运输制冷系统和用于运输制冷系统以解决动态条件的方法

运输制冷系统和用于运输制冷系统以解决动态条件的方法
【专利摘要】在具有压缩机、排热换热器、吸热换热器以及用于对其进行控制的控制器的制冷系统中，其系统、设备及方法的实施例能够响应于动态系统条件来控制诸如膨胀阀的至少一个制冷系统部件。
【专利说明】运输制冷系统和用于运输制冷系统以解决动态条件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月18日提交的名称为“Transport Refrigeration Systemand Methods for Same to Address Dynamic Conditions” 的美国临时专利申请序号61/288,017的优先权。此申请的内容被整体地通过引用结合到本文中。
【技术领域】
[0002]本公开一般地涉及运输制冷单元，并且更具体地涉及用于其中的动态条件的方法和设备。
【背景技术】
[0003]运输易腐物品的特定困难是必须将此类物品保持在一定温度范围内以根据物品的情况来减少或防止变质或相反地来自冷冻的损坏。运输制冷单元用于保持运输货物空间内的适当温度。运输制冷单元可以是在控制器的指导下。该控制器保证运输制冷单元在运输货物空间内保持一定的环境(例如热环境)。

【发明内容】

[0004]鉴于该背景，本申请的一方面是提供一种运输制冷系统、运输制冷单元以及对其进行操作的方法，该方法能够通过选择性地控制运输制冷系统部件来保持货物的质量。
[0005]根据本申请，一个实施例可以包括一种用于制冷系统的控制模块。该控制模块包括用于基于至少动态系统条件来控制制冷系统或其部件的控制器。
[0006]根据本申请，一个实施例可以包括一种运输制冷系统和/或过程，用以控制诸如压缩机过热和/或蒸发器过热的程度的系统过热。
[0007]根据本申请，一个实施例可以包括一种用于在制冷系统中的冷却循环期间控制节约器流速的过程，所述制冷系统具有压缩机、冷凝器、蒸发器以及用于控制膨胀阀的控制器。
[0008]根据本申请，一个实施例可以包括一种用于当制冷系统中的冷凝器风扇未被启用或进入了冷凝压力控制(CPC)操作模式时控制蒸发器膨胀阀或蒸发器输入流速的控制器，所述制冷系统具有压缩机、冷凝器和蒸发器。
[0009]在本申请的一方面，一种运输制冷系统具有压缩机、冷凝器、蒸发器、节约器、被耦接在节约器和压缩机之间的第二膨胀阀、及控制器以及在蒸发器上游的第一膨胀阀，一种过程可以包括检测用于节约器的容量增加模式转换，以及通过在规定时间段上从第一流速至第二较高流速的转换来选择性地操作在上游的第二膨胀阀。
[0010]在本申请的一方面，一种计算机程序产品包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储介质，当在计算机上执行时，该计算机可读程序促使计算机执行操作以操作运输制冷单元，该操作可以包括在第一模式下操作运输制冷单元，控制节约器以使运输制冷单元转换至较高容量模式，并在所述转换时在规定时间上逐渐地增加来自节约器的气体流速。
[0011]在本申请的一方面，一种制冷系统可以包括:压缩机、在压缩机下游的冷凝器、在冷凝器下游的膨胀设备、及在膨胀设备下游的蒸发器以及从压缩机循环至冷凝器并通过膨胀设备和蒸发器随后返回至压缩机的制冷剂；以及控制模块，该控制模块用以控制系统部件以在改变的差动压力变化上保持恒定质量流速。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]为了进一步理解本发明，将参考应当结合附图来阅读的本发明的以下详细描述，在附图中:
图1是示意图，示出了根据本申请的运输制冷系统的实施例；
图2示意性地示出了根据本申请的运输制冷单元的示例性实施例；
图3是方框图，其共同地呈现了流程图，该流程图示出了用于在制冷系统的操作期间控制压缩机压力的过程的示例性实施例；
图4是方框图，其共同地呈现了流程图，该流程图示出了用于在制冷系统的操作期间控制压缩机压力的过程的示例性实施例；
图5是方框图，其共同地呈现了流程图，该流程图示出了用于在制冷系统的操作期间控制蒸发器压力的过程的示例性实施例；以及
图6是示意图，示出了当在制冷系统的操作期间冷凝器被循环开启和关闭时的系统参数之间的示例性关系。
【具体实施方式】
[0013]现在将更详细地对本申请的示例性实施例进行参考,其示例在附图中示出。在任何可能的时候，相同的附图标记将遍及各图用来指示相同或类似的部分。
