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    • 专利摘要:
    Eine verstellbare Taumelscheibenkompressionsvorrichtung, die in einem Kühlsystem eines Fahrzeugs verwendet wird, enthält einen Taumelscheibenkompressor und ein Steuerventil (16) zum selbständigen Einstellen des Drucks in einer Kurbelkammer (38) des Kompressors (4). Das Steuerventil (16) wird geöffnet und geschlossen, um einen Teil eines von dem Kompressor (4) ausgestoßenen Kältemittels in die Kurbelkammer (38) einzuführen. Das Öffnen des Steuerventils (16) wird gesteuert entsprechend einem Solldruckunterschied (DELTAP¶O¶) zwischen dem tatsächlichen Ausstoßdruck (P¶D¶) des ausgestoßenen Kältemittels und dem mittleren internen Druck (P¶CA¶) der ganzen Kompressionskammern (44) des Kompressors (4) oder zwischen dem tatsächlichen Ausstoßdruck (P¶D¶) und dem Spitzenwert (P¶VN¶) des internen Drucks der Kompressionskammer (44), so dass die tatsächliche Kapazität des Kompressors so geregelt wird, dass sie auf ihre Sollkapazität (QO) eingestellt wird.
    公开号:DE102004014470A1
    申请号:DE200410014470
    申请日:2004-03-24
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Masaki Isesaki Shiina
    申请人:Sanden Holdings Corp；
    IPC主号:F04B49-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Taumelscheibenkompressionsvorrichtung(Taumelscheibenkompressionsvorrichtung mit variabler Kapazität), diefür dieInnenklimatisierung verwendet wird, und insbesondere auf eine Kompressionsvorrichtung,die zur Verwendung in einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung geeignetist.
    [0002] EineTaumelscheibenkompressionsvorrichtung dieses Typs ist z.B. in derjapanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 2001-107854beschrieben. Diese herkömmliche Kompressionsvorrichtungenthälteinen Taumelscheibenkompressor, der eine Kurbelkammer, eine in der Kurbelkammerdrehbare Taumelscheibe und eine Mehrzahl von Kolben enthält, diesich hin- und herbewegen, wenn die Taumelscheibe rotiert. Der Hin-und Herbewegungshub (kurz: Hub) jedes Kolbens legt die Kapazität des Kompressorsfest.
    [0003] DerNeigungswinkel der Taumelscheibe dagegen, der den Hub jedes Kolbensfestlegt, wird über denDruck in der Kurbelkammer ein gestellt. Dementsprechend kann dieKapazitäteines Kompressors dieses Typs durch Einstellen des Drucks in derKurbelkammer verändertwerden.
    [0004] Wenndie oben beschriebene Kompressionsvorrichtung in einer Klimatisierungsvorrichtung verwendetwird, wird der Kompressor in einem externen Kältemittelkreislauf eingesetzt.Ein Kältemittel, dasvon dem Kompressor mit hohem Druck komprimiert wird, wird von demKompressor in den Kreislauf ausgestoßen. In einer Kompressionsvorrichtung kannder Druck in ihrer Kurbelkammer im allgemeinen selbständig eingestelltwerden. Insbesondere ist der Druck in der Kurbelkammer geregelt(d.h. geregelt), so dass ein tatsächlicher Druckunterschied des Kältemittelszwischen zwei gegebenen Punkten in dem externen Kreislauf gleicheinem Solldruckunterschied ist. Demzufolge wird die Kapazität des Kompressorsdurch die Drucksteuerung in der Kurbelkammer verändert. Insbesondere wird dertatsächlicheDruckunterschied des Kältemittelsaus Kältemitteldrücken anzwei Punkten zwischen dem Kompressor und einem Kondensator gewonnen,währendder Solldruckunterschied entsprechend externen Informationen vonverschiedenen externen Informationsdetektoren festgelegt wird.
    [0005] Wievorher angemerkt stellt die Kompressionsvorrichtung den Druck inder Kurbelkammer selbständigein. Daher umfasst die in der oben genannten Veröffentlichung beschriebene Kompressionsvorrichtungweiter einen Kältemitteldurchlass,durch den ein Teil des von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittelsin die Kurbelkammer eingeführtwird, und ein Magnetventil (Magnetventil), das in dem Kältemitteldurchlasseingesetzt ist.
    [0006] DasMagnetventil enthälteinen Ventilkörper, derdie Öffnungdes Kältemitteldurchlasseseinstellt. Eine elektromagnetische Kraft, die dem Solldruckunterschiedentspricht, wird an den Ventilkörperangelegt. Andererseits ist der Ventilkörper dem oben genannten tatsächlichenDruckunterschied des Kältemittelsin der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der elektromagnetischenKraft ausgesetzt. Somit wird der Kältemitteldurchfluss bzw. die Öffnung desMagnetventils entsprechend der elektromagnetischen Kraft und demtatsächlichenDruckunterschied eingestellt. Demzufolge wird die Zufuhr des Kältemittelsin die Kurbelkammer so eingestellt, dass der Druck in der Kurbelkammer(bzw. die Kapazitätdes Kompressors) in Entsprechung zu dem Solldruckunterschied geregeltwerden kann.
    [0007] Für die Regelungdes Drucks in der Kurbelkammer verwendet die in der oben genanntenVeröffentlichungbeschriebene Kompressionsvorrichtung den tatsächlichen Druckunterschied desKältemittels zwischenzwei Punkten in dem externen Kreislauf. Um die Regelung zu stabilisieren,sollte in diesem Fall der tatsächlicheDruckunterschied des Kältemittelsauf einen hohen Wert erhöhtwerden. Um das zu erreichen, weist die Kompressionsvorrichtung eine Drosselauf, die den Fluss des Kältemittelszwischen den zwei Punkten in dem Kreislauf einschränkt. DieseDrossel verringert jedoch den Druck des Kältemittels, der von dem Kompressordem Kondensator zugeführtwird, wodurch ein Verlust des Kältemitteldrucksund eine Verringerung der Effizienz der Klimatisierungsvorrichtungbewirkt wird.
