СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEM FOR AIR CONDITIONING OF VEHICLE

Область техники
Настоящее описание в целом относится к способам и системам для управления системой кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащей компрессор.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Автомобильные системы кондиционирования воздуха обеспечивают комфортные условия для водителя во время езды путем охлаждения воздуха в салоне транспортного средства до желаемой температуры. Воздух в салоне охлаждают путем пропускания воздуха над испарителем и направления охлажденного воздуха в салон. Охлаждение воздуха, окружающего испаритель, происходит, когда жидкий хладагент в испарителе переходит в газовую фазу, поглощая тепло из окружающего воздуха. Образовавшиеся пары хладагента из испарителя поступают в компрессор, где подвергаются сжатию для образования пара хладагента высокого давления. Сжатые пары хладагента из компрессора поступают в конденсатор, где происходит их переход в жидкую фазу. Жидкий хладагент высокого давления из конденсатора пропускают через дроссельный вентиль, где происходит его расширение с образованием жидкого хладагента низкого давления, далее поступающего в испаритель.
Для поддержания нормальной работы системы кондиционирования воздуха один или несколько параметров (например, давление, температуру и т.п.) хладагента, циркулирующего через различные компоненты системы кондиционирования воздуха, контролируют по выходным сигналам одного или нескольких датчиков. Например, давление на стороне низкого давления (в настоящем описании также именуемое «давление на стороне всасывания») пара хладагента, выходящего из испарителя и поступающего в компрессор, контролируют с помощью датчика давления на стороне всасывания, расположенного в линии низкого давления, по которой пары хладагента поступают в компрессор. Когда давление на стороне всасывания падает ниже порогового, он подает сигнал того, что испаритель приближается к состоянию замерзания. В связи с этим, компрессор отключают во избежание замерзания воды в испарителе. Кроме того, используют датчик давления на стороне нагнетания, расположенный в линии высокого давления, по которой сжатые пары хладагента поступают из компрессора в конденсатор, для контроля давления пара хладагента высокого давления (в настоящем описании также именуемого «давление на выходе компрессора), выходящего из испарителя. Когда датчик давления на стороне нагнетания указывает на то, что давление является чрезмерным и превышает пороговое давление на выходе, компрессор можно отключить. Кроме того, в некоторых примерах используют датчик частоты вращения компрессора для определения частоты вращения компрессора, с помощью которой можно диагностировать работу компрессора. Компрессор можно приводить в действие с помощью устройства преобразования энергии, например двигателя или мотора, через механизм сцепления. Поэтому частоту вращения компрессора можно определять, не используя датчик частоты вращения компрессора, а выводя ее из скорости устройства преобразования энергии.
Однако авторы настоящего изобретения осознали потенциальные недостатки подобных систем. В качестве одного примера, использование двух датчиков давления - один в линии низкого давления к компрессору, а второй - в линии высокого давления от компрессора - повышает стоимость системы. Использование датчика частоты вращения компрессора для измерения частоты вращения компрессора делает систему еще более дорогостоящей, а косвенное определение частоты вращения компрессора (например, по частоте вращения двигателя) не дает достоверных результатов, если муфта не обеспечивает заданного сцепления, в связи с чем эффективность диагностики снижается. Кроме того, чем больше количество используемых датчиков, тем больше устройств сопряжения и стратегий управления необходимо использовать, что усложняет систему, в том числе создает компоновочные трудности. В целом, при использовании трех датчиков для контроля состояния хладагента, циркулирующего в одном компрессоре, увеличивается себестоимость и потребность в пространстве для размещения компонентов, в результате чего системы кондиционирования воздуха становятся громоздкими и дорогостоящими.
В одном примере вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ для системы кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащий шаги, на которых: расцепляют муфту компрессора, если давление на входе компрессора падает ниже первого порогового давления; и увеличивают скорость вентилятора конденсатора, если давление на выходе компрессора превышает второе пороговое давление, при этом давление, как на входе, так и на выходе компрессора, определяют с помощью датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора.
Таким образом, вместо двух датчиков давления, расположенных в линиях высокого давления и низкого давления соответственно, используют один датчик давления, расположенный в камере сжатия компрессора, для определения давления на сторонах всасывания и нагнетания компрессора.
