专利名称：用于车辆的空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的空调系统，尤其涉及这样一种用于车辆的空调系统，在没有不利地影响空调工作或车辆性能的情况下，或在两者均不被影响的情况下，通过在加速过程中适当地减小压缩机的排量，从而提高车辆的加速性能。
背景技术：
在已知的技术中，制冷循环具有可变排量的压缩机，并且驱动该压缩机所消耗的动力可通过在车辆加速过程减小压缩机的排量而减小。可减小压缩机所消耗的动力从而用于车辆的动力，该一定量的动力可用于提高车辆的加速性能。在公开的日本专利申请No.JP-A-57-175422。
然而，在加速过程中减小压缩机排量的已知技术存在以下的问题。由于在加速过程中压缩机排量控制在最小排量，或用于压缩机的离合器被脱开，因此该系统的制冷能力接近零，吹入车辆内部的空气温度将升高。所以将不利地影响驾驶员的舒适性。另一方面，如果在加速过程中不执行上述的压缩机控制，则压缩机的动力消耗随发动机转速增加而升高。这降低了车辆的加速性能，并且可能增加了燃料消耗。由于可变排量的压缩机可改变活塞的行程从而将一控制目标例如制冷剂吸入压力(Ps)相对于变化的发动机转速控制在恒定数值；当发动机转速增大时，活塞行程被控制，这样减小了压缩机的扭矩。然而，如果制冷剂吸入压力(Ps)是控制目标，当蒸发器的热负荷增加时，即，当实际的Ps大于目标Ps时，即使发动机转速改变，压缩机也以最大行程来驱动。因此，压缩机的动力消耗将随发动机转速的增加而增加，并且车辆的加速性能可能明显地恶化。
发明内容
因此，需要提供这样一种用于车辆的空调系统，其可防止压缩机在加速过程中以最大排量来驱动，并避免了在加速过程中压缩机消耗过多的动力，并且还实现了车辆加速性能的提高且减小了燃料的消耗。
另外，需要提供这样一种用于车辆的空调系统，其在加速过程中适当地减小压缩机的排量，以便提高车辆的加速性能，并且同时通过抑制吹入车辆内部的空气温度的过度升高，从而防止了驾驶员的舒适度下降。
在本发明的一实施例中，提供了一种用于车辆的空调系统，其包括制冷循环，该制冷循环包括一带有排量控制阀的可变排量的压缩机，该排量控制阀用于控制该压缩机的排气量，以便使得该压缩机的制冷剂排出压力(Pd)与制冷剂吸入压力(Ps)之间的压力差(Pd-Ps)等于一设定数值，还包括用于检测车辆的加速状态的装置，和用于检测该车辆的发动机转速的装置。该空调系统还包括用于将检测到所述加速状态的状况或将该发动机转速大于或等于设定数值的状况确定为压缩机负荷升高的状况的装置，并且在所述压缩机负荷升高的状况的过程中，借助该排量控制阀来控制该压缩机的所述排气量，以便使得在所述压缩机负荷升高的状况的过程中所述压力差(Pd-Ps)在排气之后小于或等于紧接在排气之前的压力差(Pd-Ps)。
该用于车辆的空调系统还包括用于估算该压力差(Pd-Ps)的当前数值且用于估算在所述压缩机负荷升高的状况的过程中该压力差(Pd-Ps)的装置，通过将紧接在所述压缩机负荷升高的状况之前的该压力差(Pd-Ps)的估算数值设定为该排量控制阀的目标控制数值，从而驱动该压缩机。
在这种结构中，该空调系统还包括用于估算该压缩机的扭矩的装置，并且所述用于估算该压力差(Pd-Ps)的装置基于该压缩机的所估算的扭矩或外界空气温度或一物理数值来估算压力差(Pd-Ps)，该物理数值与每单位时间流入设置在车辆内部外侧的热交换器的空气量或发动机转速或车辆行驶速度或其组合具有相关性。