[0014]图1是示出运输制冷系统的实施例的示意图。如图1所示，运输制冷系统100可以包括运输制冷单元10，运输制冷单元10被耦接到集装箱12内的封闭空间。如图1所示，运输制冷单元10被构造成保持集装箱12内的规定热环境(例如，封闭体积中的货物)。
[0015]在图1中，运输制冷单元10被连接在集装箱12的一端处。替代地，运输制冷单元10可以被耦接到集装箱12的一侧或不止一侧上的规定位置。在一个实施例中，可以将多个运输制冷单元耦接到单个集装箱12。替代地，可以将单个运输制冷单元10耦接到多个集装箱12。运输制冷单元10能够进行操作以在第一温度下引入空气且在第二温度下排出空气。在一个实施例中，来自运输制冷单元10的排出空气将比所引入的空气更热，使得运输制冷单元10用于加热集装箱12中的空气。在一个实施例中，来自运输制冷单元10的排出空气将比所引入的空气更冷，使得运输制冷单元10用于冷却集装箱12中的空气。运输制冷单元10可以从集装箱12引入具有返回温度Tr (例如第一温度)的空气并向集装箱12排出具有供应温度Ts (例如第二温度)的空气。
[0016]在一个实施例中，运输制冷单元10可以包括一个或多个传感器(有线或无线)以连续地或重复地监视运输制冷单元10的条件或操作。如图1所示，示例性传感器可以包括运输制冷单元10的第一温度传感器24和运输制冷单元10的第二温度传感器22，分别地，第一温度传感器24能够向运输制冷单元10提供供应温度Ts，并且第二温度传感器22能够向运输制冷单元10提供返回温度Tl.。
[0017]运输制冷系统100可以向货物所存放的封闭腔室(诸如集装箱12)中提供具有受控温度、湿度和/或组分浓度的空气。如本领域技术人员所已知的，运输制冷系统100 (例如控制器220)能够在许多种货物且处于所有类型的环境条件的情况下将多个环境参数或所有环境参数控制在相应范围内。
[0018]图2是示出运输制冷单元的实施例的示意图。如图2所示，可以将运输制冷单元200操作地耦接到集装箱(未示出)，其可以用于挂车、联运集装箱、有轨机动车、船等，用于要求温度受控环境的货物的运输或储存，例如食物和药物(例如易腐的或冰冻的)。集装箱可以包括用于此类货物的运输/储存的封闭体积。该封闭体积可以是具有与集装箱的外面(例如外界环境或条件)隔离的内部环境的封闭空间。
[0019]如图2所示，压缩机210可以是涡旋式压缩机；然而，在不限制本公开的范围的情况下，诸如往复式或螺旋式压缩机的其它压缩机也是可能的。可以使用马达(未示出)来驱动压缩机210。例如，马达可以是由同步发电机、商用供电服务、外部发电系统(例如船载的)、发电机等驱动的集成电驱动马达。压缩机210可以是多级压缩设备。
[0020]离开压缩机210的高温、高压制冷剂蒸气可移动至空气冷却冷凝器230，空气冷却冷凝器230可以包括多个冷凝器盘管翅片和管道234，其接收通常由冷凝器风扇232吹送的空气。通过经由冷凝器230去除潜热，制冷剂冷凝成高压/高温液体并流向接收器236，其可在低温操作期间储存过量的液体制冷剂。制冷剂可从接收器236流到过滤器一干燥器238，其可保持制冷剂清洁和干燥。
[0021]单元200可以包括节约器。节约器设备240可以增加制冷剂过冷。当节约器设备240是活动的时，阀242可打开以允许制冷剂通过辅助膨胀阀244，具有位于压缩机210的中间进入端口 212上游的感测球246。阀244可响应于在球246处测量的温度而被控制，并用于使前进至节约器逆流式换热器248中的制冷剂膨胀并冷却，这可另外使液体制冷剂过冷。
[0022]制冷剂从节约器设备240的节约器换热器248流向电子蒸发器膨胀阀(“EVXV”)250。随着液体制冷剂通过EVXV 250的孔口，液体制冷剂中的至少一些可能气化。制冷剂然后流过蒸发器260的管道或盘管264。蒸发器260可从返回空气295 (例如从箱子或集装箱返回的空气)吸收热量，并且在这样做时使蒸发器260中的其余液体制冷剂中的一些或全部气化。返回空气295优选地被至少一个蒸发器风扇262吸引或推动越过管道或盘管264。制冷剂蒸气可从蒸发器260被吸引通过吸入检修阀275回到压缩机210中。