    [0008] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verstellbareTaumelscheibenkompressionsvorrichtung bereitzustellen, die in derLage ist, den Druck in einer Kurbelkammer selbständig einzustellen, ohne denAusstoßdruckeines Fluids von einem Kompressor zu verringern.
    [0009] DieAufgabe wird erfülltdurch eine verstellbare Taumelscheibenkompressionsvorrichtung nach Anspruch1 mit: einem verstellbaren Taumelscheibenkompressor, der eine drehbareTaumelscheibe, die in einer Kurbelkammer des Kompressors angeordnetist, und deren Neigungswinkel sich in Abhängigkeit von einem Druck inder Kurbelkammer ändert, sowieeine Mehrzahl von Kolben enthält,die sich einzeln in Zylinderbohrungen des Kompressors hin- und herbewegen,wenn sich die Taumelscheibe dreht, wodurch Volumina von in den Zylinderbohrungen ausgebildetenKompressionskammern abwechselnd vergrößert und verkleinert werden,und der einen Ansaugvorgang durchführt, bei dem die Hin- und Herbewegungder Kolben bewirkt, dass ein Fluid in die Kompressionskammern gesaugtwird, sowie einen Kompressions-/Auslassvorgang, bei dem das Fluidin den Kompressionskammern komprimiert wird und das komprimierteFluid dann als ausgestoßenesFluid aus den Kompressionskammern ausgestoßen wird; einem Fluidkreislauf,der es ermöglicht,dass das ausgestoßeneFluid in die Kurbelkammer eingeführtund aus ihr abgelassen werden kann; und einem Steuerventil in demFluidkreislauf zum Steuern und Einstellen eines tatsächlichenAusstoßdrucks desausgestoßenenFluids auf einen Sollausstoßdruck,wobei das Steuerventil einen Ventilkörper enthält, der geöffnet und geschlossen wird,um zumindest das Einführenoder das Ablassen des ausgestoßenenFluids zu ermöglichen,sowie eine Treibvorrichtung zum Treiben des Ventilkörpers jeweilsin die Richtung des Öffnensbzw. Schließens,wobei die Treibvorrichtung eine erste Treibkraft aufweist, die aufden Ventilkörperin einer Richtung entsprechend einem tatsächlichen Druckunterschied zwischendem tatsächlichenAusstoßdruckdes ausgestoßenenFluids und einem internen Druck des Fluids in der Druckkammer einwirkt,sowie eine zweite Treibkraft, die in einer in der einen Richtungentgegengesetzten Richtung auf den Ventilkörper einwirkt, wobei die zweite Treibkraftfestgelegt wird auf der Grundlage eines Solldruckunterschieds, derzwischen dem tatsächlichenAusstoßdruckund dem internen Druck des Fluids entsprechend einem Sollausstoßdruck angefordertist, wobei das Steuerventil den Druck in der Kurbelkammer selbständig einstellt,indem es öffnetoder schließtentsprechend einem Unterschied zwischen der ersten und der zweitenTreibkraft, so dass der tatsächlicheAusstoßdruckdes ausgestoßenenFluids so geregelt wird, dass er über den durch die selbständige Einstel lungfestgelegten Neigungswinkel der Taumelscheibe auf den Sollausstoßdruck eingestellt wird.
    [0010] Mitder oben beschriebenen Kompressionsvorrichtung kann zwischen demtatsächlichenAusstoßdruckdes ausgestoßenenFluids und dem internen Druck des Fluids in der Kompressionskammer einhoher Druckunterschied erzeugt werden, so dass die Regelung destatsächlichenAusstoßdrucksunter Verwendung des Druckunterschieds stabil durchgeführt werdenkann. Somit muss in einem Kreislauf außerhalb des Kompressors keineDrossel eingesetzt werden, so dass ein Druckverlust in dem Kreislauf verhindertwerden kann.
    [0011] Vorzugsweiseist der interne Druck des Fluids ein mittlerer interner Druck derganzen Kompressionskammern oder ein interner Spitzendruck der Kompressionskammer.
    [0012] Insbesondereenthältder Fluidkreislauf einen Einführungsdurchlass,der durch das Steuerventil geöffnetund geschlossen wird und durch den ein Teil des ausgestoßenen Fluidsin die Kurbelkammer eingeführtwird, und einen Entlastungsdurchlass, durch den der Druck in derKurbelkammer zu einer Niedrigdruckseite hin entlastet wird, undder Entlastungsdurchlass weist eine Drosselblende auf.
    [0013] Indiesem Fall enthältder Kompressor weiter eine Ansaugkammer auf der Niedrigdruckseite,die das zu komprimierende Fluid der Kompressionskammer zuführt, undder Entlastungsdurchlass verbindet die Kurbelkammer und die Ansaugkammermiteinander.
    [0014] Andererseitsist das Steuerventil vorzugsweise ein Magnetventil mit einer Magnetspulezum Anlegen der zweiten Treibkraft an den Ventilkörper.
    [0015] DerKompressor kann weiterhin eine Steuereinrichtung zum Festlegen desSollausstoßdrucks desausgestoßenenFluids enthalten, wobei die Steuereinrichtung eine externe Informationseinrichtung enthält, dieeine externe Information zum Festlegen einer Sollkapazität des Kompressorsals Sollausstoßdruckenthält,sowie einen Controller zum Festlegen des Solldruckunterschieds entsprechendder Sollkapazität,wobei der Controller einen Speicher aufweist, in dem eine Beziehungzwischen der Sollkapazitätund dem tatsächlichenDruckunterschied gespeichert ist.
    [0016] Wennder tatsächlicheDruckunterschied entsprechend dem internen Spitzendruck der Kompressionskammergewonnen wird, d.h. dem Spitzenwert des internen Drucks, solltedie externe Informationseinrichtung vorzugsweise einen Rotationssensorzum Erfassen einer Drehzahl des Kompressors enthalten. Insbesondereist der Kompressor mit einem Auslassventil zum Auslassen des ausgestoßenen Fluidsaus der Kompressionskammer versehen. Normalerweise ist das Auslassventilein Zungenventil, und der Ventilkörper des Auslassventils dieses Typsbleibt leicht an einem Ventilsitz hängen. Dieses Hängenbleibenverzögertdas Öffnendes Auslassventils und bewirkt eine Änderung des Spitzenwerts desinternen Drucks in der Kompressionskammer. Die Änderung des Spitzenwerts kannjedoch entsprechend der Drehzahl des Kompressors abgeschätzt werden.
