專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及變?nèi)莘e式壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
授予Skinner的(Skinner，718 )、發(fā)明名稱(chēng)為"變?nèi)莘e式壓縮機(jī) 控制閥布置"的美國(guó)專(zhuān)利US4，428，718描述了變?nèi)莘e式壓縮機(jī)，常規(guī) 的氣動(dòng)控制閥，變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的一般功能，和控制閥與壓縮機(jī)的相 互作用，該美國(guó)專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合在本文中作為參考。
現(xiàn)在參考附圖，圖1說(shuō)明了如Skinner，718描迷的變?nèi)莘e式冷凍 劑壓縮機(jī)210。該變?nèi)莘e式冷凍劑壓縮機(jī)210為連接于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng) 的變角度搖擺板型，該自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)包括以這樣的順序設(shè)置在壓縮機(jī) 排出側(cè)和吸入側(cè)之間的普通冷凝器212、節(jié)流管214、蒸發(fā)器216和蓄 能器218。所述壓縮機(jī)210包括具有汽缸蓋222和密封地夾在它的另 一端的曲軸箱224的汽缸體220。傳動(dòng)軸226在汽缸體220和曲軸箱 224處通過(guò)軸承支撐于壓縮機(jī)210的中間。傳動(dòng)軸226通過(guò)曲軸箱224 延伸以便通過(guò)電磁離合器236連接于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)，所迷電磁 離合器位于曲軸箱224上并且通過(guò)與離合器236上的帶輪240接觸的 帶238由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
所述汽缸體220具有五個(gè)軸向汽缸242 (圖中只說(shuō)明了一個(gè))，這些汽缸遠(yuǎn)離傳動(dòng)軸226的軸線(xiàn)并且在其周?chē)染嚯x間隔。汽缸242平 行于傳動(dòng)軸226延伸并且活塞244設(shè)置成在每個(gè)汽缸242內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)。 獨(dú)立的活塞桿248將每個(gè)活塞244的后側(cè)與非旋轉(zhuǎn)的、環(huán)形的搖擺板 250連接。
非旋轉(zhuǎn)的搖擺板250在其內(nèi)徑264處安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)268的軸 頸266上。驅(qū)動(dòng)盤(pán)268在其軸頸266處通過(guò)一對(duì)樞銷(xiāo)(未示出)可樞 軸地連接于管套276，所述管套可滑動(dòng)地安裝于所述驅(qū)動(dòng)軸226上， 以l更允許驅(qū)動(dòng)盤(pán)268和搖擺板250相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸226形成角度。所述 驅(qū)動(dòng)軸226 ,皮可驅(qū)動(dòng)地連接于驅(qū)動(dòng)盤(pán)268上。當(dāng)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)盤(pán)268成 角度時(shí)，所述搖擺板250被防止通過(guò)導(dǎo)銷(xiāo)270與其一起旋轉(zhuǎn)。
搖擺板250的角度相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸226的軸線(xiàn)在圖1中所示的實(shí)線(xiàn) 的大角度位置(滿(mǎn)沖程)到零角度虛線(xiàn)位置(零沖程)變化，以便改 變活塞244的沖程并因此在這些端值之間改變壓縮機(jī)210的容積或容 量。還設(shè)有開(kāi)口環(huán)回位彈簧272，該彈簧位于驅(qū)動(dòng)軸226上的槽內(nèi)并 且具有一個(gè)端部，該端部在移動(dòng)至零擺動(dòng)角度位置的過(guò)程中由管套 276接合并由此被調(diào)節(jié)以開(kāi)始回位運(yùn)動(dòng)。
汽缸242的工作端被閥片部件280覆蓋，閥片部件在汽缸體220 和汽缸蓋222之間被夾緊在汽缸體220上，閥片部件包括吸入閥盤(pán)和 排出閥盤(pán)。汽缸蓋222具有吸入?yún)^(qū)282，其通過(guò)外部孔284連通以便 從蒸發(fā)器216下游的蓄能器218接受氣態(tài)的致冷劑。所述吸入?yún)^(qū)282 對(duì)位于每個(gè)汽缸工作端的閥片部件280中的吸入孔286是敞開(kāi)的，在 吸氣沖程時(shí)，致冷劑通過(guò)在這些位置與吸入閥盤(pán)整體形成的簧片閥進(jìn) 入每個(gè)獨(dú)立的汽缸內(nèi)。隨后在壓縮沖程時(shí)，開(kāi)口于每個(gè)汽缸242工作 端的排出孔288允許壓縮后的致冷劑借助于排出簧片閥排入汽缸蓋 222中的排出區(qū)2卯，該排出簧片閥與排出閥片整體形成。連通壓縮才幾 的排出區(qū)290以便將壓縮后的氣態(tài)致冷劑轉(zhuǎn)移到冷凝器212中，由此 通過(guò)節(jié)流管214被轉(zhuǎn)移回蒸發(fā)器216中以便完成如圖1中所示的冷凝 回路。
搖擺板形成角度，因此壓縮機(jī)容積可以通過(guò)相對(duì)于吸入壓力控制
活塞244后部的曲軸箱224的密閉室278內(nèi)的致冷劑氣壓進(jìn)行控制。 在這種類(lèi)型的控制中，搖擺板250的角度通過(guò)活塞244的力平衡確定。 當(dāng)曲軸箱吸入壓力差超過(guò)設(shè)定值(吸入壓力控制設(shè)定值)時(shí)，作用于 活塞244上的凈壓力在搖擺板的樞銷(xiāo)(未示出)附近產(chǎn)生了足夠大的 轉(zhuǎn)矩，搖擺板的角度減小(也就是，向圖1中虛線(xiàn)所示的角度移動(dòng)) 并因此通過(guò)減小活塞244沖程的長(zhǎng)度減小壓縮機(jī)的容積。
變?nèi)莘e式壓縮機(jī)210的一個(gè)重要部件是插入到壓縮機(jī)210的汽缸 蓋222中的氣動(dòng)控制閥300。所述氣動(dòng)控制閥300通過(guò)感應(yīng)返回到壓 縮機(jī)210 (吸入壓力)的致冷劑氣體的壓力狀態(tài)來(lái)感應(yīng)空調(diào)載荷。所 述控制閥300可操作地連接于曲軸箱室278內(nèi)。在壓縮機(jī)210的汽缸 體220和汽缸蓋222中，在控制閥300和吸入?yún)^(qū)282以及排出區(qū)290 和壓縮機(jī)210的曲軸箱室278之間存在供氣體流動(dòng)的通道?？刂崎y300 通過(guò)控制曲軸箱室278內(nèi)氣體的壓力來(lái)控制活塞244在壓縮機(jī)210內(nèi) 的移動(dòng)，所述氣體的壓力作用于活塞244的后部和所述搖擺板250上。
控制閥300插入到在壓縮機(jī)汽缸蓋222上形成的階梯式的，控制 閥盲腔298內(nèi)?？刂崎y腔298的盲端通過(guò)孔292與排出區(qū)290直接連 通?？刂崎y腔孔294和295與曲軸箱室278連通?？刂崎y腔孔296與 吸入?yún)^(qū)282連通。控制閥300被密封入控制閥腔298中以便控制閥300 的特定構(gòu)造與所述孔292, 294， 295和296對(duì)齊。
Kume等人的(Kume，667)、發(fā)明名稱(chēng)為"變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控 制閥，，的美國(guó)專(zhuān)利N0.6,769，667描述了一種具有螺線(xiàn)管和吸入壓力基 準(zhǔn)波紋管的利用電動(dòng)/氣動(dòng)控制的控制閥，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合在本 文中作為參考。
Booth等人的(Booth，782)、發(fā)明名稱(chēng)為"變?nèi)莘e式壓縮機(jī)控制 閥"的美國(guó)專(zhuān)利NO.6，390，782描述了一種具有螺線(xiàn)管和吸入壓力基準(zhǔn) 波紋管的利用電動(dòng)/氣動(dòng)控制的控制閥，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合在本文 中作為參考。
根據(jù)Booth，782公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)，圖2說(shuō)明了 一種可改變給定值 控制閥(可變控制閥)10。在圖2中，所述可變控制閥10用橫斷面視
圖進(jìn)行說(shuō)明并且具有適于與前述(見(jiàn)圖1) Skinner，718變?nèi)莘e式壓縮 機(jī)的控制岡室298配合的形狀和結(jié)構(gòu)。所述可變控制閥10與壓縮氣體 的壓縮機(jī)100連接。所述可變控制閥10控制氣體的量和在壓縮機(jī)100 中的壓縮程度。在圖2所示的實(shí)施例中，壓縮機(jī)100中的壓縮氣體為 致冷劑，例如在空調(diào)裝置中使用的，如汽車(chē)中使用的空調(diào)裝置。
所述可變控制閥10包括壓縮機(jī)容積控制部分30和可變給定值控 制部分80。所述壓縮機(jī)容積控制部分30控制氣體從壓縮機(jī)100中進(jìn) 入和排出可變控制閥10，而可變給定值控制部分80控制壓縮機(jī)容積 控制部分30的操作?？勺兛刂崎y10的閥體12與很多可變控制閥的功 能部件一起形成，這些將在隨后描述。在圖2中說(shuō)明的實(shí)施例中，從 所示截面圖可以推斷，閥體12基本為圓柱形。在三個(gè)位置處說(shuō)明了位 于閥體12外部的O形密封環(huán)保持槽14。當(dāng)可變控制閥IO被插入到壓 縮機(jī)100的控制閥腔中時(shí)(如參見(jiàn)圖1),它裝配有允許不同的壓力源 與可變控制閥10的不同部分和孔連通的O形密封環(huán)。
