車輛的空氣調節裝置及其控制方法
2023-04-26 17:09:41 1
專利名稱：車輛的空氣調節裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及調節車輛乘客室空氣的一車用空氣調節系統。
通常，一車用空氣調節系統包括一控制器，如計算機。控制器根據外部信息，如乘客室內溫度，一設定的目標溫度等，控制一壓縮機的排出量。
壓縮機通常由車輛的一內燃機驅動。空氣調節系統必需根據內燃機的行車條件來控制。為此，發動機的控制器有時可以充當空氣調節器的上述控制器。但是，當組合內燃機的控制器和空氣調節的控制器時，控制器承擔著處理控制空氣調節系統的信息的額外的負載。結果，控制器遇到內燃機的控制的困難。為了消除這個問題，專門提供一單獨的控制一空氣調節系統的控制器。控制內燃機的控制器經一通信線連接到控制空氣調節系統的控制器上。
壓縮機是最耗能的一個輔助機構，並且對於內燃機是一大的負荷。為此，當必需最大地為行駛車輛分配內燃機的能量時，如當車輛加速時，為了降低內燃機的負荷，使排出量減至最小。這種控制在後稱為「排量極限控制」。
確定需要排量極限控制後，為了將排出量減至最小，內燃機的控制器與空氣調節的控制器進行通信，此時，由於控制器間的通信速度而產生一延遲。在這個延遲過程中，沒有減少驅動壓縮機的內燃機上的負荷。換言之，車輛加速性下降。
最近，提出建立一板上網絡，包括一內燃機控制器，一空氣調節系統的控制器，和其它控制器(如，一控制器，如控制變速器的一計算機)。在板上網絡中，內燃機控制器和空氣調節系統的控制器間的通信利用一公共的通信線來進行，該通信線也與其它控制器共享。當控制器間的大量通信引起通信線擁擠時，從內燃機控制器確定需要排量極限控制的時間開始，一直到空氣調節系統的控制器將壓縮機的排出量減至最小的時間發生一較大的延遲。
本發明的一目的是提供一車用空氣調節系統，能根據一內燃機的行車條件迅速地改變排出量。
為了達到上述目的，本發明提供一包括一製冷迴路的車輛空氣調節裝置。空氣調節裝置由一車輛的一能源驅動。空氣調節裝置包括一變排量壓縮機。一外部信息檢測器檢測外部信息，用於車輛的空氣調節。一第一控制器控制能源的輸出。一第二控制器經一通信線連接到該第一控制器。第二控制器根據外部信息計算壓縮機的排量的一目標值。第二控制器發送該計算的目標值到第一控制器。第一控制器根據計算的目標值控制壓縮機的排量。
本發明也提供一控制包括一製冷迴路的一車輛空氣調節裝置的方法。空氣調節裝置由一車輛的一能源驅動。方法包括通過一第一控制器控制能源的輸出，通過經一通信線與第一控制器相連的一第二控制器，根據用於車輛的空氣調節的一外部信息，計算一變排量的壓縮機的排量的一目標值，從第二控制器發送該計算的目標值到第一控制器，並根據該計算的目標值，通過第一控制器控制壓縮機的排量。
本發明的其它方面和優點將結合附圖從下面的舉例例解的本發明的原理的說明中變得明白。
參照下列最佳實施例的說明和附圖，可以更好地理解本發明和其目的、優點。
圖1是本發明的第一實施例中的裝有一變排量壓縮機的空調器的車輛的一示意圖。
圖2是車輛的一控制系統的方框圖。
圖3是用於控制壓縮機的一控制值的一實際負載比的判定程序的一流程圖。
圖4是一目標負載比計算程序的一流程圖。
圖5是第二實施例中的一控制值的一橫截面圖。
圖6是在第二實施例中的與圖1相應的一示意圖，其中設置了兩個壓力監控點。
下面將參照圖1-4說明本發明的用於一車輛的一車用空氣調節系統。
如圖1，例如一皮帶式無級變速器103位於從一內燃機101到一組車輪102的動力傳遞路線上。雖然無圖示，但無級變速器103通過一皮帶連接到內燃機101的一主動輪和車輛102的一從動輪上。變速器通過改變相應輪的有效直徑(皮帶的纏繞直徑)連續地變速。無級變速器103由圖2所示的一控制器62控制。
圖1中所示的壓縮機104包括一缸體1，一與缸體1前端相連的前殼體件2，和一與缸體1的後端相連的後殼體件4。一閥板3處於後殼體件4和缸體1之間。前殼體件2，缸體1和後殼體件4構成一殼體。圖1的左側和右側分別相當於前端和後端。
缸體1和前殼體件2間定義了一曲柄室5。曲柄室5內支撐一驅動軸6。一接線板(1ug plate)11在曲柄室5內固定到驅動軸6上，與驅動軸一體旋轉。
驅動軸6的前端通過一動力傳動機構PT與一內燃機101相連。在這個實施例中，動力傳動機構PT是一無離合機構，例如，包括一皮帶和一皮帶輪。可選地，機構PT可以是一離合機構(如，一電磁離合器)，其可根據外部輸入的電流值選擇地傳遞動力。
在曲柄室5內有一驅動板，在本實施例中其是一旋轉斜盤12。旋轉斜盤12沿驅動軸6滑動，並相對驅動軸6的軸線傾斜。一鉸接機構13被設置在接線板11和旋轉斜盤12之間。旋轉斜盤12通過鉸接機構13與接線板11、驅動軸6連接。旋轉斜盤12與接線板11、驅動軸6同步轉動。
