采用基于內(nèi)燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制的制作方法
【專利摘要】一種汽車空調(diào)系統(tǒng)(1)，包括：空氣冷卻回路(4)，其包括流體地連接以在操作期間便于傳熱流體流過的壓縮機(7)、冷凝器(8)、膨脹閥(9)和蒸發(fā)器(10)，以及與蒸發(fā)器(10)相關(guān)聯(lián)并且可操作以產(chǎn)生通過蒸發(fā)器(10)的氣流的鼓風(fēng)機風(fēng)扇(15)；空氣加熱回路(5)，其包括：配置成在操作期間讓傳熱流體流過并且靠近蒸發(fā)器(10)布置成同樣讓由與蒸發(fā)器(10)相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇(15)所產(chǎn)生的氣流流過的液體/空氣加熱器(16)，和布置成調(diào)節(jié)傳熱流體通過加熱器(16)的流量的流量調(diào)節(jié)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(fā)器氣溫(TEVAP)和設(shè)定車廂氣溫(TCSP)，并且配置成：基于設(shè)定車廂氣溫(TCSP)，在至少特定操作條件下，在測量到的蒸發(fā)器氣溫(TEVAP)展示與所計算的至少一個開/關(guān)閾值溫度(TT)的給定關(guān)系時，切換壓縮機(7)的操作條件。
【專利說明】采用基于內(nèi)燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調(diào) 系統(tǒng)的控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采用基于內(nèi)燃機冷卻液流量控制的空氣再加熱的汽車空調(diào)系統(tǒng)的控 制。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，能夠根據(jù)通過冷卻外部或再循環(huán)氣流所獲得的冷氣流以其在被供應(yīng)給 機動車輛的車廂之前、利用通過由內(nèi)燃機冷卻液所構(gòu)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(diào)系統(tǒng)分組成兩個類別。
[0003] 在屬于第一類別（其被稱為"空氣混合再加熱"）的空調(diào)系統(tǒng)中，冷氣流通過在裝 備有能夠要么由鮑登（Bowden)電纜手動地要么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(nèi)燃機冷卻液被使得流動。
[0004] 替代地，在屬于第二類別（其被稱為"冷卻液流量控制再加熱"）的空調(diào)系統(tǒng)中，冷 氣流借助于內(nèi)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，并 且所述內(nèi)燃機冷卻液的流量借助于比例流量調(diào)節(jié)電磁閥來調(diào)節(jié)。
[0005] 因為內(nèi)燃機冷卻液被使得通過由內(nèi)燃機所驅(qū)動的泵而流動，所以在上面提到的兩 種類別的空調(diào)系統(tǒng)中，內(nèi)燃機冷卻液流經(jīng)受因發(fā)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，這不利于由乘客所感知到的熱舒適度。
[0006] 在第一類別的空調(diào)系統(tǒng)中，如果它是自動控制的，則內(nèi)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(diào)系統(tǒng)中，內(nèi)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于內(nèi)燃機冷卻液的流量調(diào)節(jié)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(diào)系統(tǒng)中，內(nèi)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(diào)節(jié)電磁閥，所述流量調(diào)節(jié)電磁閥尤其在響應(yīng)速度和 精度方面必須與苛刻的技術(shù)規(guī)范相容，并且由于這種原因，所述流量調(diào)節(jié)電磁閥是相對昂 貴的以及因此顯著地影響空調(diào)系統(tǒng)的最終成本，并且結(jié)果，影響機動車輛的最終成本。
[0008] 由于這種原因，其中空氣再加熱是基于內(nèi)燃機冷卻液流量控制的空調(diào)系統(tǒng)比其中 空氣再加熱是基于空氣混合的那些更昂貴，并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于空氣混合的空調(diào)系統(tǒng)通常被安裝在經(jīng)濟型至中檔機動車輛上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 由于各種原因，本 申請人:對于汽車空調(diào)系統(tǒng)示出了確定允許成本被降低的解決方 案的意愿，在所述汽車空調(diào)系統(tǒng)中空氣再加熱是基于內(nèi)燃機冷卻液流量控制的，以便導(dǎo)致 它們同樣可利用于經(jīng)濟型至中檔機動車輛上。
[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中空氣再加熱是基于內(nèi)燃機冷卻液 流量控制的，并且其中制造成本被充分地降低以證明甚至安裝在經(jīng)濟型至中檔機動車輛 上。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，提供了如所附權(quán)利要求中所限定的汽車空調(diào)系統(tǒng)。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明源自檢查降低汽車空調(diào)系統(tǒng)的成本的可能性的構(gòu)思，在所述汽車空調(diào)系統(tǒng) 中，空氣再加熱是基于通過使用在響應(yīng)速度和精度方面具有較低性能、并且因此比迄今在 已知的汽車空調(diào)系統(tǒng)中所用的那些更便宜的流量調(diào)節(jié)比例電磁閥的內(nèi)燃機冷卻液流量控 制的。
