaxEinschalt) fixiert werden.
Dies kann die Ausstoßmenge des Kältemittels, die in dem Niederdrehzahlbereich, zum Beispiel zur Zeit des Anhaltens oder Fahrens des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit, dazu neigt, knapp zu sein, hinreichend sicherstellen, wodurch die hohe Kühlkapazität an den Tag gelegt wird.
Ein anderes Verfahren zum Festlegen des Steuersignals in dem Niederdrehzahlbereich kann das Festlegen eines Zunahmesteuersignals bedingen, indem, wie in 19 und 20 gezeigt, ein vorgegebener Betrag (Spanne a) zu einem Steuersignalwert addiert wird, der entsprechend der Anzahl von Kompressorumdrehungen N1 festgelegt ist. In diesem Fall kann das Steuersignal (Einschaltmax) durch die folgende Formel 2 dargestellt werden.
(Formel 2)

Einschaltmax = a × Nrechen + b × (Pd + c × Ps) + d + αwobei α null ist, wenn die Anzahl von Kompressorumdrehungen N gleich oder mehr als N1 ist.

Die Spanne a kann derart festgelegt werden, dass sie, wie in 20 gezeigt, eine Hysterese in der Nähe der vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen N1 (zwischen N1a und N1) hat, wodurch die Verhinderung eines Oszillierens in der Steuerung ermöglicht wird.
(Andere Ausführungsformen)
Wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zumindest eine Bedingung eines ersten Zustands, in dem die Anzahl von Umdrehungen N des Kompressors 111 höher als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen N1 ist, eines zweiten Zustands, in dem eine thermische Last des Kältemittelkreislaufs 110 höher als eine vorgegebene thermische Last ist, und eines dritten Zustands, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, erfüllt ist, kann die Steuerung 120 die Ausstoßmenge des Kompressors 111 derart verringern, dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, der entsprechend der Anzahl von Umdrehungen N definiert ist. Folglich kann sie die Leistung des Kompressors in einem Hochdrehzahlbereich des Kompressors einsparen, während die Verschlechterung des Gefühls des Fahrgasts verhindert wird.
Obwohl in den vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen die Außenlufttemperatur als eine thermische Last (Kühllast) des Kältemittelkreislaufs 110 verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Druck des Kältemittels (zum Beispiel das hochdruckseitige Drucksignal von dem Drucksensor 111a), eine Fahrzeuginnentemperatur (Innenlufttemperatur) oder eine Kühltemperatur an dem Innenwärmetauscher 114 (Temperatur Te der gekühlten Luft) kann als die thermische Last verwendet werden. Alternativ kann die Kombination des vorstehend beschriebenen Drucks und der Temperatur verwendet werden. Wenn die thermische Last in der Weise, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, können der Drucksensor 111a, der Innenluftsensor 121 und der Thermistor 114a als jeweilige thermische Lasterfassungseinrichtungen dienen.
Der Motordrehzahlsensor kann als die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung dienen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit kann aus der Motordrehzahl ausgerechnet werden.
Die Kühltemperatur an dem Innenwärmetauscher 114 kann eine Temperatur des Kältemittels vor und nach dem Innenwärmetauscher 114 oder eine Temperatur des durch den Wärmetauscher 114 laufenden Kältemittels sein. Alternativ kann die Kühltemperatur eine Temperatur eines typischen Teils des Innenwärmetauschers 114 sein.
Wenngleich in den ersten bis zehnten Ausführungsformen der hochdruckseitige Druck Pd des Kältemittelkreislaufs 110 in einem Bereich verwendet wird, der den kritischen Druck übersteigt, kann der hochdruckseitige Druck in einem Bereich verwendet werden, der gleich oder unter dem kritischen Druck ist. Außerdem ist das verwendete Kältemittel nicht auf Kohlendioxid beschränkt, sondern ein Freon-basiertes Kältemittel, wie etwa HFC 134a, kann verwendet werden.