圍繞驅動軸6，以恆定的間隔角在缸體1內構成缸徑1a(在圖1中只示出了一個)。每個缸徑1a放有一單頭活塞，這樣活塞能在缸徑1a內往復運動。每一缸徑1a內是一壓縮室，其排量根據活塞20的往復運動而改變。每一活塞20的前端通過一對導向板19連接至旋轉斜盤12的周邊。結果，旋轉斜盤12的轉動轉換成活塞20的往復運動，並且活塞20的衝程取決於旋轉斜盤12的傾斜角。
閥板3和後殼體件4之間定義了一吸入室和排出室22。排出室22圍繞吸入室21。對於每一缸徑1a，閥板3構成一吸入口23，一開啟和關閉吸入口23的吸入閥24，一排出口25，和用於開啟和關閉排出口25的排出閥26。吸入室21通過相應的吸入口23和每個缸徑1a相連通，每一缸徑1a通過相應的排出口25與排出室22相連通。
當缸徑1a內的活塞20從上止點移到下止點時，製冷氣體經相應的吸入口23和相應的吸入閥24流入缸徑1a。當活塞20從下止點向其上止點移動時，壓縮缸徑1a內的製冷氣體到一預定壓力，並使相應的排出閥26開啟。然後，製冷氣體經相應的排出口25和相應的排出閥26進入排出室22。
旋轉斜盤12的傾斜角(旋轉斜盤12和與驅動軸6的軸線垂直的一平面間的夾角)根據不同的力矩而確定，如由旋轉斜盤的旋轉的離心力引起的轉動力矩，基於活塞20往復運動的慣性力矩，和氣體壓力引起的力矩。氣體壓力引起的力矩是基於缸徑1a內的壓力和曲柄壓力Pc間的關係。根據曲柄壓力Pc，氣體壓力的力矩使旋轉斜盤12的傾斜角增大或減少。
在本實施例中，氣體壓力的力矩通過利用排量控制閥CV控制曲柄壓力而改變。旋轉斜盤的傾斜角可以是最小傾斜角(圖1中以實線示出)和最大傾斜角(圖1中以虛線示出)中的任意一個。
如圖1和2，控制曲柄壓力的一控制機構包括一放氣通道27，一輸送通道28，和一控制閥CV。放氣通27連接吸入室21和曲柄室5。控制閥CV設置在輸送通道28內。
如圖2所示，控制閥CV包括一進氣閥部和一螺線管部41。進氣閥部的一閥殼42有一進氣口43，一閥室44，一閥孔45和一出氣口46。進氣口43，閥室44，閥孔45和出氣口43構成部分輸送通28。閥室44包括一閥體47，用以移動接觸和遠離閥孔45的邊，還包括使閥體47沿閥孔45關閉的方向移動的一第一彈簧48。
螺線管41包括一固定鐵心49，一可移動鐵心50，一線圈51，和一第二彈簧52，其中，線圈51處於兩鐵心的外部。在可移動鐵心50和閥體47間有一桿53，用於將力從可移動鐵心50傳遞到閥體47。第二彈簧52的力比第一彈簧48的大。第二彈簧52通過可移動鐵心50和杆53，推動閥體47，使其沿閥孔45開啟的方向移動。當線圈51從外部被供給電流時，在鐵心49，50間產生一吸引的電磁力。該電磁力作用方向與第二彈簧52力的方向相反。供給線圈51的電流通過調節供給線圈51的電壓來控制。在本實施例中，採用負載控制來調節所施加的電壓。
如圖2所示，當線圈被供電時，例如，無電流(負載比＝0％)，第二彈簧52的力支配地確定閥體47的位置。因此，閥體47離閥孔45最遠，控制閥CV全開。結構，曲柄室5內的壓力Pc達到一最大值，曲柄壓力Pc和缸徑1a內的壓力間的壓力差增加。這使旋轉斜盤最小傾斜，壓縮機104的排出量最小。
當向線圈51供給電流時，並且當其負載比在可變負載比DtS(DtS(min)＞0)內等於或大於最小負載比DtS(min)時，向下的電磁力超過第二彈簧52的向上力，這使閥體47向下移動。在這個狀態下，第一彈簧48的向下力和附加的向下電磁力作用於第二彈簧52的向上力。換言之，閥體47相對閥孔45的位置，即控制閥CV的開度，由第一彈簧48、電磁力產生的向下力和第二彈簧52產生的向上力間的差額來決定。
通過根據電磁力調節控制閥CV的開度，調節氣體經輸送通28流入曲柄室5的流速，並由氣體進入曲柄室5的流速和氣體流出曲柄室5(經放氣通27)的流速間的關係確定曲柄壓力Pc。響應曲柄壓力Pc的變化，曲柄壓力Pc和缸徑1a的壓力間的差值被改變。結果，為了調節活塞20的衝程，即排出量，改變旋轉斜盤的傾斜。
如圖1所示，車輛空氣調節器的一個製冷迴路包括壓縮機104和一外部製冷迴路30。外部製冷迴路30包括，如一冷凝器31，一作為一減壓裝置的膨脹閥32，和一蒸發器33。根據溫度傳感器34檢測的溫度和蒸發器33出口附近的壓力，以一種反饋的方式控制膨脹閥32的位置，傳感器34位於蒸發器33的出口附近，或處於蒸發器33的上遊。為了調節流經外部製冷迴路30的製冷劑量，膨脹閥32供給蒸發器33一相當於空氣調節器上的熱負荷的液態製冷劑。
如圖2所示，車輛配備了控制空氣調節系統的一A/C-ECU 61(除控制閥CV的控制外)；一控制無級變速器103的CVT-ECU 62；和一控制內燃機101的E/G-ECU 63。每個ECUs 61-63是一個控制單元，如包括一CPU，一ROM，一RAM和一I/O接口。
