專利名稱：一種車輛空調機及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于控制具有可變排量壓縮機的車輛空調機的裝置及方法。
近來的趨向是減小怠速以提高燃料效率。然而當促動壓縮機時，怠速提高控制的執(zhí)行降低了燃料效率。
在現(xiàn)有技術中，怠速提高控制總是在發(fā)動機怠速運轉且壓縮機被促動時進行。因此，每當壓縮機被促動或停止時，怠速就會發(fā)生波動。這就增加了車輛的振動和噪音。
另外，在怠速提高控制中怠速的增加量是由假定驅動壓縮機所需的扭矩最大，即壓縮機的排量最大而決定。因此，例如，如果壓縮機的排量很小且驅動壓縮機所需的扭矩很低，怠速提高則是不必要的。從燃料效率的觀點出發(fā)這是不希望發(fā)生的。
為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種包括致冷回路的車輛空調機，致冷回路具有由車輛發(fā)動機驅動的可變排量壓縮機。空調機包括可改變壓縮機排量的控制閥?？照{機控制單元控制此控制閥?？刂崎y包括具有閥體和壓力感應元件的壓力感應機構，壓力感應元件與閥體相連，并根據(jù)位于致冷回路上的兩個壓力監(jiān)測點之間的壓力差而移動。壓力差與壓縮機的排量相對應，并改變壓力感應元件的移動量。壓力差調節(jié)促動元件由空調機控制單元控制。壓力差調節(jié)促動元件施加與壓力感應元件的移動相反的力給閥體以使閥體移動，改變壓力感應元件的移動量。壓力差調節(jié)促動元件進一步調節(jié)施加給閥體的力，從而改變壓力感應元件的移動量，并改變壓縮機的排量?？照{機控制單元改變壓力差調節(jié)促動元件施加給閥體的力，以調節(jié)壓力差并改變壓縮機的排量。當發(fā)動機怠速運轉時力的改變比發(fā)動機以不同于怠速的其它速度運轉時力的改變更平緩。
本發(fā)明的另一方面是一種控制包括有致冷回路的車輛空調機的方法，致冷回路中包括由車輛發(fā)動機驅動的可變排量壓縮機、壓力感應機構和壓力差調節(jié)促動元件。壓力感應機構具有閥體和壓力感應元件，壓力感應元件與閥體相連，并根據(jù)位于致冷回路上的兩個壓力監(jiān)測點之間的壓力差而移動。壓力差調節(jié)促動元件施加與壓力感應元件的移動相反的力給閥體以使閥體移動，改變施加給閥體的力，從而改變壓力感應元件的移動量，調節(jié)壓力差并改變排量。所述方法包括當發(fā)動機怠速運轉時改變壓力差調節(jié)促動元件施加給閥體的力，從而調節(jié)壓力差并改變壓縮機的排量。當發(fā)動機怠速運轉時力的改變比發(fā)動機不同于怠速的其它速度運轉時力的改變更平緩。
從下面的介紹并結合以示例方式說明了本發(fā)明原理的附圖，可以清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。
圖2是

圖1所示壓縮機中的控制閥的剖視圖；圖3是在優(yōu)選實施例中由發(fā)動機的電子控制單元(ECU)執(zhí)行的處理過程的流程圖；圖4是在正常狀態(tài)下由空調機ECU執(zhí)行的處理過程的流程圖；圖5是在怠速運轉狀態(tài)下由空調機的電子控制單元(ECU)執(zhí)行的處理過程的流程圖；和圖6是在圖1所示壓縮機中可采用的另一控制閥的剖視圖。
參考圖1，發(fā)動機E為車輛的驅動源，其包括怠速控制閥(ISCV)65。當發(fā)動機E怠速運轉時，ISCV65用于調節(jié)抽入發(fā)動機E中的進氣量。
發(fā)動機E具有輸出軸，其通過動力傳遞機構PT與旋轉斜盤式可變排量壓縮機40相連。壓縮機40位于致冷回路(致冷循環(huán))中。
參考圖2，車輛具有用于控制ISCV65的發(fā)動機ECU71以及空調機(A/C)ECU72。發(fā)動機ECU71和A/C ECU72相互連通。發(fā)動機ECU71用于控制怠速并改變目標怠速。A/C ECU72用于控制壓縮機40并改變此目標怠速。
發(fā)動機ECU71與車輛狀態(tài)檢測器73相連。車輛狀態(tài)檢測器73包括車輛速度傳感器74、發(fā)動機速度傳感器75和節(jié)氣門位置傳感器76。車輛速度傳感器74檢測車輛的行駛速度。發(fā)動機速度傳感器75檢測發(fā)動機速度。節(jié)氣門位置傳感器76檢測節(jié)氣門(未示出)的角度，其根據(jù)加速踏板(未示出)的壓縮量而變化。
A/C ECU72與A/C狀態(tài)檢測器77相連。A/C狀態(tài)檢測器77包括A/C開關79、溫度設定裝置80和溫度傳感器81，它們可以產生提供給A/C ECU72的信號。A/C開關79用于促動和停止空調機，并產生指示空調機是否被促動的信號。溫度設定裝置80用于設定乘客車廂(未示出)的目標溫度Teset，并產生指示此目標溫度Teset的信號。溫度傳感器81檢測乘客車廂的實際溫度Tet，并產生指示此檢測溫度Tet的信號。