而且，在本发明的用于车辆的空调系统中，通过控制该压缩机的该排气量，使得在所述压缩机负荷升高的状况的过程中该压力差(Pd-Ps)控制成处于紧接所述压缩机负荷升高的状况之前的所述压力差(Pd-Ps)或小于所述压力差(Pd-Ps)，从而使得用于驱动压缩机所消耗的动力等于或小于设定数值。在这种情况下，驱动该压缩机的所消耗所述动力的所述设定数值参照与加速器致动量和车辆行驶速度具有相关性的物理数值来确定。另外，足够的制冷能力由车辆内部空气温度或蒸发器出口空气温度或外界空气温度或其组合来确定，并且驱动该压缩机所消耗的所述动力的所述设定数值依据该所确定的足够的制冷能力来确定。
此外，在本发明的用于车辆的空调系统中，所述用于检测加速状态的装置参照与加速器致动量和车辆行驶速度具有相关性的至少一个物理数值来检测该车辆的所述加速状态。
另外，在本发明的用于车辆的空调系统中，该空调系统构造成热泵循环。
这样，在本发明的用于车辆的空调系统中，在加速过程中压缩机不总是以最大排量来驱动，可避免压缩机在加速过程中消耗过多的动力，并且实现了车辆的加速性能的提高和燃料消耗的减小。
另外，由于控制了压缩机的排量，因此制冷剂排出压力与制冷剂吸入压力之间的压力差在加速之前和加速过程中处于目标数值，在加速过程中没有降低制冷能力，并且保持了车辆内部的舒适度。
参照对本发明优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明的其它目的、特征、和优点。
参照以下附图来描述本发明的实施例，这些附图仅仅是示例性的，而不应理解为限制本发明，在附图中图1是依据本发明的实施例的空调系统的示意图；图2示出了本发明中的排量控制信号与压力差(Pd-Ps)之间的关系的示例；图3示出了在本发明中当压力差(Pd-Ps)恒定时车辆行驶速度与压缩机的动力消耗之间的关系的示例；
图4示出了实施本发明的控制方法的情况和没有实施本发明的控制方法的情况的时间图；图5示出了依据示例1的由加速器开度导致的加速状态的确定的示例；图6示出了依据示例1的加速器开度与压缩机控制方法之间关系的示例；图7是依据示例1的控制方法的示例的流程图；图8是依据示例1的控制方法的另一示例的流程图；图9A和9B示出了依据示例2的加速器开度与压缩机控制方法之间的关系的示例；图10是依据示例2的控制方法的示例的流程图；和图11是用于车辆的空调系统的示意图，其中示出了该空调系统构造成热泵循环的示例。
具体实施例方式
图1示出了依据本发明的实施例的用于车辆的空调系统。在图1中，在制冷循环1中，设置有可变排量的压缩机2，以便改变其排量。压缩机2由(未示出的)车辆发动机来驱动，并且发动机的驱动力经由电磁离合器等传递给压缩机2。制冷剂在制冷循环1的制冷剂管路中循环，并且压缩机2压缩获得高温和高压的制冷剂。制冷剂在冷凝器3中与外界空气进行热交换，在冷凝器中制冷剂被冷却、冷凝、并液化。气相的制冷剂和液相的制冷剂由接收器干燥器4分离，并且液态制冷剂借助膨胀机构5(例如膨胀阀)膨胀并且降压。制冷剂在降压之后流入蒸发器6，并且制冷剂在蒸发器6中与由风机11输送的空气进行热交换。在蒸发器6中蒸发的制冷剂再次被吸入压缩机2中并在其中被压缩。
风机11设置在风道10中，用于车辆内部的空气调节的空气流经该风机，并且从吸入口9吸入的空气借助该风机11输送到蒸发器6。流经蒸发器6的空气的一部分输送到设置在下游的加热器单元8，并且流经加热器单元8的空气量与旁通绕过加热器单元8的空气量的比率由空气混合风阀7来调节。相应的空气排出口12、13、14设置在风道10的下游位置处，例如DEF模式空气排出口、VENT模式空气排出口、FOOT模式空气排出口，并且这些排出口由相应的(未示出的)风阀来打开和关闭。