    [0017] Wenndie externe Informationsvorrichtung den Rotationssensor enthält, kanndaher ein Nettospitzenwert entsprechend der Drehzahl des Kompressorsgenau gewonnen werden, und die Regelung kann mit hoher Genauigkeitdurchgeführtwerden.
    [0018] WeitereMerkmale und Zweckmäßigkeiten derErfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielenanhand der beigefügten Zeichnungen.Von den Figuren zeigen:
    [0019] 1 ein Blockdiagramm einesKühlsystems,das mit einer verstellbaren Taumelscheibenkompressionsvorrichtungnach einer Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
    [0020] 2 eine Schnittansicht, dieschematisch einen Teil eines in 1 gezeigtenKompressors zeigt;
    [0021] 3 eine Längsschnittansicht eines in 1 und 2 gezeigten Steuerventils;
    [0022] 4 eine Schnittansicht, dieschematisch einen Teil eines Kompressors nach einer weiteren Ausführungsformzeigt; und
    [0023] 5 ein Diagramm, das eine Änderungdes Drucks in einer Kompressionskammer zeigt, die bewirkt wird,wenn das Öffnendes Auslassventils des Kompressors verzögert wird.
    [0024] MitBezug auf 1 wird nuneine Klimatisierungsvorrichtung bzw. ein Kühlsystem zur Klimatisierungdes Innenraums eines Fahrzeugs gezeigt. Das System enthält einenKreislauf 2, in den ein verstellbarer Taumelscheibenkompressor 4,ein Kondensator 6, ein Expansionsventil 8 undein Verdampfer 10 in der Richtung des Flusses eines Kältemittelsaufeinander folgend eingefügtsind.
    [0025] DerKreislauf 2 erstreckt sich zwischen einem Motorraum 12 undeinem Innenraum 14 des Fahrzeugs, und der Verdampfer 10 istin dem Raum 14 angeordnet. Insbesondere ist der Verdampfer 10 ineiner Kammer angeordnet, die den Motorraum 12 und den Raum 14 trennt.Eine strichpunktierte Linie in 1 bezeichnetdie Grenze zwischen dem Motorraum 12 und dem Innenraum 14.
    [0026] Weiterist ein elektromagnetisches Steuerventil 16 in dem Motorraum 12 angeordnet.Das Steuerventil 16 ist über einen Fluidkreislauf 17 mit demKompressor verbunden und wird zur veränderlichen Steuerung der Ausstoßkapazität des Kompressors 4 verwendet.Insbesondere hat das Steuerventil 16 drei Einlässe I1, I2 und I3 und einen Auslass O für den Kompressor 4.
    [0027] Andererseitsist ein (nicht dargestelltes) Steuerfeld für die Klimatisierungsvorrichtungin dem Innenraum 14 angeordnet, und ein Hauptschalter 18, einTemperatureinstellschalter 20, usw. der Klimatisierungsvorrichtungsind auf dem Steuerfeld angeordnet.
    [0028] Weiterhinist nahe bei dem Verdampfer 10 ein Temperatursensor 22 angeordnet.Der Temperatursensor 22 erfasst die Temperatur der Luftin dem Innenraum 14. Der Hauptschalter 18, derTemperatureinstellschalter 20 und der Temperatursensor 22 sindelektrisch mit einem Controller 24 verbunden und versorgenden Controller 24 mit Schaltsignalen und Erfassungssignalenals externer Information.
    [0029] DerController 24 enthälteinen Speicher 26. In dem Speicher 26 wird imvoraus eine Ausstoßcharakteristikinformationdes Kompressors 4 gespeichert. Die Ausstoßcharakteristikinformationwird spätererwähnt.
    [0030] Aufder Grundlage der externen Information von den Schaltern 18 und 20 unddem Temperatursensor 22 und der Ausstoßcharakteristikinformation indem Speicher 26 führtder Controller 24 dem Steuerventil 16 ein Befehlssignalzu, das eine Ausstoßkapazität des Kompressors 4 festlegt.
    [0031] Wiein 2 dargestellt istder Kompressor 4 mit einer Hauptwelle 28 versehen,deren eines Ende direkt mit einem Motor des Fahrzeugs verbundenist. Somit wird die Hauptwelle 28 durch den Motor ständig gedreht.Das andere Ende der Hauptwelle 28 ist über ein Lager 32 drehbarauf einem Zylinderblock 30 gelagert.
    [0032] EineMehrzahl von Zylinderbohrungen 34 ist in dem Zylinderblock 30 ausgebildet.Diese Bohrungen 34 sind in der Umfangsrichtung des Zylinderblocks 30 ingleichen Abständenangeordnet und durchdringen den Block 30 in seiner axialenRichtung.
    [0033] Injeder Zylinderbohrung 34 ist ein Kolben 36 gleitfähig eingepasst.Die Kolben 36 stehen auf der Seite der Hauptwelle in eineKurbelkammer 38 vor. Ein Teil der Innenwand der Kurbelkammer 38 ist durcheine Endflächedes Zylinderblocks 30 definiert.
    [0034] Andererseitsist in der Kurbelkammer 38 eine Taumelscheibe 40 angeordnet.Die Taumelscheibe 40, die gemeinsam mit der Hauptwelle 28 rotiert,ist auf der Welle 28 so befestigt, dass der Neigungswinkelder Taumelscheibe 40 durch den Druck in der Kurbelkammer 38 eingestelltwerden kann. Jeder Kolben 36 hat an seinem vorstehendenEnde einen Fortsatz 36T , der die äußere Randkanteder Taumelscheibe 40 mit der Hilfe eines Paars von (nichtdargestellten) Schuhen greift. Wenn die Taumelscheibe 40 zusammenmit der Hauptsache 28 rotiert, wird daher die Rotationder Scheibe 40 in eine Hin- und Herbewegung der Kolben 36 umgewandelt.
