採用基於內燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調系統的控制的製作方法

2023-06-06 20:28:01

採用基於內燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調系統的控制的製作方法
【專利摘要】一種汽車空調系統(1)，包括：空氣冷卻迴路(4)，其包括流體地連接以在操作期間便於傳熱流體流過的壓縮機(7)、冷凝器(8)、膨脹閥(9)和蒸發器(10)，以及與蒸發器(10)相關聯並且可操作以產生通過蒸發器(10)的氣流的鼓風機風扇(15)；空氣加熱迴路(5)，其包括：配置成在操作期間讓傳熱流體流過並且靠近蒸發器(10)布置成同樣讓由與蒸發器(10)相關聯的鼓風機風扇(15)所產生的氣流流過的液體/空氣加熱器(16)，和布置成調節傳熱流體通過加熱器(16)的流量的流量調節電磁閥(17)；以及電子控制單元(27)，其配置成接收測量到的蒸發器氣溫(TEVAP)和設定車廂氣溫(TCSP)，並且配置成：基於設定車廂氣溫(TCSP)，在至少特定操作條件下，在測量到的蒸發器氣溫(TEVAP)展示與所計算的至少一個開/關閾值溫度(TT)的給定關係時，切換壓縮機(7)的操作條件。
【專利說明】採用基於內燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調 系統的控制

【技術領域】
[0001] 本發明涉及採用基於內燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調系統的控 制。

【背景技術】
[0002] 眾所周知，能夠根據通過冷卻外部或再循環氣流所獲得的冷氣流以其在被供應給 機動車輛的車廂之前、利用通過由內燃機冷卻液所構成的傳熱流體所釋放的熱量而被再加 熱的方式將汽車空調系統分組成兩個類別。
[0003] 在屬於第一類別（其被稱為"空氣混合再加熱"）的空調系統中，冷氣流通過在裝 備有能夠要麼由鮑登（Bowden)電纜手動地要麼由電致動器自動地操作的選擇器活門的混 合器中全部地或部分地使它與來自液體/空氣熱交換器的熱氣流混合而被再加熱，在所述 液體/空氣熱交換器中內燃機冷卻液被使得流動。
[0004] 替代地，在屬於第二類別（其被稱為"冷卻液流量控制再加熱"）的空調系統中，冷 氣流藉助於內燃機冷卻液在其中被使得流動的液體/空氣熱交換器而被直接地再加熱，並 且所述內燃機冷卻液的流量藉助於比例流量調節電磁閥來調節。
[0005] 因為內燃機冷卻液被使得通過由內燃機所驅動的泵而流動，所以在上面提到的兩 種類別的空調系統中，內燃機冷卻液流經受因發動機速度改變引起的流量變化，這因此引 起不希望有的車廂氣溫變化，這不利於由乘客所感知到的熱舒適度。
[0006] 在第一類別的空調系統中，如果它是自動控制的，則內燃機冷卻液流量變化對車 廂氣溫的不希望有的影響通過自動地控制混合器的選擇器活門的位置而被完全或者部分 地緩解，然而在第二類別的空調系統中，內燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有的 影響通過自動地控制用於內燃機冷卻液的流量調節電磁閥而被完全或者部分地緩解。
[0007] 然而，在這種第二類別的空調系統中，內燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希 望有的影響的有效緩解需要使用流量調節電磁閥，所述流量調節電磁閥尤其在響應速度和 精度方面必須與苛刻的技術規範相容，並且由於這種原因，所述流量調節電磁閥是相對昂 貴的以及因此顯著地影響空調系統的最終成本，並且結果，影響機動車輛的最終成本。
[0008] 由於這種原因，其中空氣再加熱是基於內燃機冷卻液流量控制的空調系統比其中 空氣再加熱是基於空氣混合的那些更昂貴，並且因此通常被僅安裝在高端機動車輛上，可 是其中空氣再加熱是基於空氣混合的空調系統通常被安裝在經濟型至中檔機動車輛上。


【發明內容】

[0009] 由於各種原因，本 申請人:對於汽車空調系統示出了確定允許成本被降低的解決方 案的意願，在所述汽車空調系統中空氣再加熱是基於內燃機冷卻液流量控制的，以便導致 它們同樣可利用於經濟型至中檔機動車輛上。
[0010] 本發明的目的在於提供一種汽車空調系統，其中空氣再加熱是基於內燃機冷卻液 流量控制的，並且其中製造成本被充分地降低以證明甚至安裝在經濟型至中檔機動車輛 上。