[0023]运输制冷单元200中的许多点可被控制器200监视和控制。控制器220可以包括微处理器222和相关联的存储器224。控制器220的存储器224可以包含用于单元200内的各种操作参数的操作员或所有者预选的期望值，包括但不限于用于单元200或箱子内的各种位置的温度设定点、压力极限、电流极限、发动机速度极限以及单元200或制冷系统内的任何多种其它期望的操作参数或极限。在一个实施例中，控制器220可以包括包含微处理器222和存储器224的微处理器板、输入/输出(I/O)板228，输入/输出(I/O)板228可包括模数转换器229。该I/O可接收来自系统中的各个点的温度输入和压力输入、AC电流输入、DC电流输入、电压输入和湿度水平输入。另外，I/O板228可以包括驱动电路或场效应晶体管(“FET”)以及中继器以从控制器220接收信号或电流，并且进而控制单元200中的各种外部或外围设备，诸如EVXV 250。
[0024]由控制器220监视的示例性传感器和/或换能器可包括返回空气温度(RAT)传感器268，其根据蒸发器返回空气温度将可变电阻值输入到微处理器222内。外界空气温度(AAT)传感器270，其将(在冷凝器230之前读取的)外界空气温度值提供给微处理器222。压缩机吸入温度(CST)传感器272，其可根据压缩机吸入温度将可变电阻值输入到微处理器。压缩机排放温度(⑶T)传感器274，其可检测压缩机112的穹盖(dome)内的压缩机排放温度。蒸发器出口温度(EVOT)传感器281和蒸发器出口压力(EVOP)换能器282，其可检测蒸发器260的出口温度值和蒸发器出口压力。压缩机吸入压力(CSP)换能器278，其可根据压缩机210的压缩机吸入值将可变电压提供到微处理器222。压缩机排放压力(CDP)换能器280，其可根据压缩机210的压缩机排放值将可变电压提供到微处理器222。另外，直流传感器286和交流传感器288 (分别为CTl与CT2)可检测由压缩机210抽取的电流。
[0025]在一个实施例中，使用本领域普通技术人员所理解的算法，微处理器222可使用来自EVOP传感器282和EVOT传感器281的输入来计算蒸发器盘管蒸发器过热ESH。微处理器222然后可以将所计算的蒸发器过热值ESH与可被存储在存储器224中的预选、期望过热值或设定点相比较。微处理器222然后可以根据实际和期望蒸发器过热ESH之间的差对EVXV 250进行致动以便接近或保持期望的过热设置(例如，规定的过热、条件选择的过热、或使单元容量最大化的最小过热)。可以将微处理器222编程为在规定设置下或在可被保持或控制的过热的最低设置下操作，该最低设置将会减少或防止操作性回涌(flood back)(例如液体制冷剂到压缩机中的逸出)。规定的或最低设置值将会根据单元200的容量和特定构造而变。例如，可以由本领域普通技术人员通过实验来确定此类操作值。在一个实施例中，这种水平的过热然后可以被用作“基础实施”过热或基础设置，由此，可在各种操作条件和/或外界条件下实现过热偏移。
[0026]在上述基础实施中，已经确定了蒸发器260或压缩机210中产生的过热在一些操作体系(regime)中会超过期望条件或安全极限。此类操作体系的一个示例可以是动态制冷系统操作或当操作转换在运输制冷单元200中引起动态条件或极端或不可恢复条件时。例如，通过控制蒸发器过热ESH的相关技术和常规控制技术在防止诸如压缩机溢流或压缩机排放过热方面是无效的。
[0027]现在将描述根据本申请的操作运输制冷系统的方法的实施例。图3所示的方法实施例可以在图2所示的运输制冷系统实施例中实施，并将使用图2所示的运输制冷系统实施例来加以描述，然而，该方法实施例并不意图受此限制。
[0028]如图3所示，在过程开始之后，运输制冷系统、运输制冷单元200或控制器220可在冷却模式下操作并被监视进行到标准模式的转换(操作框310)。如图3所示，运输制冷单元200的标准模式意图为一种操作模式，其中，运输制冷单元200能够实现到节约模式的转换。在一个实施例中，微处理器222可根据蒸发器过热ESH进入标准模式。在一个实施例中，控制器220可在运输制冷系统启动时发起的拉低冷却模式之后进入标准模式。在一个实施例中，标准模式可以是根据蒸发器过热ESH的基础实施冷却模式。