С помощью единственного датчика давления в одной из камер сжатия компрессора можно получить больше информации, чем от традиционно расположенных датчиков. Например, в камере сжатия можно определить как давление на стороне всасывания, так и давление на стороне нагнетания, в соответствующий момент цикла сжатия. Минимальное давление в камере сжатия во время цикла сжатия является показателем давления на стороне всасывания, а максимальное давление в камере сжатия во время цикла сжатия является показателем давления на стороне нагнетания. Кроме того, скорость изменения давления в камере сжатия от максимального до минимального и наоборот прямо пропорциональна фактической частоте вращения компрессора. Следовательно, изменение давления является показателем фактической частоты вращения компрессора, независимо от того, успешно или нет муфта компрессора системы кондиционирования воздуха КВ (АС) выполняет соответствующую команду.
В качестве примера, во время работы транспортного средства с включенной системой кондиционирования воздуха по выходному сигналу датчика давления, расположенного в камере сжатия цилиндра компрессора системы кондиционирования воздуха, можно определять давление на входе компрессора и давление на выходе компрессора. По выходному сигналу датчика давления также можно определять рабочую частоту вращения компрессора. Например, когда поршень компрессора совершает ход всасывания, а всасывающий клапан цилиндра, содержащего этот поршень, открыт, пары хладагента текут в камеру сжатия из всасывающей линии (то есть линии низкого давления), и давление хладагента в цилиндре представляет собой давление хладагента во всасывающей линии. В связи с этим, в одном примере, в первом интервале хода всасывания, когда всасывающий клапан открыт, по показаниям давления от датчика давления можно определять давление на входе компрессора. Затем, когда поршень компрессора совершает ход нагнетания, а нагнетательный клапан цилиндра открыт, пары хладагента истекают из цилиндра, и давление хладагента в цилиндре представляет собой давление хладагента в нагнетательной линии (то есть линии высокого давления). Поэтому во втором интервале хода нагнетания, когда нагнетательный клапан открыт, по показаниям давления от датчика давления можно определять давление на выходе компрессора. Кроме того, продолжительность одного полного рабочего цикла цилиндра (в настоящем описании также именуемая «общая продолжительность») также можно определить по выходному сигналу датчика давления; а частоту вращения компрессора можно определить по общей продолжительности цикла. Таким образом, давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора можно определять по выходным сигналам датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха.
В еще одном примере давление на входе компрессора можно определять по минимальному давлению, показанному датчиком давления в камере сжатия во время рабочего цикла цилиндра компрессора, а давление на выходе можно определять по максимальному давлению, показанному датчиком давления во время рабочего цикла цилиндра компрессора.
Затем давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора можно использовать для контроля работы и (или) диагностики аномальных состояний одного или нескольких компонентов системы кондиционирования воздуха. Например, по давлению на входе компрессора можно диагностировать состояние замерзания испарителя; по давлению на выходе компрессора можно диагностировать состояния чрезмерного давления на выходе, например, те, что возникают в связи с неустановившейся частотой вращения двигателя; а по частоте вращения компрессора можно контролировать и (или) диагностировать состояние муфты, например, находится ли муфта в зацепленном, расцепленном или пробуксовывающем состоянии.
Таким образом, используя единственный датчик давления, расположенный в камере сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха, для определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора, можно снизить себестоимость и обеспечить более компактную компоновку, а также повысить эффективность контроля и диагностики.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
ФИГ. 1 представляет собой принципиальную схему системы кондиционирования воздуха транспортного средства.
ФИГ. 2 представляет собой принципиальную схему примера компрессора, могущего входить в состав системы кондиционирования воздуха на ФИГ. 1
На ФИГ. 3 представлена блок-схема способа для регулирования работы системы кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащей компрессор, согласно раскрываемому изобретению.
На ФИГ. 4 представлена блок-схема примера способа для определения давления на входе компрессора согласно раскрываемому изобретению.
На ФИГ. 5 представлена блок-схема примера способа для определения давления на выходе компрессора согласно раскрываемому изобретению.
На ФИГ. 6 представлена блок-схема примера способа для определения частоты вращения компрессора согласно раскрываемому изобретению.
На ФИГ. 7 представлен пример диаграммы фаз распределения цилиндра компрессора, содержащей первый интервал для определения давления на входе компрессора и второй интервал для определения давления на выходе компрессора согласно раскрываемому изобретению.