參考圖1，壓縮機40具有殼體11。在殼體11中形成了曲軸箱12。在曲軸箱12中可旋轉地設置了驅動軸13。驅動軸13通過動力傳遞機構PT與發(fā)動機E相連，并由發(fā)動機E驅動旋轉。
在優(yōu)選實施例中，動力傳遞機構PT不具有離合器機構。因此，發(fā)動機E的動力恒定地傳送給壓縮機40。然而，動力傳遞機構PT可以設有離合器(如電磁離合器)，以脫開壓縮機40和發(fā)動機E的連接。
在曲軸箱12內的驅動軸13上固定了連接板14，其與驅動軸13整體地旋轉。在曲軸箱12內設置了旋轉斜盤15。旋轉斜盤15被支撐成，使其在驅動軸13移動時傾斜。在連接板14和旋轉斜盤15之間設置了鉸鏈機構16。鉸鏈機構16使旋轉斜盤15在與連接板14和驅動軸13一起旋轉時傾斜。
在殼體11中形成了多個氣缸孔11a(在圖1中只顯示了一個)?；钊?7可往復運動地保持在各氣缸孔11a中。各活塞17通過一對墊塊(shoe)18與旋轉斜盤15的周邊部分相接合。當驅動軸13旋轉時，墊塊18將旋轉斜盤15的旋轉運動轉換為活塞17的往復運動。
在氣缸孔11a的后部(圖1中右邊)設有閥板19。在各氣缸孔11a內位于相關的活塞17和閥板19之間設有壓縮室20。在殼體11的后部設有吸氣室21和排氣室22。
當各活塞17從其上止點位置運動到其下止點位置時，致冷氣體從吸氣室21通過閥板19上的吸氣口23和吸氣閥24被抽入到相關的壓縮室20中。當活塞17從下止點位置運動到上止點位置時，抽入壓縮室20中的致冷氣體被壓縮到預定壓力。然后，致冷氣體通過閥板19上的排氣口25和排氣閥26被排放到排氣室22中。
如圖1所示，在殼體11中設有排放通道(bleeding passage)27、第一供氣通道28a和第二供氣通道28b。排放通道27將曲軸箱12和吸氣室21相連。第一和第二供氣通道28a，28b將排氣室和曲軸箱12相連。在殼體11中在第一和第二供氣通道28a，28b之間設有控制閥CV。
可以改變控制閥CV的開度，以調節(jié)通過第一和第二供氣通道28a，28b排放到曲軸箱12內的高壓排放氣體的量，以及從曲軸箱12中通過排放通道27排出的氣體的量。換句話說，控制閥CV控制排放到曲軸箱12中的氣體的量和從曲軸箱12中排出的氣體的量之間的平衡，以確定曲軸箱12的壓力?？筛淖兦S箱12的壓力，以調節(jié)作用在活塞17上的曲軸箱12和壓縮室20之間的壓力差。這可改變旋轉斜盤15的傾斜度，改變活塞17的沖程，并改變壓縮機40的排量。
例如，當曲軸箱12的壓力降低時，旋轉斜盤15的傾斜增加，壓縮機40的排量增加。圖1中的虛線顯示了處于最大傾斜位置的旋轉斜盤15。在這種狀態(tài)下，旋轉斜盤15與連接板14相接觸。這限制了旋轉斜盤15的進一步傾斜。當曲軸箱12的壓力增大時，旋轉斜盤15的傾斜減小，壓縮機40的排量減小。圖1中的實線顯示了處于最小傾斜位置的旋轉斜盤15。在這種狀態(tài)下，旋轉斜盤15相對于與驅動軸13的軸線正交的平面傾斜，傾斜角稍大于零。
參考圖1，車輛空調機的致冷回路(致冷循環(huán))由壓縮機40和外部致冷回路30形成。外部致冷回路30包括冷凝器31、膨脹閥32和蒸發(fā)器33。
在致冷回路中，在壓縮機40的排氣室22和冷凝器31之間設有關閉閥34。當排氣室22的壓力小于預定值時關閉閥34可關閉排氣室22和冷凝器31之間的通道，停止外部致冷回路30中致冷劑的循環(huán)運動。
關閉閥34可以是差動閥，其檢測上游側和下游側之間的壓力差，并根據(jù)壓力差而起作用?；蛘?，關閉閥34可以是由A/C ECU72根據(jù)排氣壓力傳感器(未示出)的檢測來控制的電磁閥。另外，關閉閥34可以是當旋轉斜盤15處于最小傾斜位置時就機械關閉的閥。
致冷回路包括第一壓力監(jiān)測點P1和第二壓力監(jiān)測點P2。第一壓力監(jiān)測點P1位于排氣室22中，第二壓力監(jiān)測點P2位于第一壓力監(jiān)測點P1的下游，或者是位于關閉閥34和冷凝器31之間。第一壓力監(jiān)測點P1處的壓力PdH和第二壓力監(jiān)測點P2處的壓力PdL的差反映了流經致冷回路的致冷劑量。第一壓力監(jiān)測點P1和控制閥CV通過第一壓力檢測通道35相連。第二壓力監(jiān)測點P2和控制閥CV通過第二壓力檢測通道36相連(圖2)。
如圖2所示，控制閥CV具有閥套41，其中設有閥室42、連通通道43和壓力感應室44。在閥室42和連通通道43中設有可沿其軸向移動的閥桿45。閥桿45的頂部插入到連通通道43中，可以脫開連通通道43和壓力感應室44的連接。閥室42通過第一供氣通道28a與排氣室22相連。連通通道43通過第二供氣通道28b與曲軸箱12相連。閥室42和連通通道43位于第一和第二供氣通道28a，28b之間。