[0011] 根據本發明，提供了如所附權利要求中所限定的汽車空調系統。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1示出汽車空調系統的框圖；
[0013] 圖2示出由圖1中所示出的汽車空調系統的電子控制單元所執行的操作的一般功 能框圖；
[0014] 圖3和4示出根據不同實施方式、由圖2中所示出的功能框中的一個所執行的操 作的詳細功能框圖；以及
[0015] 圖5示出圖1中所示出的汽車空調系統的量的時間進展。

【具體實施方式】
[0016] 本發明源自檢查降低汽車空調系統的成本的可能性的構思，在所述汽車空調系統 中，空氣再加熱是基於通過使用在響應速度和精度方面具有較低性能、並且因此比迄今在 已知的汽車空調系統中所用的那些更便宜的流量調節比例電磁閥的內燃機冷卻液流量控 制的。
[0017] 如將預期的那樣，僅僅使用較低性能的內燃機冷卻液流量調節電磁閥顯然在緩解 內燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有的影響時導致了降低。
[0018] 然而，通過使用由本 申請人:特別地開發並取得專利的技術解決方案以便在屬於第 一類別的空調系統（即，其中冷氣流通過將它與熱氣流混合來再加熱的空調系統）中實現 完全不同的目標，即減少這些空調系統的能量消耗，並且結果，減少裝配有這些空調系統的 機動車輛的燃料消耗，由本 申請人:所執行的深入研究已導致發現並且實驗上驗證了內燃 機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有的影響然而能夠被有效地緩解，或者甚至完全消 除。
[0019] 因此，已經有可能實驗上證實這種技術方案在緩解在採用在響應速度和精度方面 具有較低性能的流量調節比例電磁閥時內燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有的 影響時使得能實現降低的有效補償。
[0020] 特別地，這種技術解決方案是在本 申請人:的名義下的歐洲專利EP-B1-1 996 417 的主題，其旨在通過引用併入在本文中，並且大體上提供當在空氣冷卻迴路的蒸發器下遊 的氣溫展示與基於由機動車輛的乘客通過使用機動車輛車廂中的傳統溫度設定裝置（旋 鈕和按鈕）而設置的車廂氣溫所計算的閾值溫度的預定關係時切換空氣冷卻迴路的壓縮 機的操作狀態（開/關）。
[0021] 特別地，這種技術解決方案設想到壓縮機被使得在開/關模式下操作並且在蒸發 器氣溫上升高於閾值溫度時被接通，以避免在蒸發器的表面上的冷凝水凍結並且引起熱交 換表面的一部分的阻塞，以及在蒸發器氣溫下降至閾值溫度以下時被切斷。取決於是否旨 在在壓縮機的接通和切斷之間提供滯後，閾值溫度可以是用於既接通壓縮機且切斷壓縮機 的僅一個，或者能夠被區分並且分成壓縮機接通閾值溫度和切斷閾值溫度。
[0022] 而且，不像在上面提到的專利之前的現有技術，閾值溫度是不固定的而是根據規 律取決於設定車廂氣溫，所述規律取決於空調系統是手動控制的（即，裝備有通過鮑登電 纜機械地連接到空氣混合器的選擇器活門的溫度調節旋鈕）還是自動控制的而不同。
[0023] -般地說，在手動控制的空調系統中，閾值溫度隨著設定車廂氣溫在與車廂空氣 冷卻相對應的值的第一範圍內提高而合宜地線性地提高，並且然後隨著設定車廂氣溫在與 車廂空氣加熱相對應的值的第二範圍內提高而合宜地線性地降低。
[0024] 替代地，在自動控制的空調系統中，閾值溫度與在出口氣溫與設定車廂氣溫之間 的差成反比例地變化，使得它隨著該差降低而提高。
[0025] 現在將參考附圖對本發明進行詳細的描述以使得技術人員能夠具體化它並且使 用它。對所描述的實施方式的各種修改將被技術人員容易地了解，並且在不背離如所附權 利要求中所定義的本發明的保護範圍的情況下，本文中所描述的通用原理能夠被應用於其 它實施方式和應用。因此，本發明不被認為是限於所描述和所圖示的實施方式，而是被承認 與本文中所描述並要求保護的原理和特性一致的最廣泛的保護範圍。
[0026] 圖1示出用於機動車輛2(示意性地示出）特別是裝備有內燃機3的道路機動車 輛、總體上由附圖標記1所參照的空調系統，並且在所述空調系統中，空氣再加熱是基於內 燃機冷卻液流量控制的。
[0027] 特別地，空調系統1大體上包括配置成在調節機動車輛的車廂空氣時操作的空氣 冷卻迴路4和空氣加熱迴路5。