На ФИГ. 8 представлен пример кривой зависимости «давление - объем», иллюстрирующей работу цилиндра компрессора.
На ФИГ. 9 представлен пример диаграммы фаз распределения цилиндра компрессора с указанием изменения давления в цилиндре компрессора в виде роста давления на выходе компрессора во время работы компрессора.
Осуществление изобретения
Настоящее описание относится к управлению системой кондиционирования воздуха транспортного средства. А именно, согласно раскрываемому изобретению, работу автомобильной системы кондиционирования воздуха регулируют в зависимости от одного или нескольких параметров работы компрессора, в том числе давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора, определяемых по выходным сигналам единственного датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха. В одном неограничивающем примере система кондиционирования воздуха может быть выполнена, как показано на ФИГ. 1. Кроме того, в одном неограничивающем примере система кондиционирования воздуха на ФИГ. 1 может содержать компрессор, например, компрессор, изображенный на ФИГ. 2. Когда транспортное средство находится во включенном (ON) состоянии, контроллер, например, климатический контроллер 26 на ФИГ. 1, может выполнять алгоритмы управления согласно способам на ФИГ. 4, 5 и 6 для определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора соответственно по выходным сигналам датчика давления, расположенного в поршне компрессора, для регулирования работы системы кондиционирования воздуха согласно способу на ФИГ. 3. На ФИГ. 7 представлен пример диаграммы фаз распределения цилиндра компрессора, содержащей первый интервал низкого давления и второй интервал высокого давления для определения одного или нескольких параметров работы компрессора. На ФИГ. 8 представлен пример кривой «давление - объем», иллюстрирующей изменения давления и объема во время рабочего цикла цилиндра компрессора и содержащей интервалы высокого и низкого давления для определения одного или нескольких параметров работы компрессора. На ФИГ. 9 представлен пример изменения давления в цилиндре компрессора, в том числе минимальное и максимальное давление, во время рабочего цикла цилиндра компрессора, по которым определяют один или несколько параметров работы компрессора.
Обратимся к ФИГ. 1: система 100 кондиционирования воздуха содержит испаритель 8 для охлаждения воздуха в салоне транспортного средства. Воздух пропускают над испарителем 8 с помощью вентилятора 50 и направляют циркулировать по салону 2 транспортного средства. Климатический контроллер 26 управляет вентилятором 50 в соответствии с водительскими настройками и показаниями климатических датчиков. Датчик 4 температуры направляет показание температуры испарителя 8 в климатический контроллер 26. Датчик 30 температуры в салоне направляет показание температуры в салоне в климатический контроллер 26. Аналогичным образом, датчик 32 влажности направляет в климатический контроллер 26 показание влажности в салоне. Датчик 34 нагрузки от солнца направляет показание повышения температуры в салоне под действием солнечного света в климатический контроллер 26. Климатический контроллер 26 также принимает входные сигналы от водителя, вводимые через пульт 28 водителя, и направляет значения необходимой температуры испарителя и фактической температуры испарителя в контроллер 12 устройства преобразования энергии. Таким образом, контроллер 26 принимает сигналы от нескольких датчиков, представленных на ФИГ. 1, и задействует несколько исполнительных механизмов для регулирования работы системы кондиционирования воздуха в зависимости от полученных сигналов и в соответствии с командами в памяти контроллера.
С помощью пульта 28 водителя водитель может выбирать необходимые значения температуры в салоне, скорости вентилятора и путь распределения кондиционированного воздуха в салоне. Пульт 28 водителя может включать в себя ручки настройки и нажимные кнопки для выбора настроек кондиционирования воздуха. В некоторых примерах пульт 28 водителя выполнен с возможностью приема входных сигналов через дисплей с сенсорным управлением.
Хладагент поступает в испаритель 8 через клапан 20 испарителя после закачки в конденсатор 16. Газообразный хладагент из испарителя 8 поступает в компрессор 18 для сжатия. Из сжатого хладагента производят отбор теплоты для его сжижения в конденсаторе 16. Сжиженный хладагент расширяется после прохождения через клапан 20 испарителя, в результате чего снижается температура испарителя 8.
