專利名稱：空調(diào)設(shè)備和變?nèi)輭嚎s機的控制程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的空調(diào)設(shè)備具有一個制冷劑回路，該制冷劑回路包括一個冷凝器，一個減壓裝置，一個蒸發(fā)器，一個變?nèi)輭嚎s機，更具體地說，本發(fā)明涉及安裝在汽車空調(diào)設(shè)備內(nèi)的變?nèi)輭嚎s機工作容積的控制程序。
傳統(tǒng)汽車空調(diào)設(shè)備具有一個制冷劑回路，該制冷劑回路包括一個冷凝器，一個膨脹閥(減壓裝置)，一個蒸發(fā)器和一個壓縮機。該蒸發(fā)器將制冷劑氣體送入壓縮機，制冷劑氣體在壓縮機中受到壓縮，并被送入冷凝器。蒸發(fā)器制冷劑回路中流動的制冷劑與從乘客車廂抽入的空氣進行熱交換。即，熱量從流過蒸發(fā)器的空氣傳遞到蒸發(fā)器中流動的制冷劑。該傳熱量隨熱負荷或者冷負荷變化。蒸發(fā)器出口或者蒸發(fā)器下游制冷劑氣體的壓力反映冷負荷量。常用于汽車中的變?nèi)輭嚎s機具有工作容積控制機構(gòu)。該控制機構(gòu)將蒸發(fā)器出口壓力(吸氣壓力Ps)維持在預(yù)定的目標值(目標壓力Pset)。具體地說，工作容積控制機構(gòu)執(zhí)行調(diào)節(jié)壓縮機工作容積的反饋控制程序，根據(jù)吸氣壓力Ps來改變斜盤的傾斜角度，使工作容積適應(yīng)于冷負荷。工作容積控制機構(gòu)通常包括一個工作容積控制閥，或者一個內(nèi)部控制閥。內(nèi)部控制閥具有用于測定吸氣壓力Ps的壓力傳感元件，例如一個感壓箱或者一個膜片。該閥進一步包括一個閥體，閥體根據(jù)壓力傳感元件的運動來定位。閥體改變內(nèi)部控制閥的開度，調(diào)節(jié)適應(yīng)斜盤的室內(nèi)(曲軸腔)的壓力。因此來確定斜盤的傾斜角度。
但是，如果目標壓力Pset固定，或者如果內(nèi)部控制閥不能夠改變目標壓力Pset，則不能夠準確執(zhí)行所需要的制冷。因此制成的內(nèi)部控制閥的形狀應(yīng)能夠通過外部電控程序改變目標壓力Pset。特別是內(nèi)部控制閥包括一個傳動裝置，例如一個螺線管。該螺線管給壓力傳感元件施加壓力，確定目標壓力Pset。通過外部控制程序改變施加于螺線管上的力來改變目標壓力。
裝在汽車中的壓縮機通常由汽車發(fā)動機傳遞來的動力來激活。壓縮機消耗發(fā)動機的大量功率，使發(fā)動機負荷增加。因此，當汽車需要額外的發(fā)動機功率時，例如當汽車正在加速，或者正駛上斜坡時，壓縮機工作容積減少，由于壓縮機的運行，作用于發(fā)動機的負荷降低。例如，上述變?nèi)輭嚎s機利用具有螺線管的內(nèi)部控制閥，將目標壓力Pset調(diào)整到一個高于當前目標壓力Pset的值。當前的吸氣壓力Ps比調(diào)整后的目標壓力Pset低。由于壓縮機的運轉(zhuǎn)，減小了壓縮機的工作容積，降低了作用于發(fā)動機的負荷。
但是，有關(guān)變?nèi)輭嚎s機運轉(zhuǎn)的分析表明，如果根據(jù)吸氣壓力Ps調(diào)整目標壓力Pset，上述反饋控制程序并不總是足以降低作用于發(fā)動機的負荷。


圖11是表示吸氣壓力Ps和壓縮機工作容積Vc之間的關(guān)系圖。在該圖中，二者的關(guān)系由曲線表示。即，吸氣壓力Ps和壓縮機工作容積Vc之間的關(guān)系根據(jù)作用于蒸發(fā)器的熱負荷變化。因此當目標壓力Pset設(shè)定為Ps1時，通過內(nèi)部控制閥自動獲得的工作容積在一定的范圍內(nèi)(例如△Vc)變化，與作用于蒸發(fā)器的熱負荷量有關(guān)。例如，即使目標壓力Pset隨當前的吸氣壓力Ps上升，如果蒸發(fā)器的熱負荷很高，工作容積的減少也不足以降低作用于發(fā)動機的熱負荷。換言之，當作用于蒸發(fā)器的熱負荷很大，只要根據(jù)當前吸氣壓力Ps調(diào)整目標壓力Pset，壓縮機工作容積就不會迅速調(diào)整到所需要的值。
如上所述，只要不需要降低作用于發(fā)動機的負荷，根據(jù)反映蒸發(fā)器的熱負荷的吸氣壓力Ps控制壓縮機的工作容積，就能夠達到空調(diào)設(shè)備的目的。即，不管周圍大氣的溫度如何，空調(diào)設(shè)備都能夠?qū)⒊丝蛙噹臏囟缺３衷谑孢m水平。但是，當必須減少作用于發(fā)動機的負荷時，如果根據(jù)吸氣壓力Ps控制壓縮機的工作容積，就不能夠迅速減少壓縮機的工作容積。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種在必要時，不管作用于蒸發(fā)器的熱負荷如何，都能夠通過一個外部控制程序，迅速改變壓縮機工作容積的空調(diào)設(shè)備。本發(fā)明的又一個目的是提供一種能夠調(diào)節(jié)變?nèi)輭嚎s機的工作容積的變?nèi)輭嚎s機的控制程序，在不需要降低作用于發(fā)動機的熱負荷時，將乘客車廂的溫度維持在一個舒適的水平，在必須減少作用于發(fā)動機的負荷時，迅速減少工作容積。
為了達到上述目的，本發(fā)明的空調(diào)設(shè)備的制冷回路包括一個冷凝器，一個減壓裝置，一個蒸發(fā)器，及一個變?nèi)輭嚎s機。該空調(diào)設(shè)備具有一個扭矩測定裝置，一個外部信息測定裝置，及一個控制裝置。該扭矩測定裝置直接或間接測定壓縮機運轉(zhuǎn)期間作用于壓縮機上的扭矩。該外部信息測定裝置測定除扭矩以外的各種外部信息。該控制裝置根據(jù)外部信息測定裝置提供的外部信息確定目標扭矩。該控制裝置執(zhí)行壓縮機工作容積的反饋控制程序，以便扭矩測定裝置測定的扭矩接近目標扭矩。
如上所述，本發(fā)明的空調(diào)設(shè)備根據(jù)作用于壓縮機的扭矩控制壓縮機工作容積。具體地說，執(zhí)行壓縮機工作容積的反饋控制程序，以便扭矩測定裝置測定的扭矩接近目標扭矩，所述目標扭矩由控制裝置根據(jù)外部信息確定。換句話說，不論反映作用于蒸發(fā)器的熱負荷的物理量如何，例如吸氣壓力，均可以對壓縮機的容量進行控制。只要根據(jù)作用于壓縮機的扭矩進行壓縮機工作容積的控制。因此在必要的時候，壓縮機工作容積迅速改變，減少了作用于壓縮機的扭矩。結(jié)果，盡管本發(fā)明的反饋控制程序能夠在汽車正常行使的狀態(tài)下將乘客車廂的溫度保持在舒適的水平，但是在必須減少作用于發(fā)動機的負荷時，反饋控制程序仍迅速改變壓縮機的工作容積。
從下面結(jié)合附圖，并通過實例對本發(fā)明的原理進行描述的說明書中，本發(fā)明的其它特生和優(yōu)點將會變的更加清楚。