    [0035] Dieinnere Endflächebzw. der Kopf 36H jedes Kolbens 36 begrenztzusammen mit der Ventilplatte 42 eine Kompressionskammer 44 injeder Zylinderbohrung 34. Die Ventilplatte 42 istan der anderen Endflächedes Zylinderblocks 30 angebracht. Die Ventilplatte 42 weistfür jedeZylinderbohrung 34 ein Ansaugloch 46 und ein Auslassloch 48 auf.Jedes dieser Löcher 46 und 48 kannmit Hilfe eines Ansaugventils 50 bzw. eines Auslassventils 52 geöffnet und geschlossenwerden. Die Ventile 50 und 52 sind Reed-Ventile(Membran- bzw. Zungenventile).
    [0036] DieAnsauglöcher 46 stehenmit einer Ansaugkammer 54 in Verbindung, und die Auslasslöcher stehenmit einer Ausstoßkammer 56 inVerbindung. Die Ausstoßkammer 56 istin der Mitte des Zylinderblocks 30 angeordnet, während dieAnsaugkammer 54 ringförmigist und die Ausstoßkammer 56 umgibt.Die Kammern 54 und 56 sind unabhängig voneinanderabgegrenzt.
    [0037] DieAusstoßkammer 56 istmit dem Kreislauf 2 bzw. dem Kondensator 6 über eineAusstoßöffnung 58 verbunden.Die Ansaugkammer 54 ist mit dem Kreislauf 2 bzw.dem Verdampfer 10 übereine (nicht dargestellten) Ansaugöffnung verbunden.
    [0038] Weiterhinist die Ansaugkammer 54 mit der Kurbelkammer 38 über einenEntlastungsdurchlass 60 verbunden. In dem Durchlass 60 isteine Drosselblende 62 angeordnet.
    [0039] Wennsich die Kolben 36 hin- und herbewegen, wenn die Taumelscheibe 40 rotiert,werden daher abwechselnd ein Ansaugvorgang und ein Kompressions-/Ausstoßvorgangdurchgeführt.In dem Ansaugvorgang wird das Kältemittelin der Ansaugkammer 54 überdas Ansaugventil 50 in die Kompressionskammer 44 jedesKolbens angesaugt. In dem Kompressions-/Ausstoßvorgang wird das Kältemittel inder Kompressionskammer 44 komprimiert, und anschließend wirddas komprimierte Hochdruckkältemittelaus der Kompressionskammer 44 über das Auslassventil 52 indie Ausstoßkammer 56 ausgestoßen. Demzufolgekann der Kompressor 4 das Kältemittel dem Kondensator 6 vonder Ausstoßkammer 56 über dieAusstoßöffnung 58 zuführen.
    [0040] Wiein 2 dargestellt istdie Ausstoßöffnung 58 über dieDurchlässe 57 und 59 auchjeweils mit den EinlässenI1 und I2 des Steuerventils 16 verbunden.Weiterhin ist der Zylinderblock mit Verbindungsdurchlässen 64 ausgebildet,die sich einzeln von den Kompressionskammern 44 aus erstrecken. DieseDurchlässe 64 stehenmiteinander in Verbindung und sind über einen Verbin dungsdurchlass 61 mitdem verbleibenden Einlass I3 des Ventils 16 verbunden.Weiterhin ist der Auslass O des Steuerventils 16 über einenDurchlass 63 mit der Kolbenkammer 38 oder demTeil des Entlastungsdurchlasses 60 verbunden, der im Hinblickauf die Drosselblende 62 auf der Seite der Kolbenkammerliegt.
    [0041] 3 zeigt das Steuerventil 16 genauer.Das Steuerventil 16 umfasst allgemein einen elektromagnetischenAktor 66 und eine Ventileinheit 68.
    [0042] Derelektromagnetische Aktor 66 hat ein Solenoidgehäuse 70,das ein elektromagnetisches Solenoid (eine Magnetspule) 72 inder Form eines Hohlzylinders enthält. Die Magnetspule 72 istelektrisch mit dem Controller 24 verbunden und wird entsprechendeinem Befehlssignal von dem Controller 24 erregt.
    [0043] Einbeweglicher Kern 74 ist konzentrisch in dem elektromagnetischenSolenoid 72 angeordnet. Wenn die Magnetspule 72 erregtwird, wird der bewegliche Kern 74 wie in 3 dargestellt nach unten getrieben.
    [0044] Andererseitsist die Ventileinheit 68 mit einem zylindrischen Ventilgehäuse 76 versehen,das sich koaxial von dem Solenoidgehäuse 70 aus erstrecktund dessen eines Ende mit dem Gehäuse 70 verbunden ist.
    [0045] ZweiTrennwände 78 und 80 sindin dem Ventilgehäuse 76 ausgebildetund begrenzen in dem Gehäuse 7b dreiKammern 82, 84 und 86. Genauer gesagtist wie in 3 dargestelltdie obere Kammer 82 als Kältemitteleinlasskammer ausgebildet,und die Kammer 84, die der Einlasskammer 82 benachbart ist,ist als Kältemittelauslasskammerausgebildet. Der Einlass I2 und der AuslassO sind in der Außenwanddes Ventilgehäuses 76 ausgebildet,und der Einlass I2 und der Auslass O stehenjeweils mit der Kältemitteleinlass-bzw. -auslasskammer 82 bzw. 84 in Verbindung.
    [0046] Weiterhinist eine Ventilstange 88 konzentrisch in dem Ventilgehäuse 76 angeordnet.Die Stange 88 durchdringt die beiden Trennwände 78 und 80. DieStange 88 erstreckt sich auch in den festen Kern 75 deselektromagnetischen Aktors 66, und eines ihrer Enden istmit dem beweglichen Kern 74 verbunden. Somit kann sichdie Ventilstange 88 zusammen mit dem beweglichen Kern 74 inder axialen Richtung der Ventilstange 88 bewegen.