[0029]当操作框310中的决定是肯定的时，运输制冷单元200在标准模式下操作(操作框320);否则控制返回至操作框310。例如，可以反复地、周期性地、断续地或响应于操作员动作或所感测的条件来进行操作框310中的决定。[0030]在进入标准模式之后，可以针对操作转换对单元200进行监视(操作框330 )。在一个实施例中，监视节约器设备240以确定节约器设备240的操作状态何时改变。例如，可以由控制器220 (例如微处理器222)来监视节约器设备240。在一个实施例中，可以针对操作转换对节约器设备240的操作状态进行监视，这是因为由于影响节约器设备240的此类操作状态变化的独立变量的数目，预测节约器设备240的操作转换是困难的或不可能的。
[0031]在一个实施例中，激励节约式运输制冷系统的蒸气注入流对于任何给定条件而言是难以预测的，因为其是多个系统参数(例如速度、压缩比、注入流密度)的函数。开启诸如节约器设备240的节约器的注入回路可引起压缩机功率的突然增加，并且通常，单元200(例如SMV)已经不能在发动机停转之前足够快地进行响应以减少总系统功率。在一个实施例中，激励节约式系统的蒸气注入流可增加瞬时压缩机功率多达4-6安培(amp )。由于步进式吸入节流设备的缓慢反应，在中级气体的突然激增之后使用吸入气体节流来减少压缩机功率的现有技术方法完全不起作用。通常，激励节约器设备240可导致运输制冷系统错误，包括但不限于压缩机溢流或柴油发动机停转。
[0032]当检测到节约器设备240转换时(操作框330是)，单元200或控制器220能够可控地改变节约器注入系统上的注入气体流速(例如，更高容量的上模式转换)(操作框340)。例如，微控制器222能够在设定时间段上可控地增加节约器的注入流速通过一范围(例如10%注入流速至100%注入流速)。在一个实施例中，节约器注入螺线管阀的脉宽调制(PWM)控制可使注入流速逐渐地上升通过一范围(例如，从0%至100%)。单元200能够在规定时间段(例如，10秒、两分钟)上可控地使运输制冷单元部件(例如节约器)从第一或当前条件(例如闭合)转换至第二或最终条件(例如打开)。在一个实施例中，可在每个时段上以被增加规定量(例如20%)的(更高)注入流速脉动地产生注入流。替代地，注入流速可以在2-4分钟时段上以10%占空因数的间隔步进式地增加。在一个实施例中，微处理器222可对节约器设备240进行软启动以可控地执行节约器设备240操作转换。在一个实施例中，节约器240可以在30秒和十分钟长之间的间隔上增加(或减小)。可以针对受控操作状态转换的完成来监视系统部件(例如节约器)(操作框350)。当节约器设备240在操作框350中已达到规定范围的顶部(例如50%、100%)或间隔时，控制可以继续至操作框360 ;否则，控制可以返回至操作框340。
[0033]可以针对错误条件检查运输制冷单元200 (例如，控制器220)(操作框360)。示例性错误条件可以包括在诸如功率极限或排放压力极限的所允许系统条件以外操作。当检测到错误条件时(操作框360是)，控制可以返回至操作框310。在不存在错误条件的情况下(操作框360否)，可以检查节约器设备240以确定节约器设备240是否在满容量或100%节约下操作。
[0034]当操作框370中的决定是肯定的时，到运输制冷单元200的节约模式的转换完成(操作框380)且该过程可以结束。当操作框370中的决定是否定的时，到运输制冷单元200的节约模式的转换未完成且控制可以返回至操作框330。
[0035]使用软启动方式到节约式系统的转换(例如，节约器被启用)的实施例可以允许较慢响应的步进式阀(例如SMV、EEV、SMV 275,EVXV 250)有更多的时间对注入质量流中的更慢且更渐进的增加(例如，ESV、阀242)和各自的压缩机功率增加作出反应。根据本申请的系统、控制器及其使用方法的实施例可降低或消除压缩机210在要求容量上移时停止功率供应(例如柴油发动机)的风险，因为将以较慢的速率来控制基于时间的平均注入流和/或SMV将会能够对此类逐渐变化作出反应。根据本申请的进一步实施例可降低或最小化由于节约器模式转换期间的不良EEV控制而引起的压缩机回涌风险。
[0036]本文所述的实施例将依然允许在低至高容量模式转换期间的适当EEV和SMV控制。本文所述的实施例可以独立于单元200中的其它部件或操作来实施。例如，在一些示例性实施例中，不大的改形或当前的EEV、SMV控制操作不受影响。此外，可以将使用压缩机软启动的实施例应用于其中发动机功率控制很关键或发动机功率不关键的任何两级或节约式压缩机或运输制冷系统。
[0037]现在将描述根据本申请的操作运输制冷系统的方法的实施例。图4所示的方法实施例可在图2所示的运输制冷系统实施例中实施，并将使用图2所示的运输制冷系统实施例来加以描述，然而，该方法实施例并不意图受此限制。