本發(fā)明的新特點特別在后附的權(quán)利要求書中指出。通過下面參照附圖對本發(fā)明的最佳實施例的描述，可以更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的目的和優(yōu)點。其中圖1表示本發(fā)明的變?nèi)?、斜盤型壓縮機的橫截面圖；圖2表示圖1中的工作容積控制閥的放大橫截面圖，及表示工作容積控制閥的控制程序的框圖；圖3是本發(fā)明的扭矩測定器的電路圖；圖4表示本發(fā)明壓縮機工作容積、或作用于壓縮機的扭矩的控制的主程序流程圖；圖5表示本發(fā)明控制程序的正常狀態(tài)程序流程圖；圖6表示本發(fā)明控制程序的空轉(zhuǎn)速度測定和調(diào)整程序的流程圖；圖7表示本發(fā)明控制程序的增加負荷狀態(tài)程序的流程圖；圖8表示本發(fā)明控制程序的加速狀態(tài)程序的流程圖；圖9表示本發(fā)明控制程序的非加速／減速狀態(tài)程序的流程圖；圖10表示本發(fā)明控制程序中一個扭矩變化的實例的時間圖；圖11表示現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機中吸入壓力和工作容積之間的關(guān)系圖；圖12是本發(fā)明扭矩測定器磁致伸縮測定部分的改進的透視圖；圖13(A)表示本發(fā)明另一個扭矩測定器磁致伸縮測定部分的改進的透視圖13(B)表示圖13(A)中磁致伸縮測定部分的十字頭型傳感器的透視圖。
下面將參照圖1至10描述本發(fā)明的汽車空調(diào)設(shè)備的一個實施例。如圖1所示，該空調(diào)設(shè)備的制冷回路(制冷劑回路)包括一個變?nèi)輭嚎s機和一個外部制冷劑回路30。例如，該外部制冷劑回路30具有一個冷凝器31，一個熱膨脹閥32，或者一個減壓裝置，及一個蒸發(fā)器33。一個溫度傳感器34布置在蒸發(fā)器33出口附近，或者蒸發(fā)器33下游。膨脹閥32的開度由一個反饋控制程序根據(jù)溫度傳感器34測定的溫度和蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力(蒸發(fā)器出口壓力)來控制。因此，膨脹閥32供給蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑的量值相當于作用于蒸發(fā)器的熱負荷，從而調(diào)節(jié)外部制冷劑回路30中的制冷劑流量。制冷劑氣體從外部制冷劑回路30下游部分供入壓縮機。壓縮機壓縮制冷劑氣體，將壓縮后的制冷劑送至外部制冷劑回路30上游部分。
如圖1所示，該壓縮機包括一個汽缸體1，一個前殼2，一個閥板3，及一個后殼4。前殼2與汽缸體1的一端連接。后殼4通過閥板3連接至汽缸體1的另一端。汽缸體1，前殼2，閥板3，及后殼4由多個貫穿螺栓10(圖1中只示出了一個)相互固定在一起，形成一個壓縮機缸體。曲軸箱5由前殼2和汽缸體1限定。驅(qū)動軸6伸入曲軸箱5中，由一對徑向軸承8A、8B旋轉(zhuǎn)支承。彈簧7和一個止推軸承9B裝配在伸入汽缸體1中央的凹槽內(nèi)。彈簧7使止推軸承9B向前殼2推進。凸板11裝配在曲軸箱5內(nèi)驅(qū)動軸6周圍，與驅(qū)動軸6一起轉(zhuǎn)動。止推軸承9A布置在凸板11和前殼2的內(nèi)壁之間。驅(qū)動軸6和凸板11一起轉(zhuǎn)動，并通過前殼2內(nèi)的止推軸承9A和汽缸體1內(nèi)的止推軸承9B將它們設(shè)置在上止推方向。
如圖1所示，驅(qū)動軸6的一端伸出前殼2。密封裝置29布置在驅(qū)動軸6的伸出端附近，裝在驅(qū)動軸6的表面和對應(yīng)的前殼2的汽缸壁之間的空間內(nèi)。密封裝置29因此將曲軸箱5和壓縮機外部隔離開。下面將要詳細描述的扭矩測定器60布置在驅(qū)動軸6的伸出端和密封裝置29之間。驅(qū)動軸6的伸出端通過動力傳遞機構(gòu)PT與發(fā)動機E或者外部驅(qū)動源連接。該動力傳遞機構(gòu)PT可以是一個離合器機構(gòu)(例如一個電磁離合器)，該離合器機構(gòu)可以受到電動控制和外部控制，從而有選擇地傳遞或者限制與壓縮機相關(guān)的發(fā)動機功率。另外，動力傳遞機構(gòu)PT可以是非離合器型的(例如，一個皮帶和一個皮帶輪的結(jié)合)，始終能夠?qū)l(fā)動機動力傳遞給壓縮機。本實施例的動力傳遞機構(gòu)PT假定是一個非離合型的。
如圖1所示，將一個斜盤12或者凸輪板裝配在曲軸箱5內(nèi)。一個孔形成在該斜盤12的中間。斜盤12通過一個鉸鏈機構(gòu)13，或者一個連接和導(dǎo)向機構(gòu)與凸板11和驅(qū)動軸6連接。該鉸鏈機構(gòu)13包括一對支撐臂14(圖1中只示出了一個)和一對定位銷15(圖1中只示出了一個)。該支撐臂14從凸板11后側(cè)或者圖1的右側(cè)伸出。定位銷15從斜盤12前側(cè)或者圖1中的左側(cè)伸出。支撐臂14和定位銷15互相配合，推動斜盤12。斜盤12沿驅(qū)動軸6表面滑動。因此，斜盤12與凸板11和驅(qū)動軸6一起轉(zhuǎn)動，在沿驅(qū)動軸6滑動時，相對于驅(qū)動軸6傾斜。如圖1所示，該斜盤12包括一個面對驅(qū)動軸6的鉸鏈13的平衡塊12a。
傾斜角減少彈簧16布置在接線板11和斜盤16之間。傾斜角減少彈簧16將斜盤12推向汽缸體1，或者朝減少斜盤12的傾斜角的方向推動。復(fù)位彈簧17裝在驅(qū)動軸6周圍，位于斜盤12和固定在驅(qū)動軸16上的限定環(huán)18之間。當斜盤12最大程度地傾斜時(如圖1中雙點劃線所示)，復(fù)位彈簧17不給斜盤12或者任何其它元件施加作用力。但是，當斜盤12最小程度地傾斜時(如圖1中實線所示)，復(fù)位彈簧17被壓縮在斜盤12和限定環(huán)18之間。在該狀態(tài)下，復(fù)位彈簧17將推動斜盤12，將其推離汽缸體1，或者沿著使斜盤12傾角增加的方向推動。正常狀態(tài)下，選擇復(fù)位彈簧17的長度和限定環(huán)18的位置，以便復(fù)位彈簧17即使在斜盤12處于最小傾斜角θmin(例如，1-5度)時，復(fù)位彈簧17也不能被全部壓縮。
多個汽缸孔1a(圖中只示出了一個)形成在汽缸體1內(nèi)驅(qū)動軸6的周圍。如圖1中右部所示，由閥板3關(guān)閉每個孔1a的后開口。每個汽缸孔1a配備一個單頭活塞20，該活塞20在汽缸孔1a內(nèi)移動。一個壓縮室形成在每個汽缸孔1a內(nèi)。利用活塞20的運動改變壓縮室的容積。如圖1左部所示，每個活塞20的前側(cè)通過一對閘瓦19與斜盤12的周邊連接。在斜盤12轉(zhuǎn)動時，閘瓦19能夠使相應(yīng)的活塞20移動。也就是說，當斜盤12與驅(qū)動軸6一起轉(zhuǎn)動時，斜盤12的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槊總€活塞的線性運動，具有一個對應(yīng)于斜盤12的傾角θ的沖程。
吸氣室21形成在閥板3和后殼4之間。排氣室22形成在相同空間內(nèi)的吸氣室21的周圍。閥板3包括一個吸氣閥板，一個孔板，一個排氣閥板，及一個護圈板。而且，多個吸氣口23，多個開、閉相應(yīng)吸氣口23的吸氣閥24，多個排氣口25，及多個開、閉有關(guān)排氣口25的排氣閥26，每一個都對應(yīng)于一個汽缸孔1a，它們都布置在閥板3內(nèi)。吸氣口23將吸氣室21連接至相應(yīng)的汽缸孔1a，排氣口25將排氣室22連接至相應(yīng)的汽缸孔1a。制冷劑氣體從蒸發(fā)器出口排入吸氣室21(吸氣壓Ps區(qū))。當每一個活塞20在汽缸孔1a內(nèi)從上死點移動到下死點時，吸氣室21內(nèi)的制冷劑氣體通過相應(yīng)的吸氣閥24供應(yīng)給汽缸孔1a。當每一個活塞20在汽缸孔1a內(nèi)從下死點移動到上死點時，在汽缸孔1a內(nèi)的制冷劑氣體被壓縮至一預(yù)定的壓力。壓縮后的制冷劑氣體通過相應(yīng)的由排氣閥26打開的排氣口25排入排氣室22(排氣壓Pd區(qū))。排氣室22內(nèi)的壓縮后的制冷劑氣體供給冷凝器31。