    [0047] DieTrennwand 80 weist eine Durchgangsöffnung auf, die von der Ventilstange 88 für die Gleitbewegungdurchdrungen wird. Die Trennwand 78 weist ein Ventilloch 90 auf,das das Durchführender Stange 88 ermöglicht.Genauer gesagt hat die Ventilstange 88 einen Abschnitt 92 miteinem kleinen Durchmesser (einen dünnen Abschnitt), der durchdas Ventilloch 90 durchgeht, wobei ein ringförmiger Spaltdazwischen ist. Der dünneAbschnitt 92 teilt die Ventilstange 88 in zweiTeile, einen Abschnitt mit großem Durchmesser(einen dicken Abschnitt) 88a, der sich von der Kältemitteleinlasskammer 82 zudem beweglichen Kern 74 erstreckt, und einen Abschnittmit großemDurchmesser (dicken Abschnitt) 88b, der sich von der Kältemittelauslasskammer 84 zuder Kammer 86 erstreckt. Weiterhin ist der Rand der Öffnung desVentillochs 90, der der Einlasskammer 82 zugewandtist, mit einem Ventilsitz 94 versehen, während derEndabschnitt des dicken Abschnitts 88a, der an den dünnen Abschnitt 92 angrenzt,als Ventilkörper 96 ausgebildetist, der mit dem Ventilsitz 94 zusammenwirkt. Wenn derdicke Abschnitt 88a von der in 3 dargestellten Stellung aus auf dieTrennwand 78 zu bewegt wird, greift der Ventilkörper 96 inden Ventilsitz 94 ein, wodurch das Ventilloch 90 geschlossenwird.
    [0048] Andererseitsist an dem anderen Ende der Ventilstange 88 eine beweglicheWand 98 angebracht. Die bewegliche Wand 98 unterteiltdie Kammer 86 luftdicht in eine erste und eine zweite Druckkammer 100 und 102.Die erste Druckkammer 100 ist nah an dem anderen Ende (demgeschlossenen Ende) des Ventilgehäuses 76 angeordnetund enthält eineerste Druckschraubenfeder 104. Die Feder 104 drängt diebewegliche Wand 98 bzw. die Ventilstange 88 zuder zweite Druckkammer 102 hin. Eine zweite Druckschraubenfeder 106 istin der zweiten Druckkammer 102 angeordnet. Die Feder 106 drängt die Wand 98 bzw.die Stange 88 zu der erste Druckkammer 100 hin.Eine Treibkraft (Spannkraft) Fs1 der erstenFeder 104 ist größer alseine Treibkraft Fs2 der zweiten Feder 106.
    [0049] Wenndie Ventilstange 88 nicht durch den beweglichen Kern 74 deselektromagnetischen Aktors 66 getrieben wird, wird dieVentilstange 88 daher wie in 3 gezeigtnach oben bewegt, so dass das Ventilloch 90 mit einer gegebenen Öffnung geöffnet wird.In diesem Fall wird ein Teil des Hochdruckkältemittels, das über dieAusstoßöffnung 58 desKompressors 4 dem Kondensator 6 zugeführt wird, über dieKältemitteleinlasskammer 82,das Ventilloch 90 und die Kältemittelauslasskammer 84 indie Kurbelkammer 38 eingeführt.
    [0050] Weiterhinist der Einlass I1 in dem geschlossenenEnde des Ventilgehäuses 76 ausgebildetund steht mit der ersten Druckkammer 100 in Verbindung. DerEinlass I3 ist in der Seitenwand des Gehäuses 76 ausgebildetund steht mit der zweiten Druckkammer 102 in Verbindung.
    [0051] Somitwird ein AusstoßdruckPD des Hochdruckkältemittels, das dem Kondensator 6 über die Ausstoßöffnung 58 desKompressors 4 zugeführt wird,in die erste Druckkammer 100 eingeleitet. Andererseitswird der Druck in dem Verbindungseinlass 61 bzw. in demVerbindungsdurchlass 64 in die zweite Druckkammer 102 eingeleitet.Wie oben erwähnt sinddie Durchlässe 64 mitihren entsprechenden Kompressionskammern 44 des Kompressors 4 verbundenund stehen miteinander in Verbindung. Daher zeigt der Druck in demVerbindungsdurchlass 64, d.h. der in die zweite Druck kammer 102 einzuleitendeDruck, einen durchschnittlichen internen Druck PCA für alle Kompressionskammern 44 an.Demzufolge kann die bewegliche Wand 98 der Ventilstange 88 einentatsächlichenDruckunterschied ΔPA empfangen, d.h. den Unterschied zwischendem AusstoßdruckPD und dem mittleren internen Druck PCA. Der tatsächliche Druckunterschied ΔPA kann aus ΔPA=PD–PCA gewonnen werden.
    [0052] DerSpeicher 26 des Controllers 24 ist im Voraus miteiner Beziehung zwischen dem tatsächlichen Druckunterschied ΔPA und der Abgabe des Hochdruckkältemittelsvon dem Kompressor 4 bzw. der Kapazität des Kompressors 4 alsvorher genannte Ausgabecharakteristikinformation geladen. Diese Beziehungkann experimentell oder theoretisch gewonnen werden.
    [0053] Esfolgt eine detaillierte Beschreibung des Betriebs der Kompressionsvorrichtung,die den Kompressor 4, das Steuerventil 16, denController 24, usw. umfasst.
    [0054] Zunächst seiangenommen, dass die Hauptwelle 28 des Kompressors 4 durcheinen Motor gedreht wird. In diesem Zustand legt der Controller 24 einenSollausstoßdruckbzw. eine SollkapazitätQ0 des Kompressors 4 entsprechendexternen Informationen von den Schaltern 18 und 20,dem Temperatursensor 22 usw. fest. Auf der Grundlage derAusstoßcharakteristikinformationfür denKompressor 4 in dem Speicher 26, d.h. der obengenannten Beziehung, gewinnt der Controller 24 anschließend einen Solldruckunterschied ΔP0 entsprechend der Sollkapazität Q0 (dem Sollausstoßdruck des Kompressors 4).Dann führtder Controller dem elektromagnetischen Solenoid 72 desVentils 16 ein Befehlssignal zu, das dem Solldruckunterschied ΔP0 entspricht.