各個ECUs 61-63通過一通信線路64相互連接。通信線路64包括一主線64a和一副線64b。在各個ECUs 61-63間執行串行通信。這樣的板上網絡的典型協議被稱為控制區網絡(C。A。N)。
在A/C-ECU 61中，I/O輸入端連接到一A/C開關65(一乘客操縱的開關，用於打開或關閉空氣調節系統)；一在乘客室用於設計最佳目標溫度Te(set)的溫度設定裝置；一用於在乘客室內檢測溫度Te(t)的溫度傳感器67；一用於檢測製冷迴路中的一排出壓力區內的壓力Pd；和一用於檢測製冷迴路中的一吸入壓力區內的壓力Ps。在本實施例中，A/C開關65，溫度設定裝置66和溫度傳感器67起一外部信息檢測器的作用。本實施例中，A/C開關65的ON/OFF狀態，溫度傳感器67檢測的溫度Te(t)，和溫度設定裝置66設定的目標Te(set)用作控制空氣調節的外部信息。
在A/C-ECU 61中，I/O輸出端連接到一用於使冷凝器31變冷的冷凝器風扇70，和一用於形成一空氣流的蒸發器風扇71，其中空氣流經過蒸發器33進入乘客室。在本實施例中，除了壓縮機104，冷凝器風扇70和蒸發器風扇71構成空氣調節控制部件。
在CVT-ECU 62中，一I/O輸入端連接到用於檢測車速V的車速傳感器73，並且一I/O輸出端連接到無級變速器103。
在E/G ECU 63中，I/O輸入端連分別接到用於檢測加速踏板位置(加速踏板的下壓量)Acc的加速踏板位置傳感器74；一用於檢測內燃機101的轉速Ne的發動機轉速傳感器75；和一用於檢測內燃機101的進氣壓力Pa的進氣壓力傳感器76。在E/G ECU 63中，I/O輸出端連接到一處於內燃機101輸入通道的電子控制節流閥機構77；一用於直接將燃油噴入內燃機101的一燃燒室的噴油嘴78；和一用於向控制閥CV的線圈51供電的驅動電路79。
根據A/C開關65的ON/OFF狀態，溫度傳感器67檢測的Te(t)，溫度設定裝置66設定的Te(set)，和從E/G-ECU 63接收的實際負載比DtF，A/C ECU 61求出目標負載比DtS。A/C-ECU 61將求出的目標負載比DtS，排出壓力傳感器68檢測的排出壓力值Pd，和吸入壓力傳感器69檢測的吸入壓力Ps傳遞給E/G-ECU 63。在本實施例中，A/C-ECU61起計算目標負載比DtS的計算機的作用。
為了分別開始和停止經過冷凝器31和蒸發器33的強制通風，根據A/C開關節65的ON/OFF狀態，溫度傳感器67檢測的溫度Te(t)，溫度設定裝置66設定的目標溫度Te(set)，排出壓力傳感器68檢測的排出壓力值Pd，吸入壓力傳感器69檢測的吸入壓力Ps，和從E/G-ECU 63接收的實際負載比DtF，A/C-ECU 61選擇地開始和停止冷凝器風扇70和/或蒸發器風扇71。
根據加速踏板位置傳感器74的加速踏板位置Acc和A/C-ECU 61來的目標負載比DtS，E/G-ECU 63求出實際負載比DtF。E/G-ECU 63傳送求出的實際負載比DtF到驅動電路79和A/C-ECU 61。響應該實際負載比DtF，驅動電路79控制供給控制閥CV的線圈51的電流。在本實施例中，E/C-ECU 63起用於控制發動機的一計算機的作用。
E/G-ECU 63根據來自加速踏板位置傳感器74的加速踏板位置Acc和來自發動機轉速傳感器75的轉速Ne計算所需發動機輸出扭矩。同樣，根據傳送到驅動電路79的實際負載比DtF和從A/C-ECU 61接收的排出壓力Pd和吸入壓力Ps，E/G-ECU 63求出壓縮機104的驅動扭矩。壓縮機104的驅動扭矩，實際負載比DtF，排出壓力Pd和吸入壓力Ps間的關係是用實驗的方法預先確定。表示這個關係的信息(函數)預先存貯在E/G-ECU 63中。信息用來估計壓縮機104的驅動扭矩。
為了計算一目標發動機輸出扭矩Tr，E/G-ECU 63將壓縮機104的驅動扭矩，除壓縮機104外的一副裝置(無圖示，如與一轉向助力裝置相連的液壓泵)的預先存貯的總的驅動扭矩等加到所需的輸出扭矩上。E/G——ECU 63傳遞計算的目標發動機輸出扭矩Tr到CVT-ECU62上。根據目標發動機輸出扭矩Tr，求出一目標節流閥開度。E/G-ECU 63將這個目標節流閥開度傳遞到節流閥機構77。因此，節流閥機構77根據該目標節流閥開度調節節流閥的開度，無圖示。到內燃機101的進氣量由節流閥的開度來決定。
根據進氣壓力Pa值和一預先存貯的化學計算的空/燃比，E/G-ECU 63計算一目標燃油噴射量，其中進氣壓力Pa由進氣壓力傳感器76檢測，並與進氣流速有關。E/G-ECU 63將這個目標燃油噴射量傳送到噴油嘴78。因此，在吸氣衝程，噴油噴78噴射相當於化學計算的空/燃比的目標燃油量到內燃機101的燃燒室。