[0017] 如將預(yù)期的那樣，僅僅使用較低性能的內(nèi)燃機冷卻液流量調(diào)節(jié)電磁閥顯然在緩解 內(nèi)燃機冷卻液流量變化對車廂氣溫的不希望有的影響時導(dǎo)致了降低。
[0018] 然而，通過使用由本 申請人:特別地開發(fā)并取得專利的技術(shù)解決方案以便在屬于第 一類別的空調(diào)系統(tǒng)（即，其中冷氣流通過將它與熱氣流混合來再加熱的空調(diào)系統(tǒng)）中實現(xiàn) 完全不同的目標(biāo)，即減少這些空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗，并且結(jié)果，減少裝配有這些空調(diào)系統(tǒng)的 機動車輛的燃料消耗，由本 申請人:所執(zhí)行的深入研究已導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)并且實驗上驗證了內(nèi)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(jīng)有可能實驗上證實這種技術(shù)方案在緩解在采用在響應(yīng)速度和精度方面 具有較低性能的流量調(diào)節(jié)比例電磁閥時內(nèi)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(xiàn)降低的有效補償。
[0020] 特別地，這種技術(shù)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，其旨在通過引用并入在本文中，并且大體上提供當(dāng)在空氣冷卻回路的蒸發(fā)器下游 的氣溫展示與基于由機動車輛的乘客通過使用機動車輛車廂中的傳統(tǒng)溫度設(shè)定裝置（旋 鈕和按鈕）而設(shè)置的車廂氣溫所計算的閾值溫度的預(yù)定關(guān)系時切換空氣冷卻回路的壓縮 機的操作狀態(tài)（開/關(guān)）。
[0021] 特別地，這種技術(shù)解決方案設(shè)想到壓縮機被使得在開/關(guān)模式下操作并且在蒸發(fā) 器氣溫上升高于閾值溫度時被接通，以避免在蒸發(fā)器的表面上的冷凝水凍結(jié)并且引起熱交 換表面的一部分的阻塞，以及在蒸發(fā)器氣溫下降至閾值溫度以下時被切斷。取決于是否旨 在在壓縮機的接通和切斷之間提供滯后，閾值溫度可以是用于既接通壓縮機且切斷壓縮機 的僅一個，或者能夠被區(qū)分并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(xiàn)有技術(shù)，閾值溫度是不固定的而是根據(jù)規(guī) 律取決于設(shè)定車廂氣溫，所述規(guī)律取決于空調(diào)系統(tǒng)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(diào)節(jié)旋鈕）還是自動控制的而不同。
[0023] -般地說，在手動控制的空調(diào)系統(tǒng)中，閾值溫度隨著設(shè)定車廂氣溫在與車廂空氣 冷卻相對應(yīng)的值的第一范圍內(nèi)提高而合宜地線性地提高，并且然后隨著設(shè)定車廂氣溫在與 車廂空氣加熱相對應(yīng)的值的第二范圍內(nèi)提高而合宜地線性地降低。
[0024] 替代地，在自動控制的空調(diào)系統(tǒng)中，閾值溫度與在出口氣溫與設(shè)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(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明進行詳細的描述以使得技術(shù)人員能夠具體化它并且使 用它。對所描述的實施方式的各種修改將被技術(shù)人員容易地了解，并且在不背離如所附權(quán) 利要求中所定義的本發(fā)明的保護范圍的情況下，本文中所描述的通用原理能夠被應(yīng)用于其 它實施方式和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不被認為是限于所描述和所圖示的實施方式，而是被承認 與本文中所描述并要求保護的原理和特性一致的最廣泛的保護范圍。
[0026] 圖1示出用于機動車輛2(示意性地示出）特別是裝備有內(nèi)燃機3的道路機動車 輛、總體上由附圖標(biāo)記1所參照的空調(diào)系統(tǒng)，并且在所述空調(diào)系統(tǒng)中，空氣再加熱是基于內(nèi) 燃機冷卻液流量控制的。
[0027] 特別地，空調(diào)系統(tǒng)1大體上包括配置成在調(diào)節(jié)機動車輛的車廂空氣時操作的空氣 冷卻回路4和空氣加熱回路5。
[0028] 空氣冷卻回路4相繼地包括由冷卻液在其內(nèi)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(fā)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)的已知鹵代烴，或諸如二氧化碳和諸如丙烷的碳氫化合物的其 它物質(zhì)。