[0038]如图4所示，在过程开始之后，运输制冷系统、运输制冷单元200或控制器220可在标准模式下操作(操作框410)。如图4所示，运输制冷单元200的标准模式意图为一种操作模式，其中，运输制冷单元200能够实现到节约模式的转换。
[0039]在标准模式下，可以针对操作转换对单元200进行监视(操作框420)。在一个实施例中，监视节约器设备240以确定节约器设备240的操作状态何时改变。例如，可以由控制器220来监视节约器设备240。在一个实施例中，可以针对操作转换对节约器设备240的操作状态进行监视，这是因为由于影响节约器设备240的此类操作状态变化的独立变量的数目，预测节约器设备240的操作转换是困难的或不可能的。
[0040]当检测到节约器设备240转换时(操作框420是)，单元200或控制器220能够可控地改变节约器注入系统上的注入气体流速(例如，更高容量的上模式转换)(操作框430)。例如，微控制器222可在设定时间段上可控地增加节约器的注入流速通过一范围(例如10%注入流速至50%注入流速或100%注入流速)。在一个实施例中，节约器注入螺线管阀(例如阀242)的控制(例如但不限于节约器注入螺线管阀的脉宽调制(PWM)控制)可使注入流速逐渐地上升通过一范围(例如，从0%至100%)。单元200可在规定时间段(例如，10秒、两分钟)上可控地使运输制冷单元部件(例如节约器)从第一或当前条件(例如闭合)转换至第二或最终条件(例如打开)。在一个实施例中，可在每个时段上以被增加规定量(例如20%)的(更高)注入流速脉动地产生注入流。替代地，注入速率可以在2-4分钟时段上以10%占空因数的间隔步进式地增加。在一个实施例中，微处理器222可对节约器设备240进行软启动以可控地执行节约器设备240操作转换。在一个实施例中，节约器设备240可在30秒和十分钟长之间的间隔上增加(或减小)。
[0041]在节约器设备240操作转换期间，可以针对错误条件检查或监视运输制冷单元200 (例如控制器220)(操作框440)。示例性错误条件可以包括在诸如功率极限或压缩机排放压力极限的所允许系统条件以外操作。当未检测到错误条件时(操作框460否)，可以针对受控操作状态转换的完成来监视系统部件(例如节约器)(操作框450)。当在操作框450中确定节约器设备240已达到规定范围的顶部(例如50%、100%)或间隔时，控制可以继续并确定节约器设备240是否在满容量或100%节约下进行操作(操作框460);否则，控制可以返回至操作框430。当操作框460中的决定是否定的时，控制可以返回至操作框420。
[0042]当确定了错误条件时(操作框460是)，可以实施节约器设备240 (或运输制冷单元200)到更高容量模式的转换的自适应控制(操作框480)。例如，到自适应PID的输入可以是系统压力、系统功率极限和(使用时的)实际功率水平。在一个实施例中，可以由控制器220 (例如微处理器222)或PID (比例积分微分)控制来实施自适应控制。在一个实施例中，节约器240的自适应控制可确定错误条件(例如，系统特性超过其阈值、在系统功率极限之上)，并将当前系统特性与阈值系统特性相比较并且计算诸如节约器240的系统部件的下一个操作水平(例如，注入气体流速)，其可以略微、有点或显著地高于(或低于)节约器240的当前操作水平。操作框480中的自适应控制不允许将(例如，节约器240的)下一个操作水平设定在可引起错误条件(例如，任何所监视的错误条件)的值。可以评估下一个操作水平以确定下一个操作水平是否等于100%节约水平(操作框485)。当操作框485中的决定是否定的时，控制继续以在操作框480中重复(例如，使用阀242的节约器的)自适应PID控制。在一个实施例中，可以反复地、周期性地、断续地(例如，响应于操作员动作或感测到的条件)来执行操作框480，直至操作框485中的决定是肯定的。
[0043]当操作框470或操作框485中的决定是肯定的时，到运输制冷单元200的节约模式的转换完成(操作框470)且该过程可以结束。
[0044]在另一示例性实施例中，在预计了节约单元200模式变化时，可以控制对SMV进行的预节流。例如，可以在到被激励的节约模式的转换之前对SMV进行预节流。然而，此类预计的控制与参考图3所述的实施例相比可能不那么高效。例如，SMV的预计节流可能减小单元200容量。此外,预计节流可引入蒸发、吸入和/或排放的磅每平方英寸计(psig)扰动，其可影响适当的电子膨胀阀控制。另外，选定条件下的预计节流在低至高容量模式转换期间将不会与现有EEV和SMV控制相兼容。