[0028] 空氣冷卻迴路4相繼地包括由冷卻液在其內部流動的管道11所連接的壓縮機7、 冷凝器8、膨脹閥9以及蒸發器10,所述冷卻液諸如氨、氯甲烷或二氧化硫、諸如氟利昂（例 如R11、R12、R114或R134a)的已知滷代烴，或諸如二氧化碳和諸如丙烷的碳氫化合物的其 它物質。
[0029] 壓縮機7是電控型的，並且替換地可以是固定排量型或具有內部控制並且裝備有 離合器的可變排量型的；它被布置在發動機艙12中並且通過內燃機3經由皮帶（未示出） 來驅動。冷凝器8被同樣布置在發動機艙12中，在機動車輛2前面，接近於機動車輛2的 散熱器13,以便在機動車輛2正在移動時被衝擊散熱器13的外部空氣衝擊。蒸發器10通 常被布置在機動車輛2的車廂6中，靠近使發動機艙12與機動車輛2的車廂6分尚的防火 壁14。
[0030] 壓縮機7的任務是壓縮在蒸發器10的出口處處於汽態的冷卻液，以便提高其溫度 和壓力。來自壓縮機7的冷卻液然後被使得流過冷凝器8,其中它產出熱量到流過它的空 氣，從而冷卻下來並且冷凝，以及因此從氣態轉到液態。冷卻液然後被使得流過膨脹閥9,其 中它被進一步冷卻並且部分地返回到氣相。這時候，冷卻液被使得流過蒸發器10,其中它從 流過它的空氣吸收熱量，所述空氣冷卻下來並且通過與蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15 而被吹進機動車輛2的車廂6。以這種方式，冷卻液加熱，再次轉到氣態，並且再次被供應給 壓縮機7,以這種方式重新開始上面描述的循環。
[0031] 空氣加熱迴路5包括形式為液體/空氣熱交換器的加熱器16,其被布置在機動車 輛2的車廂6內部，靠近空氣冷卻迴路4的蒸發器10,並且在所示出的示例中相對於由與蒸 發器10相關聯的鼓風機風扇15所產生的氣流的方向被布置在蒸發器10下遊，以及通過比 例流量調節電磁閥17被流體上連接到內燃機3,以便接收內燃機3的冷卻液的一部分，所 述內燃機3的冷卻液的剩餘部分被使得通過溫控閥流入機動車輛2的散熱器13。內燃機3 的冷卻液被使得經由通過內燃機3經由皮帶（未示出）所驅動的泵19而流入加熱器16和 散熱器13。最後，散熱器13與電動散熱器風扇20相關聯以在流過散熱器13的冷卻液與在 機動車3正在移動時衝擊散熱器13的外部空氣之間交換熱量。
[0032] 加熱迴路進一步包括旁通支路21，所述旁通支路21被布置以便繞過加熱器16和 流量調節電磁閥17,並且內燃機3的冷卻液在流量調節電磁閥17關閉時沿著所述旁通支 路21流動。以這種方式，當流量調節電磁閥17打開時，因此開始流過加熱器16的內燃機 3的冷卻液已經在穩定溫度下，確切地說大體上在與內燃機3相同的溫度下，從而避免加熱 器16內部不希望有的溫度波動並且由此減少空調系統1的響應時間。
[0033] 最後，參考圖2,空調系統1包括電子控制系統22,該電子控制系統22包括：
[0034] ?溫度傳感器23,其被布置在機動車輛2外面，例如，在機動車輛2的兩個外部後 視鏡（未不出）中的一個上，以輸出指不測量到的外部氣溫T EXT的電信號；
[0035] ?溫度傳感器24,其相對於由所關聯的鼓風機風扇15所產生的氣流的方向被布置 在蒸發器10下遊，以輸出指示測量到的蒸發器氣溫T EVAP的電信號；
[0036] ?溫度傳感器25,其被布置在機動車輛2的車廂6內部，例如在機動車輛2的內部 後視鏡（未示出）上或在機動車輛2的車頂（未示出）下面、在靠近中央門控燈（未示出） 的位置中，以輸出指示測量到的車廂氣溫T CAB的電信號；
[0037] ?溫度傳感器26,其被布置在機動車輛2的車廂6內部，接近於空氣出口（未示 出），以輸出指示測量到的出口氣溫T OTT的電信號；以及
[0038] ?電子控制單元27,其被配置成接收來自溫度傳感器21-24的電信號和指示設定 車廂氣溫T CSP的電信號，所述設定車廂氣溫TCSP由用戶經由在機動車輛2的車廂6中設置的 傳統溫度設定裝置28來設定，並且被編程來基於如參考圖2、3以及4在下面在本文中詳細 地描述的輸入電信號來控制尤其空調系統1的操作，並且特別地控制空氣冷卻迴路4的壓 縮機7、流量調節電磁閥17以及與空氣加熱迴路5的蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15的 操作，圖2、3以及4示出了由電子控制單元27所執行的操作的功能框圖。