[0029] 壓縮機7是電控型的，并且替換地可以是固定排量型或具有內(nèi)部控制并且裝備有 離合器的可變排量型的；它被布置在發(fā)動機艙12中并且通過內(nèi)燃機3經(jīng)由皮帶（未示出） 來驅(qū)動。冷凝器8被同樣布置在發(fā)動機艙12中，在機動車輛2前面，接近于機動車輛2的 散熱器13,以便在機動車輛2正在移動時被沖擊散熱器13的外部空氣沖擊。蒸發(fā)器10通 常被布置在機動車輛2的車廂6中，靠近使發(fā)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(wù)是壓縮在蒸發(fā)器10的出口處處于汽態(tài)的冷卻液，以便提高其溫度 和壓力。來自壓縮機7的冷卻液然后被使得流過冷凝器8,其中它產(chǎn)出熱量到流過它的空 氣，從而冷卻下來并且冷凝，以及因此從氣態(tài)轉(zhuǎn)到液態(tài)。冷卻液然后被使得流過膨脹閥9,其 中它被進一步冷卻并且部分地返回到氣相。這時候，冷卻液被使得流過蒸發(fā)器10,其中它從 流過它的空氣吸收熱量，所述空氣冷卻下來并且通過與蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)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(zhuǎn)到氣態(tài)，并且再次被供應(yīng)給 壓縮機7,以這種方式重新開始上面描述的循環(huán)。
[0031] 空氣加熱回路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(nèi)部，靠近空氣冷卻回路4的蒸發(fā)器10,并且在所示出的示例中相對于由與蒸 發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15所產(chǎn)生的氣流的方向被布置在蒸發(fā)器10下游，以及通過比 例流量調(diào)節(jié)電磁閥17被流體上連接到內(nèi)燃機3,以便接收內(nèi)燃機3的冷卻液的一部分，所 述內(nèi)燃機3的冷卻液的剩余部分被使得通過溫控閥流入機動車輛2的散熱器13。內(nèi)燃機3 的冷卻液被使得經(jīng)由通過內(nèi)燃機3經(jīng)由皮帶（未示出）所驅(qū)動的泵19而流入加熱器16和 散熱器13。最后，散熱器13與電動散熱器風(fēng)扇20相關(guān)聯(lián)以在流過散熱器13的冷卻液與在 機動車3正在移動時沖擊散熱器13的外部空氣之間交換熱量。
[0032] 加熱回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(diào)節(jié)電磁閥17,并且內(nèi)燃機3的冷卻液在流量調(diào)節(jié)電磁閥17關(guān)閉時沿著所述旁通支 路21流動。以這種方式，當(dāng)流量調(diào)節(jié)電磁閥17打開時，因此開始流過加熱器16的內(nèi)燃機 3的冷卻液已經(jīng)在穩(wěn)定溫度下，確切地說大體上在與內(nèi)燃機3相同的溫度下，從而避免加熱 器16內(nèi)部不希望有的溫度波動并且由此減少空調(diào)系統(tǒng)1的響應(yīng)時間。
[0033] 最后，參考圖2,空調(diào)系統(tǒng)1包括電子控制系統(tǒng)22,該電子控制系統(tǒng)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的兩個外部后 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,其相對于由所關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15所產(chǎn)生的氣流的方向被布置 在蒸發(fā)器10下游，以輸出指示測量到的蒸發(fā)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(nèi)部，例如在機動車輛2的內(nèi)部 后視鏡（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?zé)簦ㄎ词境觯?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(nèi)部，接近于空氣出口（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(shè)定 車廂氣溫T CSP的電信號，所述設(shè)定車廂氣溫TCSP由用戶經(jīng)由在機動車輛2的車廂6中設(shè)置的 傳統(tǒng)溫度設(shè)定裝置28來設(shè)定，并且被編程來基于如參考圖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(diào)系統(tǒng)1的操作，并且特別地控制空氣冷卻回路4的壓 縮機7、流量調(diào)節(jié)電磁閥17以及與空氣加熱回路5的蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的 操作，圖2、3以及4示出了由電子控制單元27所執(zhí)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，并且因此它們的功能架構(gòu)僅將被認為表示所實現(xiàn)的操作，所述實現(xiàn)的操作是表示本發(fā) 明的特性的僅有特性。任何其它功能上相當(dāng)于圖2、3以及4中所示出的那些的架構(gòu)因此將 被認為是落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)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(xiàn)以下功能 框：
[0041] ?減法器29,其被配置成接收設(shè)定車廂氣溫TKP和所測量到的車廂氣溫并且輸 出基于在設(shè)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(diào)節(jié)器（PID) 30,其被配置成從減法器29接收車廂氣溫誤差 并且輸出對應(yīng)的控制信號。