Claims

Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: einen Kältemittelkreislauf (110) mit einem Kompressor (111) zum Komprimieren von Kältemittel in Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und zum Ausstoßen des komprimierten Kältemittels derart, dass seine Ausstoßmenge einstellbar ist; und eine Steuerung (120) zum Steuern der Ausstoßmenge des Kompressors (111), wobei die Steuerung (120) zumindest, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) größer als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, die Ausstoßmenge des Kompressors (111) derart verringert, dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, der entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) definiert ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, wenn eine thermische Last des Kältemittelkreislaufs (110) höher als eine vorgegebene thermische Last ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Kältemittelkreislauf gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerung (120) die thermische Last aus einem Druck des Kältemittels und/oder einer Innenlufttemperatur des Fahrzeugs und/oder seiner Außenlufttemperatur und/oder einer Kühltemperatur eines niederdruckseitigen Wärmetauschers (114) des Kältemittelkreislaufs (110) bestimmt.
Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerung (120) die Fahrzeuggeschwindigkeit aus einer Motordrehzahl des Fahrzeugs oder mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors bestimmt.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuerung (120) einen Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge vermindert, wenn die thermische Last größer wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung (120) den Verringerungsbetrag der Ausstoßmenge erhöht, wenn die Anzahl der Umdrehungen (N) des Kompressors (111) größer wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuerung eine Zielkühlkapazität des Kältemittelkreislaufs (110) derart festlegt, dass die Zielkühlkapazität umso kleiner ist, je größer die thermische Last ist, und dann die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, um die klein festgelegte Zielkühlkapazität zu erreichen.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) auf eine vorgegebene Ausstoßmenge oder weniger verringert.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, so dass ein Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) gleich oder geringer als ein vorgegebenes Drehmoment ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, so dass ein Leistungsverbrauch des Kompressors (111) gleich oder geringer als eine vorgegebene Leistung ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Kompressor (111) ein motorbetriebener Kompressor (111) ist, der von einem Fahrzeugmotor angetrieben wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 12, die ferner eine Motorsteuerung (130) zum Steuern eines Betriebs des Motors umfasst, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) ansprechend auf ein Signal verringert, das zu einem Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) für einen passenden Betrieb des Motors, der von einer Motorsteuerung (130) bestimmt wird, gehört.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerung (120) das Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) für den passenden Motorbetrieb berechnet und die Ausstoßmenge des Kompressors (111) ansprechend auf das zu dem Betriebsdrehmoment gehörende Signal verringert.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Kompressor (111) ein elektrischer Kompressor (111A) ist, der von einem Elektromotor (111b) angetrieben wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Ausstoßmenge des Kompressors (111) durch ein von der Steuerung (120) ausgegebenes elektrisches Stromsignal eingestellt wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Ausstoßmenge des Kompressors (111) durch ein von der Steuerung (120) ausgegebenes Spannungssignal eingestellt wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Ausstoßmenge des Kompressors (111) durch ein von der Steuerung (120) ausgegebenes relatives Einschaltdauersignal eingestellt wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18, die ferner eine Innen-/Außenluftauswahleinrichtung (118a) zum Auswählen der Innenluft oder der Außenluft des Fahrzeugs als Luft zum Kühlen umfasst, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, wenn die Innen-/Außenluftauswahleinrichtung (118a) die Außenluft auswählt.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung (120) ein Steuersignal zum Bestimmen der Ausstoßmenge in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen (N) des Kompressors (111) festlegt und wobei die Steuerung (120) das Steuersignal mit einer größeren Begrenzung belegt, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei, wenn das Steuersignal erhöht wird, die Ausstoßmenge in Relation dazu vergrößert wird, und wobei die Steuerung (120) dem Steuersignal die Begrenzung auferlegt, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, um eine Zunahme des Steuersignals stärker zu verringern, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Steuerung (120) das Steuersignal festlegt, indem sie neben der Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) einen hochtemperaturseitigen Druck (Pd) auf einer Ausstoßseite des Kompressors (111) und einen niederdruckseitigen Druck (Ps) auf einer Ansaugseite des Kompressors (111) verwendet.