[0039] 特別地，圖2、3以及4中所示出的功能框圖僅僅地通過非限制性示例的方式來示 出，並且因此它們的功能架構僅將被認為表示所實現的操作，所述實現的操作是表示本發 明的特性的僅有特性。任何其它功能上相當於圖2、3以及4中所示出的那些的架構因此將 被認為是落入本發明的保護範圍內的替代實施方式。
[0040] 特別地，如圖2中示例性地示出的那樣，電子控制單元27被編程來實現以下功能 框：
[0041] ?減法器29,其被配置成接收設定車廂氣溫TKP和所測量到的車廂氣溫並且輸 出基於在設定車廂氣溫T csp與所測量到的車廂氣溫TCAB之間的差的車廂氣溫誤差；
[0042] ?比例-積分-微分調節器（PID) 30,其被配置成從減法器29接收車廂氣溫誤差 並且輸出對應的控制信號。
[0043] ?判定器31，其被配置成從PID調節器30接收控制信號並且輸出用於與蒸發器10 相關聯的鼓風機風扇15的電命令（合宜地脈衝寬度調製（PWM))，以及目標出口氣溫?^ρ， 其被以後面更詳細地描述的方式產生；以及
[0044] ?致動器管理器32,其被配置成接收設定車廂氣溫TffiP、目標出口氣溫?^ρ、所測量 到的出口氣溫T OTT、所測量到的外部氣溫ΤΕΧΤ和所測量到的蒸發器氣溫TEVAP、以及指示內燃 機3的和空調系統1的操作狀態的量（後面更詳細地描述），並且輸出用於空氣冷卻迴路4 的壓縮機7的電開/關命令信號和用於空氣加熱迴路5的流量調節電磁閥17的電調節命 令。
[0045] 關於用於與蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15的電命令的產生和目標出口氣溫 ?*Ρ的計算，它們是這樣以致使用例如兩種類型的策略來實現目標車廂氣溫TKP，第一類型 的策略在已經使與蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15的利用最大化之後調節目標出口氣溫 ?*Ρ，以及第二類型的策略在已經使目標出口氣溫Tw的調節的效果最大化之後調節與蒸發 器10相關聯的鼓風機風扇15的利用。特別地，用於與蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15 的電命令基於存儲的查找表（LUT)而被合宜地產生，所述查找表（LUT)是被構造以便使用 於與蒸發器10相關聯的鼓風機風扇15的電命令與來自PID調節器30的每個控制信號相 關聯的資料庫，所述蒸發器10使在車廂6內部的最佳氣流便於達到目標車廂氣溫T KP。
[0046] 此外，通過不例的方式，基於外部氣溫ΤΕΧΤ、設定車廂氣溫Tesp以及存儲的查找表 (LUT)來合宜地計算目標出口氣溫Tw，所述查找表是被構造以便使目標出口氣溫Tw的分 量與來自PID調節器30的每個控制信號相關聯的資料庫，以便有助於達到目標車廂氣溫 TCSP。
[0047] 在圖3中通過非限制性示例的方式示出了致動器管理器32的可能的實施方式的 功能框圖。
[0048] 根據圖3中所示出的，致動器管理器32包括以下功能框：
[0049] ?減法器33,其被配置成接收設定車廂氣溫TKP和所測量到的外部氣溫T EXT，並且 輸出基於設定車廂氣溫Tcsp與所測量到的外部氣溫τΕΧΤ之間的差的氣溫誤差；
[0050] ?比較器34,其被配置成從減法器33接收氣溫誤差並且將它與兩個閾值（分別為 下ΤΗ1閾值和上ΤΗ2閾值）相比較，所述兩個閾值定義空調系統1的三個不同的操作條件 所對應於的三個不同的氣溫誤差範圍Α1、Α2以及A3,分別為下、中以及上氣溫誤差範圍，其 後面被更詳細地描述並且其中下氣溫誤差範圍Α1被定界為低於下閾值ΤΗ1，中氣溫誤差範 圍Α2被定界為高於下閾值ΤΗ1並且低於上閾值ΤΗ2,以及上氣溫誤差範圍A3被定界為高於 上閾值ΤΗ2。比較器34被進一步配置成輸出指示輸入氣溫誤差所屬於的氣溫誤差範圍的選 擇命令；
[0051] ?三個控制器35、36以及37,每一個與對應的氣溫誤差範圍Al、Α2或A3相關聯， 並且每個由專用於為空氣加熱迴路5的流量調節電磁閥17產生電調節命令的控制器級和 專用於為空氣冷卻迴路4的壓縮機7產生電開/關命令信號的控制器級形成，其中：