[0043] ?判定器31，其被配置成從PID調(diào)節(jié)器30接收控制信號并且輸出用于與蒸發(fā)器10 相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的電命令（合宜地脈沖寬度調(diào)制（PWM))，以及目標(biāo)出口氣溫?^ρ， 其被以后面更詳細地描述的方式產(chǎn)生；以及
[0044] ?致動器管理器32,其被配置成接收設(shè)定車廂氣溫TffiP、目標(biāo)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(fā)器氣溫TEVAP、以及指示內(nèi)燃 機3的和空調(diào)系統(tǒng)1的操作狀態(tài)的量（后面更詳細地描述），并且輸出用于空氣冷卻回路4 的壓縮機7的電開/關(guān)命令信號和用于空氣加熱回路5的流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命 令。
[0045] 關(guān)于用于與蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的電命令的產(chǎn)生和目標(biāo)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(xiàn)目標(biāo)車廂氣溫TKP，第一類型 的策略在已經(jīng)使與蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的利用最大化之后調(diào)節(jié)目標(biāo)出口氣溫 ?*Ρ，以及第二類型的策略在已經(jīng)使目標(biāo)出口氣溫Tw的調(diào)節(jié)的效果最大化之后調(diào)節(jié)與蒸發(fā) 器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的利用。特別地，用于與蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15 的電命令基于存儲的查找表（LUT)而被合宜地產(chǎn)生，所述查找表（LUT)是被構(gòu)造以便使用 于與蒸發(fā)器10相關(guān)聯(lián)的鼓風(fēng)機風(fēng)扇15的電命令與來自PID調(diào)節(jié)器30的每個控制信號相 關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，所述蒸發(fā)器10使在車廂6內(nèi)部的最佳氣流便于達到目標(biāo)車廂氣溫T KP。
[0046] 此外，通過不例的方式，基于外部氣溫ΤΕΧΤ、設(shè)定車廂氣溫Tesp以及存儲的查找表 (LUT)來合宜地計算目標(biāo)出口氣溫Tw，所述查找表是被構(gòu)造以便使目標(biāo)出口氣溫Tw的分 量與來自PID調(diào)節(jié)器30的每個控制信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，以便有助于達到目標(biāo)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(jù)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(shè)定車廂氣溫TKP和所測量到的外部氣溫T EXT，并且 輸出基于設(shè)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接收氣溫誤差并且將它與兩個閾值（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(diào)系統(tǒng)1的三個不同的操作條件 所對應(yīng)于的三個不同的氣溫誤差范圍Α1、Α2以及A3,分別為下、中以及上氣溫誤差范圍，其 后面被更詳細地描述并且其中下氣溫誤差范圍Α1被定界為低于下閾值ΤΗ1，中氣溫誤差范 圍Α2被定界為高于下閾值ΤΗ1并且低于上閾值ΤΗ2,以及上氣溫誤差范圍A3被定界為高于 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于的氣溫誤差范圍的選 擇命令；
[0051] ?三個控制器35、36以及37,每一個與對應(yīng)的氣溫誤差范圍Al、Α2或A3相關(guān)聯(lián)， 并且每個由專用于為空氣加熱回路5的流量調(diào)節(jié)電磁閥17產(chǎn)生電調(diào)節(jié)命令的控制器級和 專用于為空氣冷卻回路4的壓縮機7產(chǎn)生電開/關(guān)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(biāo)出口氣溫TQSI^P所測量到的出口氣溫TQUT、所測 量到的蒸發(fā)器氣溫T EVAP以及指示空調(diào)系統(tǒng)1的操作狀態(tài)的量，諸如從壓縮機7上游和在壓 縮機7下游在空氣冷卻回路4中循環(huán)的冷卻液的壓力和溫度，以便防止空調(diào)系統(tǒng)1中的故 障，并且輸出一對電命令，一個用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17并且另一個用于壓縮機7，所述一對 電命令是這樣以致使空調(diào)系統(tǒng)1在與上述的下溫度誤差范圍A1相對應(yīng)的操作條件下操作， 其中用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令是這樣以致引起流量調(diào)節(jié)電磁閥17的完全關(guān)閉 并且通過實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)器來合宜地產(chǎn)生，然而用于壓縮機7的電開/關(guān)命令是這樣以致使 以目標(biāo)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(biāo)出口氣溫TQSI^P所測量到的出口氣溫TQUT、所測 