    [0055] Somitlegt das elektromagnetische Solenoid 72 eine elektromagnetischeKraft FE, die dem Solldruckunterschied ΔP0 entspricht, an die Ventilstange 88 an,worauf die Stange 88 in eine Richtung gedrängt wird,so dass der Ventilkörper 96 dasVentilloch 90 schließt.
    [0056] Wennder tatsächlicheDruckunterschied ΔPA, der auf die bewegliche Wand 98 derVentilstange 88 wirkt, kleiner ist als der Solldruckunterschied ΔP0, ist eine resultierende Kraft (FE+FS2) aus der elektromagnetischenKraft FE und einer Treibkraft FS2 der zweitenDruckschraubenfeder 106 größer als eine resultierendeKraft (FΔP+FS1) aus einer Treibkraft FS2 derersten Druckschraubenfeder 104 und einer Treibkraft FΔP,die entsprechend dem tatsächlichenDruckunterschied ΔPA auf die bewegliche Wand 98 wirkt.
    [0057] Indiesem Fall wird die Ventilstange 88 in der Richtung zumSchließendes Ventillochs 90 bewegt, woraufhin der Ventilkörper 96 dasVentilloch 90 schließt.Dementsprechend wird die Verbindung zwischen der Kältemitteleinlasskammer 82 undder Kältemittelauslasskammer 84 desSteuerventils 16 getrennt, so dass kein Hochdruckkältemittel,das von dem Kompressor 4 ausgestoßen wird, in die Kurbelkammer 38 eingeführt werdenkann.
    [0058] Andererseitssteht die Kurbelkammer 38 über den Entlastungsdurchlass 60 (bzw.die Blende 62) kontinuierlich mit der Ansaugkammer 54 aufder Niedrigdruckseite in Verbindung. Daher wird der Druck in derKurbelkammer 38 zu der Ansaugkammer 54 hin entlastetund verringert.
    [0059] DieVerringerung des Drucks in der Kurbelkammer 38 bewirkt,dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 40 des Kompressors 4 ansteigt,wodurch der Hub jedes Kolbens 36 vergrößert wird. Somit steigt dieKapazitätdes Kompressors 4, d.h. der Ausstoßdruck PD,so dass der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA zu dem Solldruckunterschied ΔP0 ansteigt.
    [0060] Wennder tatsächlicheDruckunterschied ΔPA den Solldruckunterschied ΔP0 dann übersteigt, wirddie resultierende Kraft (FΔP+FS1)größer alsdie resultierende Kraft (FE+FS2).In diesem Fall wird die Ventilstange 88 in die Richtungzum Öffnendes Ventillochs 90 bewegt, woraufhin der Ventilkörper 96 das Ventilloch 90 öffnet, wodurchbewirkt wird, dass die Kältemitteleinlasskammer 82 unddie Kältemittelauslasskammer 84 miteinanderverbunden sind. Dementsprechend wird ein Teil des Hochdruckkältemittels,das von dem Kompressor 4 dem Kondensator 6 zugeführt wird,in die Kurbelkammer 38 eingeführt, und dann steigt der Druckin der Kammer 38.
    [0061] DieserAnstieg des Druckes in der Kurbelkammer 38 verringert denNeigungswinkel der Taumelscheibe 40 und den Hub jedes Kolbens 36,so dass der AusstoßdruckPD des Kompressors 4 und der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA kleiner werden.
    [0062] Wennder tatsächlicheDruckunterschied ΔPA wieder kleiner wird als der Solldruckunterschied ΔP0, wird das Einführen des Hochdruckkältemittelsin die Kurbelkammer 38 wieder beendet, wie oben erwähnt. Wennder Druck in der Kammer 38 dann sinkt, wird das Einführen desKältemittelsin die Kammer 38 wieder begonnen.
    [0063] Wenndas Einführendes Hochdruckkältemittelsin die Kurbelkammer 38 auf diese Weise wiederholt begonnenund beendet wird, wird der Druck in der Kammer 38 selbständig eingestellt,und der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA wird geregelt, um auf den Solldruckunterschied ΔP0 eingestellt zu werden. Demzufolge wirddie tatsächlicheKapazitätdes Kompressors 4 auf der Sollkapazität Q0 gehalten.
    [0064] Wieaus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA, der an der beweglichen Wand 98 anliegt,aus dem Unterschied zwischen dem Ausstoßdruck PD unddem mittleren internen Druck PCA für alle Kompressionskammern 44 gewonnen,so dass der tatsächlicheDruckunterschied ΔPA höherist als ein Druckunterschied, der zwischen zwei Punkten in dem Kreislauf 2 gewonnenwird. Somit kann unter Verwendung dieses tatsächlichen Druckunterschiedes ΔPA die tatsächliche Kapazität des Kompressors 4 stabilgeregelt werden, so dass sie auf die Sollkapazität Q0 eingestellt wird.
    [0065] Entsprechendder Kompressionsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfordertdie stabile Regelung der tatsächlichenKapazitätniemals die Verwendung irgendeiner Drossel in dem Kreislauf 2. Demzufolgekann in der Klimatisierungsvorrichtung, die mit der Kompressionsvorrichtungnach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, ein Druckverlust odereine Verringerung der Kühleffizienzvermieden werden, die auf das Vorhandensein einer Drossel in demKreislauf 2 zurückzuführen ist.
    [0066] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf die Kompressionsvorrichtungnach der einen Ausführungsformeingeschränkt,die oben beschrieben ist, und zahllose Abwandlungen können darindurchgeführtwerden.