[0052] -第一控制器35被配置成接收目標出口氣溫TQSI^P所測量到的出口氣溫TQUT、所測 量到的蒸發器氣溫T EVAP以及指示空調系統1的操作狀態的量，諸如從壓縮機7上遊和在壓 縮機7下遊在空氣冷卻迴路4中循環的冷卻液的壓力和溫度，以便防止空調系統1中的故 障，並且輸出一對電命令，一個用於流量調節電磁閥17並且另一個用於壓縮機7，所述一對 電命令是這樣以致使空調系統1在與上述的下溫度誤差範圍A1相對應的操作條件下操作， 其中用於流量調節電磁閥17的電調節命令是這樣以致引起流量調節電磁閥17的完全關閉 並且通過實現PID調節器來合宜地產生，然而用於壓縮機7的電開/關命令是這樣以致使 以目標出口氣溫Tw與所測量到的出口氣溫U之間的差最小化；
[0053] -第二控制器36被配置成接收目標出口氣溫TQSI^P所測量到的出口氣溫TQUT、所測 量到的蒸發器氣溫TEVAP、指示空調系統1的操作狀態的上述量以及指示內燃機3的操作狀 態的量，諸如發動機速度、發動機冷卻液溫度以及用於流量調節電磁閥17的電調節命令， 它們指示流過流量調節電磁閥17的冷卻液中的熱量的變化，並且所述冷卻液與流量調節 電磁閥17的百分比開口一致地引起所測量到的出口氣溫T TOT的改變。第二控制器36被進 一步配置成輸出一對電命令，一個用於流量調節電磁閥17並且另一個用於壓縮機7,所述 一對電命令是這樣以致使空調系統1在與上述的中間溫度誤差範圍A2相對應的操作條件 下操作，其中用於流量調節電磁閥17的電調節命令是這樣以致使目標出口氣溫Tw與所測 量到的出口氣溫T TOT之間的差最小化並且通過實現PID調節器來合宜地產生，然而用於壓 縮機7的電開/關命令信號是這樣以致使所測量到的出口氣溫T OTT與校正的目標出口氣溫 丁胃之間的差最小化，其中目標出口氣溫?^ρ的校正被產生以便基於存儲的查找表（LUT)來 補償由內燃機速度的改變所引發的所測量到的出口氣溫T TOT的改變，從而在內燃機速度的 增加的情況下引起蒸發器氣溫的下降或者在內燃機速度的增加的情況下引起蒸發器氣溫 的升高，所述查找表（LUT)例如被構造以便基於為壓縮機7產生哪一個對應的電開/關命 令信號來使針對目標出口氣溫和對應的校正應用持續時間的對應校正與用於流量調節 電磁閥17的電調節命令以及內燃機速度和冷卻液溫度的每個組合相關聯；並且
[0054] -第三控制器37被配置成接收目標出口氣溫Tw和所測量到的出口氣溫TOTT、所測 量到的蒸發器氣溫T EVAP以及指示空調系統1的操作狀態的上述量，並且輸出一對電命令，一 個用於流量調節電磁閥17並且另一個用於壓縮機7,所述一對電命令是這樣以致使空調系 統1在與上述的上溫度誤差範圍A3相對應的操作條件下操作，其中用於流量調節電磁閥17 的電調節命令通過實現PID調節器來產生並且是這樣以致使目標出口氣溫Tw和所測量到 的出口氣溫T TOT之間的差最小化，然而用於壓縮機7的電開/關命令信號是這樣以致對機 動車輛2的車廂6中的空氣進行除溼；以及
[0055] ?選擇器38,其被配置成接收來自比較器34的選擇命令以及來自三個PID控制器 35、36和37的用於壓縮機7和用於流量調節電磁閥17的三對電命令，並且配置成基於該選 擇命令進行選擇並且輸出三對電命令中的一對，特別是使空調系統1在與由選擇命令所指 示的溫度誤差範圍A1、A2或A3相對應的操作條件下操作的電命令的對。
[0056] 特別地，用於流量調節電磁閥17的電調節命令和用於壓縮機7的電開/關命令是 電壓信號並且可以是模擬的或數字的，以及在後者情況下，被合宜地脈衝寬度調製（PWM)。
[0057] 此外，如在本 申請人:的名義下的上面提到的專利中所描述的那樣，基於所測量到 的蒸發器氣溫T EVAP與開/關閾值溫度Ττ的比較的結果產生了用於壓縮機7的電開/關命 令。特別地，每個電開/關命令是這樣以致在所測量到的蒸發器氣溫T EVAP上升高於開/關 閾值溫度Ττ時引起壓縮機7的接通，並且在所測量到的蒸發器氣溫T EVAP下降至開/關閾值 溫度Ττ以下時引起切斷。
[0058] 取決於是否旨在在壓縮機7的接通與切斷之間提供滯後，開/關閾值溫度Ττ可以 是用於既接通壓縮機7且切斷壓縮機7的僅一個，或者能夠被區分並且分成用於壓縮機7 的接通閾值溫度T TW和切斷值溫度TT(W，並且根據規律是設定車廂氣溫TffiP的函數，所述規 律取決於空調系統1是手動控制的還是自動控制的而不同。
[0059] 特別地，在手動控制的空調系統1中，開/關閾值溫度Ττ隨著設定車廂氣溫T KP在 與車廂空氣冷卻相對應的值的第一範圍內提高而合宜地線性地提高，並且然後隨著設定車 廂氣溫Tcsp在與車廂空氣加熱相對應的值的第二範圍內提高而合宜地線性地降低。