在該實施例中，壓縮機的驅(qū)動軸6由發(fā)動機E傳遞的動力驅(qū)動，以便斜盤12在傾斜至預(yù)定傾斜角度θ時轉(zhuǎn)動。通常，傾斜角度θ是由垂直于驅(qū)動軸6的平面和斜盤之間的夾角限定。當斜盤12轉(zhuǎn)動時，每一個活塞20移動一個相應(yīng)于傾斜角度θ的沖程。根據(jù)活塞20的運動，按照重復(fù)的方式，制冷劑氣體被抽入相應(yīng)的汽缸孔1a，在汽缸孔1a內(nèi)受到壓縮，并從汽缸孔1a內(nèi)排出。
斜盤12的傾斜角度θ由各種力矩的平衡來確定，例如由斜盤產(chǎn)生的向心力引起的轉(zhuǎn)動力矩，由傾斜角度減少彈簧16(及復(fù)位彈簧17)引起的彈生力矩，由活塞20的運動引起的慣矩，及氣體壓力力矩。氣體壓力力矩由每一個汽缸孔1a內(nèi)的壓力和曲軸箱5內(nèi)的壓力(曲柄壓力Pc)之間的關(guān)系確定，該力矩作用于每一個活塞20的相應(yīng)側(cè)面。因而根據(jù)曲柄壓力Pc，氣壓力矩朝著使斜盤12傾斜角度減少或者增加的方向作用。在該實施例中，下面將要描述的工作容積控制閥(電磁閥)40調(diào)節(jié)曲柄壓力Pc，按照要求改變氣體壓力力矩。斜盤12的傾斜角度在最小傾斜角度θmin和最大傾斜角度θmax之間選擇。最大傾斜角度θmax由縱向斜盤12的平衡塊12a和凸板11的限制部分11a確定。當氣體壓力力矩在減少傾斜角度的方向上增至最大時，最小傾斜角度θmin主要由傾斜角度減少彈簧16和復(fù)位彈簧17之間的力平衡來決定。
(控制曲柄壓力／斜盤傾斜角度的機構(gòu))一種控制曲柄壓力Pc或者斜盤12的傾斜角度θ的機構(gòu)，包括一個抽氣通道27和一個供氣通道28，該機構(gòu)裝在圖1所示的壓縮機內(nèi)，并包括圖1及圖2所示的工作容積控制閥40。抽氣通道27將曲軸箱5連接至吸氣室21，供氣通道28將排氣室22連接至曲軸箱5。工作容積控制閥40布置在供氣通道28內(nèi)。調(diào)節(jié)控制閥40的開度，改變供氣通道28內(nèi)制冷劑氣體的流量和抽氣通道27內(nèi)制冷劑氣體的流量，因而改變曲柄壓力Pc。這就改變了作用于每一個活塞20的相應(yīng)側(cè)面的曲柄壓力Pc和汽缸孔1a內(nèi)壓力之間的差值。因此，斜盤12的傾斜角度變化，改變活塞沖程或者壓縮機的工作容積。抽氣通道27和供氣通道28是連接吸氣室21、曲軸箱5、排氣室2的制冷劑回路的一部分。
如圖2所示，工作容積控制閥40有一個閥部分41和螺線管部分51。閥部分41具有一個入口部分42，一個閥室43，一個閥孔44，一個出口45，它們構(gòu)成供氣通道28部分。閥室43配備一個閥體46和一個閉式彈簧47。閥體46有選擇地開和關(guān)閥孔44，閉式彈簧47按照關(guān)閉閥孔44的方向壓縮閥體46。螺線管部分51包括一個固定鐵芯52，一個活動鐵芯53，一個線圈54，一個打式彈簧55。線圈54位于固定鐵芯52和活動鐵芯53周圍。軸48將活動鐵芯53連接至閥體46。開式彈簧55的彈力大于閉式彈簧的彈力。即，不管閉式彈簧47的壓力如何，開式彈簧55通過活動鐵芯53和軸48迫使閥體46打開閥孔。當電流從外部電源供入線圈54時，螺線管部分51激活。當螺線管部分51激活時，在固定鐵芯52和活動鐵芯53之間產(chǎn)生電磁力，使鐵芯52和53相互吸引。線圈54產(chǎn)生的電磁力按照與閉式彈簧47的彈力相同的方向起作用。即，該電磁力與開式彈簧的彈力作用于相反的方向。因此，閥體46相對于閥孔44的位置(工作容積控制閥40的開度)由這些相反的力的平衡來確定。鐵芯52、53之間的電磁力根據(jù)供給線圈54的電流來變化。通過調(diào)節(jié)供給線圈54的電流來使工作容積控制閥40的開度在0至100％之間調(diào)節(jié)。可以通過一個負荷控制程序，或者一個PWM(脈沖波調(diào)節(jié))控制程序，以類似的方式控制供給線圈54的電流。即，在供給線圈54電流時，負荷比變化。當負荷比Dt降低，工作容積控制閥40的開度增加。當負荷比Dt升高，工作容積控制閥40的開度減小。
(扭矩測定器)如圖1所示，扭矩測定器60布置在驅(qū)動軸6的伸出端和密封元件29之間。扭矩測定器60是一個非接觸型扭矩測定器。如圖1和3所示，扭矩測定器60包括一對磁膜61，62，一對初級線圈63、64，一對次級線圈65、66，一個電壓供給電路67，一個振蕩器68，一個放大器(放大電路)69。每一個磁膜61、62都具有多個平行的斜槽。初級線圈63、64固定在前缸體2內(nèi)周壁，接近驅(qū)動軸6的伸出端。每一個初級線圈63、64都面對一個相應(yīng)的磁膜61、62。預(yù)定電壓(V1、V2)通過電壓供給電路67供給初級線圈63、64。次級線圈65、66固定在前缸體2內(nèi)周壁，接近驅(qū)動軸6的伸出端。次級線圈65、66與初級線圈63、64相對。如圖3所示，振蕩器68連接次級線圈65、66。放大器69將振蕩器68連接至汽車空調(diào)設(shè)備的控制單元70。磁膜61、62、初級線圈63、64和次級線圈65、66形成用于測定驅(qū)動軸6伸出端附近磁致伸縮的扭矩測定器的磁致收縮測定部分。
當發(fā)動機E轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸6時，扭矩作用于該驅(qū)動軸6，作為對壓縮機運轉(zhuǎn)的反應(yīng)。扭矩的作用方向與驅(qū)動軸6相反。因而根據(jù)作用于驅(qū)動軸的力矩量，在磁膜61、62上引起磁致伸縮。所以供給初級線圈63、64的電壓改變ΔV1、ΔV2?？偟碾妷焊淖兞?ΔV1+ΔV2)由次級線圈65、66測定。振蕩器68輸出一個頻率信號，該信號對應(yīng)于反映作用于驅(qū)動軸6上的扭矩量的電壓變化量。換句話說，當壓縮機運轉(zhuǎn)時，扭矩測定器60測定作用于驅(qū)動軸6上的扭矩量，輸出表示測定結(jié)果的電信號。
(控制系統(tǒng))本實施例的空調(diào)系統(tǒng)由控制單元70控制。如圖2所示，控制單元70包括一個中央處理單元(CPU)，一個只讀存儲器(ROM)，一個隨機存儲存儲器(RAM)，一個定時器，及一個輸入／輸出裝置?？刂茊卧?0按照與計算機相同的方式運行?？刂茊卧?0的ROM存儲下面將要描述的各種程序(見圖4至9中的流程圖)和初始數(shù)據(jù)?？刂茊卧?0的RAM存儲器提供給運行存儲區(qū)。在CPU發(fā)出指令時，計時器測定時間，并通知CPU一定的時間期間已經(jīng)過去。該輸入／輸出裝置是一種用于控制單元70的輸入／輸出電路，具有多個輸入端和輸出端。驅(qū)動器71連接到輸入／輸出裝置的輸出端。驅(qū)動器71發(fā)送一個驅(qū)動信號，該信號通過負荷控制程序產(chǎn)生，在接到控制單元的指令時，將該信號送給工作容積控制閥40的線圈54。