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Steuerung (120) den niederduckseitigen Druck (Ps) aus einem beliebigen der Folgenden schätzt: einem niederdruckseitigen Kältemitteldruck des Kältemittelkreislaufs (110), einer niederdruckseitigen Rohrleitungstemperatur des Kältemittelkreislaufs (110), einer Oberflächentemperatur eines niederdruckseitigen Wärmetauschers (114) des Kältemittelkreislaufs (110) oder einer Lufttemperatur der von dem niederdruckseitigen Wärmetauscher (114) gekühlten Luft.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 21 bis 23, wobei, wenn die Steuerung (120) eine Zunahme des Steuersignals verringert, die Steuerung (120) die Begrenzung derart auferlegt, dass ein Zunahmebetrag in dem Steuersignal in einem Bereich der Anzahl von Umdrehungen, der gleich oder größer als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, gleich null ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 21 bis 23, wobei, wenn die Steuerung (120) die Zunahme des Steuersignals verringert, die Steuerung (120) den Bereich der Anzahl von Umdrehungen, der gleich oder größer als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, in eine Vielzahl von Drehzahlbereichen aufteilt, und wobei die Steuerung (120) dem Steuersignal die Begrenzung auferlegt, so dass eine Zunahmerate des Steuersignals in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen (N) in einem hochdrehzahlseitigen Drehzahlbereich kleiner als die des Steuersignals in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen (N) in einem niederdrehzahlseitigen Drehzahlbereich ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 25, wobei das Steuersignal beliebig ein elektrisches Stromsignal, Spannungssignal oder relatives Einschaltdauersignal ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 26, wobei die Steuerung (120) die Frostschutzsteuerung durchführt, um Frost auf einer Oberfläche des niederdruckseitigen Wärmetauschers (114) des Kältemittelkreislaufs (110) zu verhindern, und wobei die Steuerung (120) die Frostschutzsteuerung durchführt, wenn eine Bedingung für die Frostschutzsteuerung erfüllt ist, während sie der Forstschutzsteuerung Priorität gegenüber der Steuerung der Verringerung der Ausstoßmenge des Kompressors (111) gibt.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 27, wobei die Steuerung dem Steuersignal eine größere Begrenzung auferlegt, wenn die Anzahl von Umdrehungen (N) höher wird, so dass das Betriebsdrehmoment des Kompressors (111) gleich oder kleiner als das vorgegebene Drehmoment ist, wodurch die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 28, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge in einem Drehzahlbereich, der niedriger als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N) ist, maximiert.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 28, wobei die Steuerung (120) die Ausstoßmenge in dem Drehzahlbereich, der niedriger als die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen ist, unter Verwendung eines Erhöhungssteuersignals bestimmt, das erhalten wird, indem ein vorgegebener Betrag zu dem entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) festgelegten Steuersignal addiert wird.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Kältemittel verwendet wird, wenn der Druck des von dem Kompressor (111) komprimierten Kältemittels den kritischen Druck übersteigt.
Kältemittelkreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 31, wobei das Kältemittel Kohlendioxid ist.
Kältemittelkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: einen Kältemittelkreislauf (110) mit einem Kompressor (111) zum Komprimieren von Kältemittel in Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel und zum Ausstoßen des komprimierten Kältemittels derart, dass seine Ausstoßmenge einstellbar ist; und eine Steuerung (120) zum Steuern der Ausstoßmenge des Kompressors (111), wobei, die Steuerung (120) die Ausstoßmenge des Kompressors (111) verringert, so dass die Ausstoßmenge kleiner als ein Maximalwert einer Ausstoßmenge ist, der entsprechend der Anzahl von Umdrehungen (N) definiert ist, wenn zumindest ein Zustand eines ersten Zustands, bei dem die Anzahl von Umdrehungen (N) des Kompressors (111) höher als eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen (N1) ist, eines zweiten Zustands, bei dem eine thermische Last des Kältemittelkreislaufs (110) höher als eine vorgegebene thermische Last ist, und eines dritten Zustands, bei dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ist, erfüllt ist.