压缩机2是具有(未示出的)排量控制阀的可变排量的压缩机，该阀控制压缩机2的排气量，因此压缩机2的制冷剂排出压力(Pd)与制冷剂吸入压力(Ps)之间的压力差(Pd-Ps)等于一设定数值。排量控制信号16发送给排量控制阀，以便控制压缩机2的排气量，并且空调控制单元15发出该排量控制信号。车辆信号17从发动机、电子控制单元(ECU)发送到空调控制单元15，该信号包括来自用于检测车辆加速状态的装置的信号、车辆行驶速度的信号、由发动机转速检测装置发出的发动机转速信号、冷却风扇电压的信号、以及输入到空调控制单元15的类似信号。在该实施例中，表明加速器开度的信号是对应于加速器致动量的物理数值。包括来自阳光传感器的信号、来自车辆内部温度传感器的信号、外界空气温度传感器的信号、来自蒸发器出口空气温度传感器的信号、来自高压侧制冷剂压力传感器的信号、以及类似的信号的传感器信号18也输入到空调控制单元15中。
在如此构造成的这种空调系统中，按以下方式可实现本发明的控制方法。
如上所述，压缩机2是可变排量的压缩机，其基于排量控制信号来控制制冷剂排出压力(Pd)与制冷剂吸入压力(Ps)之间的压力差(Pd-Ps)。排量控制信号与压力差(Pd-Ps)之间的关系如图2所示。如图2的实线所示，当排量控制信号增大时，该信号从最小排量区域过渡到排量控制区域，并且当排量控制信号进一步增大时，该信号过渡到最大排量区域。
当上述的排量控制信号在最小排量区域中变化时，无论排量控制信号如何变化，压缩机总是以最小排量来驱动。当排量控制信号在最大排量区域中变化时，无论排量控制信号如何变化，压缩机总是最大排量来驱动。当排量控制信号在排量控制区域中变化时，压缩机的排气量控制成满足依据排量控制信号确定的压力差(Pd-Ps)目标数值，并且压缩机以中间排量来驱动。在图2中，由“a”表示的排量控制信号是处于排量控制区域和最大排量区域之间的边界处的排量控制信号的数值，并且“a”的数值依据热负荷状况、压缩机转速等而改变。
在最大排量区域中，如图2所示，由于压力差(Pd-Ps)目标数值的升高，实际的压力差(Pd-Ps)没有达到目标数值，并且压缩机最大排量来驱动。当发动机转速在加速过程中增加时，由于当压缩机处于最大排量状态下时压缩机的转速增大，因此压缩机的动力消耗明显地增加。
在排量控制区域中，压缩机的排量控制成满足压力差(Pd-Ps)目标数值。当发动机转速在加速过程中增加时，压缩机的排量下降以便不改变压力差(Pd-Ps)，并且同时压缩机的扭矩也降低。因此，尽管用于压缩机的动力消耗稍微增大，但是压缩机的动力消耗没有因加速而明显增大。
在本发明中，通过在加速过程中在排量控制区域中以排量控制信号来驱动压缩机，从而降低或避免了在加速过程中的动力消耗增加，并且实现了加速性能的提高和燃料消耗的改善。
当热负荷增大时，例如盛夏时，即使压缩机以最大排量状态来驱动，蒸发器出口空气温度也不可能下降到目标数值。在这种情况下，在最大排量区域中设定一例如在图2中由“b”表示的排量控制信号，以便压缩机以最大排量状态来驱动，并且压缩机以最大排气量工作。当车辆在这种状态下加速并且发动机转速增大时，用于压缩机的动力消耗伴随发动机转速的增大而明显增加，并且压力差(Pd-Ps)也增加。因此，在依据本发明的控制方法中，当在加速之前在最大排量区域中设定排量控制信号时，以小于如图2所示的“a”的设定数值作为排量控制信号来控制压缩机，以便压力差(Pd-Ps)没有在加速过程中增大。因此，由于压缩机的排气量降低，在加速过程中压缩机的压力差(Pd-Ps)没有随发动机转速的增大而增大，所以可避免压缩机的动力消耗的明显增加。
图3示出了在特定压力差(Pd-Ps)情况下车辆行驶速度与压缩机的动力消耗之间的关系。当压力差(Pd-Ps)恒定并且车辆行驶速度增加时，压缩机的动力消耗增大。由于流经冷凝器的空气量随车辆行驶速度的增加而增加，因此冷凝器的空气侧的散热能力也增加。当空气侧的散热能力增大时，制冷剂排出压力(Pd)的平衡点下降，并且由于压力差(Pd-Ps)趋向于下降，因此压缩机扭矩下降以便保持特定的压力差(Pd-Ps)。因此，当压力差(Pd-Ps)被保持为恒定数值时，压缩机的动力消耗增加。