Компрессор 18 содержит муфту 24, клапан 22 регулирования производительности, поршень 80 и качающуюся шайбу 82. В системе кондиционирования воздуха поршень 80 сжимает хладагент, текущий из компрессора 18 кондиционера в конденсатор 16. Качающаяся шайба 82 регулирует ход поршня 80 для регулирования давления, под которым хладагент выходит из компрессора 18 кондиционера, в зависимости от потока масла через клапан 22 регулирования производительности. Муфта 24 выполнена с возможностью выборочно входить в зацепление и выходить из него для подачи на компрессор 18 кондиционера энергию вращения от устройства 10 преобразования энергии. Например, муфта 24 может представлять собой электромагнитную муфту; для вхождения муфты 24 в зацепление на нее можно подавать напряжение. Для расцепления муфты 24 на нее можно подать нулевое напряжение. В одном примере устройство 10 преобразования энергии представляет собой двигатель, подающий энергию вращения на компрессор 18 и колеса 60 через трансмиссию 70. В других примерах устройство 10 преобразования энергии представляет собой электромотор, подающий энергию вращения на компрессор 18 кондиционера и колеса 60 через трансмиссию 70. Энергию вращения можно подавать на компрессор 18 кондиционера от устройства 10 преобразования энергии через ремень 42. В одном примере ремень 42 механически соединяет вал 40 с компрессором 18 кондиционера через муфту 24. Вал 40 может представлять собой коленчатый вал двигателя, вал якоря или иной вал.
Датчик 81 давления расположен в камере сжатия компрессора 18. А именно, датчик 81 давления может быть расположен так, чтобы чувствительный элемент подвергался воздействию давлений в камере сжатия. В одном примере, как показано на фигуре, датчик 81 давления может быть расположен в поршне 80 компрессора. В еще одном примере датчик 81 давления может быть расположен в головке цилиндра. В другом примере датчик 81 давления может быть расположен в стенке цилиндра. По выходным сигналам датчика 81 давления за один или несколько рабочих циклов цилиндра компрессора определяют один или несколько параметров работы компрессора, в том числе давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора. А именно, давление на входе компрессора можно определять по показаниям давления, полученным от датчика 81 давления во время хода всасывания поршня 80; давление на выходе компрессора можно определять по показаниям давления датчика 81 давления во время хода нагнетания поршня 80; а частоту вращения компрессора можно определять по продолжительности одного полного рабочего цикла цилиндра, причем продолжительность полного рабочего цикла цилиндра можно определить по выходным сигналам датчика давления. Таким образом, используя единственный датчик давления, расположенный в одной из нескольких камер сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха, для определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора, можно снизить себестоимость и обеспечить более компактную компоновку. Процесс определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора; а также процесс регулирования работы системы кондиционирования воздуха в зависимости от результатов определения вышеуказанных давлений и частоты вращения будут подробно раскрыты ниже в описании ФИГ. 3-9.
Контроллер 12 и (или) климатический контроллер 26 принимает сигналы от нескольких датчиков на ФИГ. 1 и задействует несколько исполнительных механизмов на ФИГ. 1 для регулирования работы системы в зависимости от полученных сигналов и в соответствии с командами в памяти контроллера. В одном примере, контроллер 12 и (или) климатический контроллер 26 выполнены с возможностью принимать сигналы от датчика 81 давления и задействовать несколько исполнительных механизмов для регулирования работы одного или нескольких компонентов системы кондиционирования воздуха, в том числе муфты 24 и вентилятора конденсатора (не показан) в зависимости от полученных сигналов. Например, система 100 кондиционирования воздуха может содержать датчик 81 давления, установленный в камере сжатия компрессора. Как показано, датчик 81 давления выполнен с возможностью направлять показание давления в климатический контроллер 26. Следует понимать, что в некоторых примерах датчик 81 давления выполнен с возможностью направлять показания давления в контроллер 12 устройства преобразования энергии. В других примерах датчик 81 давления выполнен с возможностью направлять выходной сигнал в климатический контроллер 26, в свою очередь выполненный с возможностью направлять эти показания давления в контроллер 12 устройства преобразования энергии. Климатический контроллер 26 и (или) контроллер 12 устройства преобразования энергии выполнены с возможностью регулировать работу одного или нескольких компонентов системы кондиционирования воздуха в зависимости от показаний давления, полученных от датчика 81 давления.