CVT-ECU 62求出內燃機101轉速Ne的一目標值。轉速目標值是基於目標發動機輸出扭矩Tr和最佳燃油消耗。另外，CVT-ECU 62根據轉速Ne的目標值和車速傳感器73檢測的車速V計算一目標傳動比。CVT-ECU 62傳送計算的目標傳動比到無級變速器103。
因此，無級變速器103調節，如主動皮帶輪和從動皮帶輪間的皮帶傳動比為目標傳動比。用這種方式，內燃機101的轉速Ne被調節到目標值。結果，根據發動機輸出扭矩(Tr)、轉速Ne和最佳燃油消耗驅動內燃機101。
下面，E/G-ECU 63執行一程序，求出實際負載比DtF，A/C-ECU 61執行一程序用於計算目標負載比DtS，下面將詳細的說明這些程序。當車輛一點火開關(或一開始開關)(無圖示)打開時，向每個ECUs61，63供給電流，開始執行一相關程序。
如圖3所示，E/G-ECU 63根據外部信息在S1(步驟S1)確定車輛和壓縮機是否處於一排量極限驅動模式。例如，當施加一大的負荷於內燃機101上，如當車輛上坡時，或當車輛加速時，如通過時，採用排量極限驅動模式。當操作者堅定地壓下加速踏板，使加速踏板位置傳感器74檢測的一加速踏板位置Acc等於或大於一預定值時，E/G-ECU 63選擇排量極限驅動模式。
當車輛不處於排量極限驅動模式時，S1的結果為NO。特殊地，E/C-ECU 63確定車輛處於一正常驅動模式，這允許向壓縮機104分配與其驅動所需能量一樣多的能量。接著，在S2，E/G-ECU 63設定從A/C-EVU61接收來的目標負載比DtS為實際負載比DtF，該負載比被傳遞到驅動電路79。
當車輛處於排量極限驅動模式時，S1的結果為YES。接著在S3，E/G-ECU63設定實際負載比DtF為0％，忽略從A/C-EVU61接收來的目標負載比DtS，並命令驅動電路79停止向控制閥CV的線圈51供電。響應地，由第二彈簧52的作用，控制閥CV的開度增大到最大，這增大了曲柄壓力Pc。在排量極限驅動模式中，這使壓縮機104的排量和負荷扭矩減到最小，並使內燃機101上的負載減少。結果，例如，爬坡性和加速性提高了。
如圖4所示，A/C-ECU 61在S11執行一初始設定。例如，設定目標負載比DtS為0％(沒有向控制閥供電)。接著，執行狀態監測和目標負載比DtS的修正，這將在S12和後序步驟表示。
在S12，A/C-ECU61監測A/C開關65的ON/OFF狀態，直到這個開關65打到ON。當A/C開關打到ON時，在S13，A/C-ECU61設定目標負載比DtS為最小負載比DtS(min)。在S14，A/C-ECU61確定從E/G-ECU63接收的實際負載比是否為0％，即是否車輛處於排量極限驅動模式。
當在S14結果為YES，程序返回到S13。特殊地，目標負載比DtS被設定為最小負載比DtS(min)，直到車輛返回到正常驅動模式。這是由於如果實際負載比DtF在E/G-ECU63被定為0％，那麼從S15到S18所執行的，對目標負載比DtS的細微的修正是無意義的。同樣，如果目標負載比DtS值是，如100％，當車輛從排量極限驅動模式釋放時，實際負載比DtF將突然從0)變為100％。結果，壓縮機104的排量和驅動扭矩將突然增加，這帶來內燃機101的轉速的突然降低。
當S14的結果是NO，即，當車輛在正常操作模式，執行S15。在S15，A/C-ECU61確定溫度傳感器67所檢測的溫度Te(t)是否高於溫度設定裝置66設定的目標溫/度Te(set)。當A/C-ECU61確定S15的結果是NO時，執行S16。在S16，A/C-ECU61確定是否檢測的溫度Te(t)小於目標溫度Te(set)。
當S16的結果是NO，溫度Te(t)等於目標溫度Te(srt)。因此，不需要改變負載比Dt，這將引起製冷性能的改變。為此，執行S19，不改變傳遞到E/G-ECU63的目標負載比DtS。
當S15的結果是YES時，執行S17。當S15的結果是YES時，估計乘客室是熱的，並且乘客室的熱負荷高。在S17，A/C-ECU61使目標負載比DtS值增加一單位量ΔD，並且傳遞補這個修正值(DtS+ΔD)到E/G-ECU63。因此，修正值(DtS+ΔD)作為一新的實際負載比DtF從E/G-ECU63傳送到驅動叫路79。結果，控制閥CV的開度稍微減少，這增大了壓縮機104的排出量，增大了蒸發器33的散熱性，並降低溫度Te(t)。
當S16的結果是YES時，執行S18。當S16的結果是YES時，估計乘客室是冷的，並且乘客室是小的熱負荷。在S18，A/C-ECU61使目標負載比DtS值降低單位量ΔD，並傳遞這個修正值(DtS-ΔD)到E/G-ECU63。因此，修正值(DtS-ΔD)作為一新的實際負載比DtS從F/G-ECU63發送到驅動電路79。結果，控制閥CV的開度稍微增大，這使壓縮機104的排出量減少，使蒸發器33的散熱性降低，並提高了溫度Te(t)。
在S19，A/C-ECU61確定A/C一茁壯成長65是否關為OFF。當在S19結果是NO，執行S14，重複上述步驟。