如图3所示，如果压力差(Pd-Ps)是恒定的，由于压缩机的动力消耗随车辆行驶速度增大而增加，因此在加速过程中动力消耗不低于加速之前的动力消耗。因此，如果在加速之前和加速过程中压力差(Pd-Ps)设定为恒定常数，则与加速之前比较，制冷能力没有减小，并且可保持车辆内部的舒适度。
图4示出了实施本发明的控制方法的情况(即实线)和没有实施本发明的控制方法的情况(即点划线)的时间图。当没有实施本发明的控制方法时，排量控制信号设定为在最大排量区域中的数值，并且压缩机以最大排气量工作。另一方面，当实施本发明的控制方法时，通过设定排量控制信号，使得压力差(Pd-Ps)在加速过程中不增大，从而避免了压缩机的动力消耗的明显增加。在加速过程中压缩机的动力消耗逐渐增加，这是由于动力消耗伴随着车辆行驶速度的增加而增加。另外，由于蒸发器出口空气温度被控制成大致恒定，因此在加速过程中也保持了舒适度。
在加速时排量控制信号按以下方式设定。
(1)通过在加速之前估算压力差(Pd-Ps)从而在加速过程中设定排量控制信号的方法当压缩机以由图2的“b”所示的最大排量区域中的排量控制信号来驱动时，由于实际的压力差(Pd-Ps)小于由该排量控制信号所设定的目标控制数值，因此本发明的压力差(Pd-Ps)不由排量控制信号来确定。这样，当压缩机在加速前以最大排量区域中的排量控制信号来驱动时，本发明的压力差(Pd-Ps)由除了排量控制信号之外的信息来估算，并且压缩机如此控制，即，在加速过程中压力差(Pd-Ps)不超过估算的压力差(Pd-Ps)。
压力差(Pd-Ps)可以按以下方法来估算。尽管压力差(Pd-Ps)具与压缩机的扭矩和转速具有高度的相关性，但是由于这种相关性受冷凝器的空气侧散热能力的影响，因此将考虑外界空气温度和冷凝器风扇电压以及车辆行驶速度来以高精确度估算压力差(Pd-Ps)，外界空气温度和冷凝器风扇电压以及车辆行驶速度均与冷凝器的空气侧散热能力具有高度的相关性。特别是，压力差(Pd-Ps)可通过以下等式来估算压力差(Pd-Ps)估算数值＝f(压缩机扭矩估算数值，外界空气温度，冷凝器风扇电压，车辆行驶速度，发动机转速)。
压缩机扭矩由以下方式估算。当压缩机以最大排量来驱动时，由于压缩机扭矩与高压侧制冷剂压力具有高度的相关性，因此该扭矩可借助以下等式来估算压缩机扭矩估算数值＝f(高压侧制冷剂压力传感器数值，发动机转速)。
由所计算得到的压力差(Pd-Ps)估算数值，可借助特征等式来计算用于排量控制阀的排量控制信号在加速时的排量控制信号＝f(压力差(Pd-Ps)估算数值)。
(2)由压缩机的动力消耗的限制数值来设定加速过程中的排量控制信号的方法如图4所示，当压缩机在加速过程中以最大排量来驱动时，压缩机的动力消耗由于发动机转速的增大而明显增加。因此，压力差(Pd-Ps)也增大。所以，在加速过程中通过以等于或小于预定的动力消耗数值的条件来驱动压缩机，可减小或避免压力差(Pd-Ps)的增加。
在加速过程中，压缩机的动力消耗的极限数值被确定，并且驱动压缩机，因此动力消耗不超过该极限数值。为了在加速过程中由不会不利影响车辆内部舒适度的排量控制信号来控制压缩机的排量，将上述的极限数值确定为考虑到车辆内部舒适度的数值。当车辆从停止状态加速时，压缩机的动力消耗可能是1,000W，这时压缩机以在车辆怠速状态下的最大排量来驱动。通过设定在加速过程中压缩机的动力消耗的极限数值为例如1,500W，在加速过程的制冷能力不小于怠速过程中的制冷能力。因此，蒸发器出口空气温度没有升高，并且没有不利地影响驾驶员的舒适度。
对于从行驶速度进行加速，在加速之前压缩机的动力消耗由加速之前的扭矩估算数值和发动机转速计算得到。所计算获得的数值设定为在加速过程中压缩机的动力消耗的极限数值。