[0045]虽然相对于PWM控制描述了图3所示的一个实施例，但本申请的实施例并不意图受此限制。例如，可以由电子中级膨胀阀来改变流速，或者可以使用电子中级膨胀阀来对节约器回路的注入流进行软启动。
[0046]如图3-4所示，该示例性方法实施例可导致在节约器操作期间对于压缩机排放过热的增加的控制。
[0047]现在将描述根据本申请的操作运输制冷系统的方法的另一实施例。图5所示的方法实施例可在图2所示的运输制冷系统实施例中实施，并将使用图2所示的运输制冷系统实施例来加以描述，然而，该方法实施例并不意图受此限制。
[0048]如图5所示，在过程开始之后，单元200在第一模式下操作(操作框510 )。然后，对于可导致到冷凝压力控制(CPC)操作模式的转换的条件进行监视(操作框520)。例如，可导致到CPC操作模式的转换的条件可以包括EEV阀位置、压缩机排放压力、蒸发器过热和/或蒸发器压力。
[0049]CPC操作模式是其中冷凝器风扇响应于系统参数(例如，压缩机排放压力过低)而被关掉的事件。在重新启动或开启冷凝器风扇时退出CPC操作模式。转换到CPC操作模式以及在CPC操作模式下执行的常规操作对于本领域普通技术人员而言将是已知的。
[0050]根据本申请的实施例可以使用在CPC操作模式开始时的条件来修改单元200部件以降低通过单元200的部件的质量流速的扰动或不均匀或者减少CPC操作模式期间在蒸发器上的压力波动(例如，增加)。在一个实施例中，可以在CPC操作模式开始时确定EVXV阀控制以解决冷凝器风扇232关闭时在EVXV阀或蒸发器260上的变化的压力。[0051]当操作框520中的决定是肯定的时，控制继续至操作框530 ;否则控制返回至操作框510。例如，可以反复地、周期性地、断续地或响应于操作员动作或感测到的条件来进行操作框520中的决定。
[0052]在操作框530中，可确定控制，例如用于单元200的至少一个部件的前摄控制(pro-active control)。根据本申请的实施例,在CPC操作模式期间,可以使用辅助控制以提供通过膨胀阀的更一致的质量流速。在运输制冷系统的一个实施例中，在CPC操作模式期间，可以使用预计的EVXV阀位置来使EVXV阀逐渐地闭合以减少随着EVXV阀上的压力在CPC操作模式中增加而蒸发器发生溢流的可能性。随着压力继续上升，阀修改函数将会步进式地关闭，以试图保持通过膨胀阀的更一致的质量流速。在退出CPC操作模式时，可以使EVXV阀能够可控地返回至其在进入CPC控制或进入CPC操作模式时的位置。
[0053]在差动压力变化期间通过EVXV阀的质量流速被确定为与该阀上的瞬时压力变化除以EVXV阀上的初始压降的平方根成比例。根据所确定的关系，可以相当准确地估算新的阀位置，假设阀孔口在％打开的情况下 线性地变化。在一个实施例中，可以用示例性等式
(I)(以下)来相当准确地估算CPC操作模式期间的当前位置或连续EVXV阀位置。
[0054]在一个实施例中，可以使用预计的EVXV阀位置来准确地使EVXV阀步进式地闭合，使得随着EVXV阀上的压力的增加，蒸发器260发生极小的或不发生溢流。随着压力继续上升，阀修改函数(例如，示例性等式1-2)可步进式地关闭以保持通过膨胀阀的更一致的质量流速。
[0055]现在将描述压力补偿前摄阀控制的一个实施例。
[0056]当冷凝压力控制(CPC)的条件被满足或真实时，冷凝器风扇232必须关掉，可以执行用于EVXV 250的阀控制以减少或最小化到压缩机的回涌(操作框530)。CPC操作模式中的示例性阀修改函数由等式2提供，并且示例性EVXV阀位置可以由等式I确定:
等式(I):最终 EVXV 位置=EVXV_PID - VMF
等式(2):VMF = EXV_1- EVXV_1 *(Sqrt[DeltaP_C/DeltaP_l]
其中，本文定义了以下各项。如本领域技术人员已知的，EVXV_PID是CPC操作模式中的膨胀阀(例如EVXV)控制的常规PID (比例积分微分)输出或正常PID输出。例如，到EVXVPID的输入可以是ESH。EVXV_1是当冷凝器风扇被关掉以便进行CPC操作模式或控制时EVXV阀打开的百分比的值。DeltaP_l是压缩机排放压力减去当冷凝器风扇被关掉以便进行CPC操作模式时确定的蒸发器压力的值。DeltaP_C是排放压力减去在CPC操作模式期间每一秒或每个规定间隔时测量的蒸发器压力的值。