不是該扭矩測定器60，而是輸入／輸出裝置的輸入端連接到至少一個A／C開關(guān)72，一個溫度選擇器73，一個溫度傳感器74，一個電子控制單元(ECU)。該A／C開關(guān)72由汽車駕駛員或者一個乘客操縱，有選擇地激活或者減活空調(diào)設(shè)備。該A／C開關(guān)72給控制單元70提供有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息。溫度選擇器73也由汽車駕駛員或者一個乘客操縱，為乘客車廂選擇所需的目標溫度Te(set)。溫度選擇器73給控制單元70提供有關(guān)目標溫度Te(set)的信息。溫度傳感器74布置在蒸發(fā)器33附近，測定從乘客車廂抽出的已經(jīng)被蒸發(fā)器33冷卻了(經(jīng)過換熱)的空氣的溫度。該溫度傳感器74給控制單元70發(fā)送有關(guān)乘客車廂的已測定溫度的信息。扭矩測定器60給控制單元70提供有關(guān)作用于壓縮機驅(qū)動軸6上的扭矩TQ(t)的信號。
在該實施例中，盡管已經(jīng)被蒸發(fā)器33冷卻的空氣的溫度由溫度傳感器74測定，但是，也可以測定與乘客車廂的溫度有關(guān)的其它物理參數(shù)。也就是說，例如測定通過蒸發(fā)器33的制冷劑的壓力。
該ECU控制汽車發(fā)動機，并連接到汽車速度傳感器75，發(fā)動機速度傳感器76，及節(jié)氣門角度傳感器77。節(jié)氣門角度傳感器77測定布置在進氣歧管內(nèi)的節(jié)氣閥的位置或角度(開度)。節(jié)氣閥的角度(開度)對應(yīng)于加速踏板的壓縮程度。換句話說，該ECU給控制單元70提供有關(guān)汽車運行狀態(tài)的信息，例如汽車速度V，發(fā)動機速度NE，及節(jié)氣閥的位置Ac(t)，這些信息根據(jù)加速踏板的壓縮程度確定。A／C開關(guān)72，溫度選擇器73，溫度傳感器74，汽車速度傳感器75，發(fā)動機速度傳感器76，節(jié)氣門角度傳感器77，及ECU共同形成一個外部信息接收裝置。
控制單元70根據(jù)外部信息接收裝置提供的信息確定汽車的當前狀態(tài)。控制單元70計算由驅(qū)動器71供給工作容積控制閥40的線圈54的負荷比Dt。控制單元70接著根據(jù)計算的負荷比Dt，指令驅(qū)動器71輸出驅(qū)動信號，調(diào)節(jié)工作容積控制閥40的開度。這迅速改變了曲柄壓力Pc和活塞行程，或者壓縮機工作容積和作用于驅(qū)動軸6的扭矩。
下面將參照附圖4至9的流程圖詳細描述控制單元70執(zhí)行的負荷控制程序。這些流程圖表示控制壓縮機工作容積和作用于驅(qū)動軸6的扭矩的程序。圖4表示空調(diào)程序的主程序，或者一個基本程序。圖5至9表示在主程序的某些條件被滿足時執(zhí)行的子程序。
(主程序)當汽車點火開關(guān)(啟動開關(guān))打開時，動力供給ECU和控制單元70。因此控制單元70和ECU開始工作?？刂茊卧?0開始在步驟S41設(shè)定各種數(shù)據(jù)(以下稱為“S41”，其他步驟也以相同的方式表示)，如圖4所示。例如具體地說，控制單元70設(shè)定一個目標扭矩和負荷比的初始值或者試用值。下面將要描述，在執(zhí)行目標扭矩TQ(t)反饋控制程序時，目標扭矩TQT是一個目標值。在步驟S41結(jié)束初始設(shè)定之后，接著執(zhí)行如圖4所示的步驟。即，監(jiān)測汽車運行狀態(tài)，定期計算負荷比。
在步驟S42，監(jiān)測A／C開關(guān)72的激活狀態(tài)，，直到A／C開關(guān)接通。A／C開關(guān)72接通時，在步驟S43，控制單元70判斷汽車是否停止行駛，發(fā)動機E是否處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。換句話說，控制單元70判斷汽車速度是否為零，發(fā)動機速度NE是否大于零。如果在步驟S43，結(jié)果是否定的，則開始執(zhí)行非正常狀態(tài)確定程序(S44-S47)。如果結(jié)果是肯定的，則執(zhí)行下面將要描述的空轉(zhuǎn)速度測定和調(diào)節(jié)程序RF6(見圖6)。在步驟S43，即使發(fā)動機動力沒有被傳遞到方向盤上(由于離合器釋放)，在汽車速度大于零時，結(jié)果也變?yōu)榭隙ǖ摹?br> 在非正常狀態(tài)確定程序的第一步驟，或者S44，通過當前節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t)測定電流是否大于第一節(jié)氣閥驅(qū)動確定值A(chǔ)c(D1)。具體地說是判斷節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t)是否大于正常驅(qū)動量。當汽車處于正常負荷狀態(tài)時，或者當汽車正以恒定的速度沿平坦的路面行駛時，正常驅(qū)動量代表節(jié)氣閥位置。例如，當汽車上坡時，結(jié)果變成肯定的。按照這種方式，在步驟S44，控制單元70間接測定發(fā)動機的增加負荷狀態(tài)。因此，第一測定值A(chǔ)c(D1)設(shè)定為最大加速器驅(qū)動量的80％至90％。如果在步驟S44，結(jié)果是肯定的，或者發(fā)動機處于增加負荷狀態(tài)，則執(zhí)行增加負荷狀態(tài)程序RF7(見圖7)。程序RF7將在后面描述。
在非正常狀態(tài)確定程序的第二步驟，或者545，確定當前節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t)是否大于以前節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t-1)和可以承受的增加量α之和。如果在完成步驟S44和開始步驟S45的期間，節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t)增加量大于可以承受的增加值α，則步驟S45的結(jié)果變成正的。這能夠使控制單元70間接測定汽車的加速值，例如加速可能會在超車時發(fā)生?？梢猿惺艿脑黾恿喀聊軌蚴箍刂茊卧?0區(qū)分加速器的無意和有意壓下。如果S45的結(jié)果是肯定的，或者當需要迅速加速時，，執(zhí)行下面將要描述的加速狀態(tài)程序RF8(見圖8)。如果S45的結(jié)果是否定的，控制單元70執(zhí)行步驟S46。在步驟S46，步驟S45中使用的當前節(jié)氣閥驅(qū)動量儲存作為下一次執(zhí)行步驟S45的新的前一個節(jié)氣閥驅(qū)動量。