另一方面，當S19的結果是YES時，程度返回到S11，停止向控制閥CV的線圈51供電。
如上所述，當車輛處於正常驅動模式，在S17和/或S18修正目標負載比DtS，這樣，即使檢測的溫度Te(t)與目標溫度Te(set)有偏差，目標負載比DtS逐步地被優化，使溫度Te(t)轉為目標溫度Te(set)。
這個實施例有下列優點。
E/G-ECU63直接控制控制閥CV，即壓縮機104的排出量。因此，例如，在車輛的加速的排量極限控制過程中，E/G-ECU63單獨進行排量極限控制的選擇和壓縮機104的排出量減至最小的指令的發出。因此，從選擇車輛的排量極限驅動模式到使壓縮機104的排出量減至最小的步驟被迅速地執行，而不會受板上網絡的通信速度或網絡上的擁擠的影響。結果，車輛的爬坡性和加速性進一步提高。
當為了共同控制內燃機101和無級變速器103而計算目標發動機輸出扭矩Tr時，根據發送到驅動電路79的電流的實際負載比DtF，E/G-ECU 63能估計壓縮機104的驅動扭矩，即壓縮機控制狀態。因此，例如，與現有技術相比，其中(本實施例的)A/C-ECU61直接控制控制閥CV，更加準確地說，現有技術的A/C-ECU61計算目標負載比DtS並確定實際負載比DtF的值，它能防止由從A/C-ECU61到E/G-ECU63的傳遞實際負載比DtF的通信速度引起的實時性能的降低。更能實時地計算壓縮機104的當前的驅動扭矩和內燃機101的當前能量需求(目標發動機輸出扭矩Tr)。結果，完成了內燃機101和無級變速器103間的高地精確地共同控制。這提高了內燃機101的燃油經濟性。
為了估計壓縮機104的驅動扭矩，E/G-ECU63也涉及從A/C-ECU64接收的排出壓力Pd的值和吸入壓力Ps。由於排出壓力Pd和吸入壓力Ps是從A/C-ECU61接收的，由通信速度等引起的響應性能的一降低被考慮。但是，排出壓力Pd和吸入壓力Ps的值緩慢變化。因此，對於板上網絡上的通信速度引起的簡單的延遲和網絡的擁擠，排出壓力Pd和吸入壓力Ps的值很難影響壓縮機104的驅動扭矩的估計。
接著，本發明的一第二實施例將參照圖5和6進行說明。本實施例在控制閥CV的結構上與圖1至4的第一實施例不同。在這個實施例中，只說明第一實施例和第二實施例的區別，而同一部件用同一附圖標記標明，並省略其詳細的說明。
如圖5所示，一棒形杆81處於控制閥CV內。一螺線管部41，即一目標壓差改彎裝置，根據外部供給的電流控制該杆81。杆81包括一末端82，和聯接部83，一基本上處於中心的閥體84，和一引導部85。
控制閥CV的一閥殼86包括一蓋86a，一上半體86b，一下半體86c，其中上半體86b構成一進氣閥部的一主外殼，下半體86c構成螺線管部41的一主外殼。通過蓋86a形成一第一口97。通過閥殼86的上半體86b形成一第二口98。上半體86b和一閥室87、一通道88一起形成。上半體86b和蓋86a間定義一壓力敏感室89。
杆81在閥室87和通道88內，軸向移動。根據杆81的定位，閥室87和通道88可選擇地連接。通道88和壓力敏感室89由杆81的末端82阻塞，該末端裝在通道88內。
固定鐵心49的一上端面也用作閥室87的一底壁。從閥室87徑向延伸的一口90通過一輸送通道28的一上遊部與一排出室22連通。一從通道88徑向延伸的口91通過輸送通道28的一下遊部與曲柄室5連通。口90，閥室87，通道88和口91起一控制通道的作用。控制通道構成部分的連通排出室22和曲柄室5的輸送通道28。
杆81的閥體84處於閥室87內。通道88的一內徑比杆的聯接部83的外徑大，比引導部85的直徑小。一閥座92形成在通道88的一開口內。
當杆81從圖5的位置(最下面的移動位置)移動到最上的移動位置(即閥體84從在閥座92上)時，通道88由閥體84阻塞。換言之，閥體84起一進氣閥體的作用，其能有選擇地調節輸送通道28的一開度。
一封閉的圓筒形的壓力敏感件93在壓力敏感室89內軸向移動。壓力敏感件93分壓力敏感室89為一第一壓力室94和一第二壓力室95。第一壓力室94和第二壓力室95由壓力敏感件93阻塞。一第一彈簧96，一螺旋彈簧，裝在第一壓力室94內。第一彈簧96使壓力敏感件93推向第二壓力室95。
當較大量的製冷劑流經一製冷迴路時，迴路或管路的每單位長度的壓力損失較大。尤其是，如圖6所示，在製冷迴路中定義的兩個壓力監測點P1，P2間的壓力損失(壓差)顯示了與流過迴路的製冷劑量正的關係。因此，流經製冷迴路的製冷劑量通過發現第一壓力監測點P1的壓力PdH和第二壓力監測點P2的壓力PdL間的差值PdH-PdL(此後稱為「兩點壓差ΔPd」)間接地檢測，第二壓力監測點處於第一壓力監測點P2的下遊，並壓力低於PdH。