[0057]在一个实施例中，EVXV阀具有根据等式1-2在CPC操作模式期间的总体控制或补充控制(操作框540)。例如，根据本申请的实施例的EVXV 250控制可与EVXV 250的常规PID控制并行地操作(例如，进行补充)，或者可以用来替换EVXV 250的常规PID控制。接下来，可以监视错误条件(操作框550)，并且可以监视CPC操作模式的终止(操作框560)。当操作框550或操作框560中的决定是肯定的时，可以使EVXV阀返回至EVXV阀进入CPC操作模式时的条件(例如，来自等式1-2的对EVXV阀的修改被取消或废弃)。在一个实施例中，VMF (例如，等式2)可以被立即设置为零或终止。在一个实施例中，可以在规定时间段上使VMF减小至零值。例如，VMF可以在CPC控制已经重新开启冷凝器风扇时在30秒时段上线性地或非线性地下降至零。替代地，VMF可以在5和120秒之间的时间段上减小至零。[0058]当操作框550和操作框560中的决定是否定的时，控制返回至操作框540，在那里，EVXV阀可以具有响应于CPC操作模式期间的压力上升的补充控制。
[0059]用于操作框550的示例性条件可以包括对于来自蒸发器压力传感器的蒸发器压力在范围之外或该传感器出故障和/或对于来自排放压力传感器的压缩机排放压力在范围之外或该传感器出故障的确定。在系统200中可确定此类条件。此外，例如，可以将错误条件确定为在VMF EVXV位置达到规定值(例如百分比打开)之下时发生，该规定值例如是但不限于8%、10%、12%打开的EVXV位置。另外，错误条件可以包括压缩机溢流或蒸发器溢流。
[0060]虽然针对CPC操作模式期间的VMF描述了示例性条件，但根据本申请的实施例并不意图受此限制。例如，可以考虑对VMF控制的附加限制或修改。在一个实施例中，当进入CPC控制模式时(例如，当冷凝器风扇被关掉时)的蒸发器过热控制误差大于20° F时，可以例如用附加控制来修改VMF控制(例如等式(2))以将所计算的VMF减小二分之一。
[0061]图6是示意图，示出了当在制冷系统操作期间冷凝器被循环开启和关闭时的系统参数之间的示例性关系。如图6所示，冷凝器风扇可以如正时序列620所指示地循环开启621和关闭622。当冷凝器风扇循环关闭622时，可以进入CPC操作模式。压缩机的排放压力的正时序列610示出了在冷凝器风扇关闭时增加的压力(或差动压缩机压力)以及在压缩机风扇开启时减小的压力。在图6中示出了 EVXV 250的相对打开量或百分比，其中，640b是根据本申请的实施例且640a示出了相关技术操作。此外，在图6中示出了蒸发器压力，其中，630b是根据本申请的实施例且630a示出了相关技术操作。
[0062]在一个实施例中，可以认为操作框560是一检查，其被执行以确定条件是否批准返回至操作的基础实施模式。
[0063]根据本申请的实施例和方法可提供诸如用于柴油卡车/拖车制冷单元的稳健的发动机和/或功率控制。
[0064]根据本申请的实施例和方法可通过减少或消除液体回涌来提供改善的压缩机可靠性；通过保持更一致的饱和蒸发温度来提供减少的蒸发器盘管除湿；通过保持蒸发器中的更一致的制冷剂过热来提供改善的容量和系统效率；以及从PID提供初始或现有的经计算的蒸发器膨胀阀位置的延续。
[0065]虽然已参考许多特定实施例描述了本发明，但应理解的是应仅仅关于可得到本说明书支持的权利要求来确定本发明的真实精神和范围。此外，虽然在本文中的许多情况下将系统、设备和方法描述为具有一定数目的元件，但应理解的是可以用比所述一定数目元件更少的元件来实施此类系统、设备和方法。并且，虽然已经阐述了许多特定实施例，但应理解的是已经参考每个特定实施例描述的特征和方面可以与每个其余的特别阐述的实施例一起使用。例如，可以将关于图3描述的实施例的方面和/或特征与关于图4或图5描述的实施例的方面或特征进行组合。
【权利要求】
1.在具有压缩机、冷凝器、蒸发器、节约器、被耦接在所述节约器和所述压缩机之间的第二膨胀阀、及控制器以及在所述蒸发器上游的第一膨胀阀的运输制冷单元中，一种过程包括: 检测所述节约器的容量增加模式转换；以及 响应于到所述运输制冷单元的可用压力、可用功率或可用电流中的一个在所述容量增加模式转换的至少一部分期间自适应地控制所述节约器的注入流速。