量到的蒸發(fā)器氣溫TEVAP、指示空調(diào)系統(tǒng)1的操作狀態(tài)的上述量以及指示內(nèi)燃機3的操作狀 態(tài)的量，諸如發(fā)動機速度、發(fā)動機冷卻液溫度以及用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令， 它們指示流過流量調(diào)節(jié)電磁閥17的冷卻液中的熱量的變化，并且所述冷卻液與流量調(diào)節(jié) 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，一個用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17并且另一個用于壓縮機7,所述 一對電命令是這樣以致使空調(diào)系統(tǒng)1在與上述的中間溫度誤差范圍A2相對應(yīng)的操作條件 下操作，其中用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令是這樣以致使目標(biāo)出口氣溫Tw與所測 量到的出口氣溫T TOT之間的差最小化并且通過實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)器來合宜地產(chǎn)生，然而用于壓 縮機7的電開/關(guān)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(biāo)出口氣溫 丁胃之間的差最小化，其中目標(biāo)出口氣溫?^ρ的校正被產(chǎn)生以便基于存儲的查找表（LUT)來 補償由內(nèi)燃機速度的改變所引發(fā)的所測量到的出口氣溫T TOT的改變，從而在內(nèi)燃機速度的 增加的情況下引起蒸發(fā)器氣溫的下降或者在內(nèi)燃機速度的增加的情況下引起蒸發(fā)器氣溫 的升高，所述查找表（LUT)例如被構(gòu)造以便基于為壓縮機7產(chǎn)生哪一個對應(yīng)的電開/關(guān)命 令信號來使針對目標(biāo)出口氣溫和對應(yīng)的校正應(yīng)用持續(xù)時間的對應(yīng)校正與用于流量調(diào)節(jié) 電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令以及內(nèi)燃機速度和冷卻液溫度的每個組合相關(guān)聯(lián)；并且
[0054] -第三控制器37被配置成接收目標(biāo)出口氣溫Tw和所測量到的出口氣溫TOTT、所測 量到的蒸發(fā)器氣溫T EVAP以及指示空調(diào)系統(tǒng)1的操作狀態(tài)的上述量，并且輸出一對電命令，一 個用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17并且另一個用于壓縮機7,所述一對電命令是這樣以致使空調(diào)系 統(tǒng)1在與上述的上溫度誤差范圍A3相對應(yīng)的操作條件下操作，其中用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17 的電調(diào)節(jié)命令通過實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)器來產(chǎn)生并且是這樣以致使目標(biāo)出口氣溫Tw和所測量到 的出口氣溫T TOT之間的差最小化，然而用于壓縮機7的電開/關(guān)命令信號是這樣以致對機 動車輛2的車廂6中的空氣進行除濕；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的用于壓縮機7和用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的三對電命令，并且配置成基于該選 擇命令進行選擇并且輸出三對電命令中的一對，特別是使空調(diào)系統(tǒng)1在與由選擇命令所指 示的溫度誤差范圍A1、A2或A3相對應(yīng)的操作條件下操作的電命令的對。
[0056] 特別地，用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令和用于壓縮機7的電開/關(guān)命令是 電壓信號并且可以是模擬的或數(shù)字的，以及在后者情況下，被合宜地脈沖寬度調(diào)制（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，基于所測量到 的蒸發(fā)器氣溫T EVAP與開/關(guān)閾值溫度Ττ的比較的結(jié)果產(chǎn)生了用于壓縮機7的電開/關(guān)命 令。特別地，每個電開/關(guān)命令是這樣以致在所測量到的蒸發(fā)器氣溫T EVAP上升高于開/關(guān) 閾值溫度Ττ時引起壓縮機7的接通，并且在所測量到的蒸發(fā)器氣溫T EVAP下降至開/關(guān)閾值 溫度Ττ以下時引起切斷。
[0058] 取決于是否旨在在壓縮機7的接通與切斷之間提供滯后，開/關(guān)閾值溫度Ττ可以 是用于既接通壓縮機7且切斷壓縮機7的僅一個，或者能夠被區(qū)分并且分成用于壓縮機7 的接通閾值溫度T TW和切斷值溫度TT(W，并且根據(jù)規(guī)律是設(shè)定車廂氣溫TffiP的函數(shù)，所述規(guī) 律取決于空調(diào)系統(tǒng)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(diào)系統(tǒng)1中，開/關(guān)閾值溫度Ττ隨著設(shè)定車廂氣溫T KP在 與車廂空氣冷卻相對應(yīng)的值的第一范圍內(nèi)提高而合宜地線性地提高，并且然后隨著設(shè)定車 廂氣溫Tcsp在與車廂空氣加熱相對應(yīng)的值的第二范圍內(nèi)提高而合宜地線性地降低。