在加速过程中的排量控制信号由动力消耗的极限数值按以下方式计算获得。首先，压缩机扭矩目标数值由动力消耗的极限数值和当前的压缩机转速计算获得，该压缩机转速是由发动机转速计算得到的压缩机扭矩目标数值＝f(60×动力消耗的限制数值)/(2π×压缩机转速)。由所计算获得的压缩机扭矩目标数值，则可通过使用以下描述的用于压力差(Pd-Ps)估算数值的等式来计算压力差(Pd-Ps)目标数值压力差(Pd-Ps)目标数值＝f(压缩机扭矩目标数值，外界空气温度，冷凝器风扇电压，车辆行驶速度，发动机转速)。
借助例如加速器开度和车辆行驶速度可识别到加速。图5示出了用于加速识别的门限数值的示例1。当加速器开度大于或等于门限数值1并且小于门限数值2时，出现加速，并且压力差(Pd-Ps)控制成等于或小于特定的设定数值。另外，当加速器开度大于门限数值2时，压缩机停机(OFF)或者以最小排量来驱动，以便优先使得车辆加速。加速器开度与归因于门限数值的压缩机控制之间的关系如图6所示。
另外，在示例2中如图9A和9B所示可给定多个动力消耗的极限数值。相对于加速器开度(例如加速器致动量)可设定更多的适当的动力消耗极限数值。而且，如图9A和9B所示，依据所需的制冷能力可改变动力消耗的极限数值的设定。特别是，当所需的制冷能力增加时，例如当车辆内部的温度较高时，可采用如图9A所示的设定。当所需的制冷能力较低时，可采用如图9B所示的设定，以便更适当地提高加速性能。通过参考车辆内部的空气温度、流经蒸发器的空气温度等等，可确定所需的制冷能力。特别是，当这些温度大于特定的设定数值时，极限数值可按制冷能力升高所需情况来确定。
尽管可相对于如图9A和9B所示的多个门限数值设定彼此不同的动力消耗的极限数值，但是可采用这样一种方法，由此使得动力消耗极限数值由加速器开度来计算，并且基于加速器的开度的变化，连续地改变动力消耗极限数值。
以下参照图7和8来描述上述示例1在加速过程中的控制方法。图7示出了示例1的控制方法的流程图，借助该方法，在加速过程中的排量控制信号在加速前由压力差(Pd-Ps)计算获得。图8示出了示例1的控制方法的流程图，其中在加速过程中的排量控制信号由动力消耗的极限数值(Pcomp)计算获得。
(1)当空调开关由操作者打开为ON时，驱动压缩机，并且排量控制信号被控制，以便蒸发器出口空气温度传感器的检测到的数值成为目标数值(通常控制)。
(2)在加速过程中排量控制信号ACC Duty在每一控制循环中借助以下等式来计算。在图7所示的控制，压缩机扭矩估算数值(Trq’)由以下等式来计算Trq’＝f(Pd，RPM)压力差(Pd-Ps)的估算数值(Pd-Ps)’借助以下等式来计算(Pd-Ps)’＝f(Trq’，SP，Tamb，CondV，RPM)在加速过程中排量控制信号(ACC Duty)借助以下等式来计算ACC Duty＝f((Pd-Ps)’)等式(1)在图8所示的控制方法中，压缩机扭矩目标数值(TargetTrq)由以下等式来计算TargetTrq＝f(Pcomp，RPM)在加速过程中排量控制信号(ACC Duty)借助以下等式来计算ACC Duty＝f(TargetTrq，SP，Tamb，CondV，RPM)等式(2)其中，Pcomp＝压缩机的动力消耗的目标数值；Tamb＝外界空气温度；SP＝车辆行驶速度；CondV＝冷凝器风扇电压；和RPM＝压缩机转速。
(3)当加速器开度大于或等于如图5所示的门限数值时，识别到加速。如图5所示的门限数值是门限数值1和门限数值2。当加速器开度小于门限数值1时，驱动压缩机，以便蒸发器出口空气温度传感器的检测数值变为目标数值。当加速器开度大于或等于门限数值1并且小于门限数值2时，压缩机在加速过程中被驱动，以便排量控制信号(ACC Duty)控制为加速过程中的排量控制信号，门限数值1’和门限数值2’分别小于门限数值1和门限数值2，并且如图6所示，例如识别为加速的停止。