[0060] 替代地，在自動控制的空調系統1中，開/關閾值溫度Ττ相對於所測量到的出口氣 溫T OTT與設定車廂氣溫TCSP之間的差成反比例地變化，以便隨著上述差下降而上升。此外， 開/關閾值溫度Τ τ被向下捨入到恆定下地面溫度，例如3°C，以便防止蒸發器10凍結，以及 向上捨入到基於存儲的查找表（LUT)合宜地計算的上地面溫度，所述查找表（LUT)是被構 造以便使對應的上地面溫度與所測量到的外部氣溫T EXT的每個值相關聯，以便確保在保蒸 發器10下遊的空氣具有低於閾值溼度的溼度。
[0061] 圖4通過非限制性示例的方式示出致動器管理器32的不同實施方式的功能框圖。
[0062] 根據圖4中所示出的功能框圖，致動器管理器32包括以下功能框：
[0063] ?專用於為流量調節電磁閥17產生電調節命令的第一控制器40,該控制器被配置 成接收目標出口氣溫Lp和所測量到的出口氣溫T OT，並且通過合宜地實現PID調節器來輸 出用於流量調節電磁閥17的電調節命令並且是這樣以致使流量調節電磁閥17將在蒸發器 10下遊的空氣加熱到使目標出口氣溫Tw與所測量到的出口氣溫T OT之間的差最小化的程 度；
[0064] ?第一減法器41，其被配置成接收設定車廂氣溫TKP和所測量到的外部氣溫T EXT， 並且基於設定車廂氣溫Tcsp與所測量到的外部氣溫τΕΧΤ之間的差來輸出氣溫誤差；
[0065] ?第二減法器42,其被配置成接收目標出口氣溫Tw和所測量到的出口氣溫TTOT並 且基於目標出口氣溫Tw與所測量到的出口氣溫之間的差來輸出出口氣溫誤差；
[0066] ?比較器43,其被配置成從第一減法器41接收氣溫誤差並且將它與兩個閾值（分 別為下ΤΗ1和上ΤΗ2閾值）相比較，所述兩個閾值限定空調系統1的三個不同的操作條件 所對應於的三個不同的氣溫誤差範圍，分別為下、中以及上氣溫誤差範圍，其後面被更詳細 地描述並且其中下氣溫誤差範圍Α1被定界為低於下閾值ΤΗ1，中氣溫誤差範圍Α2被定界 為高於下閾值ΤΗ1並且低於上閾值ΤΗ2,以及上氣溫誤差範圍A3被定界為高於上閾值ΤΗ2。 比較器43被進一步地配置成輸出指示輸入氣溫誤差所屬於的氣溫誤差範圍的選擇命令； [0067] ?存儲的查找表44 (LUT)，其被配置成接收來自第二減法器42的出口氣溫誤差、指 示內燃機3的操作狀態的上面提到的量、來自第一控制器40的用於流量調節電磁閥17的 電調節命令、以及來自比較器43的選擇命令，並且輸出針對目標出口氣溫Tw和關聯的校 正應用持續時間的對應校正；
[0068] ?第三減法器45,其被配置成接收目標出口氣溫TQSP和針對目標出口氣溫T QSP的校 正，並且輸出校正的目標出口氣溫Τ^ρ ;以及
[0069] ?專用於為壓縮機7產生電開/關命令信號的第二控制器46,該控制器被配置成 接收經校正的目標出口氣溫?^ρ和所測量到的出口氣溫TTOT以及所測量到的蒸發器氣溫 TEVAP、所測量到的外部氣溫TEXT和指示空調系統1的操作狀態的上面提到的量，並且輸出用 於壓縮機7的電開/關命令信號以便使目標出口氣溫Tw與所測量到的出口氣溫T OTT之間 的差最小化，以及例如通過使所測量到的蒸發器氣溫TEVAP要麼在內燃機速度的增加的情況 下降低要麼在內燃機速度的下降的情況下提高，適當地補償由內燃機速度的改變所引發的 所測量到的出口氣溫T OTT的變化。
[0070] 圖5示出表示空調系統1的一些量的時間進展的兩組圖表，所述一些量特別是內 燃機速度和冷卻液溫度Tcm、所測量到的蒸發器氣溫T EVAP、所測量到的出口氣溫TTOT以及用 於流量調節電磁閥17的電調節命令，它們的比較允許本發明的實施方式相對於其中本發 明未被應用（在左邊的圖表）的情況所呈現的可實現的明顯有益效果（在右邊的圖表）被 了解。
[0071] 特別地，參考圖2和4中的功能框圖，在其中本發明未被應用的情況下，在內燃機 速度的增加之後，內燃機冷卻液流量和溫度提高並且流量調節電磁閥17是開著的以及這 導致所測量到的出口氣溫T TOT提高。隨著這種增加，為流量調節電磁閥17產生電調節命令 的PID調節器40使新的設定點被設置，略微關閉流量調節電磁閥17以便再次使目標出口 氣溫Tw與所測量到的出口氣溫T OTT之間的差最小化。當內燃機速度的改變是這樣以致除 所測量到的出口氣溫TTOT的變化之外也引起所測量到的車廂氣溫T CAB的變化時，先前描述 的過程還能夠影響壓縮機7的調節。在這種情況下，PID調節器30和判定器31使下目標 出口氣溫U被計算，並且結果，壓縮機7被控制成使目標出口氣溫?^ρ與所測量到的出口 氣溫之間的差最小化。