壓縮才幾容積控制部分30包括在閥體12的下端16中形成的吸入壓 力腔32和吸入壓力通道112，所述吸入壓力腔32通過(guò)在閥體12中形 成的可變控制閥吸入孔34與壓縮機(jī)100的吸入?yún)^(qū)120氣體連通。致冷 劑循環(huán)線(xiàn)路111借助于吸入?yún)^(qū)120和壓縮機(jī)閥片126將低壓氣體注入 壓縮機(jī)100的壓縮室114中。所述致冷劑循環(huán)線(xiàn)路111是一條將低壓 致冷劑氣體從空調(diào)系統(tǒng)(未示出)的蓄能器144中返回的線(xiàn)路。
壓縮機(jī)IOO進(jìn)一步包括活塞116，曲軸箱室118和排出區(qū)124。簡(jiǎn) 言之，壓縮機(jī)100的操作如下。當(dāng)活塞116移向壓縮機(jī)閥片126時(shí)， 壓縮室114內(nèi)的致冷劑氣體受到活塞116沖程的壓縮。壓縮機(jī)閥片126 允許高壓氣體進(jìn)入排出區(qū)124。所述致冷劑循環(huán)線(xiàn)路111與排出區(qū)124 連接。沿著活塞116的壓縮室114的行程(沖程)128越大，通過(guò)壓 縮機(jī)閥片126的致冷劑氣體的體積和壓力就越大。隨后，致冷劑氣體 從致冷劑循環(huán)管線(xiàn)111進(jìn)入冷凝器140中，在那里的冷凝管中冷凝成 液體。然后，所述液體流入蒸發(fā)器142，所述液體在蒸發(fā)器142的出 口處膨脹，并且蒸發(fā)。經(jīng)過(guò)盤(pán)管的氣體放出從液態(tài)到氣態(tài)的變化所提
供的熱量。冷卻后的氣體隨后被吹入乘員室內(nèi)，或者進(jìn)入需要空調(diào)系 統(tǒng)制冷的任何室內(nèi)。在膨脹后，致冷劑氣體處于低壓狀態(tài)并且通過(guò)致
冷劑循環(huán)線(xiàn)路111返回壓縮才幾100內(nèi)。
壓縮機(jī)100為變?nèi)莘e式壓縮機(jī)，意味著活塞116的沖程根據(jù)所需 要的空調(diào)系統(tǒng)載荷變化。例如，如果使用者需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器盤(pán)管的氣 體的附加冷卻，則需要增加排入致冷劑循環(huán)線(xiàn)路111的致冷劑的流量。 增加活塞116的沖程128以便增加所述流量。
在曲軸箱室118內(nèi)對(duì)活塞116的后部施加一個(gè)壓力。相對(duì)于吸入 壓力，曲軸箱室118內(nèi)的壓力越大，由于返回時(shí)(遠(yuǎn)離岡片126)施 加在活塞116上的高壓力，壓縮行程后活塞116的回程128越短。相 反地，相對(duì)于吸入壓力，曲軸箱室118內(nèi)的壓力越低，由于作用在活 塞116上的低壓力，壓縮行程后活塞116的回程越大。通過(guò)改變曲軸 箱室118內(nèi)的壓力并因此改變活塞116的行程和通過(guò)致冷劑回路111 的最終排出壓力，來(lái)自蒸發(fā)器的空氣的溫度得到了控制。
壓縮機(jī)容積控制部分30具有形成為在閥體12的中央的孔的中間 腔40，該孔自吸入壓力腔32引入。第一中間孔42在閥體12中形成 并且與中間腔40連通。所述第一中間孔42通過(guò)第一曲軸箱壓力通道 130與曲軸箱室118氣體連通。所述可變控制閥IO進(jìn)一步包括壓敏部 件、暴露于吸入壓力腔32的隔膜36。設(shè)置包括吸入閥關(guān)閉部件、吸
吸入閥球38借助于剛性部件41擠壓在吸入閥座37上，所述剛性 部件41可浮動(dòng)地與隔膜36接觸。保持于中間腔40中的偏壓彈簧44 將吸入閥球38推離吸入閥座37，也就是，推動(dòng)吸入閥部分打開(kāi)。還 可以看到，所述偏壓彈簧44對(duì)抗隔膜36朝向吸入閥座37的運(yùn)動(dòng)，并 因此作為等效壓力，即，附加到作用于隔膜36的壓力接受區(qū)上的吸入 壓力的作用上的彈簧偏壓壓力。所述可變控制閥吸入壓力閥打開(kāi)和關(guān) 閉吸入?yún)^(qū)120和壓縮機(jī)100的曲軸箱室118之間的氣體通道。
可變控制閥IO的排出壓力閥部分包括排出閥部件，排出閥球50，
和形成于閥體12中的排出閥座52。所述排出閥球50定位于在閥體12 上端18中形成的排出壓力腔60中。閥嵌入部分64具有一個(gè)階梯狀通 孔62，該通孔使排出閥球50與排出閥座52對(duì)齊。球定心彈簧58可 用于進(jìn)一步調(diào)節(jié)排出閥球50的額定位置。顆粒過(guò)濾罩74能夠密封地 覆蓋于閥體12的端部，形成排出壓力腔60。當(dāng)可變控制閥10被插入 到壓縮機(jī)100中時(shí)，閥體12的上端18被密封于控制閥腔(例如圖1 中說(shuō)明的腔298)的盲端。壓縮機(jī)排出區(qū)124的排出壓力通道110與 控制閥腔298的盲端連通。排出的壓縮氣體因此通過(guò)過(guò)濾器74與可變 控制閥排出壓力腔60連通。
可變控制閥10具有貫穿閥體12形成的階梯狀中心孔70。所述中 心孔70在形成排出閥座52的鄰近排出腔60的上端具有大直徑孔部 分。中心孔70和中間腔40彼此對(duì)齊。第二中間孔56在閥體12中形 成并且與中心孔70的大孔部分連通。第二中間孔56通過(guò)第二曲軸箱 壓力通道132與曲軸箱室118氣體連通。當(dāng)所述排出閥球50離開(kāi)排出 閥座52運(yùn)動(dòng)時(shí)，排出的壓縮氣體可通過(guò)孔70流向第二中間孔56，然 后借助于第二曲軸箱壓力通道132流向曲軸箱室118。
插入到中心孔70中的閥桿54與可變控制閥10的排出閥部分和吸 入閥部分的運(yùn)動(dòng)部分連接。所述閥桿54的直徑略小于中心孔70小孔 部分的直徑。所述閥桿54在中心孔70中自由滑動(dòng)，然而基本堵塞中 間腔40和排出腔60之間的氣體連通。選擇所述閥桿54的長(zhǎng)度以便同 時(shí)接觸就座的排出閥球50和處于完全打開(kāi)位置(完全沒(méi)有就座的)的 吸入閥球38。這種布置以部分打開(kāi) 一 關(guān)閉的關(guān)系將吸入和排出閥部分 連接。當(dāng)吸入閥球38沿著閥關(guān)閉方向移動(dòng)時(shí)，閥桿54推動(dòng)排出閥球 50沿著打開(kāi)閥的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)排出閥球50沿著閥關(guān)閉方向移動(dòng)時(shí)， 閥桿54推動(dòng)吸入閥球38沿著閥打開(kāi)的方向運(yùn)動(dòng)。
在圖2的實(shí)施例中，閥桿54沒(méi)有連接到閥關(guān)閉球38, 50的任何 一個(gè)上。閥桿54操作打開(kāi)可變控制閥的吸入閥部分和排出閥部分，但 沒(méi)有關(guān)閉它們。用于關(guān)閉排出閥部分的作用力為作用于排出閥球50 的有效壓力接受區(qū)域的排出氣體壓力和通過(guò)球定心彈簧50傳遞的一 個(gè)小的彈簧力。用于關(guān)閉吸入壓力閥部分的力借助于剛性部件41驅(qū)動(dòng) 壓力感應(yīng)隔膜36運(yùn)動(dòng)。美國(guó)專(zhuān)利US6，390782的現(xiàn)有技術(shù)中的其他實(shí) 施例對(duì)于控制閥領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，這兩種閥關(guān)閉部 件連接于連接裝置，如閥桿54上。如果這兩種閥部件都是剛性連接， 那么將存在完全打開(kāi)-關(guān)閉的關(guān)系。
現(xiàn)在特別參考可變控制閥10的可變給定值控制部分80。所述可 變給定值控制部分80包括封閉的基準(zhǔn)腔卯，該基準(zhǔn)腔由可變控制閥 隔膜36，當(dāng)形成吸入壓力腔32時(shí)在閥體12下端16形成的壁91，和 閥端蓋20界定。隔膜36通過(guò)基準(zhǔn)閥載架81在吸入壓力腔32內(nèi)抵靠 內(nèi)部臺(tái)階93定位和密封。隔膜36包括具有暴露于吸入壓力腔32中吸 入壓力的吸入壓力接受區(qū)的第一側(cè)43和具有暴露于基準(zhǔn)腔卯的基準(zhǔn) 壓力中的基準(zhǔn)壓力接受區(qū)的第二側(cè)39。隔膜36設(shè)置成隔絕基準(zhǔn)腔卯 與吸入壓力腔32、排出壓力腔60、中間腔40或中心孔70的直接氣體 連通。
在閥體12中具有兩個(gè)壓力排放通道、排出排放通道68和吸入排 放通道72，并且與抵靠閥體內(nèi)部臺(tái)階93密封的隔膜36中的兩個(gè)孔對(duì) 齊。閥插入部件64具有閥插入部分排放孔69,該排放孔用于將排出 腔60和排出排放通道68連通。所述排放通道，閥插入部分排放孔， 以及相應(yīng)的隔膜孔為基準(zhǔn)腔卯提供了吸入壓力氣體和排出壓力氣體 的源頭。由于這種設(shè)計(jì)使用了過(guò)濾器74來(lái)保護(hù)基準(zhǔn)腔90中的部件和 通道免受外部物質(zhì)的損害，因此所描述的將來(lái)自可變控制閥排出壓力 腔60的排出壓縮氣體輸送到基準(zhǔn)腔90的特點(diǎn)非常重要。
包含于基準(zhǔn)腔90中的可變控制閥部件將在圖3中更詳細(xì)地說(shuō)明， 基準(zhǔn)腔閥裝置將在圖4中更詳細(xì)地說(shuō)明。圖2-4中的相同部件采用相 同的附圖標(biāo)記。
現(xiàn)在參考圖2-4，基準(zhǔn)閥載架81形成為具有可滑動(dòng)地與在閥體 12下端16形成的內(nèi)壁91抵靠配合的外壁的厚壁圓柱體?；鹃y載架 81的上端抵靠隔膜36密封。兩個(gè)小的盲腔(一個(gè)吸入排放腔96和一 個(gè)排出排放腔98 )在基準(zhǔn)閥載架81中從被隔膜36抵靠密封的上端形
成。吸入排放腔96的開(kāi)口端與吸入排放通道72對(duì)齊，排出排放腔98 的開(kāi)口端與排出排放通道68對(duì)齊?；鶞?zhǔn)腔閥裝置通常用基準(zhǔn)進(jìn)入閥 88和基準(zhǔn)出口閥86表示。