在非正常狀態(tài)確定程序的第三步驟，或者S47，確定當前節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(t)是否為最小節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(min)。最小節(jié)氣閥驅(qū)動量Ac(min)是不引起發(fā)動機失速的最小節(jié)氣閥驅(qū)動量。至少在駕駛員根本沒有踏下加速踏板時，節(jié)氣閥驅(qū)動量達到最小值。換句話說，在S47判斷加速踏板的壓下程度是否為零。例如當汽車駛下斜坡時，控制單元70因此間接測定汽車的減速／不加速狀態(tài)。如果S47的結(jié)果是肯定的，或者汽車處于不加速／減速狀態(tài)，則執(zhí)行下面將要描述的不加速／減速狀態(tài)程序RF9(見圖9)。
如果S47的判斷結(jié)果是否定的，在非正常狀態(tài)確定程序中沒有肯定的判斷結(jié)果。即，汽車不處于增加負荷狀態(tài)，或者加速或減速狀態(tài)。因此確定汽車處于正常行駛狀態(tài)。換言之，如果在非正常狀態(tài)確定程序中沒有肯定的判斷結(jié)果，就假定汽車處于正常行駛狀態(tài)。在步驟S47作出否定判斷之后，進行正常狀態(tài)程序RF5(見圖5)。在大多數(shù)情況下，在完成正常狀態(tài)程序RF5之后，控制單元70的運行返回到圖4中主程序的步驟S42。
(正常狀態(tài)程序RF5)當汽車以正常狀態(tài)行駛時，根據(jù)圖5所示的正常狀態(tài)程序RF5，執(zhí)行空調(diào)設(shè)備或者壓縮機工作容積的制冷輸出的反饋控制程序。具體地說是在步驟S51至步驟S54，復(fù)查或者重新選擇目標扭矩TQT。在步驟S55至S58，執(zhí)行負荷比Dt的反饋控制程序，以便作用于壓縮機驅(qū)動軸6的當前扭矩TS(t)接近目標扭矩TQT。即，在步驟S55至步驟S58，執(zhí)行曲柄壓力Pc、壓縮機工作容積和扭矩的反饋控制程序。
在步驟S51，控制單元70判斷由溫度傳感器74測定的蒸發(fā)器附近的溫度Te(t)是否大于溫度選擇器73選擇的目標溫度Te(set)。如果結(jié)果是否定的，控制單元70在步驟S52判斷測定的溫度Te(t)是否小于目標溫度Te(set)。如果S52的結(jié)果也是否定的，則測定溫度Te(t)等于目標溫度Te(set)。因此不必改變目標溫度TQT，目標溫度改變空調(diào)設(shè)備的制冷能力。但是，如果步驟S51的結(jié)果是肯定的，就假定作用于蒸發(fā)器的熱負荷較大。在這種情況下，目標扭矩TQT在步驟S53中增加ΔTQ。增加了的目標扭矩TQT增加工作容積，因此提高了空調(diào)設(shè)備的制冷能力。如果步驟S52的結(jié)果是肯定的，則假定作用于蒸發(fā)器的熱負荷較小。在這種情況下，在步驟S54，目標扭矩TQT減少ΔTQ。減少的目標扭矩TQT減少了工作容積，因而降低了空調(diào)設(shè)備的制冷能力。按照這種方式，在步驟S51至S54，復(fù)查和重新選擇目標扭矩TQT。
接著在步驟S55，控制單元70判斷扭矩測定器60測定的扭矩TQ(t)是否大于目標扭矩TQT和可以承受的極限扭矩W的總和。如果在步驟S55結(jié)果是否定的，控制單元70判斷測定的扭矩TQ(t)是否小于目標扭矩TQT和容許限度W之差。如果在步驟S55和S56中結(jié)果都是否定的，則當前扭矩TQ(t)落入值(TQT-W)和值(TQT+W)的范圍內(nèi)。換句話說，扭矩TQ(t)目前處于目標扭矩的兩倍于容許限度W的可接受范圍內(nèi)。在這種情況下，不必改變負荷比Dt，或者扭矩和壓縮機的工作容積。因此，控制單元70結(jié)束正常狀態(tài)程序RF5，不指令驅(qū)動器71改變負荷比Dt。在正常狀態(tài)程序RF5，控制扭矩TQ(t)的精確度，或者說命中水平，通過改變?nèi)菰S限度W來改變精確度。
如果S55的判斷是肯定的，控制單元70在步驟S57使負荷比Dt降低ΔD。控制單元70接著指令驅(qū)動器71改變當前負荷比，變至一個新的負荷比(Dt-ΔD)。這減少了工作容積控制閥40的線圈54引起的電磁力。工作容積控制閥40的開度相應(yīng)增加(抽氣通道28內(nèi)的制冷劑流量增加)。因此，曲柄壓力Pc升高，曲柄壓力Pc和每一個汽缸孔1a內(nèi)的壓力差增加。斜盤12因此在減少傾斜角度的方向上移動，因而增加了壓縮機的工作容積和作用在驅(qū)動軸6上的扭矩。如果S55的判斷是否定的，而S56的判斷是肯定的，控制單元70在S58使負荷比Dt增加ΔD?？刂茊卧?0接著指令驅(qū)動器71將當前的負荷比改變成一個新的負荷比(Dt+ΔD)。這就增加了工作容積控制閥40的線圈54引起的電磁力。因此工作容積控制閥40的開度相應(yīng)減少(抽氣通道28內(nèi)的制冷劑流量減少)。因此，曲柄壓力Pc降低，曲柄壓力Pc和每一個汽缸孔1a內(nèi)的壓力差減少，該壓力作用于每一個活塞的相應(yīng)側(cè)面。因此，斜盤12沿著增加傾斜角度的方向移動，因此增加了壓縮機的工作容積和作用于驅(qū)動軸6上的扭矩。如上所述，通過在步驟S57或步驟S58實施反饋控制程序，即使在測定扭矩TQ(t)和目標扭矩TQT之差相對較大時，也能夠調(diào)節(jié)扭矩TQ(t)，使其接近目標扭矩TQT。
圖10是表示在步驟S53中增加了目標扭矩TQT之后，在執(zhí)行步驟S55至步驟S58時，扭矩TQ(t)變化的時間圖。如圖10所示，在前一個目標扭矩TQT(old)改變到修正的目標扭矩TQT(new)之后，需要一個時間周期T1或者一個時間周期T2，使扭矩TQ(t)的值增加到接近于修正的目標扭矩TQT。在該實施例中，沒有測量壓力，例如吸氣壓力Ps，該壓力受空調(diào)設(shè)備熱負荷的影響，用做反饋控制程序的參數(shù)。換言之，根據(jù)本發(fā)明的程序，通過改變工作容積控制閥40的負荷比來直接控制扭矩TQ(t)。由于扭矩TQ(t)迅速響應(yīng)工作容積控制閥40負荷比的改變，時間周期T1、或者時間周期T2相對較短。換句話說，扭矩TQ(t)在較短的時間內(nèi)調(diào)節(jié)到接近目標扭矩的值，正常程序RF5結(jié)束。
(空轉(zhuǎn)速度測定和調(diào)節(jié)程序RF6)若在圖4中主程序的步驟S43的判斷結(jié)果是肯定的，則控制單元70執(zhí)行圖6中的空轉(zhuǎn)速度測定和調(diào)節(jié)程序RF6。在程序RF6中，測定發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度，如果必要，接著進行調(diào)節(jié)。尤其在步驟S61中，控制單元70判斷從ECU獲得的發(fā)動機速度NE是否小于最小的極限空轉(zhuǎn)速度IDmin。如果S61的判斷結(jié)果是否定的，控制單元70在步驟S62判斷發(fā)動機速度NE是否大于最大極限速度IDmax。如果在S62的判斷結(jié)果是否定的，就假定發(fā)動機速度NE在最小極限空轉(zhuǎn)速度IDmin和最大極限空轉(zhuǎn)速度Idmax之間。因此不必改變負荷比Dt，控制單元70回到主程序。