在閥室42中設有閥體46，其形成在閥桿45的中部。在閥室42和連通通道43之間的邊界上形成了閥座47。連通通道43起閥孔的作用。當閥桿45從圖2所示狀態(tài)(最下位置)向上移動到閥體46容納于閥座47中的最上位置時，連通通道43被關閉。換句話說，閥桿45的閥體46用于調節(jié)供氣通道28的開度。
在壓力感應室44中設有壓力感應元件或波紋管48。波紋管48的頂部固定在閥套41上。波紋管48的底部固定在閥桿45的頂部。在壓力感應室44中，波紋管48的內部空間形成了第一壓力室49，波紋管48的外部空間形成了第二壓力室50。第一壓力監(jiān)測點P1處的壓力PdH通過第一壓力檢測通道35與第一壓力室49連通，第二壓力監(jiān)測點P2處的壓力PdL通過第二壓力檢測通道36與第二壓力室50連通。閥體46、波紋管48和壓力感應室44形成了壓力感應機構。
在閥套41的下部設有電磁促動元件(壓力差調節(jié)促動元件)51。具有封閉底端的圓柱形套筒52沿電磁促動元件51的中心延伸。在套筒52內設有固定芯部53。在套筒52內固定芯部53的下方設有柱塞室54。
在柱塞室54中夾持了柱塞56，其由磁性材料制成并可軸向移動。沿固定芯部53的中心軸向地延伸了引導孔57?？奢S向移動的閥桿45的下部設置在引導孔57中。閥桿45的底端與柱塞室54中的柱塞56的頂端相接合。
在柱塞室54中套筒52的底面和柱塞56之間夾持了柱塞彈簧60。柱塞彈簧60將柱塞56推向固定芯部53。波紋管48的彈力將閥桿45推向柱塞56。因此，柱塞56和閥桿45總是整體地向上和向下移動。波紋管48的力大于柱塞彈簧60的力。
在套筒52外周表面上圍繞著固定芯部53和柱塞56纏繞有線圈61。A/C ECU72根據(jù)A/C狀態(tài)檢測器77提供的信息而指示驅動電路78將能量提供給線圈61。
在柱塞56和固定芯部53之間產生了與驅動電路78提供給線圈61的能量相對應的電磁力(電磁吸引力)。電磁力將柱塞56吸向固定芯部53。可以調節(jié)施加給線圈61的電壓，從而控制提供給線圈61的能量。可進行脈沖寬度控制(脈寬調制)以調節(jié)所施加的電壓。
如圖2所示的狀態(tài)，當驅動電路78沒有提供線圈能量(負載比Dt＝0％)時，控制閥CV中占主導的力是波紋管48向下的推力。因此，閥桿45位于其最低位置，閥體46完全地打開了連通通道43。因此，曲軸箱12的壓力增大到當前條件下可能的最大值。這就增加了作用在活塞17上的曲軸箱12和壓縮室20之間的壓力差。在這種情況下，旋轉斜盤15處于最小傾斜位置，壓縮機40的排量最小。
當壓縮機40的排量最小時，由于排氣室22的壓力小于預定值，因此關閉閥34關閉。這就停止了外部冷卻回路30中的致冷劑的循環(huán)。在這種情況下，壓縮機40連續(xù)地壓縮致冷氣體，但空調機并不冷卻乘客車廂。換句話說，壓縮機40實際上仍未起動。
當旋轉斜盤15位于最小傾斜位置時其傾斜角并不為零。因此，即使壓縮機40的排量最小，也有致冷氣體從吸氣室21中被抽取到壓縮室20中，被壓縮，然后從壓縮室20排放到排氣室22中。因此，在壓縮機40中形成了內部致冷回路，其從排氣室22延伸，通過第一和第二供氣通道28a，28b、曲軸箱12、排放通道27、吸氣室21、壓縮室20，再回到吸氣室21。致冷劑和懸浮在致冷劑中的潤滑油通過內部致冷回路循環(huán)。因此，潤滑油殘留在壓縮機40中，并繼續(xù)以令人滿意的狀態(tài)潤滑運動部件(例如旋轉斜盤15和墊塊18)。
驅動電路78控制負載比Dt，從而調節(jié)提供給線圈61的能量。負載比Dt可以在預定的范圍內變化。當驅動電路78將對應于最小負載比DTmin(Dt＞0％)或更大的能量提供給線圈61時，在柱塞彈簧60的力中加入了向上的電磁推動力。因此，向上的推動力克服波紋管48的向下推動力，使閥桿45向上移動。在這種情況下，加上了柱塞彈簧60的向上推動力的電磁力與向下的推動力相反，向下的推動力是由第一和第二壓力監(jiān)測點之間的壓力差ΔPd(PdH-PdL)所產生并加上了波紋管48的作用力。閥桿45的閥體46相對于閥座47定位在使上、下推動力平衡的位置。這就可調節(jié)壓縮機40的排量。在這種情況下，壓縮機40被促動，壓縮的致冷氣體被傳送到外部致冷回路30中。
例如，當發(fā)動機速度Ne減小時，致冷回路中的致冷劑的流速減小了由壓力差ΔPd產生的向下推動力。這就破壞了由電磁力形成的向上和向下推動力之間的平衡。因此，閥桿45(閥體46)向上移動，減小連通通道43的開度，并減小曲軸箱12的壓力。這使得旋轉斜盤15向最大傾斜位置移動，并增加了壓縮機40的排量。壓縮機40的排量增加提高了致冷回路中的致冷劑流速。結果，壓力差ΔPd增大。