В одном примере система на ФИГ. 1 представляет собой систему кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащую устройство преобразования энергии; компрессор кондиционера, содержащий цилиндр, при этом цилиндр содержит поршень, всасывающий клапан и нагнетательный клапан; датчик давления, расположенный в одной из нескольких камер сжатия компрессора; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти, при выполнении которых контроллер определяет давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора по выходному сигналу датчика давления, когда транспортное средство находится во включенном состоянии. Система включает в себя то, что давление на входе компрессора определяют по выходному сигналу датчика давления, выданному во время хода всасывания поршня и в интервале низкого давления, имеющем место между моментом открытия всасывающего клапана и моментом закрытия всасывающего клапана во время хода всасывания; и то, что давление на выходе компрессора определяют по выходному сигналу датчика давления, выданному во время хода нагнетания поршня и в интервале высокого давления, имеющем место между моментом открытия нагнетательного клапана и моментом закрытия нагнетательного клапана во время хода нагнетания. Система дополнительно включает в себя то, что контроллер дополнительно содержит команды в долговременной памяти, при выполнении которых контроллер: в случае превышения пороговой частоты вращения компрессора, расцепляет муфту, соединяющую компрессор с устройством преобразования энергии, когда давление на входе компрессора падает ниже первого порогового давления; расцепляет указанную муфту, когда давление на выходе компрессора превышает второе пороговое давление; и извещает о состоянии пробуксовки муфты, когда разность ожидаемой частоты вращения компрессора и фактической частоты вращения компрессора превышает пороговую, при этом в основе ожидаемой частоты вращения компрессора лежит частота вращения устройства преобразования энергии.
В одном варианте осуществления система на ФИГ. 1 представляет собой систему кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащую устройство преобразования энергии; компрессор кондиционера, содержащий поршень, клапан регулирования производительности для регулирования хода поршня и муфту, выборочно соединяющую компрессор с устройством преобразования энергии; датчик давления, непосредственно соединенный с поршнем; и контроллер, содержащий команды для: определения того, что муфта находится в зацеплении на основе того, что частота вращения компрессора превышает пороговую, при этом частоту вращения компрессора определяют по выходному сигналу датчика давления, непосредственно соединенного с поршнем; и, если будет установлено, что муфта находится в зацеплении, выдачи команды клапану регулирования уменьшить длину хода поршня, когда давление на входе компрессора падает ниже первого порогового давления, при этом давление на входе компрессора определяют по выходному сигналу датчика давления, непосредственно соединенного с поршнем; и выдачи команды клапану регулирования уменьшить длину хода поршня, когда давление на выходе компрессора превышает второе пороговое давление, при этом давление на выходе компрессора определяют по выходному сигналу датчика давления, непосредственно соединенного с поршнем. Система включает в себя то, что первое пороговое давление ниже второго порогового давления. Система дополнительно включает в себя то, что контроллер содержит дополнительные команды для ослабления тока, подаваемого на муфту, для расцепления муфты, когда давление на входе компрессора падает ниже третьего порогового давления, или когда давление на выходе компрессора превышает четвертое пороговое давление, при этом третье пороговое давление ниже первого порогового давления; и четвертое пороговое давление выше второго порогового давления. Система дополнительно включает в себя то, что устройство преобразования энергии представляет собой двигатель. В некоторых примерах устройство преобразования энергии может представлять собой мотор.
Несмотря на то, что система кондиционирования воздуха на ФИГ. 1 содержит компрессор с регулируемой производительностью, в некоторых примерах система кондиционирования воздуха может содержать компрессор постоянной производительности, например, компрессор 200, представленный на ФИГ. 2, который будет раскрыт ниже.
Компрессор 200 содержит муфту 210 и один или несколько цилиндров 206 компрессора. Каждый цилиндр 206 содержит поршень 202, расположенный в камере 205 сжатия. Возвратно-поступательное движение поршня 202 обеспечивает аксиальная шайба 208 (в настоящем описании аксиальная шайба также может именоваться «качающаяся шайба» или «наклонная шайба»). Аксиальную шайбу 208 может непосредственно или опосредованно приводить в действие коленчатый вал двигателя через ременную передачу. Муфта 210 выполнена с возможностью выборочно входить в зацепление и выходить из него для подачи на компрессор 200 кондиционера энергии вращения от устройства преобразования энергии. Например, муфта 210 может представлять собой электромагнитную муфту; для вхождения муфты 210 в зацепление на нее можно подавать напряжение. Для расцепления муфты 210 на нее можно подать нулевое напряжение. В одном примере устройство преобразования энергии представляет собой двигатель, подающий энергию вращения на компрессор 200 через трансмиссию. В других примерах устройство преобразования энергии представляет собой электромотор, подающий энергию вращения на компрессор 200 кондиционера через трансмиссию. Энергию вращения можно подавать на компрессор 200 кондиционера от устройства преобразования энергии через ремень. В одном примере ремень механически соединяет вал, например, коленчатый вал двигателя, вал якоря или иной вал, с компрессором 200 кондиционера через муфту 210. В одном примере муфта 210 может представлять собой электромагнитную муфту.