[0060] 替代地，在自動控制的空調(diào)系統(tǒng)1中，開/關(guān)閾值溫度Ττ相對于所測量到的出口氣 溫T OTT與設(shè)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(guān)閾值溫度Τ τ被向下舍入到恒定下地面溫度，例如3°C，以便防止蒸發(fā)器10凍結(jié)，以及 向上舍入到基于存儲的查找表（LUT)合宜地計算的上地面溫度，所述查找表（LUT)是被構(gòu) 造以便使對應(yīng)的上地面溫度與所測量到的外部氣溫T EXT的每個值相關(guān)聯(lián)，以便確保在保蒸 發(fā)器10下游的空氣具有低于閾值濕度的濕度。
[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(jù)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] ?專用于為流量調(diào)節(jié)電磁閥17產(chǎn)生電調(diào)節(jié)命令的第一控制器40,該控制器被配置 成接收目標(biāo)出口氣溫Lp和所測量到的出口氣溫T OT，并且通過合宜地實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)器來輸 出用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令并且是這樣以致使流量調(diào)節(jié)電磁閥17將在蒸發(fā)器 10下游的空氣加熱到使目標(biāo)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(shè)定車廂氣溫TKP和所測量到的外部氣溫T EXT， 并且基于設(shè)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(biāo)出口氣溫Tw和所測量到的出口氣溫TTOT并 且基于目標(biāo)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接收氣溫誤差并且將它與兩個閾值（分 別為下ΤΗ1和上ΤΗ2閾值）相比較，所述兩個閾值限定空調(diào)系統(tǒng)1的三個不同的操作條件 所對應(yīng)于的三個不同的氣溫誤差范圍，分別為下、中以及上氣溫誤差范圍，其后面被更詳細 地描述并且其中下氣溫誤差范圍Α1被定界為低于下閾值ΤΗ1，中氣溫誤差范圍Α2被定界 為高于下閾值ΤΗ1并且低于上閾值ΤΗ2,以及上氣溫誤差范圍A3被定界為高于上閾值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于的氣溫誤差范圍的選擇命令； [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(nèi)燃機3的操作狀態(tài)的上面提到的量、來自第一控制器40的用于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的 電調(diào)節(jié)命令、以及來自比較器43的選擇命令，并且輸出針對目標(biāo)出口氣溫Tw和關(guān)聯(lián)的校 正應(yīng)用持續(xù)時間的對應(yīng)校正；
[0068] ?第三減法器45,其被配置成接收目標(biāo)出口氣溫TQSP和針對目標(biāo)出口氣溫T QSP的校 正，并且輸出校正的目標(biāo)出口氣溫Τ^ρ ;以及
[0069] ?專用于為壓縮機7產(chǎn)生電開/關(guān)命令信號的第二控制器46,該控制器被配置成 接收經(jīng)校正的目標(biāo)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(fā)器氣溫 TEVAP、所測量到的外部氣溫TEXT和指示空調(diào)系統(tǒng)1的操作狀態(tài)的上面提到的量，并且輸出用 于壓縮機7的電開/關(guān)命令信號以便使目標(biāo)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(fā)器氣溫TEVAP要么在內(nèi)燃機速度的增加的情況 下降低要么在內(nèi)燃機速度的下降的情況下提高，適當(dāng)?shù)匮a償由內(nèi)燃機速度的改變所引發(fā)的 所測量到的出口氣溫T OTT的變化。
[0070] 圖5示出表示空調(diào)系統(tǒng)1的一些量的時間進展的兩組圖表，所述一些量特別是內(nèi) 燃機速度和冷卻液溫度Tcm、所測量到的蒸發(fā)器氣溫T EVAP、所測量到的出口氣溫TTOT以及用 于流量調(diào)節(jié)電磁閥17的電調(diào)節(jié)命令，它們的比較允許本發(fā)明的實施方式相對于其中本發(fā) 明未被應(yīng)用（在左邊的圖表）的情況所呈現(xiàn)的可實現(xiàn)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(fā)明未被應(yīng)用的情況下，在內(nèi)燃機 速度的增加之后，內(nèi)燃機冷卻液流量和溫度提高并且流量調(diào)節(jié)電磁閥17是開著的以及這 導(dǎo)致所測量到的出口氣溫T TOT提高。隨著這種增加，為流量調(diào)節(jié)電磁閥17產(chǎn)生電調(diào)節(jié)命令 的PID調(diào)節(jié)器40使新的設(shè)定點被設(shè)置，略微關(guān)閉流量調(diào)節(jié)電磁閥17以便再次使目標(biāo)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(dāng)內(nèi)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(diào)節(jié)。