另一方面，當發(fā)動機速度Ne增大時，致冷回路中的致冷劑的流速增加了由壓力差ΔPd產生的向下推動力。這就破壞了由電磁力形成的向上和向下推動力之間的平衡。因此，閥桿45(閥體46)向下移動，增大了連通通道43的開度，并提高曲軸箱12的壓力。這使得旋轉斜盤15向最小傾斜位置移動，并減小了壓縮機40的排量。壓縮機40的排量減小降低了致冷回路中的致冷劑流速。結果，壓力差ΔPd減小。
另外，例如當線圈61的負載比Dt增大以增加向上的電磁力時，這就破壞了由壓力差ΔPd產生的力所形成的向上和向下推動力之間的平衡。因此，閥桿45(閥體46)向上移動，減小了連通通道43的開度，并增加了壓縮機40的排量。結果，致冷回路中的致冷劑流速增大，使壓力差ΔPd增加。
當線圈61的負載比Dt減小以減小向上的電磁力時，這就破壞了由壓力差ΔPd產生的力所形成的向上和向下推動力之間的平衡。因此，閥桿45(閥體46)向下移動，增大了連通通道43的開度，并減小了壓縮機40的排量。結果，致冷回路中的致冷劑流速降低，使壓力差ΔPd減小。
因此，當壓力差ΔPd波動時控制閥CV自動地移動閥桿45(閥體46)，從而將壓力差ΔPd保持在由線圈61的負載比Dt所決定的目標值?？梢酝ㄟ^控制線圈61的負載比Dt的外部裝置來調節(jié)壓力差ΔPd。
當發(fā)動機E運轉時，發(fā)動機ECU71執(zhí)行圖3所示的操作。
在步驟S301中，發(fā)動機ECU71通過參考車輛狀態(tài)檢測器73提供的信息而確定是否滿足執(zhí)行怠速狀態(tài)吸氣量控制(下文中簡稱為怠速控制)的條件。例如，如果ECU71從車輛狀態(tài)檢測器73中接收到指示了車輛速度為零且節(jié)氣門完全關閉的信息，ECU71確定滿足執(zhí)行怠速控制的條件。
如果在步驟S301中發(fā)動機ECU71確定不滿足執(zhí)行怠速控制的條件，ECU71前進到步驟S302，通知A/C ECU72怠速控制的執(zhí)行條件不滿足。發(fā)動機ECU71然后從步驟S302回到步驟S301，重復地監(jiān)測怠速控制的執(zhí)行條件。
如果在步驟S301中發(fā)動機ECU7 1確定滿足執(zhí)行怠速控制的條件，ECU71前進到步驟S303，通知A/C ECU72怠速控制的執(zhí)行條件得到滿足。發(fā)動機ECU71然后從步驟S303前進到步驟S304，確定A/C ECU72是否產生了怠速提高的請求。如果發(fā)動機ECU71在步驟S304中確定沒有產生怠速提高的請求，發(fā)動機ECU71前進到步驟S305，將目標怠速Neset設定為第一預定值Neset1(如700轉/分)。
如果發(fā)動機ECU71確定A/C ECU72產生了怠速提高的請求，發(fā)動機ECU71前進到步驟S306，將目標怠速Neset設定為第二預定值Neset2(如900轉/分)，其大于第一預定值Neset1。
發(fā)動機ECU71從步驟S305或步驟S306前進到步驟S307，并執(zhí)行現(xiàn)有技術中已知的怠速控制。更具體地說，發(fā)動機ECU71在參考車輛狀態(tài)檢測器73所提供的發(fā)動機速度Ne的信息的同時操作ISCV65，從而增大或減小怠速狀態(tài)的吸氣量，使得發(fā)動機速度Ne符合目標怠速Neset1。
正常狀態(tài)在發(fā)動機E正常運轉且發(fā)動機ECU71通知A/C ECU72無法滿足怠速控制的執(zhí)行條件時，A/C ECU72繼續(xù)執(zhí)行圖4所示的操作，直到通知滿足怠速控制的執(zhí)行條件為止。
在步驟S101中，A/C ECU72根據(jù)初始化程序執(zhí)行各種初始化。例如，A/C ECU72將控制閥CV的負載比Dt設定為初始值零(即沒有提供能量給線圈61)。
在步驟S102中，A/C ECU72檢查A/C開關79是否打開。如果A/C開關79打開，A/C ECU72前進到步驟S103，將控制閥CV的負載比Dt設定為最小負載比Dtmin。
在步驟S104中，A/C ECU72確定溫度傳感器81的檢測溫度Tet是否大于由溫度設定裝置80所設定的目標溫度Teset。如果檢測溫度Tet不大于目標溫度Teset，A/C ECU72前進到步驟S105，確定檢測溫度Tet是否小于目標溫度Teset。如果檢測溫度Tet不小于目標溫度Teset，就表示檢測溫度Tet等于目標溫度Teset。在這種情況下，無須改變負載比Dt。因此，A/C ECU72前進到步驟S108，無須命令驅動電路78改變負載比Dt。
如果在步驟S104中A/C ECU72確定檢測溫度Tet大于目標溫度Teset，則表示乘客車廂中太熱，壓縮機40必須在大冷卻負載下操作。因此，A/C ECU72前進到步驟S106，通過預定的等級量ΔD來增大負載比Dt，并命令驅動電路78改變負載比Dt，使其為糾正值(Dt+ΔD)。這將稍微減小控制閥CV的開度，增大壓縮機40的排量。結果，由蒸發(fā)器33進行的熱交換量增大，溫度Te1降低。