Как минимум один цилиндр 206 компрессора 200 содержит датчик 204 давления. В одном примере датчик давления может быть расположен в поршне 202. В еще одном примере датчик 204 давления может быть расположен в головке цилиндра. В некоторых других примерах датчик давления может быть расположен в других областях в цилиндре, например, во всасывающем клапане или нагнетательном клапане. В любом случае, датчик 204 давления располагают таким образом, чтобы чувствительный элемент подвергался воздействию давления в камере 205 сжатия. Таким образом, датчик 204 давления указывает давление пара хладагента в цилиндре 206. Иными словами, датчик давления может быть непосредственно соединен с поршнем или головкой цилиндра таким образом, чтобы датчик давления мог указывать давление хладагента в цилиндре. По показаниям давления от датчика давления можно определять давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора, как будет раскрыто ниже и более подробно раскрыто со ссылкой на ФИГ. 3-9.
В одном примере датчик 204 давления направляет показания давления в контроллер (например, контроллер 12 и (или) климатический контроллер 26 на ФИГ. 1). Контроллер выполнен с возможностью задействовать несколько исполнительных механизмов для регулирования работы одного или нескольких компонентов системы кондиционирования воздуха (например, системы 100 кондиционирования воздуха на ФИГ. 1), в том числе муфты 24 и вентилятора конденсатора (не показан) в зависимости от полученных сигналов. Как показано на фигуре, датчик 204 давления выполнен с возможностью направлять показание давления в климатический контроллер 26. Следует понимать, что в некоторых примерах датчик 204 давления выполнен с возможностью направлять показания давления в контроллер устройства преобразования энергии (например, контроллер 12 устройства преобразования энергии на ФИГ. 1). В других примерах датчик давления 104 может направлять показания в климатический контроллер, в свою очередь выполненный с возможностью направлять показания давления в контроллер устройства преобразования энергии. Климатический контроллер и (или) контроллер устройства преобразования энергии (например, климатический контроллер 26 и (или) контроллер 12 устройства преобразования энергии на ФИГ. 1) выполнены с возможностью регулировать работу одного или нескольких компонентов системы кондиционирования воздуха в зависимости от показаний давления от датчика 204 давления.
Каждый цилиндр 202 многоцилиндрового компрессора 200 также содержит всасывающий клапан 220 и нагнетательный клапан 222. Во время работы компрессора, когда поршень 202 совершает ход всасывания (то есть, когда поршень 202 движется от верхней мертвой точки ВМТ (TDC) к нижней мертвой точке НМТ (BDC) цилиндра), пар хладагента низкого давления течет в цилиндр 206 через всасывающий клапан, открываемый, когда давление пара хладагента во всасывающей линии 212 превысит давление в цилиндре (то есть давление хладагента в цилиндре). После открытия всасывающего клапана 220 пар низкого давления из всасывающей линии 212 течет в цилиндр 206 при первом, относительно низком, постоянном давлении (представляющем собой давление пара во всасывающей линии 212) до завершения хода всасывания. Таким образом, в одном примере по показаниям давления, полученным от датчика 204 давления в первом интервале во время хода всасывания поршня 202, содержащего датчик 204 давления, можно определять давление пара во всасывающей линии, также обозначаемое термином «давление на входе компрессора». Кроме того, во время хода всасывания, нагнетательный клапан может оставаться в закрытом положении под действием давления пара хладагента в нагнетательной линии 214. В еще одном примере по показанию минимального давления, полученному от датчика давления во время рабочего цикла цилиндра компрессора, можно определять давление на входе компрессора.