    [0067] Ineiner Kompressionsvorrichtung nach einer anderen Ausführungsformder Erfindung könnenzum Beispiel wie in 4 dargestelltjeweils ein interner Spitzendruck PCP undder AusstoßdruckPD in die Einlässe I1 undI3 des Steuerventils 16 eingeleitetwerden. Genauer gesagt sind in dem Kompressor 4 die Trennwand 108,die die Ansaugkammer 54 und die Ausstoßkammer 56 voneinandertrennt, einzeln ausgebildet mit Verbindungsdurchlässen 110 entsprechendden Kompressionskammern 44. Jeder Durchlass 110 hatein Ende, das sich an einer Stelle nahe seinem entsprechenden Auslassloch 48 oderan einem Ansatzteil des Auslassventils 52 in die Ausstoßkammer 56 öffnet, undein anderes Ende, das über einenDurchlass 111 mit dem Einlass I1 verbundenist. Jeder Durchlass 110 überträgt einen Spitzenwert PV eines internen Drucks PC seinerentsprechenden Kompressionskammer 44 an den Einlass I1. Der Spitzenwert PV wirdin dem Moment erzielt, in dem sich das Auslassventil 52 öffnet. Andererseitsist die Ausstoßkammer 56 über einenDurchlass 113 mit dem Einlass I3 verbunden.
    [0068] Indiesem Fall sind die Verbindungsdurchlässe 64 weggelassen,und ein tatsächlicherDruckunterschied ΔP'A,der auf die bewegliche Wand 98 der Ventilstange 88 wirkt,kann aus ΔP'A=PV–PD gewonnen werden.
    [0069] DerSpeicher 26 des Controllers 24 ist im Voraus miteiner Beziehung zwischen dem tatsächlichen Druckunterschied ΔP'A undder Kapazität(Kältemittelabgabe)des Kompressors 4 als Ausstoßcharakteristikinformationgeladen. Diese Beziehung kann ebenfalls experimentell oder theoretischgewonnen werden.
    [0070] Auchbei Verwendung des tatsächlichen Druckunterschieds ΔP'A anstelledes tatsächlichen Druckunterschieds ΔPA kann die tatsächliche Kapazität des Kompressors 4 beider vorausgehenden Ausführungsformstabil geregelt werden, um die Sollkapazität Q0 einzustellenwie.
    [0071] Wennder tatsächlicheDruckunterschied ΔP'A verwendetwird, sollte die Ausstoßcharakteristikinformationvorzugsweise die Drehzahl des Kompressors 4 abdecken. Umdas zu erreichen, ist ein Rotationssensor 112 zum Erfassender Drehzahl des Kompressors 4 wie in 1 dargestellt elektrisch mit dem Controller 24 verbunden.
    [0072] DieAusstoßcharakteristikinformationdeckt die Drehzahl des Kompressors 4 aus dem folgenden Grundab: Wenn wie oben erwähntfür jedesAuslassventil 52 des Kompressors 4 ein Zungenventilverwendet wird, kann es vorkommen, dass die Ventilzunge des Ventils 52 ineinigen Fällenan dem Ventilsitz des Auslasslochs 48 hängen bleibt. Die hängende Ventilzungeverzögertdas Öffnendes Ausstoßventils 52 und erzeugtwie in 5 dargestellteine vorübergehendeSpitzenabweichung ΔPP in dem internen Druck PC seinerentsprechenden Kompressionskammer 44. Die Spitzenabweichung ΔPP schwankt abhängig von der Drehzahl des Kompressors 4.
    [0073] Dahermuss die Spitzenabweichung ΔPP bzw. die Drehzahl des Kompressors 4 berücksichtigt werden,um die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Druckunterschied ΔP'A undder Kapazitätdes Kompressors 4 genau zu erhalten. Insbesondere mussder tatsächlicheDruckunterschied ΔP'A,der für dieRegelung der Kapazitätdes Kompressors 4 verwendet wird, entsprechend einem Nettospitzenwert PVN (=PVA–ΔPP) gewonnen werden, nicht mit einem anscheinendenSpitzenwert PVA, der um die Spitzenabweichung ΔPP erhöhtist.
    [0074] Umdas zu erreichen, wird die Beziehung (ΔPP=F(N))zwischen einer Drehzahl N des Kompressors 4 und der Spitzenabweichung ΔPP experimentell oder theoretisch im Vorausgewonnen, und diese Beziehungsfunktion f(N) wird ebenfalls in demSpeicher 26 des Controllers 24 gespeichert.
    [0075] Somitkann der tatsächlicheDruckunterschied ΔP'A gewonnenwerden aus ΔP'A=PVN–PD= (PVA – f(N)) – PD.
    [0076] Indiesem Fall führtder Controller andererseits dem Steuerventil 16 ein Befehlssignalzu, das der Summe aus dem Solldruckunterschied ΔP0 und derBeziehungsfunktion f(N) entspricht.
    [0077] Wenndie tatsächlicheKapazitätdes Kompressors 4 entsprechend der Sollkapazität Q0 unter Verwendung des tatsächlichenDruckunterschieds ΔP'A,der aus der obigen Gleichung gewonnen wird, geregelt wird, kanner mit hoher Genauigkeit bei der Sollkapazität Q0 gehaltenwerden.
    [0078] Beijeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Druckin der Kurbelkammer 38 eingestellt, wenn ein Teil des Hochdruckkältemittels, dasaus dem Kompressor 4 ausgestoßen wird, über das Steuerventil 16 indie Kammer 38 eingeführtwird. Der Druck in der Kurbelkammer 38 kann jedoch auch selbständig inso einer Weise eingestellt werden, dass das Hochdruckkältemittelin der Kurbelkammer 38 durch ein Steuerventil abgelassenwird. Um den Druck in der Kurbelkammer 38 auf einem vorbestimmtenWert zu halten, wird in diesem Fall das Hochdruckkältemittelvon dem Kompressor 4 der Kurbelkammer 38 unabhängig vondem Zustand (offen oder geschlossen) des Steuerventils kontinuierlichzugeführt.