如果在步驟S105中A/C ECU72確定檢測溫度Tet小于目標溫度Teset，則表示乘客車廂中的溫度無須降低，施加給壓縮機40的冷卻負載較小。因此，A/C ECU72前進到步驟S107，通過預定的等級量ΔD來減小負載比Dt，并命令驅動電路78改變負載比Dt，使其為糾正值(Dt-ΔD)。這將稍微增大控制閥CV的開度，減小壓縮機40的排量。結果，由蒸發(fā)器33進行的熱交換量減小，溫度Te1升高。
在步驟S108中，A/C ECU72確定A/C開關79是否關閉。如果A/C開關79沒有關閉，A/C ECU72回到步驟S104，重復步驟S104后面的步驟。如果A/C開關79被關閉，A/C ECU72前進到步驟S101。這就將提供給控制閥CV的線圈61的能量的負載比Dt設為零。在這種情況下，壓縮機40基本上停止。
在步驟S106和步驟S107中糾正負載比Dt和控制閥CV的自動閥打開調節(jié)逐漸地使檢測溫度Tet向目標溫度Teset靠近。
怠速狀態(tài)在發(fā)動機E運轉時，如果發(fā)動機ECU71通知A/C ECU72滿足怠速控制的執(zhí)行條件，則A/C ECU72繼續(xù)執(zhí)行圖5所示的處理，直到通知不滿足怠速控制的執(zhí)行條件為止。當執(zhí)行發(fā)動機E的怠速控制時，發(fā)動機ECU71采用第一值Teset1作為目標怠速Teset。
在步驟S201中，A/C ECU72以與圖4中步驟S101相同的方式執(zhí)行初始化。在步驟S202中，A/C ECU72以與步驟S102相同的方式檢查A/C開關79是否打開。另外，當A/C開關79打開時，A/C ECU72前進到步驟S203，以與步驟S103相同的方式將控制閥CV的負載比Dt設定為最小負載比Dtmin。然后在步驟S204和S205中，A/C ECU72以與步驟S104和S105相同的方式確定檢測溫度Tet和目標溫度Teset之間的關系。
在步驟S204中，如果A/C ECU72確定檢測溫度Tet大于目標溫度Teset，A/C ECU72前進到步驟S206，通過預定的等級量ΔD/10來增大負載比Dt，并命令驅動電路78改變負載比Dt，使其為糾正值(Dt+ΔD/10)。在步驟S205中，如果A/C ECU72確定檢測溫度Tet小于目標溫度Teset，A/C ECU72前進到步驟S207，通過預定的等級量ΔD/10來減小負載比Dt，并命令驅動電路78改變負載比Dt，使其為糾正值(Dt-ΔD/10)。
因此，在步驟S206和步驟S207中，發(fā)動機怠速運轉時用于改變負載比Dt的等級量小于發(fā)動機正常運轉時用于改變負載比Dt的等級量(在此實施例中為1/10)。等級量ΔD/10設定成使得負載比Dt在5到15秒內從負載比范圍的最小值Dtmin增加到最大值。
因此，與發(fā)動機E正常運轉時相比，當發(fā)動機E怠速運轉時負載比Dt以更小的量平緩地變化。換句話說，需要更多時間來將負載比Dt變化到一定值。因此，壓縮機40的排量以平緩的方式變化，驅動壓縮機40所需的扭矩以平緩的方式變化。結果，當進行怠速控制時，發(fā)動機ECU71適當?shù)仨憫谟蓧嚎s機40的扭矩變化而引起的發(fā)動機速度Ne的波動。這就防止了發(fā)動機E的速度和目標怠速Neset之間的差異變大和發(fā)動機E的怠速狀態(tài)不穩(wěn)定。
A/C ECU72從步驟S206前進到步驟S208，確定控制閥CV的負載比Dt是否大于預定的閾值Dtref。閾值Dtref對應于在發(fā)動機速度Ne等于第一目標怠速Neset1的情況下為使壓縮機40得到其最大排量所需的壓力差ΔPd。
因此在步驟S208中，當負載比Dt不大于預定的閾值Dtref時，可以通過增大壓縮機40的排量來得到致冷回路中的致冷劑的必要流速，即使當發(fā)動機速度Ne等于第一目標怠速Neset1時也是如此。換句話說，當發(fā)動機E怠速運轉時無須增加發(fā)動機速度Ne就可以提高致冷劑流速。因此在步驟S209中，A/C ECU72通知發(fā)動機ECU71無須進行怠速提高控制。因此，發(fā)動機ECU71采用第一目標怠速Neset1進行怠速控制(參考圖3的步驟S305)。
當在步驟S208中負載比Dt大于預定的閾值Dtref時，只要發(fā)動機速度Ne等于第一目標怠速Neset1，就無法得到致冷回路中的致冷劑的必要流速，即使增大壓縮機40的排量也是如此。因此在步驟S210中，A/C ECU72請求發(fā)動機ECU71進行怠速提高控制。因此，發(fā)動機ECU71采用第二目標怠速Neset2進行怠速控制(參考圖3的步驟S306)。
A/C ECU72從步驟S205、S207、S209或S210前進到步驟S211，確定A/C開關79是否關閉。如果A/C開關79沒有關閉，A/C ECU72回到步驟S204，根據(jù)目標溫度Teset和檢測溫度Tet之間的關系來改變負載比Dt。