在本實施例中，第一壓力監測點P1處於排出室22內，處於一排出壓力區的最上遊，第二壓力監測點P2處於一通道(連接壓縮機104的該排出室22和一冷凝器31的通道)內，與第一壓力監測點保持預定的距離。在第一壓力監測點P1的氣壓PdH通過第一口97和一第一壓力檢測通道35施加到控制閥CV的第一壓力室94。第二壓力監測點P2的氣壓PdL通過第二口98和一第二壓力檢測通道36施加到第二壓力室95。圖6省略了第二壓力檢測通道36。
螺線管部41包括一封閉圓筒形的殼體的圓筒99。通過這個配件一螺線管室55定義在殼體圓筒99內。一可移動的鐵心50在螺線管室55內軸向移動。該固定的鐵心49和一軸嚮導孔56一起形成。杆81的引導部85安裝在導孔56內，並允許軸向移動。螺線管室55包括杆81的一基端。更加準確地說，引導部85的下端通過可移動鐵心50的中心安裝並固定在螺線管室55的一孔內。因此，可移動鐵心50一直與杆81一體的上下移動。
一第二彈簧57，一螺旋彈簧，在螺線管室55內裝在固定鐵心49和可移動鐵心50之間。第二彈簧57沿使可移動鐵心移離固定鐵心49的方向，即向下推可移動鐵心50。
在本實施例的控制閥CV中，杆81的位置，即閥開度以下面的方式確定。在通道88與螺線管室55內的壓力產生的給杆81的定位的影響忽略。
當實際負載比DtF值為0，第一彈簧96和第二彈簧57的向下力f1+f2支配地作用在杆81的定位上。因此，如圖5所示，杆81保持在最下移動位置，這樣閥體完全打開通道88。因而，曲柄壓力Pc最小，壓縮機104的排出量最小。
當由E/G-ECU 63發送到驅動電路79的實際負載比DtF等於或大於最小負載比(DtS(min))時，固定鐵心49和或移動鐵心50間的一向上的電磁力F超過第一彈簧96和第二彈簧57的向下力f1+f2，這使杆81向上移動。在這個sate，向上的電磁力F，與第二彈簧57的向下力f2的向下力相反，作用相反於基於兩點壓差ΔPd的一向下力，這由第一彈簧96的向下力f1來補充。換言之，杆81的閥體84相對閥座92定位，這樣向上的電磁力F與基於兩點壓差ΔPd的向下力平衡，其中電磁力F與第二彈簧57的向下力f2相反，向下力加到第一彈簧96的向下力f1。
例如，當內燃機101的轉速Ne變小並使流過製冷迴路的製冷劑量減少，兩點壓差ΔPd減少，並且作用在杆81上的力失去平衡。因此，杆81向上移動，擠壓第一彈簧96和第二彈簧57。結果，向下力f1+f2增加了。杆81的閥體84被定位，這樣該增加補允了由兩壓差ΔPd變化引起的力變化的增加。這減少了通道88的開度和曲柄的壓力Pc。因此，曲柄壓力Pc和缸徑1a內的壓力間的壓差降低，這增大了旋轉斜盤12的傾斜角。因此，壓縮機104的排出量增大了。當壓縮機104的排出量增大時，流經製冷迴路的製冷劑量也增加了，這樣增大了兩點壓差ΔPd。
另一方面，當為了增加流過製冷迴路的製冷劑的量，而使內燃機的轉速Ne變得更高時，兩點壓差ΔPd增大，並且作用在杆81上的力失去平衡。因此，杆81向下移動，定位杆81的閥體84於一位置上，在該位置第一彈簧96和第二彈簧57的向下力f1+f2補充相當於兩點壓差ΔPd的力的增量。這減少了通道88的開度，並增大了曲柄壓力Pc。因此，曲柄壓力Pc和缸徑1a內的壓力間的壓差減少，這使斜盤12的傾斜角減小。因此，壓縮機104的排出量減少。由於壓縮機104的排出量減少，流經製冷迴路的製冷劑量也減少，並且兩點壓差ΔPd減少。
同樣，當電磁力F增加時，例如，通過增加E/G-ECU 63發送到驅動電路79的實際負載比DtF而增加時，作用於杆81上的力失去平衡。因此，杆81向上移動，擠壓第一彈簧96和第二彈簧57。因此，定位杆81的閥體84，這樣彈簧57，96的向下力f1+f2的向下力的增量補償向上電磁力F的增加。這使控制閥CV的開度減少，即通道88的尺寸，並且壓縮機104的排出量增大。由於壓縮機104的排出量增大，流經製冷迴路的製冷劑量也增大了，並且兩點壓差ΔPd增大。
另一方面，當為了減少電磁力F，而E/G-ECU 63使實際負載比DtF時，作用在杆81上的力失去平衡。因此，杆81向下移動。這樣，杆81的閥體84被設定於一個位置，即在該位置兩彈簧57，96的向下力的減少量補償向上電磁力F的減少。這減少了通道88的開度，並使壓縮機104的排出量減少。由於壓縮機104的排出量減少，流經製冷迴路的製冷劑量也減少了，並且兩點壓差ΔPd降低。
如上所述，為了保持兩點壓差ΔPd的一目標值，控制閥CV響應於兩點壓差ΔPd的變化，內部地、自動地定位杆81，目標值由實際負載比DtF確定。當E/G-ECU 63改變發送到驅動電路9的實際負載比DtF的值時，目標值被改率。
除了圖1至4的實施例所提供的優點外，本實施例具有下列優點。