參考圖4,基準(zhǔn)進(jìn)入閥88包括基準(zhǔn)進(jìn)入閥關(guān)閉部件162、基準(zhǔn)入 口通孔160和基準(zhǔn)進(jìn)入閥座164。所述基準(zhǔn)入口通孔160從圓柱形基 準(zhǔn)閥載架81的內(nèi)表面貫穿至排出排放腔98形成。所述基準(zhǔn)進(jìn)入閥座 164圍繞入口通孔160形成，其從進(jìn)入到基準(zhǔn)腔90中的基準(zhǔn)閥載架81 出現(xiàn)?；鶞?zhǔn)進(jìn)入閥關(guān)閉部件162連接于進(jìn)入閥推桿167上，該推桿為 入口螺線(xiàn)管致動(dòng)器94的一部分。當(dāng)電流信號(hào)作用于入口螺線(xiàn)管導(dǎo)線(xiàn) 85時(shí)，進(jìn)入閥推桿167被推入螺線(xiàn)管致動(dòng)器94的中間，迫使基準(zhǔn)進(jìn) 入閥關(guān)閉部件162抵靠基準(zhǔn)進(jìn)入閥座164，關(guān)閉基準(zhǔn)入口通孔160?；?準(zhǔn)入口通孔160使基準(zhǔn)腔卯與排出排放腔98連通。因此，通過(guò)施加 于入口螺線(xiàn)管致動(dòng)器94的電信號(hào)打開(kāi)和關(guān)閉基準(zhǔn)進(jìn)入閥88來(lái)控制進(jìn) 入基準(zhǔn)腔卯的排出壓縮氣體的流動(dòng)。
如圖4中所示，入口螺線(xiàn)管板簧168設(shè)置用于將進(jìn)入閥推桿167 偏壓至收縮位置。在沒(méi)有電信號(hào)時(shí)，該入口螺線(xiàn)管板簧對(duì)基準(zhǔn)進(jìn)入閥 88打開(kāi)基準(zhǔn)腔90的結(jié)構(gòu)部件施加偏壓力以便排出的壓縮氣體流動(dòng)從 而激勵(lì)入口螺線(xiàn)管致動(dòng)器94的線(xiàn)圏。所描述的基準(zhǔn)進(jìn)入閥通常是打開(kāi) 的。將基準(zhǔn)進(jìn)入閥88偏壓至通常關(guān)閉位置的彈簧相反布置是基準(zhǔn)進(jìn)入 閥裝置的一個(gè)可選擇的構(gòu)造，這也被現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利 No.6，390，782中的另 一個(gè)實(shí)施例成功采用。
基準(zhǔn)出口閥86包括基準(zhǔn)出口閥關(guān)閉部件172、基準(zhǔn)出口通孔170、 和基準(zhǔn)出口閥座174。
基準(zhǔn)出口通孔170從圓柱形基準(zhǔn)閥載架81的內(nèi)表面貫穿至吸入排 放腔96形成。所述基準(zhǔn)出口閥座174圍繞出口通孔170形成，從進(jìn)入 基準(zhǔn)腔90的基準(zhǔn)閥載架81出現(xiàn)。所迷基準(zhǔn)出口閥關(guān)閉部件172連接 于出口閥推桿177，該推桿為出口螺線(xiàn)管致動(dòng)器92的一部分。當(dāng)電流 信號(hào)作用于出口螺線(xiàn)管導(dǎo)線(xiàn)(outlet solenoid leads ) 87時(shí)，出口閥推 桿177被推進(jìn)螺線(xiàn)管致動(dòng)器92的中間，推動(dòng)基準(zhǔn)出口閥關(guān)閉部件172
遠(yuǎn)離基準(zhǔn)出口閥座174，打開(kāi)基準(zhǔn)出口通孔170?；鶞?zhǔn)出口通孔170 將基準(zhǔn)腔90與吸入排放腔96連通。因此，通過(guò)施加于出口螺線(xiàn)管致 動(dòng)器92的電信號(hào)關(guān)閉和打開(kāi)基準(zhǔn)出口閥86來(lái)控制流向基準(zhǔn)腔90的吸 入壓縮氣體的流動(dòng)。
如圖4中所示，出口螺線(xiàn)管板簧178設(shè)置用于將出口閥推桿177 沿著延伸位置偏壓。在沒(méi)有電信號(hào)時(shí)，該出口螺線(xiàn)管板簧對(duì)關(guān)閉基準(zhǔn) 腔卯的基準(zhǔn)出口閥86的結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行偏壓以便吸入的壓縮氣體流動(dòng) 從而激勵(lì)出口螺線(xiàn)管致動(dòng)器92的線(xiàn)圏。因此，所描述的基準(zhǔn)出口閥 86通常被關(guān)閉。將基準(zhǔn)出口閥86偏壓至通常敞開(kāi)狀態(tài)的彈簧的相反 布置是基準(zhǔn)出口閥裝置的一個(gè)可選擇的構(gòu)造，這在現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān) 利No.6，390，782中的另 一個(gè)實(shí)施例中得到了成功的應(yīng)用。
同樣應(yīng)該理解，盡管在這里和圖2-4中對(duì)螺線(xiàn)管致動(dòng)器進(jìn)行了討 論和描述，但是可以應(yīng)用打開(kāi)和關(guān)閉基準(zhǔn)進(jìn)入閥88和基準(zhǔn)出口閥86 的任何電驅(qū)動(dòng)物理致動(dòng)器。
可變給定值控制部分80進(jìn)一步包括電控制單元82、壓力傳感器 84、電路載架83和可變控制閥電線(xiàn)89。壓力傳感器84具有現(xiàn)有技術(shù) 的美國(guó)專(zhuān)利No.6，390，782的實(shí)施例的任選功能。它是一個(gè)對(duì)作用于它 的感應(yīng)部分的氣體壓力產(chǎn)生相關(guān)的電信號(hào)的變換器傳感器。所述壓力 傳感器84安裝于電路載架83上以便對(duì)封閉的基準(zhǔn)腔90內(nèi)的氣體壓力 作出響應(yīng)。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利No.6，390，782的實(shí)踐來(lái)說(shuō)，將壓 力傳感器84直接安裝于基準(zhǔn)腔90的內(nèi)部是不必要的。只要所述傳感 器84的壓力感應(yīng)部分與基準(zhǔn)腔卯氣體連通，在其他的實(shí)施例中也可 以將壓力傳感器安裝于某些其他位置。
所述電控制單元82具有現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利No.6，390，782中實(shí)施 例的任選功能。所述控制單元82可包括控制基準(zhǔn)腔閥裝置或接收并處 理由壓力傳感器84產(chǎn)生的電信號(hào)的電路。在現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利 No.6，390，782的該選擇功能的實(shí)施例中，控制單元82的電力部件借助 于電路栽架83與壓力傳感器84共同設(shè)置在一起。所選擇的控制單元 82的其他功能將在隨后描述。
可變控制閥電線(xiàn)89通過(guò)端部閥蓋中的密封孔從電路載架83開(kāi)始 傳送?？勺兛刂崎y10所需要的電線(xiàn)數(shù)量將根據(jù)所選擇的電路控制單元 82的功能和所選擇的壓力傳感器的裝置特點(diǎn)確定。當(dāng)既不采用電控制 單元82也不采用基準(zhǔn)腔壓力傳感器84時(shí)，可變控制閥電線(xiàn)89僅包括 傳送電信號(hào)以便激勵(lì)基準(zhǔn)腔閥裝置所需要的那些。
可變給定值控制單元80控制壓縮機(jī)容積控制單元30的操作。通 過(guò)控制基準(zhǔn)腔卯內(nèi)的壓力，可變給定值控制單元80能夠調(diào)節(jié)可變控 制閥的吸入壓力閥部分和排出壓力閥部分的打開(kāi)和關(guān)閉。例如，如果 基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力逆著隔膜36施加一個(gè)小于偏壓彈簧44和吸入壓力 腔32中壓力所施加的力，那么隔膜36將會(huì)變形進(jìn)入基準(zhǔn)腔卯，也就 是沿著基準(zhǔn)入口致動(dòng)器94的方向。這個(gè)運(yùn)動(dòng)將使吸入閥球38離開(kāi)吸 入閥座37,因此打開(kāi)從第一曲軸箱壓力通道130進(jìn)入吸入壓力腔32 的氣體通道。同時(shí)，排出壓力閥部分借助于將排出閥球50壓在排出閥 座52上的排出氣體的壓力被關(guān)閉。借助于開(kāi)啟通過(guò)可變控制閥10吸 入閥部分的通道，來(lái)自曲軸箱室118的氣體借助于吸入壓力通道112 流入吸入壓力腔32并流出至壓縮機(jī)100的吸入?yún)^(qū)120。隨著流出曲軸 箱室118的氣體的排放， 一個(gè)給予活塞116更大行程的較小的力作用 于活塞116上。因此，流入所述系統(tǒng)蒸發(fā)器中的致冷劑氣體增加了。
如果基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力逆著隔膜36施加一個(gè)大于由吸入壓力腔 32和偏壓彈簧44所施加的力時(shí)，隔膜36將變形進(jìn)入吸入壓力腔32 內(nèi)，也就是，沿著吸入閥座37的方向。這個(gè)動(dòng)作使可變控制閥吸入閥 部分關(guān)閉，同時(shí)，通過(guò)借助于閥桿54將排出閥球50推離排出閥座52 而打開(kāi)可變控制閥部分。由于排出閥部分被打開(kāi)，因此來(lái)自排出壓力 通道110的高壓氣體流經(jīng)排出壓力腔60，階梯型中心孔70，第二中間 部分56和第二曲軸箱壓力通道132到達(dá)曲軸箱室118。曲軸箱室內(nèi)的 壓力將增大，因此將對(duì)活塞116施加一個(gè)力?；钊?16的位移因此受 到限制，進(jìn)入系統(tǒng)蒸發(fā)器的致冷劑氣體的量減少了。
對(duì)于可變控制閥IO的整體性能來(lái)說(shuō)，偏壓彈簧施加在隔膜36上 的力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果彈簧力被調(diào)節(jié)至相
當(dāng)于2至20psi的吸入壓力，尤其是4至10psi的吸入壓力，那么將是 最有利的。彈簧偏壓力的這個(gè)范圍允許用于在非常低的壓縮機(jī)容量使 用(也就是，當(dāng)壓縮機(jī)接近向下的滿(mǎn)沖程(de-stroke )操作時(shí))的情 況下可變控制閥IO的足夠操縱范圍。