2.如权利要求1所述的过程，其中，所述自适应地控制包括使用系统条件通过从第一流速至第二较高流速的转换来选择性地操作所述第二膨胀阀以响应于所述容量增加模式转换来控制从所述第一流速至所述第二较高流速的转换的速率。
3.如权利要求2所述的过程，其中，所述系统条件进行操作以设置从所述流速至所述第二流速的转换的自适应速度，或者所述系统条件设置规定时间段。
4.如权利要求3所述的过程，其中，所述自适应控制是节约器气体注入阀的自适应PID控制，其中，所述可用功率是在系统阈值之下的剩余给所述运输制冷单元的功率。
5.如权利要求2所述的过程，其中，所述第一流速是小于100%的非零注入流速，所述第二流速是100%注入流速，并且所述规定时间段大于十秒。
6.如权利要求2所述的过程，其中，操作所述第二膨胀阀是在没有在所述压缩机的进口和所述蒸发器的出口之间的位置处单独地注入液体制冷剂的情况下进行的。
7.如权利要求6所述的过程，其中，所述转换是步进式的、断续的、线性的、非线性的、逐渐的或连续的，并且其中，所述规定时间段基于所述蒸发器的通过量间隔，或者所述规定时间段是15-300秒，并且其中，所述步进式转换是每二十秒、每十秒或每五秒10%的增加。
8.如权利要求2所述的过程，其中，所述选择性地操作包括对所述节约器进行软启动。
9.如权利要求2所述的过程，其中，所述选择性地操作包括前摄地控制到所述运输制冷单元的高容量模式的转换，其中，对模式转换的检测检测了节约式运输制冷单元的蒸气流的激励。
10.一种计算机程序产品，其包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储介质，当在计算机上执行时，所述计算机可读程序促使所述计算机执行操作以操作运输制冷单元，所述操作包括: 在第一模式下操作所述运输制冷单元； 控制节约器以使所述运输制冷单元转换至较高容量模式；以及 在所述转换时在规定时间上逐渐地增加来自所述节约器的气体流速。
11.如权利要求10所述的计算机程序产品，其中，包括逐渐地增加气体流速的操作包括从0%注入流速增加至100%注入流速。
12.—种制冷剂系统，包括: 压缩机、在所述压缩机下游的冷凝器、在所述冷凝器下游的膨胀设备、及在所述膨胀设备下游的蒸发器以及从所述压缩机循环至所述冷凝器并通过所述膨胀设备和所述蒸发器随后返回至所述压缩机的制冷剂；以及 控制模块，所述控制模块控制系统部件以在改变的差动压力变化上保持恒定质量流速。
13.如权利要求12 所述的制冷剂系统，其中，所述系统部件是膨胀阀。
14.如权利要求13所述的制冷剂系统，其中，所述控制模块在条件引起到冷凝压力控制(CPC)操作模式的转换时朝着闭合位置对所述膨胀阀进行节流。
15.如权利要求14所述的制冷剂系统，其中，所述CPC操作模式在冷凝器风扇被关掉时操作。
16.如权利要求15所述的制冷剂系统，其中，在从CPC操作模式退出时，所述控制模块使所述膨胀阀返回至在转换到所述CPC操作模式时所检测的膨胀阀的位置。
17.如权利要求14所述的制冷剂系统，其中，所述控制模块响应于在转换到所述CPC操作模式时所检测的膨胀阀的初始位置以及压缩机排放压力或蒸发器过热或蒸发器压力使所述膨胀阀朝着闭合位置移动。
18.如权利要求14所述的制冷剂系统，其中，所述控制根据以下等式1-2操作: 等式(I):最终 EVXV 位置=EVXV_PID - VMF
等式(2):VMF = EXV_1- EVXV_1* (Sqrt [DeltaP_C/DeltaP_l] 其中，EVXV_PID是用于膨胀阀控制的PID输出，EVXV_1是在转换到CPC操作模式时EVXV阀打开的百分比的值，DeltaP_l是排放压力减去在转换到CPC操作模式时所确定的蒸发器压力的值，并且DeltaP_C是排放压力减去在CPC操作模式期间反复测量的蒸发器压力的值。
19.如权利要 求12所述的制冷剂系统，包括被耦接在所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机之间的节约器。
【文档编号】F25B41/04GK103717985SQ201080057779
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2010年12月9日 优先权日:2009年12月18日
【发明者】R.L.小森夫, J.R.里森 申请人:开利公司