如果S61的判斷是肯定的，假定發(fā)動機速度NE很低，發(fā)動機處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在這種情況下，控制單元70將負荷比Dt降低到最小負荷比Dt(min)。這就減少了作用于壓縮機驅(qū)動軸6的扭矩，因而降低了壓縮機供給發(fā)動機的負荷。因此，發(fā)動機速度NE升高。如果S61的判斷是否定的，S62的判斷是肯定的，假定發(fā)動機速度NE非常高。在這種情況下，控制單元70在步驟S64將負荷比Dt增加ΔD，以便增加后的負荷比Dt不會超過最大負荷比Dt(max)。這相應(yīng)的增加了作用于壓縮機的驅(qū)動軸6的扭矩，因而增加了壓縮機供給發(fā)動機的負荷。因此，發(fā)動機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速NE降低。按照這種方式，即使發(fā)動機直接連接壓縮機，也能夠穩(wěn)定發(fā)動機速度NE。如上所述，即使在發(fā)動機剛啟動之后，通過調(diào)節(jié)作用于壓縮機的扭矩，空轉(zhuǎn)速度測定和調(diào)節(jié)程序RF6也能夠穩(wěn)定發(fā)動機的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
(增加負荷狀態(tài)程序RF7)如果在圖4中主程序的步驟S44判斷結(jié)果是肯定的，則控制單元70執(zhí)行圖4的增加負荷狀態(tài)程序RF7。在程序RF7中，控制單元70首先在步驟S71(準備步驟)將當前負荷比Dt存儲為目標存儲值DtR。值DtR是負荷比存儲步驟的目標值。在步驟S71完成之后，控制單元70在步驟S72將當前負荷比Dt降低為最小負荷比Dt(min)?？刂茊卧?0接著指令驅(qū)動器71根據(jù)最小負荷比操縱工作容積控制閥40。接著，在步驟S73，控制單元70判斷當前節(jié)氣閥激活量Ac(t)是否小于第二節(jié)氣閥激活確定值A(chǔ)c(D2)。第二確定值A(chǔ)c(D2)小于第一確定值A(chǔ)c(D1)。因此，如果S73的判斷是肯定的，假定節(jié)氣閥激活量Ac(t)已經(jīng)變小，或者發(fā)動機不再處于增加負荷狀態(tài)。在該實施例中，兩個確定值，或者第一確定值A(chǔ)c(D1)和第二確定值A(chǔ)c(D2)用來執(zhí)行節(jié)氣閥激活量Ac(t)的滯后控制狀態(tài)。利用兩個測定值進行操縱，避免使用單個測定值。如果S73的判斷結(jié)果是否定的，負荷比Dt保持為最小負荷比Dt(min)。因此，工作容積控制閥40的開度保持最大，因而增加了曲柄壓力Pc。換言之，當發(fā)動機處于增加負荷狀態(tài)時，壓縮機工作容積和扭矩最小，減少了供給發(fā)動機的負荷。
當步驟S73的判斷結(jié)果是肯定的，或者當發(fā)動機不再處于增加負荷狀態(tài)時，執(zhí)行負荷比存儲步驟，或者S74。具體地說在步驟S74中，控制單元70將已經(jīng)降低至最小負荷比Dt(min)的當前負荷比Dt(t)逐漸升高至目標存儲值DtR(就在RF7剛開始后的負荷比)。如圖7中圖形S74所示，在t1時刻S73作出肯定的判斷之后，負荷比Dt在一定的時間周期(t2-t1)內(nèi)，以基本線性的方式將負荷比逐漸上升到目標值DtR。這就防止了斜盤12的傾斜角度迅速改變而導(dǎo)致撞擊。當負荷比Dt達到目標值DtR時，增加負荷狀態(tài)程序RF7結(jié)束，控制單元70返回圖4的主程序。
(加速狀態(tài)程序RF8)如果在圖4中的主程序中S45的判斷結(jié)果是肯定的，則控制單元70執(zhí)行圖8中的加速狀態(tài)程序RF8。在程序RF8中，控制單元70在步驟S81(準備步驟)首先存儲當前負荷比Dt作為目標存儲值DtR。值DtR是負荷比存儲步驟或者步驟S82的目標存儲值，下面將進行描述。接著在步驟S82，控制單元70存儲當前測定的溫度Te(t)作為在汽車加速時減少發(fā)動機負荷的初始溫度Te(INT)。接著，控制單元開始在S83啟動內(nèi)部計時器，在S84將負荷比Dt降至最小負荷比Dt(min)。控制單元70接著指令驅(qū)動器71根據(jù)最小負荷比Dt(min)操縱工作容積控制閥40。使工作容積控制閥40的開度為最大(工作容積控制閥40變成全開)，因此增加了曲柄壓力Pc。接著在S85，控制單元70判斷由內(nèi)部計時器測定的時間是否超過預(yù)定時間ST。如果步驟S85的判斷結(jié)果為否定的，則將負荷比Dt保持為最小負荷比Dt(min)。即，至少在計時器啟動后的預(yù)定時間ST之前，保持工作容積控制40閥處于全開狀態(tài)。因此可靠地減少了壓縮機工作容積和作用于壓縮機的扭矩。即，作用于發(fā)動機的負荷至少在汽車加速時的預(yù)定時間ST內(nèi)可靠降低(減少)。因為加速只是臨時發(fā)生的，所以預(yù)定時間ST不必太長。
在計時器測定的時間超過預(yù)定時間ST之后，，控制單元70在S86判斷當前測定的溫度Te(t)是否大于初始溫度Te(INT)和溫度增加極限β之和。如果S86的判斷結(jié)果是肯定的，則假定當前溫度Te(t)已經(jīng)在預(yù)定時間ST內(nèi)的增加值超過溫度增加極限的量值。在這種情況下，需要立即增加空調(diào)設(shè)備的冷量輸出。尤其要執(zhí)行負荷比存儲步驟或S87。如同圖7中所示的步驟或S74一樣，該步驟將負荷比Dt逐漸增加至目標負荷比DtR。因此避免了斜盤傾斜角度的迅速改變。在圖8的步驟S87的圖形中，在時刻t4，步驟S86作出肯定的判斷之后，負荷比Dt在時刻t5達到目標負荷比DtR。換言之，負荷比Dt在一定的時間周期內(nèi)以基本線形的方式達到目標負荷比DtR。在步驟S87的圖形中，時間周期(t4-t3)相當于預(yù)定時間ST和在S86中重復(fù)否定判斷所占用的時間之和。當負荷比Dt達到目標負荷比DtR時，程序RF8結(jié)束，控制單元70返回圖4的主程序。
(非加速／減速狀態(tài)程序RF9)如果在圖4的主程序的步驟S47的判斷結(jié)果是肯定的，控制單元70執(zhí)行圖9的非加速／減速狀態(tài)程序RF9。在RF9程序中，空制單元70首先在S91(準備步驟)存儲當前負荷比Dt作為目標存諸值DtR。該值DtR是一個用于負荷比存儲步驟或S95的目標值，下面將要描述。接著在步驟S92，控制單元70將負荷比Dt增加到最大負荷比Dt(max)。該空制單元70然后指令驅(qū)動器71根據(jù)最大負荷比Dt(max)操縱工作容積控制閥40。接著在S93，控制單元判斷當前測定的蒸發(fā)器附近的溫度Te(t)是否大于目標溫度Te(set)。如果步驟S93的判斷結(jié)果是肯定的，則控制單元70在步驟S94判斷當前的節(jié)氣閥激活量Ac(t)是否為最小節(jié)氣閥激活量Ac(min)。如果S94的判斷結(jié)果是肯定的，則將負荷比Dt保持為最大負荷比Dt(max)。工作容積控制閥40的開度因此最小(工作容積控制閥40完全關(guān)閉)，曲柄壓力Pc減少。使壓縮機工作容積和作用于壓縮機的扭矩最大化。即，在汽車處于非加速或者減速狀態(tài)下，發(fā)動機節(jié)省的能量由壓縮機消耗掉了。換言之，由步驟S92、S93、S94形成的是一個對應(yīng)于電動汽車剎車時空調(diào)設(shè)備的能量再循環(huán)程序。如上所述，在汽車處于非加速或者減速狀態(tài)下，非加速／減速狀態(tài)程序RF9使得壓縮機消耗發(fā)動機節(jié)省的能量。使用發(fā)動機負荷減小時節(jié)省下來的能量，以使乘客車廂得到有效冷卻。