在步驟S211中，如果A/C ECU72確定A/C開關79被關閉，A/CECU72前進到步驟S212，確定負載比Dt是否大于最小負載比Dtmin。如果負載比Dt不大于最小負載比Dtmin，A/C ECU72回到步驟S201，將負載比Dt設為零，基本上停止壓縮機40。只要負載比Dt小于或等于最小負載比Dtmin，驅動壓縮機40的所需扭矩就很小。因此，由于驅動壓縮機40的所需扭矩最小，壓縮機40的停止對發(fā)動機速度Ne的影響不明顯。
如果在步驟S212中負載比Dt大于最小負載比Dtmin，A/C ECU72前進到步驟S213。在步驟S213中，A/C ECU72以預定的等級量ΔD/10來減小負載比Dt，命令驅動電路78改變負載比Dt，使其等于糾正的值(Dt-ΔD/10)。因此，A/C ECU72通過重復步驟S213來平緩地減小負載比Dt，即使負載比Dt比最小負載比Dtmin大很多時也是如此。這將逐漸地減小壓縮機40的排量，逐漸地減小驅動壓縮機40所需的扭矩。扭矩的逐漸減小使發(fā)動機ECU71在執(zhí)行怠速控制時可使怠速穩(wěn)定。這就防止了當發(fā)動機E怠速運轉時突然減小扭矩會使發(fā)動機速度Ne突然增大(此狀態(tài)稱為超速運轉)。
此優(yōu)選實施例的優(yōu)點如下所述。
(1)當發(fā)動機E怠速運轉時，壓縮機40的排量逐漸地增大或減小。因此，驅動壓縮機的所需扭矩的改變也足夠平緩，使得發(fā)動機ECU71可通過怠速控制穩(wěn)定發(fā)動機E。因此，發(fā)動機E繼續(xù)穩(wěn)定地怠速運轉，使得發(fā)動機E不會熄火或超速運轉。結果，當發(fā)動機E怠速運轉時，發(fā)動機E的速度可減小。換句話說，可以容易地將目標怠速Neset設定在較低的值。
(2)如果當發(fā)動機E怠速運轉時A/C開關79關閉，壓縮機40的排量在壓縮機40停止前逐漸地減小。由于壓縮機40不是突然地停止，因此當A/C開關79關閉時，無須進行特別的控制(例如減小目標怠速Neset)就可防止發(fā)動機E超速運轉。
(3)只有當需要冷卻時才增大發(fā)動機E的目標怠速，即使壓縮機40被促動時也是如此。這就減小了車輛由于頻繁地改變目標怠速Neset而產生的振動和噪音。另外，如果要在不需要冷卻時增大目標怠速Neset，就會降低車輛的燃料效率。本發(fā)明可以避免這種情況的發(fā)生。
(4)閾值Dtref用于確定是否要提高發(fā)動機E的目標怠速(圖5所示的步驟S208)，其對應于在發(fā)動機速度Ne等于第一目標怠速Neset1的情況下為使壓縮機40得到其最大排量所需的壓力差ΔPd。因此，只有當需要時才增大怠速，從而提高致冷能力。
(5)上述實施例的控制閥CV用于改變兩個壓力監(jiān)測點之間的壓力差。然而，可以用能改變吸氣壓力的控制閥來代替。這種控制閥例如可包括壓力感應機構和壓力差調節(jié)促動元件，其中壓力感應機構可機械地檢測吸氣壓力，并移動閥體來吸收所測得的吸氣壓力的波動，而壓力差調節(jié)促動元件可改變壓力感應機構所使用的吸氣壓力，以定位閥體。
當采用這種可設定目標吸氣值以改變排量的控制閥時，壓縮機40的排量不能逐漸地變化，即使當目標吸氣值改變時也是如此。例如，如果蒸發(fā)器33進行的熱交換量較大且實際吸氣壓力顯著地大于目標吸氣壓力，壓縮機40的排量在A/C開關79打開后不久就變得最大，即使壓力差調節(jié)促動元件逐漸地改變施加給壓力感應機構的力時也是如此。因此，為防止在發(fā)動機E怠速運轉時由于驅動壓縮機40所需的扭矩突然增大而使發(fā)動機E熄火，當A/C開關79打開時必須進行怠速提高控制。
然而在本發(fā)明中，A/C ECU72沒有采用受蒸發(fā)器33的熱交換量影響的吸氣壓力來控制壓縮機的排量。A/C ECU72基于反映了致冷回路中致冷劑流速的兩個壓力監(jiān)測點P1，P2之間的壓力差ΔPd對壓縮機40的排量進行反饋控制。因此，控制閥CV的負載比Dt逐漸地變化，逐漸地改變壓縮機的排量，而不受蒸發(fā)器33的熱交換量所影響。因此在這種結構中，發(fā)動機E的怠速也可降低。換句話說，可以容易地將目標怠速Neset設定在較低的值。
本領域的技術人員應該清楚，在不脫離本發(fā)明的精神實質和范圍的前提下，本發(fā)明可以許多其它的具體形式來實現(xiàn)。特別是，應該理解本發(fā)明可以下述形式實現(xiàn)。
參考圖6，壓縮機40可采用控制閥CV2，其具有可移動的隔板90，用作替代波紋管48的壓力感應元件。在這種情況下，第一壓力監(jiān)測點P1處的壓力PdH施加給隔板90的一側，而第二壓力監(jiān)測點P2處的壓力PdL施加給隔板90的另一側。隔板90根據(jù)PdH和PdL的壓力差而移動，其功能與優(yōu)選實施例中的波紋管48一致。