[0072] 替代地，在本發明被應用的情況下，在內燃機速度的增加之後，內燃機冷卻液流量 和溫度提高，查找表44輸出針對目標出口氣溫Tw和對應的校正應用持續時間的對應校 正，以便使蒸發器氣溫T EVAP降低至與由內燃機速度的改變所引發的出口氣溫TOTT的變化的 估計一致的值，使得所測量到的出口氣溫T TOT不受內燃機速度的改變影響。當內燃機速度3 停止改變時，目標出口氣溫Tw的校正趨於消失，從而在一定時間段內將正確的目標出口氣 溫?^ρ返回到由判定器31所輸出的目標出口氣溫Tw，在所述時間段內，流量調節電磁閥 17能夠補償蒸發器氣溫T EVAP的變化使得所測量到的出口氣溫TOTT未被變更。
[0073] 能夠採用本發明實現的優點可從先前的描述直接地了解。
[0074] 特別地，通過允許內燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有影響通過對空氣 冷卻迴路的壓縮機的操作的恰好控制來緩解，本發明使得在響應速度和精度方面具有較低 性能並且因此不太昂貴的流量調節電磁閥能夠被用於內燃機冷卻液流量控制，從而導致空 調系統的成本被充分地降低以使得能實現它們甚至在經濟型和中檔機動車輛上的使用。
【權利要求】
1. 一種汽車空調系統（1)，該汽車空調系統包括： ?空氣冷卻迴路（4)，其包括流體地連接以在操作期間讓傳熱流體流過的壓縮機（7)、 冷凝器（8)、膨脹閥（9)和蒸發器（10)，以及與所述蒸發器（10)相關聯並且可操作以產生 通過所述蒸發器（10)的氣流的鼓風機風扇（15); ?空氣加熱迴路（5)，其包括：配置成在操作期間讓傳熱流體流過並且靠近所述蒸發器 (10)布置成同樣讓由與所述蒸發器（10)相關聯的所述鼓風機風扇（15)所產生的所述氣流 流過的液體/空氣加熱器（16)，和布置成調節所述傳熱流體通過所述加熱器（16)的流量的 流量調節電磁閥（17);以及 ?電子控制單元（27)，其配置成接收測量到的蒸發器氣溫（TEVAP)和設定車廂氣溫 (W，並且配置成：基於所述設定車廂氣溫（TKP)，在至少特定操作條件下，在所述測量到 的蒸發器氣溫（T EVAP)展示與所計算的至少一個開/關閾值溫度（Ττ)的給定關係時，切換所 述壓縮機（7)的操作條件。
2. 根據權利要求1所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（27)被進一步配置 成： ?接收測量到的車廂氣溫（Τ_)、測量到的外部氣溫（ΤΕΧΤ)以及測量到的出口氣溫 (Τ〇υτ)； ?基於所述設定車廂氣溫和測量到的車廂氣溫（TffiP，T_)來計算車廂氣溫誤差； ?通過實現比例-積分-微分調節器，基於所述車廂氣溫誤差來產生控制信號； ?基於所述控制信號來計算目標出口氣溫（〇;以及 ?基於所述設定車廂氣溫（TCSP)、所述目標出口氣溫和測量到的出口氣溫（Tw，〇、所 述測量到的外部氣溫（τΕΧΤ)以及所述測量到的蒸發器氣溫（TEVAP)來產生用於所述空氣冷卻 迴路⑷的所述壓縮機（7)的電開/關命令信號和用於所述空氣加熱迴路（5)的所述流量 調節電磁閥（17)的電調節命令。
3. 根據權利要求2所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（27)被進一步配置 成： ?基於所述設定車廂氣溫（TKP)和所述測量到的外部氣溫（TEXT)來計算第一氣溫誤差； ?基於所述目標出口氣溫和測量到的出口氣溫（Tw，〇來計算第二氣溫誤差； ?將所述第一氣溫誤差與分別為下（TH1)閾值和上（TH2)閾值的兩個閾值相比較，所述 兩個閾值限定所述空調系統（1)的三個不同的操作條件所對應的三個不同的氣溫誤差範 圍，並且基於比較的結果來產生指示所述第一氣溫誤差所屬於的所述氣溫誤差範圍的選擇 命令； ?基於所述第二氣溫誤差、指示裝備有所述空調系統（1)的機動車輛（2)的內燃機（3) 的操作狀態的量以及所述選擇命令來計算針對所述目標出口氣溫（?*Ρ)的校正； ?基於所述目標出口氣溫（〇和針對所述目標出口氣溫所計算的所述校正來計算校 正的目標出口氣溫Οα^ρ); ?基於所述校正的目標出口氣溫汀胃)、所述測量到的出口氣溫（〇、所述測量到的 蒸發器氣溫（TEVAP)以及所述測量到的外部氣溫（ΤΕΧΤ)來產生用於所述空氣冷卻迴路（5) 的所述壓縮機（7)的電開/關命令信號，以便使所述目標出口氣溫和測量到的出口氣溫 (T QSP，〇之間的差最小化。