当加速过程中设定排量控制信号(ACC Duty)时，即使车辆行驶速度在其后改变，并且ACC Duty的计算数值变化，当加速器开度大于或等于门限数值1’并小于门限数值2’时，压缩机也以ACC Duty的开始设定的数值来驱动。特别是，ACC Duty保持当加速控制开始时设定的数值，直到完成加速。
当加速器开度大于或等于门限数值2时，排量控制信号变为零，并且压缩机以最小排量来驱动。在这种情况下，尽管车辆内部的舒适度稍微降低，但是由于车辆需要大量的驱动力，提供驱动力是更重要的。另外，当所计算的ACC Duty大于加速前的排量控制信号的数值时，不执行用于加速的压缩机控制方法。如上所述，图4示出了实施本发明的控制方法的情况(即实线)和没有实施本发明的控制方法的情况(即点划线)的时间图。
从加速开始的时刻到加速终止的时刻，在加速过程中排量控制信号可控制为恒定的，并且压缩机的动力消耗可控制成逐渐增加，如上述示例所述。或者，ACC Duty可基于加速过程中车辆行驶速度的变化来计算获得，并且压缩机的动力消耗可从加速开始的时刻到加速终止的时刻控制成恒定的。
以下参照图10的流程图来描述示例2中的在加速过程中的控制流程。
(1)当空调开关由操作者打开为ON时，驱动压缩机，并且排量控制信号被控制，以便蒸发器出口空气温度传感器的检测到的数值成为目标数值(通常控制)。
(2)确定足够的冷量水平，并且在加速过程中排量控制信号(ACCDuty)在每一控制循环中借助以下等式来计算。在图7所示的控制，压缩机扭矩估算数值(Trq’)由以下等式来计算TargetTrq1＝f(Pcomp1，RPM)；TargetTrq2＝f(Pcomp2，RPM)；TargetTrq3＝f(Pcomp3，RPM)；ACC Duty1＝f(TargetTrq1，SP，Tamb，CondV，RPM)；ACC Duty2＝f(TargetTrq2，SP，Tamb，CondV，RPM)；和ACC Duty3＝f(TargetTrq3，SP，Tamb，CondV，RPM)其中，TargetTrq＝压缩机扭矩目标数值；Pcomp＝压缩机的动力消耗的目标数值；
Tamb＝外界空气温度；SP＝车辆行驶速度；CondV＝冷凝器风扇电压；和RPM＝压缩机转速。
如图9A和9B所示，可给定多个动力消耗的极限数值，以及多个加速器开度的门限数值。因此，ACC Duty的相应数值可在相应的动力消耗极限数值设定为压缩机动力消耗目标数值的情况下被计算。另外，如图9A和9B所示，相应的动力消耗极限数值可依据所需制冷能力的数值而改变。
(3)当加速器致动式，动力消耗限制数值(Pcomp1-3)如图9A和9B所示地设定，并且压缩机以ACC Duty的对应于相应的动力消耗极限数值的相应数值来驱动。在图10的流程图中所示的ACC Duty的数值例如可按以下方式来计算当动力消耗极限数值为2,000W时ACCDuty1被计算为排量控制信号；当动力消耗极限数值为1,500W时ACCDuty2被计算为排量控制信号；并且当动力消耗极限数值为1,000W时ACC Duty3被计算为排量控制信号。
另外，当所需的制冷能力小于特定的设定数值时，ACC Duty的数值例如可按以下方式来计算当动力消耗极限数值为1,500W时ACCDuty1被计算为排量控制信号；当动力消耗极限数值为1,000W时ACCDuty2被计算为排量控制信号；当压缩机以最小排量工作(即压缩机停机OFF)时ACC Duty3被计算为排量控制信号。这样，通过减小动力消耗极限数值，压缩机可以按车辆的加速性能优先提高的条件来控制。