基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉基準(zhǔn)出口閥86和基準(zhǔn)進(jìn)入閥 88進(jìn)行控制。這些中的每個(gè)部件通過(guò)壓力傳感器84和電控制單元82 可操作地控制。尤其是，基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力與壓力傳感器84氣體連 通。與電控制單元82連接的壓力傳感器84測(cè)量基準(zhǔn)腔90內(nèi)氣體的壓 力并且將該壓力傳送給電控制單元82。電控制單元82接受來(lái)自壓縮
機(jī)控制單元146的信息和控制信號(hào)。通過(guò)壓縮機(jī)控制單元146可以收 到乘客舒適水平設(shè)定以及關(guān)于環(huán)境條件和車(chē)輛操作條件的其他信息。
壓縮機(jī)控制單元146使用存儲(chǔ)的壓縮機(jī)性能算法來(lái)計(jì)算在壓縮腔116 內(nèi)由活塞116壓縮的必要?dú)怏w量從而產(chǎn)生所需要的條件，也就是，乘 客舒適水平設(shè)定最好在環(huán)境和車(chē)輛操作參數(shù)施加的限制內(nèi)取得。
計(jì)算出的壓縮機(jī)沖程需要量、來(lái)自壓力傳感器84的壓力信息和可 變控制閥10部件的已知物理響應(yīng)特性通過(guò)可變控制閥性能算法得到 利用以便計(jì)算基準(zhǔn)腔90內(nèi)需要的壓力從而滿(mǎn)足壓縮機(jī)沖程需要量。該 計(jì)算出的滿(mǎn)足壓縮機(jī)控制單元確定的需要量所必須的基準(zhǔn)壓力被稱(chēng)為 預(yù)定基準(zhǔn)壓力。借此，所述變?nèi)莘e式壓縮機(jī)100通過(guò)確定預(yù)定基準(zhǔn)壓 力和將基準(zhǔn)腔90內(nèi)的氣體壓力保持至該預(yù)定的壓力進(jìn)行控制。
可選擇的是，如果沒(méi)有使用壓力傳感器84,那么預(yù)定基準(zhǔn)壓力可 以從一組儲(chǔ)存的基于可變控制閥10的已知標(biāo)準(zhǔn)特性預(yù)先計(jì)算的，或 者，另外借助于校準(zhǔn)調(diào)整程序?yàn)榭勺兛刂崎y確定的基準(zhǔn)壓力中選擇。 在現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利US6，390，782中該可選擇的實(shí)施例的情況下， 該計(jì)算出的壓縮機(jī)沖程需要量被用于確定(以檢查表的方式)所述預(yù) 定基準(zhǔn)壓力，所述預(yù)定基準(zhǔn)壓力對(duì)于取得所需要的壓縮機(jī)沖程控制是
最優(yōu)的。
基準(zhǔn)出口閥86和基準(zhǔn)進(jìn)入閥88由電控制單元82分別通過(guò)致動(dòng)器 92和94進(jìn)行控制。基于電控制單元82內(nèi)的計(jì)算結(jié)果，電控制單元82
將通過(guò)驅(qū)動(dòng)出口致動(dòng)器92打開(kāi)和關(guān)閉基準(zhǔn)出口閥86，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng) 入口致動(dòng)器94打開(kāi)和關(guān)閉基準(zhǔn)進(jìn)入閥88。例如，當(dāng)基準(zhǔn)腔卯內(nèi)的壓 力增加時(shí)，入口致動(dòng)器94將使基準(zhǔn)進(jìn)入閥部件162收縮從而允許高壓 氣體從排出壓力腔60流經(jīng)閥插入部分排放孔69，排出壓力排放通道 68和排出排放腔98進(jìn)入基準(zhǔn)腔卯。同時(shí)，出口致動(dòng)器92將基準(zhǔn)出口 閥86關(guān)閉，從而允許基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力增加。相反地，為了降低基 準(zhǔn)腔卯內(nèi)的壓力，電控制單元82將驅(qū)動(dòng)出口致動(dòng)器92以便使基準(zhǔn)出 口閥部件172回縮，以打開(kāi)從基準(zhǔn)腔90流經(jīng)吸入排放腔96至吸入壓 力排放通道76，并到達(dá)吸入壓力腔32的流動(dòng)，因此泄壓。同時(shí)，致 動(dòng)器94由電控制單元82發(fā)送信號(hào)以使基準(zhǔn)進(jìn)入閥部件162延伸從而 關(guān)閉流入基準(zhǔn)腔90的排放壓力。
通過(guò)將基準(zhǔn)腔90內(nèi)的壓力控制至預(yù)定基準(zhǔn)壓力，電控制單元82 通過(guò)致動(dòng)器170和172對(duì)隔膜36的彎曲進(jìn)行控制，因此控制活塞116 的沖程128的變化。對(duì)于圖2-4中描述的實(shí)施例，基準(zhǔn)壓力腔的壓力 可以借助于壓力傳感器84進(jìn)行連續(xù)的和周期性的監(jiān)控。該壓力信息可 在壓力伺服控制算法中作為反饋信號(hào)被所述控制單元82使用，從而在 選擇的誤差范圍內(nèi)將基準(zhǔn)腔90的壓力保持在預(yù)定的基準(zhǔn)壓力。
可以預(yù)料，這里描述的可變控制閥的重要益處在于能夠通過(guò)牢固 保持預(yù)定基準(zhǔn)壓力來(lái)保持閥控制性能。該公開(kāi)的設(shè)計(jì)也使所述系統(tǒng)能 夠?qū)㈩A(yù)定基準(zhǔn)壓力電力操作地改變至一個(gè)不同的值，因此改變可變?nèi)?積式壓縮機(jī)操作的吸入壓力設(shè)定值。這允許所述車(chē)輛在面對(duì)改變環(huán)境
參數(shù)以便取得乘客舒適度和車(chē)輛性能的適度平衡時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)控制。 基準(zhǔn)腔內(nèi)的壓力對(duì)于控制的響應(yīng)越大，乘客舒適度和車(chē)輛性能平衡的 優(yōu)點(diǎn)越能夠充分實(shí)現(xiàn)。
基準(zhǔn)壓力控制系統(tǒng)的響應(yīng)性部分依賴(lài)于排出壓力氣體通過(guò)進(jìn)入閥 88的流動(dòng)和流出出口閥86到達(dá)吸入壓力的特性。圖5和6說(shuō)明了基 準(zhǔn)進(jìn)入閥88和基準(zhǔn)出口閥86的一些重要的幾何特性。
首先參考圖5，進(jìn)入閥關(guān)閉部件162位于使作用于進(jìn)入閥部件162 上的有效壓力接受區(qū)域AI的排出壓力氣體的力遠(yuǎn)離的完全關(guān)閉的位
置。圖5中還說(shuō)明了從排出排放腔98引導(dǎo)的基準(zhǔn)入口 160的直徑DI。 一個(gè)較大的DI值將有助于對(duì)于命令的快速響應(yīng)以便通過(guò)允許排出壓 力的更大流量來(lái)增加基準(zhǔn)腔的壓力。獲得給定的基準(zhǔn)腔壓力升高時(shí)間 所需要的DI的大小依賴(lài)于基準(zhǔn)壓力腔的氣體量。較大的基準(zhǔn)腔氣體 量需要較大的基準(zhǔn)入口 160以便在基準(zhǔn)腔壓力升高時(shí)間上獲得與較小 的基準(zhǔn)腔氣體量相同的增加。
然而，較大的DI值需要相應(yīng)較大的AI值，有效進(jìn)入閥部件壓力 接受面積。反過(guò)來(lái)，這意味著來(lái)自進(jìn)入閥致動(dòng)器94的所需要的閉合力 也較大。大的閉合力可能需要體積較大的致動(dòng)器或者需要額外的動(dòng)力 以侵/f呆持進(jìn)入閥處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，基準(zhǔn)入口 160的直徑DI和壓 力接受面積AI的選擇包括平衡這些竟?fàn)幮孕枨蟆?br> 當(dāng)進(jìn)入閥完全閉合時(shí)，有效進(jìn)入閥部件的壓力接受面積AI為暴 露于排出壓力的進(jìn)入閥關(guān)閉部件的凈的、非平衡的面積。也就是，有 效接受排出壓力的力的面積AI可以通過(guò)測(cè)量由排出壓力作用于進(jìn)入 閥關(guān)閉部件的力并用排出壓力除來(lái)計(jì)算。已經(jīng)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基準(zhǔn) 腔氣體量約為2毫升的時(shí)候，有效進(jìn)入閥壓力接受面積AI可有效地 選擇為小于30,000平方微米，優(yōu)選小于7500平方微米。在典型的自 動(dòng)車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)操作條件下，如果有效進(jìn)入閥部件壓力接受面積AI 小于約7500平方微米，那么小于1磅的基準(zhǔn)進(jìn)入閥閉合力將是足夠的。
參考圖6，出口閥關(guān)閉部件172處于完全打開(kāi)的位置，同時(shí)氣體 通過(guò)有效氣體流動(dòng)區(qū)域流出基準(zhǔn)腔90。為了基準(zhǔn)腔90和吸入排出腔 96之間的給定壓差，基準(zhǔn)排出孔170的很多幾何設(shè)計(jì)可選擇具有相同 的氣體流量。選擇有效的流通面積以便平衡竟?fàn)幮怨ぷ魈匦?。為了確 保對(duì)降低基準(zhǔn)腔壓力的指令的快速響應(yīng)，需要具有較大的出口閥86 的有效流通面積，另一方面，當(dāng)打開(kāi)進(jìn)入閥88時(shí)有助于限制基準(zhǔn)腔內(nèi) 的壓力快速增加至排出壓力，并且使過(guò)調(diào)量的基準(zhǔn)壓力降低，這有助 于具有較小的出口閥86的有效流通面積。
基準(zhǔn)出口閥86的有效氣體流通面積可以作為進(jìn)入閥88的有效流 通面積的比率被有利地選擇?？蛇x擇的是，基準(zhǔn)排出孔170的直徑DO
可以作為基準(zhǔn)入口 160的直徑DI的比率被選擇。通過(guò)試驗(yàn)和分析已 經(jīng)確定，DO比DI的有利比率范圍為0.5至5.0，最優(yōu)選的是0.7至 2.0。入口與出口橫截面積的相應(yīng)有利比率(入口對(duì)出口面積比率)為 0.25至25.0，最優(yōu)選的是0.5至4.0。當(dāng)入口和出口橫截面積的幾何形 狀比圖5和圖6所示的環(huán)形通道復(fù)雜多時(shí)，氣體流通橫截面積可以被 分析或者通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定并且入口對(duì)出口面積比率設(shè)計(jì)原則如下。