    [0079] Alternativkann das Steuerventil 16 ein Schieberventil (spool valve)sein. In diesem Fall kann das Ventilloch 90 weggelassenwerden.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Verstellbare Taumelscheibenkompressionsvorrichtungmit einem verstellbaren Taumelscheibenkompressor (4), dereine drehbare Taumelscheibe (40), die in einer Kurbelkammer(38) des Kompressors (4) angeordnet ist und derenNeigungswinkel sich in Abhängigkeit voneinem Druck in der Kurbelkammer (38) ändert, sowie eine Mehrzahlvon Kolben (36) enthält,die sich einzeln in Zylinderbohrungen (34) des Kompressors (4)hin- und herbewegen, wenn sich die Taumelscheibe (40) dreht,wodurch Volumina von in den Zylinderbohrungen (34) abgegrenztenKompressionskammern (44) abwechselnd vergrößert undverkleinert werden, und der einen Ansaugvorgang durchführt, beidem die Hin- und Herbewegung der Kolben (36) bewirkt, dassein Fluid in die Kompressionskammern (44) gesaugt wird,sowie einen Kompressions/Auslassvorgang, bei dem das Fluid in denKompressionskammern (44) komprimiert wird und das komprimierteFluid als ausgestoßenesFluid aus den Kompressionskammern (44) ausgestoßen wird, einemFluidkreislauf (17), der es ermöglicht, dass das ausgestoßene Fluidin die Kurbelkammer (38) eingeführt und aus ihr abgelassenwerden kann, und einem Steuerventil (16) in dem Fluidkreislauf(17) zum Steuern und Einstellen eines tatsächlichenAusstoßdrucks(PD) des ausgestoßenen Fluids auf einen Sollausstoßdruck; dadurchgekennzeichnet, dass das Steuerventil (16) enthält: einenVentilkörper(88, 96), der geöffnet und geschlossen wird,um zumindest das Einführenoder das Ablassen des ausgestoßenenFluids zu ermöglichen, einerTreibvorrichtung (66, 104) zum Treiben des Ventilkörpers (88, 96)individuell in die Richtung des Öffnensbzw. Schließens,wobei die Treibvorrichtung eine erste Treibkraft aufweist, die aufden Ventilkörper(88, 96) einwirkt in einer Richtung entsprechend einemtatsächlichenDruckunterschied (ΔPA) zwischen dem tatsächlichen Ausstoßdruck (PD) des ausgesto ßenen Fluids und einem internenDruck (PC A, PVN) des Fluids in der Kompressionskammer(44), sowie eine zweite Treibkraft (FE),die in einer der einen Richtung entgegengesetzten Richtung auf denVentilkörper(88, 96) einwirkt, wobei die zweite Treibkraft festgelegtwird auf der Grundlage eines Solldruckunterschieds (ΔP0), der zwischen dem tatsächlichen Ausstoßdruck (PD) und dem internen Druck (PC A, PVN) des Fluidsentsprechend dem Sollausstoßdruckangefordert ist, wobei das Steuerventil (16) den Druckin der Kurbelkammer (38) selbständig einstellt, indem es öffnet oderschließtentsprechend einem Unterschied zwischen der ersten und der zweitenTreibkraft, so dass der tatsächlicheAusstoßdruck(PD) des ausgestoßenen Fluids so geregelt wird,dass er überden durch die selbständigeEinstellung festgelegten Neigungswinkel der Taumelscheibe (40)auf den Sollausstoßdruckeingestellt wird.
    [2] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei derder interne Druck des Fluids ein mittlerer interner Druck (PC A) der ganzen Kompressionskammern(44) ist.
    [3] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei derder interne Druck des Fluids ein interner Spitzendruck (PV N) der Kompressionskammer(44) ist.
    [4] Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei der der Fluidkreislauf (17) enthält: einenEinführungsdurchlass(59, 63), der durch das Steuerventil (16)geöffnetbzw. geschlossen wird und durch den ein Teil des ausgestoßenen Fluidsin die Kurbelkammer (38) eingeführt wird, und einen Entlastungsdurchlass(60), durch den der Druck in der Kurbelkammer zu einerNiedrigdruckseite hin entlastet wird, wobei der Entlastungsdurchlass (60)eine Drosselblende (62) aufweist.
    [5] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der derKompressor (4) weiter eine Ansaugkammer (54) aufder Niedrigdruckseite enthält,die das zu komprimierende Fluid der Kompressionskammer (44)zuführt,und der Entlastungsdurchlass (60) die Kurbelkammer (38)und die Ansaugkammer (54) verbindet.
    [6] Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, bei der das Steuerventil ein Magnetventil mit einer Magnetspule(72) enthältzum Anlegen der zweiten Treibkraft (FE)an den Ventilkörper (88, 96).
    [7] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 2 mit einerSteuereinrichtung zum Festlegen des Sollausstoßdrucks des ausgestoßenen Fluid,wobei die Steuereinrichtung eine externe Informationseinrichtung(18, 20, 22) enthält, die eine externe Information zumFestlegen einer Sollkapazität(Q0) des Kompressors (4) als Sollausstoßdruck erhält, und einenController (24) zum Festlegen des Solldruckunterschieds(ΔP0) entsprechend der Sollkapazität (Q0), wobei der Controller (24) einenSpeicher (26) aufweist, in dem eine Beziehung zwischender Sollkapazität(Q0) und dem tatsächlichen Druckunterschied (ΔPA) gespeichert ist.
    [8] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 3 mit einerSteuereinrichtung zum Festlegen des Sollausstoßdrucks des ausgestoßenen Fluids,wobei die Steuereinrichtung eine externe Informationseinrichtung(18, 20, 22) enthält, die eine externe Information zumFestlegen einer Sollkapazität(Q0) des Kompressors (4) als Sollausstoßdruck erhält, und einenController (24) zum Festlegen des Solldruckunterschieds(ΔP0) entsprechend der Sollkapazität (Q0), wobei der Controller (24) einenSpeicher (26) aufweist, in dem eine Be ziehung zwischender Sollkapazität(Q0) und dem tatsächlichen Druckunterschied (ΔP'A)gespeichert ist.
    [9] Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 8, bei derdie externe Informationseinrichtung (18, 20, 22)einen Rotationssensor (112) zum Erfassen einer Drehzahldes Kompressors (4) enthält.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-10-21| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-01-17| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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