在當發(fā)動機E怠速運轉時由A/C ECU72所執(zhí)行的處理中，在步驟S206和S207中的負載比的等級量(參考圖5)可以等于發(fā)動機E正常運轉時在步驟S106和S107(參考圖4)中采用的負載比Dt的等級量ΔD。在這種情況下，在步驟S206和S207之間包括了用于延遲從A/C ECU72執(zhí)行步驟S206到A/C ECU72執(zhí)行步驟S207的時間的步驟。與發(fā)動機E正常運轉時相比，這就使負載比Dt的變化更加平緩。
動力傳遞機構PT可以采用由外部裝置電控制以選擇性地連接和脫離驅動源(發(fā)動機E)和壓縮機40的離合器機構，例如電磁離合器。
第一壓力監(jiān)測點P1可以位于蒸發(fā)器33和吸氣室21之間所形成的吸氣壓力區(qū)域內，第二壓力監(jiān)測點P2可以位于第一壓力監(jiān)測點P1下游的同一壓力區(qū)域內。
第一壓力監(jiān)測點P1可以位于排氣室22和冷凝器31之間所形成的排氣壓力區(qū)域內，第二壓力監(jiān)測點P2可以位于吸氣壓力區(qū)域內。
第一壓力監(jiān)測點P1可以位于排氣壓力區(qū)域內，第二壓力監(jiān)測點P2可以位于曲軸箱12中。
或者，第二壓力監(jiān)測點P2可以位于曲軸箱12中，而第一壓力監(jiān)測點P1可以位于吸氣壓力區(qū)域內。換句話說，壓力監(jiān)測點P1和P2之一可以位于形成了中間壓力區(qū)域的曲軸箱12中。
連通通道43可以通過第一供氣通道28a而與排氣室22相連，閥室42可以通過第二供氣通道28b而與曲軸箱12相連。這就減小了連通通道43和與連通通道43相鄰的第二壓力室50之間的壓力差。結果可減小連通通道43和第二壓力室50之間的壓力泄漏，可以高精度地控制壓縮機的排量。
可采用與排放通道27相連而不與供氣通道28a，28b相連的控制閥來代替控制閥，以調節(jié)排放通道27的開度，控制曲軸箱12的壓力。
可變排量的壓縮機40可以是使用搖擺式旋轉斜盤的那種類型。
本示例和實施例應視為說明性的而不是限制性的。本發(fā)明并不限于這里給出的細節(jié)，而是可以在所附權利要求的范圍或等效物內進行修改。
權利要求
1.一種包括致冷回路的車輛空調機，所述致冷回路中包括有由車輛發(fā)動機(E)驅動的可變排量壓縮機(40)，所述空調機包括用于改變所述壓縮機(40)的排量的控制閥(CV)；和用于控制所述控制閥的空調機控制單元(72)；其中，所述控制閥(CV)包括具有閥體(46)和壓力感應元件(48；90)的壓力感應機構，所述壓力感應元件與所述閥體相連，并根據(jù)位于所述致冷回路上的兩個壓力監(jiān)測點(P1，P2)之間的壓力差而移動，其中所述壓力差與所述壓縮機的排量相對應，并改變所述壓力感應元件的移動量；和由所述空調機控制單元來控制的壓力差調節(jié)促動元件(51)，其中所述壓力差調節(jié)促動元件施加與所述壓力感應元件的移動相反的力給所述閥體并使所述閥體移動，改變所述壓力感應元件的移動量，所述壓力差調節(jié)促動元件進一步調節(jié)施加給所述閥體的力，從而改變所述壓力感應元件的移動量，并改變所述壓縮機的排量；所述空調機的特征在于，所述空調機控制單元(72)改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力，以調節(jié)壓力差并改變所述壓縮機的排量，其中當所述發(fā)動機(E)怠速運轉時所述力的改變比所述發(fā)動機以不同于所述怠速的速度運轉時所述力的改變更平緩。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛空調機，其特征在于，所述空調機控制單元(72)以預定量(ΔD/10，ΔD)重復地改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛空調機，其特征在于，所述空調機控制單元(72)與開關(79)相連，所述開關可促動所述空調機，并在促動和停止所述空調機時產生信號，所述空調機控制單元在所述開關產生的信號基礎上以預定量重復地增加所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力。
4.根據(jù)權利要求2所述的車輛空調機，其特征在于，所述空調機控制單元(72)與開關(79)相連，所述開關可促動所述空調機，并在促動和停止所述空調機時產生信號，所述空調機控制單元在所述開關產生的信號的基礎上以預定量重復地減小所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力。
5.根據(jù)權利要求3所述的車輛空調機，其特征在于，所述空調機控制單元(72)在增加所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力以改變所述壓縮機(40)的排量時確定所述怠速是否保持穩(wěn)定。