例如，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)基準(zhǔn)腔90的氣體量大約為2毫升時(shí)，在基 準(zhǔn)入口 160的直徑DI是100微米時(shí)，基準(zhǔn)出口 170直徑DO為100 微米是一個(gè)有效的選擇，即基準(zhǔn)出口直徑對(duì)基準(zhǔn)入口直徑的比率是 1.0。采用這些參數(shù)值和在典型的自動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)操作條件下，基準(zhǔn)腔 壓力可以控制地以每秒10psi的速度改變，或者追蹤至一個(gè)預(yù)定的基 準(zhǔn)壓力。
對(duì)于沒(méi)有壓力傳感器的可控閥10的替換實(shí)施例，壓縮機(jī)控制單元 146可以周期性地重復(fù)計(jì)算保持冷卻系統(tǒng)運(yùn)行所需要的壓縮機(jī)排量條 件?；谠谶@些計(jì)算中量和時(shí)間行為的改變，壓縮機(jī)控制單元146可 以發(fā)送指令信號(hào)至可變控制閥電控制單元82以便增加或降低基準(zhǔn)腔 壓力從而重新建立預(yù)定基準(zhǔn)壓力水平。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以預(yù)計(jì)，
量基準(zhǔn)i壓2實(shí)現(xiàn)的更)時(shí)。盡管""如此:對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利
US6，390，782的低成本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，這種自由伺服方法可能是有效和恰 當(dāng)?shù)摹?br> 歸因于可變控制閥電控制單元82和壓縮機(jī)控制單元146的功能可 以通過(guò)采用可變控制閥10，壓縮機(jī)100和冷卻裝置的整個(gè)系統(tǒng)中的其 他計(jì)算手段實(shí)現(xiàn)。例如，如果整個(gè)系統(tǒng)是具有中央處理器的自動(dòng)系統(tǒng)， 那么選擇和保持預(yù)定基準(zhǔn)壓力所需要的所有控制信息和計(jì)算能夠通過(guò) 自動(dòng)中央處理器采集。輸送向或來(lái)自壓力傳感器84的信號(hào)可被輸送至 中夾處理器的輸入/輸出部分，并且基準(zhǔn)入口和出口閥致動(dòng)信號(hào)可從中 央處理器的其他輸入/輸出部分傳送至可變控制閥10。可選擇的是，壓 縮機(jī)控制單元146可以實(shí)現(xiàn)管理可變控制閥10所需要的所有控制功
能。最終，可變控制閥控制單元82可設(shè)有實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量需求計(jì)算同 時(shí)選擇和保持預(yù)定基準(zhǔn)壓力所需要的電路、存儲(chǔ)器和處理器源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體涉及變?nèi)莘e式壓縮機(jī)，尤其涉及控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī) 排量的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的排 量通過(guò)利用曲軸箱壓力進(jìn)行控制。
在根據(jù)附圖閱讀時(shí)，由于下面的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 會(huì)很清楚本發(fā)明的不同目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利US4，428，718中的用于汽車(chē)的變?nèi)莘e 式壓縮機(jī)的截面圖。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利US6，390，782中優(yōu)選實(shí)施例的可
變?cè)O(shè)定值控制閥的截面圖。
圖3說(shuō)明了圖2中可變控制閥的可變?cè)O(shè)定值控制部分的截面。 圖4說(shuō)明了圖2和3中的可變控制閥的基準(zhǔn)腔閥裝置的截面。 圖5和圖6說(shuō)明了圖2-4中可變控制閥的基準(zhǔn)腔閥裝置的閥座和
閥部件的截面。
圖7為根據(jù)本發(fā)明第 一個(gè)實(shí)施例的可變?cè)O(shè)定值控制閥的截面圖。 圖8為根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的可變?cè)O(shè)定值控制閥的截面圖。 圖9為根據(jù)本發(fā)明的利用曲軸箱壓力控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī)排量的 方法的流程圖。
圖10為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于變?nèi)莘e式壓縮機(jī)氣動(dòng)控 制布置的示意圖。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
再次參考附圖，圖7中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng) 410。圖7基本類(lèi)似于圖2，除了下面將描述的部分，相同的部分采用 相同的附圖標(biāo)記。
系統(tǒng)410包括分隔壁412。所述分隔壁412將基準(zhǔn)腔90分成兩個(gè)
獨(dú)立的腔，上部腔490a和下部腔4卯b。所述上部腔490a由位于相對(duì) 端的隔膜36和分隔壁412限定。所述下部腔490b由位于相對(duì)端的分 隔壁412和端部閥蓋20限定。
下部曲軸箱孔414通過(guò)第三曲軸箱壓力通道416與曲軸箱室118 流體連通。因此，可以操作壓力傳感器84測(cè)量曲軸箱室118的實(shí)際壓 力。在本申請(qǐng)中，"壓力傳感器"代表可以測(cè)量壓力或者受壓力影響的 其他參數(shù)的任何傳感器。所述系統(tǒng)410控制曲軸箱壓力從而控制壓縮 機(jī)100的排量，例如通過(guò)下面將描述的方法。
圖8類(lèi)似于圖7,除了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例通過(guò)利用 曲軸箱室118的壓力控制壓縮機(jī)100排量的系統(tǒng)420外，相同的部件 使用相同的附圖標(biāo)記。
所述系統(tǒng)420包括傳感器422。所述傳感器422為電壓力傳感器， 盡管這樣的傳感器不是必要的。所述傳感器422位于曲軸箱室118內(nèi) 并且能夠可操作地測(cè)量實(shí)際的曲軸箱壓力。然而，必須理解，所述傳 感器422不需要完全設(shè)置在曲軸箱室118的主腔內(nèi)。例如，傳感器422 可以位于通道，副腔，或傳感器422能夠感應(yīng)曲軸箱室118內(nèi)壓力的 任何其他適合的位置。所述傳感器422被如此設(shè)置以至于傳感器422 不會(huì)影響活塞116或者壓縮機(jī)100內(nèi)的其他移動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)。
為了電力連通，傳感器422通過(guò)傳感器線(xiàn)424與壓縮機(jī)控制單元 146電力連接。在當(dāng)前實(shí)施例中，所述傳感器422測(cè)量曲軸箱室118 內(nèi)的壓力并將該壓力傳感器信號(hào)傳遞至所述控制單元146。然后所述 控制單元146根據(jù)接收到的壓力傳感器信號(hào)改變傳遞至可變控制閥10 的控制信號(hào)從而影響在可變控制閥10的位置的改變。所述系統(tǒng)410 因此對(duì)所測(cè)得的曲軸箱實(shí)際壓力作出響應(yīng)從而控制壓縮機(jī)100的容 積。
當(dāng)前實(shí)施例已經(jīng)被描述為對(duì)壓縮機(jī)100的排量進(jìn)行電動(dòng)控制。例 如，該電動(dòng)控制可以通過(guò)使用計(jì)算機(jī)芯片，測(cè)量曲軸箱實(shí)際壓力的壓 力傳感器，和電致動(dòng)裝置獲得。在這種情況下，電動(dòng)控制可以通過(guò)設(shè) 置曲軸箱目標(biāo)壓力，將曲軸箱目標(biāo)壓力與曲軸箱實(shí)際壓力進(jìn)行比較，
以及根據(jù)曲軸箱實(shí)際壓力偏離曲軸箱目標(biāo)壓力的差值來(lái)確定可變控制
閥IO的移動(dòng)量的計(jì)算機(jī)芯片獲得。 一個(gè)或多個(gè)電致動(dòng)裝置，例如微型 閥(microvalve)或螺線(xiàn)管操作的大尺寸閥，如基準(zhǔn)進(jìn)入閥88和/或基 準(zhǔn)出口閥86可以以一種方式被致動(dòng)從而產(chǎn)生對(duì)于改變曲軸箱實(shí)際壓 力所需要的控制閥響應(yīng)(也就是，如上文在本發(fā)明的背景技術(shù)中描述 的內(nèi)容)。對(duì)于電控制來(lái)說(shuō)，在使用計(jì)算機(jī)芯片的地方，最好編制一個(gè) 能夠使可變控制閥在微調(diào)方法中作出響應(yīng)的程序，如將在下面進(jìn)一步 描述的。
盡管當(dāng)前實(shí)施例已經(jīng)被描述為具有電控制，所述系統(tǒng)可以具有并 且所述方法可以使用任何適合的控制方式，例如氣動(dòng)控制、電力-氣 動(dòng)控制、液壓控制，或其他任何適合的控制方式。