控制閥CV成形為內部地自動地保持一由實際負載比DtF確定的壓差。因此，例如，即使內燃機101的轉速Ne變化，也能保持流過製冷迴路的製冷劑量，並保持溫度Te(t)處於目標溫度Te(set)，而無需改變目標負載比DtS。因此可以防止頻繁的改變目標負載比DtS，和減少A/C-ECU 61和E/G-ECU 63上的操作負荷。
一些常規的控制閥能改變一目標吸入壓力。為了抵消檢測的吸入壓力Ps的變化，這種控制閥機械地檢測吸入壓力Ps，並改變壓縮機104的排出量。這樣的一控制閥CV的使用不背離本發明的精神。
甚至在一包括一改變一目標吸入壓力的控制閥的空氣調節系統中，與目標吸入壓力相比，通過在車輛的排量極限控制過程中，設定目標吸入壓力比正常的目標吸入壓力高，使當前吸入壓力Ps總能保持一較低值。因此，沿吸入壓力Ps增大的方向引導壓縮機104，即沿排出量減至最小的方向，從而減少了內燃機101上的負荷。
但是，當蒸發器33負有過大的熱負荷時，吸入壓力Ps如此的高，以致於即使設定目標吸入壓力足夠地高，壓縮機104的排出量將減少不足以降低內燃機101上的負荷。換言之，如果控制過程取決於吸入壓力Ps，即使目標吸入壓力只被改為一高值，不能立即改變排出量，除非蒸發器33上的熱負荷響就目標吸入壓力的修改而改變。
但是，在本實施例中，作為一直接控制參數，利用製冷迴路內的兩監測點P1，P2間的壓差ΔPd，實現壓縮機104的排出量的反饋控制。因此，在車輛的排出量極限控制過程中，壓縮機104的排出量能迅速地減至最小，而不會受蒸發器33上的熱負荷的影響。結果，車輛的爬坡性和加速性提高了。
流經製冷迴路的製冷量掃反映在控制控制閥CV的實際負載比DtF中。壓縮機104的驅動扭矩最大地反映於流經制迴路的製冷劑量中。因此，通過參考實際負載比DtF，E/G-ECU 63能精確地估計壓縮機104的驅動扭矩。結果，能更精確地執行內燃機101和無級變速器103的共同控制。從一不同的觀點來看，本實施例的控制閥CV的使用允許壓縮機104的驅動所需扭矩從實際負載比DtF來估計，例如，無需利用排出壓力Pd和吸入壓力Ps。因此能省去昂貴的排出壓力傳感器68和吸入壓力傳感器69。
本發明可以進行如下變換。
在各個實施例中，當估計壓縮機的驅動扭矩時，E/G-ECU 63可以的參考吸入室21的溫度，而不是吸入壓力Ps。換言之，可以使用一溫度傳感器，其比吸入壓力傳感器69便宜。
在圖1至4的實施例中，當計算目標負載比DtS時，W/C-ECU 61還可以參考排出壓力Pd和吸入壓力Ps。
根據內燃機101的轉速Ne，E/G-ECU63可以確定是否車輛處於排量極限驅動模式。在這種情形下，當轉速Ne等於或高於一預定的轉速時，確定該排量極限驅動模式。
根據從CVT-ECU 62接收的車速V，E/G-ECU 63可以確定是否車輛處於排量極限驅動模式。在這種情形下，當車速V等於或大於一預定車速時，確定排量極限驅動模式。
為了根據冷卻水的溫度，確定車輛是否處於排量極限驅動模式，E/G-ECU63可以檢測使內燃機101冷卻的冷卻水的溫度。在這種情形下，當冷卻水溫度等於或大於一預定溫度，確定排量極限驅動模式。檢測冷卻水溫度的一溫度傳感順可以連接到A/C-ECU 61或E/G-ECU 63上。當溫度傳感器連接到A/C-ECU 61上時，冷卻水溫度的信息從Q/C-ECU 61傳遞到F/G-ECU 63。
控制閥CV可以是所謂的通過調節放氣通道27的開度調節曲曲柄壓力的排出側(drain-side)控制閥。
在圖5和6的實施例中，第一壓力監測點P1或以處於蒸發器33和吸入室21間的吸入壓力區中，而第二壓力監測點P2可以處於同一吸入壓力區內的第一壓力監測P1的上遊。
在圖5和6的實施例中，第一壓力監測點P1可以處於排出室22和冷凝器31間的一排出壓力區中，而第二壓力監測點P2可以處於蒸發器33和吸入壓力室21間的吸入壓力區內。
在圖5和6的實施例中，第一壓力監測點P1可以處於排出室22和冷凝器31間的排出壓力區中，而第二壓力監測點P2可以處於曲柄室5。可選地，第一壓力監測點P1可以處於曲柄室5，而第二壓力監測點P2可以處於蒸發器33和吸入室21間的吸入室21中。本質上，各個壓力監測點P1，P2沒有界限於製冷架路的一高壓區或一低壓區。例如，為了控制排量，壓力監測點P1，P2可以處於一製冷劑通道中，作為製冷迴路的副迴路定位，即在輸送通道28，曲柄室外5和放氣通道27內，作為一瞬間壓力區定位在曲柄室5內。
本發明可以採用能改變一目標排出壓力的一控制閥。這種控制閥機構地檢測一排出壓力Pd，並改變壓縮機104的排出量，這樣抵消了所檢測的排出壓力Pd的變化。
本發明可以具體為一配備有一搖擺型變排量壓縮機的車用空氣調節系統。
除空氣調節系統中的壓縮機104(如圖2所示的冷凝器扇70和蒸發器風扇71)外，E/G-ECU 63可以直接控制一空氣調節控制組件。
除了無級變速器，除一運行能源和一空調器外，一車輛控制組件可以是，如ABS(防抱死系統)等。控制ABS的計算機可以作為一節點填加到該板上網絡上。