本发明可在构造成热泵循环的系统内实施。图11示出了其示例，并且同时，图11示出了在冷却模式下、在除湿加热模式下、和在加热模式下的热媒的流动。在图11中，所示的可变排量的压缩机21、设置在车辆内部侧内的第一热交换器22、设置在车辆内部侧内的第二热交换器23、设置在车辆内部侧外的热交换器24、气体/液体分离器25、膨胀阀26和27、以及电磁阀28和29安装在空调系统内。其它的结构与图1所示的相似。本发明也适用于这种系统。
尽管以上已经描述了在加速过程中压缩机的控制，但是本发明的控制方法不仅可以在加速过程中实施，而且还可为了保护压缩机在发动机转速大于特定设定数值的情况下实施。例如，当发动机转速超过5,000RPM时，可在加速过程中应用排量控制信号。另外，依据本发明的控制方法不仅可应用于使用氟利昂的用于车辆的空调系统，而且还可应用于使用天然制冷剂例如二氧化碳的用于车辆的空调系统。这样，本发明可应用于目标在于实现良好的车辆加速性能和所需的空调舒适度的任何的用于车辆的空调系统。
尽管在本说明书中描述了本发明的实施例，但是本发明的范围不限于此。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可作出各种变型。因此，在此披露的实施例仅仅是示例性的。应当理解本发明的范围不限于此，而是由以下权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于车辆的空调系统，其包括制冷循环，该制冷循环包括一带有排量控制阀的可变排量的压缩机，该排量控制阀用于控制该压缩机的排气量，以便使得该压缩机的制冷剂排出压力(Pd)与制冷剂吸入压力(Ps)之间的压力差(Pd-Ps)等于一设定数值，还包括用于检测车辆的加速状态的装置，和用于检测该车辆的发动机转速的装置，该空调系统包括用于将检测到所述加速状态的状况或将该发动机转速大于或等于设定数值的状况确定为压缩机负荷升高的状况的装置，并且在所述压缩机负荷升高的状况的过程中，借助该排量控制阀来控制该压缩机的所述排气量，以便使得在所述压缩机负荷升高的状况的过程中所述压力差(Pd-Ps)在排气之后小于或等于紧接在排气之前的压力差(Pd-Ps)。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括用于估算该压力差(Pd-Ps)的当前数值且用于估算在所述压缩机负荷升高的状况的过程中该压力差(Pd-Ps)的装置，通过将紧接在所述压缩机负荷升高的状况之前的该压力差(Pd-Ps)的估算数值设定为该排量控制阀的目标控制数值，从而驱动该压缩机。
3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括用于估算该压缩机的扭矩的装置，并且所述用于估算该压力差(Pd-Ps)的装置由该压缩机的所估算的扭矩或外界空气温度或一物理数值估算所述压力差(Pd-Ps)，该物理数值与每单位时间流入设置在车辆内部外侧的热交换器的空气量或发动机转速或车辆行驶速度或其组合具有相关性。
4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，通过控制该压缩机的该排气量，使得在所述压缩机负荷升高的状况的过程中该压力差(Pd-Ps)控制成处于紧接所述压缩机负荷升高的状况之前的所述压力差(Pd-Ps)或小于所述压力差(Pd-Ps)，以便使得驱动该压缩机的动力等于或小于设定数值。
5.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于，用于驱动该压缩机的所述动力的所述设定数值参照与加速器致动量和车辆行驶速度具有相关性的物理数值来确定。