圖10中示意性地說(shuō)明了一種空調(diào)系統(tǒng)600 (僅示出了部分)的氣 動(dòng)控制單元。如圖所示，隔膜或波紋管610控制適于選擇性地增加曲 軸箱室118內(nèi)的壓力，保持曲軸箱室118內(nèi)的壓力或者降低曲軸箱室 118內(nèi)壓力的三通閥620的位置。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，所述波紋管 的內(nèi)部被控制在基準(zhǔn)壓力以便產(chǎn)生曲軸箱目標(biāo)壓力。所述基準(zhǔn)壓力可 以以一種適合的方式產(chǎn)生，包括可變的氣動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。然而，如所 說(shuō)明的，所述曲軸箱目標(biāo)壓力由具有傳感器球管632的恒溫器系統(tǒng)630 產(chǎn)生，所述傳感器球管632設(shè)置在由風(fēng)扇634產(chǎn)生的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 氣流中。所述傳感器球管632位于蒸發(fā)器216向下的出口氣流中，這 樣，當(dāng)氣流的溫度升高時(shí)，由于所述球管632內(nèi)的流體介質(zhì)升溫和膨 脹，球管632 (從而波紋管610的內(nèi)部)內(nèi)的壓力將會(huì)上升。相反地， 當(dāng)氣流的溫度下降時(shí)，所述球管632內(nèi)的壓力和因此的波紋管610內(nèi) 的曲軸箱目標(biāo)壓力也將降低。因此，在這種情況下，所述基準(zhǔn)壓力逆 著曲軸箱目標(biāo)壓力，這是因?yàn)楫?dāng)需要增加冷卻時(shí)，比如當(dāng)球管632周 圍的氣流溫度處于這樣的情況時(shí)，壓縮機(jī)100的曲軸箱壓力必須下降 以便增加活塞的沖程并加強(qiáng)冷卻。同樣應(yīng)該注意到，象很多常規(guī)的恒 溫器系統(tǒng)一樣，所述恒溫器系統(tǒng)630可提供有用于將空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)600 的響應(yīng)調(diào)節(jié)至所述球管632位于其中的氣流的給定溫度，例如，使使
用者能夠選擇來(lái)自空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)600的更涼或更暖的氣流。
所述波紋管610設(shè)置在與曲軸箱118流體連通的腔640內(nèi)，并因 此保護(hù)實(shí)際的曲軸箱壓力。所述波紋管610隨著對(duì)波紋管610內(nèi)的基 準(zhǔn)壓力和波紋管610外部的腔640內(nèi)的曲軸箱實(shí)際壓力的差值的響應(yīng) 膨脹和收縮。波紋管610的運(yùn)動(dòng)端機(jī)械地連接于所述閥620的運(yùn)動(dòng)部 件650上。
所述閥620具有與壓縮機(jī)100的排出部分652流體連通的入口腔 622、與壓縮機(jī)100的吸入部分120流體連通的出口腔654、以及與曲 軸箱室118流體連通的載荷腔656。
由于波紋管610膨脹，當(dāng)膨脹至高于曲軸箱實(shí)際壓力的基準(zhǔn)壓力 時(shí)，三通閥620向右調(diào)節(jié)，如圖10中所看到的，向著壓力降低的位置， 其中曲軸箱室118借助于閥620的腔656和654與壓縮機(jī)100的吸入 流道連接，尤其是與吸入部分120連接。由于吸入部分120處的壓力 是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的最低壓力，因此當(dāng)曲軸箱室118如此與吸入部分 120連通時(shí)，曲軸箱室118內(nèi)的壓力下降。
由于波紋管610收縮，當(dāng)基準(zhǔn)壓力小于曲軸箱實(shí)際壓力時(shí)，所述 三通閥620向左調(diào)節(jié)，如圖10中所示，向著壓力增加的位置，其中曲 軸箱室118借助于所述閥620的腔656和652與壓縮機(jī)100的排出流 道連接，尤其是與排出部分124連接。由于排出部分124處的壓力在 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是最高的壓力，因此當(dāng)曲軸箱室118連接于排出部分 124時(shí)，曲軸箱室118內(nèi)的壓力升高。
將會(huì)很清楚的是，基準(zhǔn)壓力可被連接至所述腔640，波紋管610 的外部，和與圖IO中所示的相反，曲軸箱室118可改為連接至波紋管 610的內(nèi)部。在這種情況下，對(duì)于通常如上面描述的那樣工作的該可 選擇的實(shí)施例，所有需要作事情就是將排出部分124與腔654連接， 吸入部分120與腔652連接。
另外，代替所說(shuō)明的恒溫器系統(tǒng)632，可以設(shè)計(jì)提供任何適合的 產(chǎn)生基準(zhǔn)壓力的裝置。
適于替換所述波紋管610和閥620的可替換的裝置或許是三通壓
力致動(dòng)的微型閥?？梢赃m合的閥為美國(guó)專(zhuān)利US6，694，998 (，998專(zhuān)利) 描述的先導(dǎo)作用式閥10,在這里通過(guò)參考結(jié)合其公開(kāi)的內(nèi)容。(注意 在下面的討論中，在該公開(kāi)內(nèi)容中的附圖標(biāo)記指示先前描述的部件， 除了如，998專(zhuān)利的附圖標(biāo)記的特殊標(biāo)記外)。基準(zhǔn)壓力(來(lái)自恒溫器 系統(tǒng)632或來(lái)自其他任何適合的裝置，包括電控制的操縱微量閥，例 如，998專(zhuān)利的微量閥9)被引入，998專(zhuān)利的控制腔125，并相對(duì)于，998 專(zhuān)利中滑動(dòng)器部件240第二端276 (，998專(zhuān)利中的)的軸面作用。，998 專(zhuān)利的孔220與壓縮機(jī)100的排出部分124連接，孔230與壓縮機(jī)100 的吸入部分120連接，，998專(zhuān)利的孔226與曲軸箱室118連接。如，998 專(zhuān)利中描述的，，998專(zhuān)利的滑動(dòng)器部件240將工作以便將，998專(zhuān)利中 的孔226保持在，998專(zhuān)利的控制腔125中的壓力，在這種情況下，為 所述基準(zhǔn)壓力(在這種情況下，為所需要的曲軸箱目標(biāo)壓力)。
另外，盡管作為由波紋管610直接致動(dòng)并且直接控制曲軸箱室118 和吸入部分120以及排出部分124之間的連接的三通閥對(duì)閥620進(jìn)行 了說(shuō)明，但是我們可以預(yù)期，也可以采用控制閥和先導(dǎo)作用式閥裝置。 所述控制閥(未示出)可以由基準(zhǔn)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力之間的差值 操作以便將液體壓力直接作用于先導(dǎo)作用式閥上。所述先導(dǎo)作用式閥 (未示出)可通過(guò)所述控制閥的液體壓力選擇性地定位于連接排出部 分124和曲軸箱室118的壓力增加位置，連接吸入部分120和曲軸箱 室118的壓力降低位置，和一個(gè)壓力保持位置，在該位置中曲軸箱室 118與吸入部分和排出部分的流道隔離。另外，這樣的控制閥和先導(dǎo) 作用式閥通常與圖10中說(shuō)明的系統(tǒng)600的操作相似。同樣可以預(yù)期， 所述控制閥和可能的所述先導(dǎo)作用式閥可以為微量閥。當(dāng)然，使用微 量閥來(lái)替換圖10中說(shuō)明的閥620的適合性，或者如該段落所討論的， 或者在前述的段落中，依賴(lài)于安裝有這些閥的特殊系統(tǒng)的流量要求， 和這些閥自身的流量。
在電動(dòng)-氣動(dòng)控制的情況下，基準(zhǔn)腔(未示出)內(nèi)的基準(zhǔn)壓力可 以設(shè)定以便獲得一個(gè)需要的曲軸箱壓力，氣動(dòng)控制與上面描述的相似。 隔膜或波紋管可以借助于隔膜或波紋管延伸或收縮的量有效測(cè)量基準(zhǔn)
壓力與曲軸箱實(shí)際壓力之間的差值。提供一個(gè)測(cè)量隔膜或波紋管運(yùn)動(dòng) 的傳感器(未示出)，該傳感器產(chǎn)生一個(gè)代表基準(zhǔn)壓力與曲軸箱實(shí)際壓 力差值的信號(hào)。 一個(gè)電致動(dòng)裝置，如一個(gè)或多個(gè)電致動(dòng)的小尺寸閥或 大尺寸閥，然后可以操作該裝置來(lái)影響控制閥的響應(yīng)以便改變曲軸箱 實(shí)際壓力，該響應(yīng)至少部分基于所述傳感器的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例 中，所述一個(gè)或多個(gè)小尺寸閥或大尺寸閥根據(jù)所述傳感器信號(hào)直接從
曲軸箱室118中排放或排泄壓力以便改變曲軸箱實(shí)際壓力。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)利用曲軸箱壓力控制可變?nèi)莘e式壓縮機(jī) 排量方法510的流程圖。例如，所述方法510可以在圖7中所示的系 統(tǒng)410,圖8中所示的系統(tǒng)420或者圖10中所示的系統(tǒng)600中實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法510的第一個(gè)步驟512中，設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)壓 力。所述基準(zhǔn)壓力為與期望在以預(yù)期傳熱量操作的壓縮機(jī)IOO中產(chǎn)生 的曲軸箱(預(yù)期)目標(biāo)壓力相關(guān)的壓力。如上述討論的，所述基準(zhǔn)壓 力可以為曲軸箱目標(biāo)壓力(如在系統(tǒng)410和420中)或者在某些形式 中可以為與曲軸箱目標(biāo)壓力相關(guān)的壓力(也就是，所述基準(zhǔn)壓力為曲 軸箱目標(biāo)壓力的函數(shù))，例如系統(tǒng)600的基準(zhǔn)壓力。
在第二個(gè)步驟512中，測(cè)量曲軸箱的實(shí)際壓力。該曲軸箱的實(shí)際 (測(cè)量)壓力可以以任何適合的方式獲得，例如通過(guò)系統(tǒng)410中的傳 感器84，通過(guò)系統(tǒng)420中的傳感器422,或者通過(guò)與隔膜或波紋管之 間連接，例如系統(tǒng)600中的波紋管610。
在第三個(gè)步驟516中，將曲軸箱基準(zhǔn)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力進(jìn)行 比較。例如，所述比較可以機(jī)械地進(jìn)行，例如通過(guò)穿過(guò)隔膜或波紋管 的壓差的作用，如波紋管610?？蛇x擇的是，比較曲軸箱目標(biāo)壓力和 曲軸箱測(cè)量壓力的計(jì)算可以通過(guò)控制單元146進(jìn)行。