Во время хода нагнетания (то есть когда поршень 202 движется от НМТ к ВМТ цилиндра), поршень 202 сжимает пар хладагента в цилиндре 206. Во время хода нагнетания, когда давление хладагента в цилиндре 206 превысит давление хладагента в нагнетательной линии 214, под его действием возможно открытие нагнетательного клапана 222. После открытия нагнетательного клапана 222 сжатый пар хладагента высокого давления может течь в нагнетательную линию 214 под вторым, относительно высоким, постоянным давлением (являющимся давлением пара в нагнетательной линии 214), пока не окончится ход нагнетания. Таким образом, в одном примере по показаниям давления, полученным от датчика 204 давления во втором интервале во время хода нагнетания поршня 202, можно определять давление пара в нагнетательной линии, в настоящем описании также именуемое «давление на выходе компрессора». Кроме того, во время хода нагнетания всасывающий клапан может сохранять закрытое положение под действием давления пара хладагента в цилиндре 206. В еще одном примере по показанию максимального давления, полученному от датчика давления во время рабочего цикла цилиндра компрессора, можно определять давление на выходе компрессора. Однако следует отметить, что в случае выхода муфты из зацепления или внезапного уменьшения производительности, максимальное значение от датчика давления не будет отражать давление на выходе компрессора.
Кроме того, по изменениям давления во время рабочего цикла компрессора можно определять продолжительность рабочего цикла компрессора. Указанная продолжительность может служить показателем частоты вращения компрессора. По результатам определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора также можно регулировать работу системы кондиционирования воздуха с помощью климатического контроллера, например, контроллера 26 на ФИГ. 1. Подробное описание регулирования работы системы кондиционирования воздуха будет представлено со ссылкой на ФИГ. 3. Процесс определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора будет подробно раскрыт ниже в описаниях ФИГ. 4-9.
Таким образом, с помощью единственного датчика давления, например, датчика 204 давления, расположенного внутри поршня компрессора, можно определять один или несколько параметров работы компрессора, в том числе давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора.
На ФИГ. 3 представлен пример способа 300. для управления системой кондиционирования воздуха КВ (АС) (например, системой 100 кондиционирования воздуха на ФИГ. 1), входящей в состав транспортного средства, согласно раскрываемому изобретению. А именно, способ 300 относится к управлению компрессором системы кондиционирования воздуха (например, компрессором 18 на ФИГ. 1) в зависимости от выходных сигналов датчика давления (например, датчика 81 давления на ФИГ. 1 или датчика 204 давления на ФИГ. 2), расположенного в камере сжатия (например, камере 205 сжатия на ФИГ. 2) компрессора. Способ 300 будет раскрыт в настоящем описании для компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1-2, однако следует понимать, что способ можно применять для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Команды для реализации способа 300 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, может выполнять контроллер, например, контроллер 26 на ФИГ. 1, в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше в описании ФИГ. 1. Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы двигателя согласно раскрытым ниже способам.
Выполнение способа 300 начинают на шаге 302. На шаге 302 способ 300 включает в себя определение параметров работы. Параметры работы могут включать в себя параметры работы системы кондиционирования воздуха, параметры работы устройства преобразования энергии и параметры работы транспортного средства. Параметры работы включают в себя, помимо прочих, состояние системы кондиционирования воздуха, напряжение на муфте системы кондиционирования воздуха, скорость вентилятора конденсатора, температуру в салоне, частоту вращения двигателя, нагрузку двигателя, ток мотора и частоту вращения мотора. Способ 300 следует на шаг 304 после определения параметров работы.
На шаге 304 способ 300 включает в себя определение давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора по выходным сигналам датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Например, давление на входе компрессора можно определять по составляющей низкого давления выходных сигналов датчика давления; давление на выходе компрессора можно определять по составляющей высокого давления выходных сигналов датчика давления; а частоту вращения компрессора можно определять по общей продолжительности рабочего цикла компрессора, определяемой по выходным сигналам датчика давления. Таким образом, по выходным сигналам единственного датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора, можно определять давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора. Процессы определения давления на входе компрессора, давления на выходе компрессора и частоты вращения компрессора будут подробно раскрыты ниже в описаниях ФИГ. 4, 5 и 6 соответственно.