車輛的運行能源可以是一電動機，或一混合能源，即使用一內燃機和一電動機的組合。
對於本領域技術人員應該明白本發明可以具體為許多其它的特定形式，而不背離本發明的精神和範圍。尤其是，本發明應該理解為可以具體為下列形式。
因此，本實例和實施例被認為是例解性的，非限定性的，並且本發明不受此處給出的細節的限制，但可以在下面權利要求的範圍和等同物內進行修改。
權利要求
1.一包括一製冷迴路(30)的一車輛空氣調節裝置，其中空氣調節裝置由一車輛的一能源(101)驅動，空氣調節裝置包括一變排量壓縮機(104)；一檢測外部信息的一外部信息檢測器(65，66，67，68，69)，該外部信息用於控制空氣調節裝置；一控制能源(101)輸出的第一控制器(63)；其特徵在於一經一通信線(64)與第一控制器(63)相連的第二控制器(61)，其中第二控制器根據外部信息計算壓縮機(104)的排量的一目標值，其中第二控制器(61)發送該計算的目標值到第一控制器(63)，並且第一控制器(63)根據計算的目標值控制壓縮機(104)的排量。
2.根據權利要求1的裝置，其特徵在於第一控制器(63)判斷是否車輛處於一排量極限驅動模式，並且如果車輛處於排量極限驅動模式，第一控制器(63)使壓縮機(104)的排量減至最小。
3.根據權利要求2的裝置，其特徵在於一加速踏板位置傳感器(74)與第一控制器(63)相連，其中傳感器(74)檢測一加速踏板的下壓度，第一控制器(63)根據傳感器檢測的加速踏板下壓度，判斷車輛是否處於排量極限驅動模式。
4.根據權利要求1至3任一裝置，其特徵在於第一控制器(63)根據壓縮機(104)的排量，估計壓縮機(104)的一驅動扭矩，並根據驅動扭矩控制能源(101)的輸出。
5.根據權利要求1至3任一裝置，其特徵在於還有一用於空氣調節的風扇(70，71)，其中第二控制器根據由外部信息檢測器(65，66，67，68，69)檢測的外部信息控制該風扇(70，71)。
6.根據權利要求1至3的任一裝置，其特徵在於壓縮機(104)包括一驅動板(12)，一容納驅動板(12)的曲柄室(5)，和一控制曲柄室(5)內壓力的控制閥(CV)，其中根據曲柄室(5)的壓力第一控制器(63)控制控制閥(CV)，改變驅動板(120的傾斜角，進而改變壓縮機(104)的排量。
7.根據權利要求6的裝置，其特徵在於製冷迴路包括一排出壓力區和一吸入壓力區，其中壓縮機(104)有一連接曲柄室(50和排出壓力區的輸送通道(28)，和一連接曲柄室(50和吸入壓力區的放氣通道(27)，控制閥包括一調節輸送通道(28)或放氣通道(27)開度的閥體(84)；一機械地檢測兩監測點間的壓差的壓力傳感機構(93)，兩監測點處於製冷迴路(30)內，其中壓力傳感傳感機構(93)使閥體(84)移動，這樣改變排量與檢測的壓差變化相反，其中第一控制器(63)調節施加到壓力傳感機構(93)上的一力，來確定壓差的一目標值。
8.根據權利要求1至3的任一裝置，其特徵在於通信線是一串行通信線(64)，其中串行通信線(64)在第一控制器(63)和第二控制器(64)間傳遞信息。
9.根據權利要求8的裝置，其特徵在於還有一控制一車輛控制裝置的第三控制器(62)，其與車輛連接，其中，第一控制器(63)，第二控制器(61)和第三控制器(62)由串行通信線(64)相連。
10.一控制一車輛空氣調節裝置的方法，裝置包括一製冷迴路(30)，其中空氣調節裝置由一車輛的一能源(101)驅動，方法包括通過一第一控制器(63)控制能源(101)的輸出，其特徵在於根據用於控制空氣調節裝置的一外部信息，通過一經一通信線(64)與第一控制器(63)相連的第二控制器(61)，計算一變排量壓縮機(104)的排量的一目標值；從第二控制器(61)發送計算的目標值到第一控制器(63)；根據計算的目標值，通過第一控制器(63)控制壓縮機(104)的排量。
全文摘要
一車輛空氣調節裝置包括一製冷迴路(30)。空氣調節裝置由一發動機(101)驅動。空氣調節裝置包括一變排量壓縮機(104)。一外部信息檢測器(65,66,67,68,69)檢測用於空氣調節的外部信息。一E/G－ECU(63)控制能源的輸出。一A/C－ECU(61)經一通信線(64)連接到E/G－ECU(63)。A/C－ECU(61)根據外部信息計算壓縮機的排量的一目標值。A/C－ECU(61)發送該計算的目標值至E/G－ECU(63)。E/G－ECU(63)根據計算的目標值控制壓縮機的排量。這能夠根據發動機(101)的行車條件迅速地改變排出量。
文檔編號B60H1/32GK1338397SQ01141030
公開日2002年3月6日 申請日期2001年8月9日 優先權日2000年8月9日
發明者木村一哉, 水藤健, 太田雅樹, 園部正法, 名嶋一記, 安谷尾拓 申請人:株式會社豐田自動織機