6.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于，足够的制冷能力由车辆内部空气温度或蒸发器出口空气温度或外界空气温度或其组合来确定，并且用于驱动该压缩机的所述动力的所述设定数值依据该所确定的足够的制冷能力来确定。
7.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述用于检测加速状态的装置参照与加速器致动量和车辆行驶速度具有相关性的至少一个物理数值来检测该车辆的所述加速状态。
8.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，该空调系统构造成热泵循环。
9.一种在车辆加速过程中控制车辆空调系统中的压缩机的排量的方法，该方法包括以下步骤检测在空调系统启动时的蒸发器出口空气温度的数值并且将该数值指定为目标数值；测量制冷剂排出压力和制冷剂吸入压力；估算该制冷剂排出压力与该制冷剂吸入压力之间的压力差；将车辆加速过程中排量控制信号确定为该估算的压力差的函数；和在加速过程中借助该排量控制信号来控制该压缩机，以便使得所述蒸发器出口空气温度传感器的检测数值等于该目标数值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该空调系统还包括冷凝器和冷凝器风扇，并且该方法还包括以下步骤，估算压缩机扭矩数值；并测量车辆速度、外界环境空气温度、冷凝器风扇电压、和压缩机转速，并且该压力差是所述估算的压缩机扭矩、该车辆速度、该外界环境空气温度、该冷凝器风扇电压、和该压缩机转速的函数。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述估算的压缩机扭矩是该制冷剂排出压力和该制冷剂吸入压力的函数。
12.一种在车辆加速过程中控制车辆空调系统中的压缩机的排量的方法，其中该空调系统还包括冷凝器和冷凝器风扇，该方法包括以下步骤检测在空调系统启动时的蒸发器出口空气温度的数值并且将该数值指定为目标数值；测量车辆速度、外界环境空气温度、冷凝器风扇电压、和压缩机转速；确定压缩机扭矩目标数值；将车辆加速过程中排量控制信号确定为该压缩机扭矩目标数值、该车辆速度、该外界环境空气温度、该冷凝器风扇电压、和该压缩机转速的函数；和在加速过程中借助该排量控制信号来控制该压缩机，以便使得所述蒸发器出口空气温度传感器的检测数值等于该目标数值。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，确定用于该压缩机的动力消耗目标数值，并将所述压缩机扭矩目标数值确定为所述用于该压缩机的动力消耗目标数值和所述压缩机转速的函数。
全文摘要
一种用于车辆的空调系统，其包括制冷循环，该制冷循环包括一带有排量控制阀的可变排量的压缩机，该排量控制阀用于控制该压缩机的排气量，以便使得该压缩机的制冷剂排出压力(Pd)与制冷剂吸入压力(Ps)之间的压力差(Pd－Ps)等于一设定数值，还包括用于检测车辆的加速状态的装置，和用于检测该车辆的发动机转速的装置。该空调系统包括用于将检测到所述加速状态的状况或将该发动机转速大于或等于设定数值的状况确定为压缩机负荷升高的状况的装置，并且在所述压缩机负荷升高的状况的过程中，借助控制该压缩机的排气量，以便使得压力差(Pd－Ps)小于或等于紧接在压缩机负荷升高的状况排气之前的压力差(Pd－Ps)。
文档编号F02D29/04GK1831335SQ20061005946
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月13日 优先权日2005年3月11日
发明者今井智规, 坪井政人 申请人:三电有限公司