例如， 一 種比較方法為通過(guò)利用最優(yōu)算法使曲軸箱目標(biāo)壓力和曲 軸箱實(shí)際壓力之間的差值最小化。任何適合的最優(yōu)算法都可以使用。 很多最優(yōu)算法是可以利用的，但是它們通常分成三種類(lèi)型導(dǎo)數(shù)優(yōu)化 算法，模擬退火(Simulated annealing)優(yōu)化算法和遺傳(genetic) 優(yōu)化算法。在一個(gè)實(shí)施例中，使用了模擬退火算法，在那里通過(guò)在先
測(cè)試建立關(guān)鍵的最優(yōu)參數(shù)。這些參數(shù)依賴(lài)于所述特殊的系統(tǒng)構(gòu)造。另 一種比較方法可以為使用基于曲軸箱目標(biāo)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力差值 的變量階梯函數(shù)。例如，當(dāng)差值相對(duì)大時(shí)，將采用對(duì)于目標(biāo)的相對(duì)大
的步長(zhǎng)；即，將要求控制閥io的位置的相對(duì)大的改變(在應(yīng)用控制閥 io的實(shí)施例中)。當(dāng)曲軸箱實(shí)際壓力接近目標(biāo)壓力時(shí)，這樣差值相對(duì) 小，將要求一個(gè)相對(duì)小的步長(zhǎng)。如將在下面討論的，圖9中所述方法
的步驟在一個(gè)重復(fù)過(guò)程中得到重復(fù)，因此每次重復(fù)第三步516時(shí)，將
要求一個(gè)較小的步長(zhǎng)，盡管這種重復(fù)不是必須的。當(dāng)曲軸箱實(shí)際壓力 接近曲軸箱目標(biāo)壓力時(shí)，將釆用較小的步長(zhǎng)使過(guò)調(diào)節(jié)和振動(dòng)的趨勢(shì)最 小化。步長(zhǎng)的減少量可以基于曲軸箱目標(biāo)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力之間 的差值大小，或者基于以一定間隔減少步長(zhǎng)的時(shí)間?？梢灶A(yù)期，步長(zhǎng)
量可以為從零(無(wú)位置改變)到最大位置改變信號(hào)的任何值；例如， 當(dāng)將脈沖寬度調(diào)制信號(hào)應(yīng)用于相關(guān)閥(一個(gè)或多個(gè))以便控制曲軸箱 室118壓力的進(jìn)入和曲軸箱室118壓力的排出時(shí)，零信號(hào)將為請(qǐng)求最 大應(yīng)用間隔(無(wú)脈沖)的零壓，最大信號(hào)將為請(qǐng)求最大應(yīng)用間隔的全 功率脈沖。另外，本發(fā)明預(yù)期，當(dāng)曲軸箱實(shí)際壓力相對(duì)接近于曲軸箱 目標(biāo)壓力時(shí)，信號(hào)將不會(huì)改變。
從具有步驟518的所述方法510推斷出，控制閥10的位置根據(jù)曲 軸箱基準(zhǔn)壓力和實(shí)際壓力的比較而改變，借此將控制閥10的位置改變 至期望位置。例如，在系統(tǒng)410和420中，所述控制單元146將傳送 一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)給基礎(chǔ)出口閥86和/或基準(zhǔn)進(jìn)入閥88以便至少部分基
10改變位置，借此朝曲軸箱目標(biāo)壓力的方向調(diào)整曲軸箱的實(shí)際壓力。 作為進(jìn)一步的實(shí)施例，在系統(tǒng)600中，閥610通過(guò)穿過(guò)波紋管610作 用的壓差來(lái)調(diào)整位置以便使曲軸箱的壓力朝著曲軸箱目標(biāo)壓力改變。
在本發(fā)明的一個(gè)可替換的實(shí)施例中，圖9中說(shuō)明的方法為連續(xù)重 復(fù)過(guò)程，當(dāng)可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)100處于工作狀態(tài)時(shí)，所述方法510繼 續(xù)通過(guò)步驟512至518連續(xù)循環(huán)，如虛線(xiàn)520所指示的。
在測(cè)試中，執(zhí)行圖9中所述方法的控制程序使用LabVIEW計(jì)算
機(jī)發(fā)展軟件(可從位于德克薩斯，奧斯汀的National Instrument Corporation獲得)進(jìn)行編制，并且加載在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上。由Delphi 公司(Troy，Michigan )制造的小型變?nèi)莘e式壓縮機(jī)與傳統(tǒng)的自動(dòng)車(chē)空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件進(jìn)行連接。在小型變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的曲軸箱室內(nèi)設(shè)置 電壓力傳感器。所述傳感器適于監(jiān)測(cè)曲軸箱室內(nèi)的曲軸箱壓力條件。 由Microstaq有限公司(貝靈漢，華盛頓)制造的Microstaq 微型 閥被連接至小型變?nèi)莘e式壓縮機(jī)上以便控制曲軸箱室內(nèi)的壓力。利用 曲軸箱的反饋，也就是，來(lái)自傳感器的壓力測(cè)量，控制程序指示 Microstaq 微型閥調(diào)節(jié)曲軸箱室內(nèi)的壓力。通過(guò)監(jiān)測(cè)曲軸箱壓力條 件，而不是吸入壓力條件，并且利用該曲軸箱壓力作為控制壓縮機(jī)排 量的反饋信號(hào)，在其他的輸入中，取得了超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)(利用吸入壓 力作為控制壓縮機(jī)排量的信號(hào))所取得的壓縮機(jī)控制。
圖11中所說(shuō)明的是根據(jù)本發(fā)明壓縮機(jī)系統(tǒng)710的示意圖。所述壓 縮機(jī)系統(tǒng)710包括壓縮4幾712。所述壓縮機(jī)712為壓縮才幾的容量由曲 軸箱壓力進(jìn)行控制的變?nèi)莘e式壓縮機(jī)，例如，圖l中的變?nèi)莘e式冷凍 劑壓縮機(jī)210，圖2中的壓縮機(jī)100，或任何適合的壓縮機(jī)。所述壓縮 機(jī)712包括由714指示的曲軸箱孔，其在壓縮機(jī)712中與曲軸箱流體 連通(未示出)。所述壓縮機(jī)712包括由716指示的排出口和由718 指示的吸入口 。所述壓縮機(jī)系統(tǒng)710包括具有與排出口 716流體連通 的入口 722和具有與吸入口 718流體連通的出口 724的A/C系統(tǒng)720。 例如，所述A/C系統(tǒng)720可以為圖1中具有在壓縮機(jī)排出口 716和壓 縮機(jī)吸入口 718之間順序排量的普通冷凝器212，阻尼管214,蒸發(fā)器 216和蓄能器218的自動(dòng)車(chē)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，圖2中具有冷凝器140，蒸 發(fā)器142和蓄能器144的空氣調(diào)節(jié)裝置，或者任何適合的空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)。
壓縮機(jī)系統(tǒng)710包括具有與曲軸箱孔714流體連通的曲軸箱接口 728的控制機(jī)構(gòu)726。所述控制機(jī)構(gòu)726具有與排出口 716流體連通的 排出接口 730。所述控制機(jī)構(gòu)726具有與吸入口 718流體連通的吸入 接口 732。為了以在前描述的方式控制曲軸箱壓力，所述控制機(jī)構(gòu)包
括在曲軸箱接口 728，排出接口 730和吸入接口 732之間提供選擇性 連通的閥裝置。例如，所迷控制機(jī)構(gòu)726可包括這樣的裝置
一類(lèi)似于圖1中控制閥300的氣動(dòng)控制閥；
一類(lèi)似于圖2中可變控制閥IO和控制單元146的電動(dòng)控制閥和 控制單元；
--個(gè)或多個(gè)微型閥和/或一個(gè)或多個(gè)大尺寸岡，這些閥可由壓
差致動(dòng)，或者可由受電控制單元(未示出)控制的電力，壓縮空氣， 或電力-壓縮空氣操作，其可以為直動(dòng)閥或者其可以作為導(dǎo)閥和先導(dǎo) 式作用岡設(shè)置；
一波紋管和閥裝置，或者隔膜和閥裝置，例如圖10中所示的裝 置；或
—控制壓縮機(jī)712曲軸箱內(nèi)壓力的任何適合的控制單元，其根據(jù) 曲軸箱實(shí)際壓力和與曲軸箱目標(biāo)壓力相關(guān)的基準(zhǔn)壓力之間的壓差來(lái)操 作控制機(jī)構(gòu)的閥部分以控制曲軸箱壓力。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明對(duì)壓縮機(jī)的輸出控制顯著增強(qiáng)了。這通 過(guò)減少系統(tǒng)輸入(曲軸箱壓力的變化)和用于給定變化的反饋(壓力 傳感器信號(hào))之間的時(shí)間取得的。在現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)控制方法中， 已經(jīng)使用吸入壓力作為反饋基準(zhǔn)。所述控制閥改變曲軸箱內(nèi)的壓力從 而改變壓縮機(jī)的輸出。由于如對(duì)用于沖程動(dòng)作以便改變吸入壓力、致 冷劑的可壓縮性和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的容積的壓縮機(jī)活塞的需要這樣的因 素，我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在控制閥位置變化和由此引起的吸入壓力變化之間 有相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間延遲?，F(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)系統(tǒng)也存在趨向于將壓縮機(jī) 驅(qū)動(dòng)至特定狀態(tài)的內(nèi)在不穩(wěn)定性，例如，作為可變控制的最小輸出是 打開(kāi)的并且曲軸箱壓力增加到最大值。這些因素使現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī) 趨向于走極端，也就是，達(dá)到最大輸出或達(dá)到最小輸出，同時(shí)控制閥 設(shè)定的變化較小。