在這種情況下，PID調(diào)節(jié)器30和判定器31使下目標(biāo) 出口氣溫U被計算，并且結(jié)果，壓縮機7被控制成使目標(biāo)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(fā)明被應(yīng)用的情況下，在內(nèi)燃機速度的增加之后，內(nèi)燃機冷卻液流量 和溫度提高，查找表44輸出針對目標(biāo)出口氣溫Tw和對應(yīng)的校正應(yīng)用持續(xù)時間的對應(yīng)校 正，以便使蒸發(fā)器氣溫T EVAP降低至與由內(nèi)燃機速度的改變所引發(fā)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(nèi)燃機速度的改變影響。當(dāng)內(nèi)燃機速度3 停止改變時，目標(biāo)出口氣溫Tw的校正趨于消失，從而在一定時間段內(nèi)將正確的目標(biāo)出口氣 溫?^ρ返回到由判定器31所輸出的目標(biāo)出口氣溫Tw，在所述時間段內(nèi)，流量調(diào)節(jié)電磁閥 17能夠補償蒸發(fā)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] 能夠采用本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點可從先前的描述直接地了解。
[0074] 特別地，通過允許內(nèi)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 冷卻回路的壓縮機的操作的恰好控制來緩解，本發(fā)明使得在響應(yīng)速度和精度方面具有較低 性能并且因此不太昂貴的流量調(diào)節(jié)電磁閥能夠被用于內(nèi)燃機冷卻液流量控制，從而導(dǎo)致空 調(diào)系統(tǒng)的成本被充分地降低以使得能實現(xiàn)它們甚至在經(jīng)濟型和中檔機動車輛上的使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車空調(diào)系統(tǒng)（1)，該汽車空調(diào)系統(tǒng)包括： ?空氣冷卻回路（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(fā)器（10)，以及與所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)并且可操作以產(chǎn)生 通過所述蒸發(fā)器（10)的氣流的鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15); ?空氣加熱回路（5)，其包括：配置成在操作期間讓傳熱流體流過并且靠近所述蒸發(fā)器 (10)布置成同樣讓由與所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)的所述鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15)所產(chǎn)生的所述氣流 流過的液體/空氣加熱器（16)，和布置成調(diào)節(jié)所述傳熱流體通過所述加熱器（16)的流量的 流量調(diào)節(jié)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(fā)器氣溫（TEVAP)和設(shè)定車廂氣溫 (W，并且配置成：基于所述設(shè)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(fā)器氣溫（T EVAP)展示與所計算的至少一個開/關(guān)閾值溫度（Ττ)的給定關(guān)系時，切換所 述壓縮機（7)的操作條件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，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)； ?基于所述設(shè)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(xiàn)比例-積分-微分調(diào)節(jié)器，基于所述車廂氣溫誤差來產(chǎn)生控制信號； ?基于所述控制信號來計算目標(biāo)出口氣溫（〇;以及 ?基于所述設(shè)定車廂氣溫（TCSP)、所述目標(biāo)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(fā)器氣溫（TEVAP)來產(chǎn)生用于所述空氣冷卻 回路⑷的所述壓縮機（7)的電開/關(guān)命令信號和用于所述空氣加熱回路（5)的所述流量 調(diào)節(jié)電磁閥（17)的電調(diào)節(jié)命令。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元（27)被進一步配置 成： ?基于所述設(shè)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； ?基于所述目標(biāo)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(diào)系統(tǒng)（1)的三個不同的操作條件所對應(yīng)的三個不同的氣溫誤差范 圍，并且基于比較的結(jié)果來產(chǎn)生指示所述第一氣溫誤差所屬于的所述氣溫誤差范圍的選擇 命令； ?基于所述第二氣溫誤差、指示裝備有所述空調(diào)系統(tǒng)（1)的機動車輛（2)的內(nèi)燃機（3) 的操作狀態(tài)的量以及所述選擇命令來計算針對所述目標(biāo)出口氣溫（?*Ρ)的校正； ?基于所述目標(biāo)出口氣溫（〇和針對所述目標(biāo)出口氣溫所計算的所述校正來計算校 正的目標(biāo)出口氣溫Οα^ρ); ?