6.根據(jù)權利要求5所述的車輛空調機，其特征在于，所述車輛空調機還包括用于控制所述發(fā)動機(E)的怠速的發(fā)動機控制單元(71)，其中當所述空調機控制單元(72)在增加所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力以改變所述壓縮機(40)的排量時確定所述怠速無法保持穩(wěn)定時，所述發(fā)動機控制單元提高所述怠速。
7.根據(jù)權利要求1到6中任一項所述的車輛空調機，其特征在于，所述空調機控制單元(72)比較所述車輛的乘客車廂的實際溫度(Tet)和目標溫度(Teset)，從而確定所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力。
8.一種用于控制包括致冷回路的車輛空調機的方法，所述致冷回路中包括有由車輛發(fā)動機(E)驅動的可變排量壓縮機(40)、壓力感應機構和壓力差調節(jié)促動元件(51)，其中，所述壓力感應機構具有閥體(46)和壓力感應元件(48；90)，所述壓力感應元件與所述閥體相連，并根據(jù)位于所述致冷回路上的兩個壓力監(jiān)測點(P1，P2)之間的壓力差而移動，其中所述壓力差調節(jié)促動元件施加與所述壓力感應元件的移動相反的力給所述閥體并使所述閥體移動，改變施加給所述閥體的力，從而改變所述壓力感應元件的移動量，調節(jié)壓力差并改變排量，所述方法的特征在于，所述方法包括步驟當所述發(fā)動機(E)怠速運轉時，改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力，從而調節(jié)壓力差并改變所述壓縮機(40)的排量，其中當所述發(fā)動機(E)怠速運轉時所述力的改變比所述發(fā)動機以不同于所述怠速的速度運轉時所述力的改變更平緩。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力的步驟包括以預定量重復地改變所述壓力差調節(jié)促動元件的力。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，檢查所述空調機的促動，其中當確認所述空調機被促動時執(zhí)行改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力的步驟。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力的步驟包括以預定量重復地增加所述壓力差調節(jié)促動元件的力。
12.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力的步驟包括以預定量重復地減小所述壓力差調節(jié)促動元件的力。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟在進行改變所述壓力差調節(jié)促動元件(51)的力的步驟之前檢查所述空調機的停止。
14.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟當改變所述壓縮機(40)的排量時確定所述怠速是否保持穩(wěn)定。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟當確定所述怠速無法保持穩(wěn)定時增加所述怠速。
16.根據(jù)權利要求8到15中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟比較所述車輛的乘客車廂的實際溫度(Tet)和目標溫度(Teset)，并根據(jù)壓力差來確定所述壓力差調節(jié)促動元件(51)施加給所述閥體(46)的力。
全文摘要
一種包括致冷回路的車輛空調機,致冷回路中包括有由車輛發(fā)動機(E)驅動的可變排量壓縮機(40)。空調機包括用于改變壓縮機排量的控制閥(CV)和用于控制控制閥的ECU(72)。控制閥具有波紋管(48;90)、閥體(46)和線圈(61)。ECU通過激勵線圈以施加與波紋管的移動相反的力給閥體來移動閥體,從而改變壓縮機的排量。這改變了波紋管的移動量。在發(fā)動機怠速運轉時,空調機控制單元逐漸地改變線圈施加給閥體的力,從而調節(jié)壓力差并改變壓縮機的排量。
文檔編號F02D41/16GK1384002SQ0211890
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權日2001年4月27日
發(fā)明者水藤健, 木村一哉, 川口真廣, 松原亮, 梅村聰, 名嶋一記 申請人:株式會社豐田自動織機