如果在S93的判斷是否定的，或者測定的溫度Te(t)不大于目標溫度Te(set)，則不再需要進一步的冷卻。如果S94的判斷結(jié)果是否定的，或者節(jié)氣閥激活量Ac(t)大于最小節(jié)氣閥激活量Ac(min)，則假定汽車不再處于非加速或者減速狀態(tài)。因此，當S93的判斷或者S94的判斷結(jié)果是否定的，執(zhí)行負荷比存儲步驟S95。在S95，負荷比Dt逐漸降低至目標負荷比DtR。這就防止了斜盤12的傾斜角度迅速改變而產(chǎn)生撞擊，就如圖7中S74和圖8中S87所示的那樣。在S95所示的圖形中，當S93和S94在時刻t6作出否定的判斷之后，負荷比Dt在時刻t7達到目標負荷比DtR。即負荷比Dt在一定的時間周期(t7-t6)內(nèi)線性地降低至目標值DtR。當負荷比Dt達到目標值DtR之后，程序RF9結(jié)束，控制單元70回到圖4的主程序。
該實施例具有下述優(yōu)點在該實施例中，不管隨作用于蒸發(fā)器的熱負荷而變化的吸氣壓力Ps如何，工作容積控制閥40的開度，或者壓縮機工作容積都受到控制。換言之，根據(jù)該實施例的反饋控制程序直接調(diào)節(jié)作用于壓縮機的驅(qū)動軸6的扭矩，來改變壓縮機的工作容積。因此，根據(jù)壓縮機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，工作容積受到外部控制而迅速改變，而不管作用于蒸發(fā)器的熱負荷如何。結(jié)果，例如在汽車加速時，根據(jù)本發(fā)明的控制程序，可以以穩(wěn)定的方式快速可靠地消除由于壓縮機的運轉(zhuǎn)而作用于發(fā)動機的負荷。
當汽車處于正常行駛狀態(tài)時，壓縮機工作容積受到基于作用于壓縮機扭矩TQ(t)的反饋控制程序的控制。即，目標扭矩TQT根據(jù)測定的溫度Te(t)和目標溫度Te(set)(如圖5中S51至S54所示)而改變。因此將乘客車廂的溫度保持在舒適的水平。因此，在該實施例中，控制壓縮機工作容積，在汽車處于正常形式狀態(tài)時，保持乘客車廂處于舒適溫度，但是在必須降低作用于發(fā)動機的負荷時也能夠迅速減少壓縮機的工作客積。
在該實施例中，根據(jù)作用于壓縮機的扭矩TQ(t)執(zhí)行反饋控制程序。因此，在負荷比存儲步驟S74、S87、S95，負荷比Dt按照所需要的方式(在該實施例中，是以線性方式)增加或者降低至目標負荷比DtR。在現(xiàn)有技術(shù)的控制程序中，由于取決于吸氣壓力Ps，因此難于控制作用于壓縮機的扭矩TQ(t)的變化。即，現(xiàn)有技術(shù)的程序不能夠象本發(fā)明一樣以線性的方式將壓縮機的工作容積從最小值或者最大值，逐漸地增加或者減少。
在該實施例中，調(diào)節(jié)曲柄壓力Pc的工作容積控制閥40不需要一個壓力傳感元件，如一個膜盒。與現(xiàn)有技術(shù)的目標壓力改變閥相比，降低了工作容積控制閥的制造成本。
(變換)本發(fā)明可以作如下變換。
在第一個實施例中，扭矩測定器60是一種非接觸型的。但是，該扭矩測定器60也可以是接觸型的應(yīng)變儀。
在第一實施例中，扭矩測定器60測定作用于壓縮機驅(qū)動軸6的扭矩。但是，該扭矩測定器60也可以測定壓縮機其他部分的應(yīng)力(集中反作用力)，用于測量作用于壓縮機的扭矩。例如，扭矩測定器60可以是一個傳感器，該傳感器測定將壓縮機固定在發(fā)動機室內(nèi)的部件或者貫穿螺栓的應(yīng)力(見圖1)。
盡管上述實施例中工作容積控制閥40布置在供氣通道28內(nèi)，但是工作容積控制閥40也可以布置在抽氣通道27內(nèi)。此外，工作容積控制閥40可以是控制供氣通道28內(nèi)制冷劑流量和抽氣通道27內(nèi)制冷劑流量的三通控制閥。
在第一實施例中，工作容積控制閥40受到外部控制，能夠連續(xù)調(diào)節(jié)其開度。但是，也可以從外部控制工作容積控制閥40，來改變閥40開或者閉的時間間隔。
扭矩測定器60的磁致伸縮部分(61至66)布置在驅(qū)動軸6的伸出端附近，如圖1和3所示，該磁致伸縮部分也可以用圖12或者13所示的磁致伸縮部分代替。圖12所示的磁致伸縮部分包括一個裝在驅(qū)動軸6外側(cè)周圍的磁膜(磁致伸縮環(huán))81，一個磁收集偏轉(zhuǎn)線圈82，一個測定線圈83。該磁致伸縮環(huán)81具有預(yù)定的徑向尺寸(例如1毫米)和預(yù)定的沿驅(qū)動軸6的縱向尺寸。盡管不是必須的，但是斜槽81a最好布置在磁致伸縮環(huán)81內(nèi)，如圖12所示，用于提高在壓縮機運轉(zhuǎn)期間反作用扭矩引起的磁致伸縮的測定準確性。偏轉(zhuǎn)線圈82由金屬制成，布置在磁致伸縮環(huán)81周圍，在磁致伸縮環(huán)81和偏轉(zhuǎn)線圈82之間形成一定的空間。如圖1中的線圈63到66一樣，偏轉(zhuǎn)線圈82由前殼2的靠近驅(qū)動軸6伸出端的內(nèi)周壁支撐。如圖12所示，偏轉(zhuǎn)線圈82具有U型的橫截面，它用來固定測定線圈83。測定線圈83對應(yīng)于圖3中次級線圈65和66。偏轉(zhuǎn)線圈82和線圈83不接觸磁致伸縮環(huán)81。此外，圖13(a)的磁致伸縮測定部分包括磁致伸縮環(huán)81和磁性傳感器84。除了磁致伸縮環(huán)81不包括斜槽81a外，磁致伸縮環(huán)81具有大體上與圖12的磁致伸縮環(huán)相同的結(jié)構(gòu)。磁致伸縮環(huán)81不接觸磁生傳感器84。如圖13(B)所示，磁性傳感器84最好是十字頭型傳感器。如果十字頭型傳感器用做磁性傳感器84，那么只要滿足所需要的磁致伸縮的測定精確度，就可以不用磁致伸縮環(huán)81。在圖12和13所示的磁致伸縮測定部分中，攜帶磁致伸縮環(huán)81的驅(qū)動軸6由作用于壓縮機的扭矩驅(qū)動。由于環(huán)81的應(yīng)力，在磁致伸縮環(huán)81上產(chǎn)生了磁致伸縮，因此改變了測定線圈83內(nèi)的感應(yīng)電壓，或者磁性傳感器84內(nèi)的感應(yīng)電壓。作用于壓縮機的扭矩隨測定線圈83內(nèi)的感應(yīng)電壓，或者磁生傳感器84內(nèi)的感應(yīng)電壓而修正。結(jié)果，根據(jù)測定線圈83內(nèi)的感應(yīng)電壓，或者磁性傳感器84內(nèi)的感應(yīng)電壓，來測定作用于壓縮機的扭矩。
顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以以其他特定的方式實施本發(fā)明，也不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的實例和實施例是一種描述，不限制本發(fā)明，并能夠在后附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進行改進。
權(quán)利要求
1.一種具有一個制冷劑回路的空調(diào)設(shè)備，該制冷劑回路包括一個冷凝器，一個減壓裝置，一個蒸發(fā)器，和一個變?nèi)輭嚎s機，該空調(diào)設(shè)備的特征在于一個在壓縮機運行期間直接或者間接測定作用于壓縮機上的扭矩的扭矩測定裝置，一個測定各種外部信息而非扭矩的外部信息測定裝置，及一個控制裝置，該控制裝置根據(jù)外部信息測定裝置提供的外部信息確定目標扭矩，執(zhí)行壓縮機工作容積的反饋控制程序，以使扭矩測定裝置測定的扭矩接近目標扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，控制裝置根據(jù)外部信息確定該空調(diào)裝置是否處于正常運行狀態(tài)或者非正常運行狀態(tài)，如果空調(diào)設(shè)備處于非正常運行狀態(tài)，則不論目標扭矩如何，控制裝置均中斷空制壓縮機工作容積的反饋控制程序，以便使扭矩接近目標扭矩。
3.如權(quán)利要求2所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，預(yù)定值是扭矩的最大值或者最小值。
4.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于，外部信息測定裝置至少包括一個測定乘客車廂內(nèi)溫度的溫度傳感器，和一個選擇目標溫度的溫度選擇器；并且該控制裝置通過比較溫度傳感器測定的溫度和溫度選擇器選擇的目標溫度，確定目標扭矩。
5.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于外部信息測定裝置至少包括一個測定節(jié)氣閥位置的節(jié)氣閥傳感器；及控制裝置至少根據(jù)節(jié)氣閥傳感器測定的節(jié)氣閥位置確定汽車是否處于非正常狀態(tài)，例如增加負荷狀態(tài)和加速狀態(tài)，如果汽車處于增加負荷狀態(tài)或者處于加速狀態(tài)時，控制裝置中斷控制壓縮機工作容積的反饋控制程序，以便使扭矩最小。
6.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于外部信息測定裝置至少包括一個測定節(jié)氣閥位置的節(jié)氣閥傳感器；及控制裝置至少根據(jù)節(jié)氣閥傳感器測定的節(jié)氣閥位置確定汽車是否處于非正常狀態(tài)，例如非加速和減速狀態(tài)，如果汽車處于非加速狀態(tài)或者處于減速狀態(tài)時，控制裝置中斷控制壓縮機工作容積的反饋控制程序，以便使扭矩最大。
7.如權(quán)利要求5所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于控制裝置執(zhí)行工作容積恢復(fù)程序，以便按照預(yù)定的方式將扭矩從非正常狀態(tài)的水平恢復(fù)到非正常狀態(tài)之前原始測定的扭矩水平。
8.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于變?nèi)輭嚎s機具有一個連接冷凝器的排氣室，一個連接蒸發(fā)器的吸氣室，一個裝有傾斜凸輪盤的曲軸箱，一個布置在制冷劑通道內(nèi)的工作容積控制閥，所述通道經(jīng)過排氣室、曲軸箱和吸氣室，根據(jù)供給工作容積控制閥的電流，從外部控制該工作容積控制閥的運轉(zhuǎn)；和控制裝置根據(jù)供應(yīng)給控制曲軸箱內(nèi)壓力的容積控制閥的電流調(diào)節(jié)該容積控制閥的開放，從而改變壓縮機的容積。
9.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于扭矩測定裝置測定作用于壓縮機驅(qū)動軸上的扭矩。
10.如權(quán)利要求9所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于扭矩測定裝置具有一個包括一個十字頭型傳感器的磁致伸縮測定部分。
11.如權(quán)利要求4所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于溫度傳感器布置在蒸發(fā)器附近，用于測定流過蒸發(fā)器的空氣的溫度。
12.如權(quán)利要求8所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于不論吸氣壓力如何，根據(jù)供應(yīng)的電流調(diào)節(jié)容積控制閥的開度。
13.如權(quán)利要求8所述的空調(diào)設(shè)備，其特征在于容積控制閥布置在連接排氣室和曲軸箱的通道內(nèi)。
14.一種控制汽車空調(diào)設(shè)備中變?nèi)輭嚎s機工作容積的方法，其特征在于在汽車處于正常行駛狀態(tài)時，執(zhí)行控制壓縮機工作容積的的反饋控制程序，以便壓縮機的反作用扭矩接近目標扭矩，目標扭矩根據(jù)乘客車廂的溫度來確定；在汽車處于非正常行駛狀態(tài)時，中斷反饋控制程序，以便扭矩接近預(yù)定值。
15.如權(quán)利要求14所述的控制變?nèi)輭嚎s機工作容積的方法，其特征在于將預(yù)定值選擇為扭矩的最大值或者最小值。
16.如權(quán)利要求14或15所述的控制變?nèi)輭嚎s機工作容積的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)工作容積控制閥的開度，控制曲軸箱內(nèi)的壓力，來改變變?nèi)輭嚎s機的工作容積；及根據(jù)供給工作容積控制閥的電流來改變工作容積控制閥的開度，而壓縮機的工作容積隨供給該工作容積控制閥的電流改變。
全文摘要
一種具有一個制冷劑回路的空調(diào)設(shè)備,包括一個冷凝器,一個減壓裝置,一個蒸發(fā)器,及一個變?nèi)輭嚎s機。該空調(diào)設(shè)備具有一個扭矩測定裝置,一個外部信息測定裝置。該扭矩測定裝置直接或者間接測定作用于壓縮機的扭矩,該外部信息測定裝置測定各種外部信息而非扭矩。該空調(diào)設(shè)備還具有一個根據(jù)外部信息測定裝置提供的信息確定目標扭矩的控制裝置。該控制裝置執(zhí)行控制壓縮機工作容積的反饋控制程序,以使扭矩測定裝置測定的扭矩接近目標扭矩。
文檔編號B60H1/32GK1282860SQ0012411
公開日2001年2月7日 申請日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月7日
發(fā)明者竹中健二, 太田雅樹, 柏木陽一郎, 川口真廣, 園部正法, 樽谷知二, 大立泰治, 倉掛浩隆, 宮川和仁, 山中康司 申請人:株式會社豐田自動織機制作所