基于所述校正的目標(biāo)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(fā)器氣溫（TEVAP)以及所述測量到的外部氣溫（ΤΕΧΤ)來產(chǎn)生用于所述空氣冷卻回路（5) 的所述壓縮機（7)的電開/關(guān)命令信號，以便使所述目標(biāo)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(jù)權(quán)利要求2或3所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元（27)被進一步 配置成： ?基于所述目標(biāo)出口氣溫和測量到的出口氣溫（TQSP，〇并且通過實現(xiàn)比例-積分-微 分調(diào)節(jié)器（40)來產(chǎn)生用于所述空氣加熱回路（5)的所述流量調(diào)節(jié)電磁閥（17)的所述電調(diào) 節(jié)命令，諸如以使所述流量調(diào)節(jié)電磁閥（17)將在所述蒸發(fā)器（10)下游的空氣加熱到在所 述目標(biāo)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(jù)權(quán)利要求2至4中任何一項所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元 (27)被進一步配置成： ?基于所述控制信號來產(chǎn)生用于與所述空氣冷卻回路（4)的所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)的 所述鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15)的電命令，以便使氣流在所述機動車輛（2)的車廂￠)內(nèi)部被產(chǎn)生， 諸如以允許達到所述設(shè)定車廂氣溫（U。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元（27)被進一步配置 成： ?根據(jù)策略來產(chǎn)生用于與所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)的所述鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15)的所述電命 令，所述策略在已經(jīng)使與所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)的所述鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15)的利用最大化之 后調(diào)節(jié)所述目標(biāo)出口氣溫（〇,或者所述策略在已經(jīng)使所述目標(biāo)出口氣溫（〇的調(diào)節(jié)的 效果最大化之后調(diào)節(jié)與所述蒸發(fā)器（10)相關(guān)聯(lián)的所述鼓風(fēng)機風(fēng)扇（15)的利用。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，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(diào)系統(tǒng)（1)中，隨著所述設(shè)定車廂氣溫（TesP)在與車廂空氣冷卻相對 應(yīng)的值的第一范圍內(nèi)提高而合宜地線性地提高所述開/關(guān)閾值溫度（Ττ)，并且隨著所述設(shè) 定車廂氣溫（T CSP)在與車廂空氣加熱相對應(yīng)的值的第二范圍內(nèi)提高而合宜地線性地降低所 述開/關(guān)閾值溫度（Ττ);以及 ?在自動控制的空調(diào)系統(tǒng)（1)中，與所述測量到的出口氣溫（〇與所述設(shè)定車廂氣溫 (TCSP)之間的差成反比例地改變所述開/關(guān)閾值溫度（Ττ)，以便隨著所述差降低而提高所述 開/關(guān)閾值溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元（25)被進一步配置 成： ?將所述開/關(guān)閾值溫度（Ττ)向下舍入到恒定下地面溫度，以便防止所述蒸發(fā)器（10) 凍結(jié)；以及 ?將所述開/關(guān)閾值溫度（Ττ)向上舍入到基于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(fā)器（10)下游的空氣具有低于閾值濕度的濕度。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)，所述汽車空調(diào)系統(tǒng)進一步包括 電子控制系統(tǒng)（20)，所述電子控制系統(tǒng)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(fā)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(jù)前述權(quán)利要求中任何一項所述的空調(diào)系 統(tǒng)⑴。
11. 一種根據(jù)權(quán)利要求9的汽車電子控制系統(tǒng)（22)，用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車 空調(diào)系統(tǒng)。
12. -種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項所述的汽車電子控制單元（27)，用于根據(jù)權(quán) 利要求1所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)。
13. -種軟件，該軟件可加載在根據(jù)權(quán)利要求12所述的汽車電子控制單元（27)中，并 且被設(shè)計成：當(dāng)被執(zhí)行時，使得所述汽車電子控制單元（27)如在權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)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