在本發(fā)明中，曲軸箱壓力作為反饋基準(zhǔn)被監(jiān)測(cè)，由于反饋基準(zhǔn)沒(méi) 有通過(guò)壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)和空調(diào)致冷劑體積連通，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)曲
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認(rèn)。因此，由于曲軸箱內(nèi)壓力變化被迅速地確認(rèn)并且可變控制閥可被 調(diào)節(jié)以便使壓縮機(jī)過(guò)調(diào)節(jié)最小化或消除壓縮機(jī)過(guò)調(diào)節(jié)，壓縮機(jī)過(guò)調(diào)節(jié) 的趨勢(shì)被減少了。
盡管已經(jīng)描述了涉及適于在自動(dòng)車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中使用的壓縮機(jī)的優(yōu) 選實(shí)施例，但是我們應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明也可用于曲軸箱壓力控制壓縮機(jī) 容量的任4可適合的壓縮機(jī)和壓縮機(jī)系統(tǒng)。
在優(yōu)選實(shí)施例中已經(jīng)解釋和說(shuō)明了本發(fā)明的操作方式和原則。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可用于除了特定解釋和說(shuō)明的裝置之外的沒(méi)有 偏離本發(fā)明精神和范圍的其他裝置。
權(quán)利要求
1、一種用于控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的系統(tǒng)，包括用于控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的曲軸箱內(nèi)壓力的控制閥；用于控制所述控制閥的控制單元，當(dāng)控制所述控制閥時(shí)，所述控制單元對(duì)所述曲軸箱內(nèi)的壓力作出響應(yīng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述曲軸箱內(nèi)的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制 單元連接以便向所述控制單元傳送壓力傳感器信號(hào)，所述控制單元對(duì) 所述壓力傳感器信號(hào)作出響應(yīng)以便改變所述控制閥的位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器為 電壓力傳感器和機(jī)械反饋壓力傳感器中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器設(shè) 置在所述曲軸箱的通道或子室內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥為先導(dǎo) 作用式的大尺寸閥，所述閥的位置由所述控制單元操作的微型閥控制。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥打開(kāi)以 便升高所述曲軸箱內(nèi)的壓力，并且進(jìn)一步包括打開(kāi)閥以便降低所述曲 軸箱內(nèi)壓力的第二控制閥，所述控制單元至少部分基于曲軸箱內(nèi)的壓 力控制所述控制閥和所述第二控制閥。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥和所述 第二控制閥為控制第三控制閥的位置的導(dǎo)閥，所述笫三控制閥由此可 被選擇性地定位至第三控制岡使高壓流體從壓縮機(jī)的排出流道到所述 曲軸箱以便升高曲軸箱內(nèi)壓力的位置，第三控制閥使流體從曲軸箱排 至壓縮機(jī)的吸入流道以便降低曲軸箱內(nèi)壓力的位置，和所述曲軸箱與 所述排出流道隔離并且與所述吸入流道隔離以便保持曲軸箱內(nèi)的壓力 恒定的位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少部分基于所述曲 軸箱內(nèi)的壓力控制所述控制閥和所述第二控制閥位置的多個(gè)導(dǎo)閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為一 側(cè)暴露于基準(zhǔn)壓力并且另 一側(cè)暴露于曲軸箱實(shí)際壓力的隔膜和波紋管 中的一個(gè)，所述控制閥的位置由所述波紋管和隔膜中的所述一個(gè)的運(yùn) 動(dòng)確定，該運(yùn)動(dòng)響應(yīng)于越過(guò)所述波紋管和隔膜中的所述一個(gè)作用的壓 差。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為 電控制單元、氣動(dòng)控制單元、電動(dòng)-氣動(dòng)控制單元和液壓控制單元中 的一種。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步 包括與所述控制單元連接的恒溫器系統(tǒng)，可操作所述恒溫器系統(tǒng)產(chǎn)生 曲軸箱目標(biāo)壓力，其中所述控制單元作出響應(yīng)以便至少部分基于所述 曲軸箱目標(biāo)壓力控制所述控制閥。
12、 一種控制具有利用曲軸箱壓力控制壓縮機(jī)排量大小的閥的變 容積式壓縮機(jī)的方法，包括步驟a) 設(shè)定曲軸箱目標(biāo)壓力；b) 測(cè)量變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的曲軸箱壓力；c) 將曲軸箱目標(biāo)壓力與所測(cè)量的曲軸箱壓力進(jìn)行比較以便確定所 述曲軸箱目標(biāo)壓力與所述測(cè)量壓力之間的差值；d) 確定所預(yù)期的控制閥位置變化以便基于曲軸箱目標(biāo)壓力與曲軸箱實(shí)際壓力之間確定的差值控制壓縮機(jī)的容積量；和e) 將控制閥的位置改變至預(yù)期位置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟d)中確定 的預(yù)期的位置變化通過(guò)利用基于預(yù)定的最優(yōu)參數(shù)的模擬退火算法確 定。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟d)中確定 的預(yù)期位置變化至少部分基于步驟c)中確定的差值大小。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟d)中執(zhí)行 的確定通過(guò)利用導(dǎo)數(shù)最優(yōu)化算法、模擬退火算法和遺傳優(yōu)化算法中的 一種算法使曲軸箱目標(biāo)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力之間的差值最小化。
16、 一種利用曲軸箱實(shí)際壓力控制壓縮機(jī)容積的變?nèi)莘e式壓縮機(jī) 的控制方法，包括步驟a) 設(shè)定基準(zhǔn)壓力；b) 測(cè)量曲軸箱實(shí)際壓力；c) 將基準(zhǔn)壓力和曲軸箱實(shí)際壓力進(jìn)行比較以便確定所述基準(zhǔn)壓力 和所述曲軸箱實(shí)際壓力之間的差值；和d) 改變用于控制曲軸箱壓力的控制閥的位置，該控制閥的位置的改變基于所述曲軸箱實(shí)際壓力和所述基準(zhǔn)壓力的比較。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)壓力為 曲軸箱目標(biāo)壓力。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所迷的方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)壓力和 作為反函數(shù)的曲軸箱目標(biāo)壓力相關(guān)。
19、 一種控制具有利用曲軸箱壓力控制壓縮機(jī)排量大小的閥的變 容積式壓縮機(jī)的方法，包括步驟a) 設(shè)定曲軸箱目標(biāo)壓力；b) 測(cè)量變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的曲軸箱壓力；c) 將曲軸箱目標(biāo)壓力與所測(cè)量的曲軸箱壓力進(jìn)行比較以確定曲軸箱目標(biāo)壓力和測(cè)量的曲軸箱壓力之間的差值；和d) 基于所述曲軸箱目標(biāo)壓力和所測(cè)得的曲軸箱壓力之間確定的差 值控制用于控制壓縮機(jī)容量大小的控制閥的位置。
20、 一種用于控制通過(guò)改變曲軸箱壓力控制壓縮機(jī)容量大小的一 類(lèi)變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的方法，包括改變信號(hào)以便控制至少部分作為所測(cè) 得的曲軸箱壓力的函數(shù)的壓縮機(jī)容積的步驟。
21、 一種控制壓縮機(jī)的系統(tǒng)，包括適于設(shè)置在壓縮機(jī)的曲軸箱內(nèi)并且產(chǎn)生指示曲軸箱內(nèi)壓力的信號(hào) 的壓力傳感器；和適于至少部分基于所述信號(hào)控制壓縮機(jī)操作的控制機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于通過(guò)反饋?zhàn)鳛榭刂品桨敢徊糠值那S箱壓力來(lái)控制變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的容積的方法和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F04B1/12GK101107446SQ200680002349
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者J·R·烏伊貝爾 申請(qǐng)人:鋁微有限公司