4. 根據權利要求2或3所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（27)被進一步 配置成： ?基於所述目標出口氣溫和測量到的出口氣溫（TQSP，〇並且通過實現比例-積分-微 分調節器（40)來產生用於所述空氣加熱迴路（5)的所述流量調節電磁閥（17)的所述電調 節命令，諸如以使所述流量調節電磁閥（17)將在所述蒸發器（10)下遊的空氣加熱到在所 述目標出口氣溫和測量到的出口氣溫（LmO之間的差被最小化的程度。
5. 根據權利要求2至4中任何一項所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元 (27)被進一步配置成： ?基於所述控制信號來產生用於與所述空氣冷卻迴路（4)的所述蒸發器（10)相關聯的 所述鼓風機風扇（15)的電命令，以便使氣流在所述機動車輛（2)的車廂￠)內部被產生， 諸如以允許達到所述設定車廂氣溫（U。
6. 根據權利要求5所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（27)被進一步配置 成： ?根據策略來產生用於與所述蒸發器（10)相關聯的所述鼓風機風扇（15)的所述電命 令，所述策略在已經使與所述蒸發器（10)相關聯的所述鼓風機風扇（15)的利用最大化之 後調節所述目標出口氣溫（〇,或者所述策略在已經使所述目標出口氣溫（〇的調節的 效果最大化之後調節與所述蒸發器（10)相關聯的所述鼓風機風扇（15)的利用。
7. 根據前述權利要求中任何一項所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（27) 被進一步配置成： ?在手動控制的空調系統（1)中，隨著所述設定車廂氣溫（TesP)在與車廂空氣冷卻相對 應的值的第一範圍內提高而合宜地線性地提高所述開/關閾值溫度（Ττ)，並且隨著所述設 定車廂氣溫（T CSP)在與車廂空氣加熱相對應的值的第二範圍內提高而合宜地線性地降低所 述開/關閾值溫度（Ττ);以及 ?在自動控制的空調系統（1)中，與所述測量到的出口氣溫（〇與所述設定車廂氣溫 (TCSP)之間的差成反比例地改變所述開/關閾值溫度（Ττ)，以便隨著所述差降低而提高所述 開/關閾值溫度。
8. 根據權利要求7所述的汽車空調系統，其中，所述電子控制單元（25)被進一步配置 成： ?將所述開/關閾值溫度（Ττ)向下捨入到恆定下地面溫度，以便防止所述蒸發器（10) 凍結；以及 ?將所述開/關閾值溫度（Ττ)向上捨入到基於所述測量到的外部氣溫（ΤΕΧΤ)所計算的 上地面溫度，以便使在所述蒸發器（10)下遊的空氣具有低於閾值溼度的溼度。
9. 根據前述權利要求中任何一項所述的汽車空調系統，所述汽車空調系統進一步包括 電子控制系統（20)，所述電子控制系統包括： ?溫度傳感器（23)，其用來提供指示所述測量到的外部氣溫（ΤΕΧΤ)的電信號； ?溫度傳感器（24)，其用來提供指示所述測量到的蒸發器氣溫（TEVAP)的電信號； ?溫度傳感器（25)，其用來提供指示所述測量到的車廂氣溫（Τ_)的電信號； ?溫度傳感器（26)，其用來提供指示所述測量到的出口氣溫（〇的電信號；以及 ?所述電子控制單元（27)。
10. -種機動車輛（2)，該機動車輛包括根據前述權利要求中任何一項所述的空調系 統⑴。
11. 一種根據權利要求9的汽車電子控制系統（22)，用於根據權利要求1所述的汽車 空調系統。
12. -種根據權利要求1至8中任何一項所述的汽車電子控制單元（27)，用於根據權 利要求1所述的汽車空調系統。
13. -種軟體，該軟體可加載在根據權利要求12所述的汽車電子控制單元（27)中，並 且被設計成：當被執行時，使得所述汽車電子控制單元（27)如在權利要求1至8中任何一 項所要求保護的一樣被配置。
【文檔編號】B60H1/00GK104105611SQ201280069051
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年12月5日 優先權日:2011年12月5日
【發明者】R·馬爾科, W·法拉利, C·馬爾維奇諾, C·丹布羅西奧 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司