Затем способ 300 следует на шаг 306. На шаге 306 способ 300 включает в себя определение того, активировано ли кондиционирование воздуха. Определение того, активировано ли кондиционирование воздуха, может включать в себя определение состояния системы кондиционирования воздуха. Состояние системы кондиционирования воздуха может представлять собой двоичную величину со значениями «включена» (то есть «активирована») и «выключена» (то есть «не активирована»). Состояние системы кондиционирования воздуха может также включать в себя дополнительную информацию, например, требуемую температуру в салоне. В качестве неограничивающего примера, состоянием системы кондиционирования воздуха может управлять водитель транспортного средства через пульт водителя. Если водитель дает команду на включение системы кондиционирования воздуха, например, через пульт водителя, то система кондиционирования воздуха будет находиться в состоянии «активирована» или «включена». Аналогичным образом, если водитель дает команду на выключение системы кондиционирования воздуха, то система кондиционирования воздуха будет находиться в состоянии «не активирована» или «выключена». Если система кондиционирования воздуха активирована, то муфта системы кондиционирования воздуха (например, муфта 24 на ФИГ. 1 или муфта 210 на ФИГ. 2) должна находиться в зацеплении. Если система кондиционирования воздуха не активирована, то муфта системы кондиционирования воздуха не должна находиться в зацеплении.
В некоторых примерах определение того, активирована ли система кондиционирования воздуха, дополнительно включает в себя определение того, необходимо ли охлаждение, когда система кондиционирования воздуха находится во включенном состоянии. Например, система кондиционирования воздуха может быть включена и получить команду на поддержание заданной температуры в салоне. Когда температура в салоне достигнет заданной температуры в салоне, кондиционирование воздуха может быть включено, но не активировано. Таким образом, система кондиционирования воздуха может быть активирована только тогда, когда система кондиционирования воздуха находится во включенном состоянии, однако кондиционирование воздуха также может быть деактивировано, когда система кондиционирования воздуха находится во включенном состоянии. Если заданная температура в салоне отличается от измеренной температуры в салоне, то кондиционирование воздуха активируют для устранения разности заданной и измеренной температур в салоне.
Получив подтверждение того, что кондиционирование воздуха активировано, способ 300 следует на шаг 318. На шаге 318 способ 300 включает в себя определение того, превышает ли разность ожидаемой частоты вращения компрессора и фактической частоты вращения компрессора пороговую. Фактическая частота вращения компрессора может быть показателем зацепления, расцепления или пробуксовки муфты системы кондиционирования воздуха. Фактическую частоту вращения компрессора можно определить на шаге 304 по выходным сигналам датчика давления. Процесс определения фактической частоты вращения компрессора будет подробно раскрыт в описании ФИГ. 6, 7 и 8. В основе ожидаемой частоты вращения компрессора может лежать частота вращения устройства преобразования энергии (например, двигателя или мотора).
В одном примере, получив подтверждение того, что кондиционирование воздуха активировано, можно проверить, превышает ли фактическая частота вращения компрессора пороговую. Пороговая частота вращения может представлять собой заранее заданное пороговое значение. Если фактическая частота вращения компрессора ниже пороговой, можно констатировать, что муфта не находится в зацеплении. В настоящем описании муфта системы кондиционирования воздуха также может именоваться просто «муфта». Кроме того, можно известить об аномальной работе системы кондиционирования воздуха. Извещение об аномальной работе системы кондиционирования воздуха может включать в себя включение индикаторной лампы неисправности. Таким образом, если система кондиционирования воздуха активирована, а частота вращения компрессора ниже пороговой, муфта системы кондиционирования воздуха может не находиться в зацеплении. В некоторых примерах проверку того, превысила ли фактическая частота вращения компрессора пороговую, можно выполнять по прошествии порогового периода после активации КВ. Соответственно, если кондиционирование воздуха было активировано в течение порогового периода, и если частота вращения компрессора ниже пороговой по прошествии указанного порогового периода, можно установить, что муфта системы кондиционирования воздуха не находится в зацеплении.
В некоторых примерах, установив, что муфта не находится в зацеплении в то время, как система кондиционирования воздуха активирована, контроллер может выполнить операции управления для ввода муфты в зацепление. Операции управления могут включать в себя повышение напряжения, подаваемого на электромагнитную муфту.
Если на шаге 318 будет получен ответ «ДА», способ следует на шаг 320. На шаге 320 способ 300 включает в себя извещение о том, что муфта пробуксовывает. Известить о пробуксовке муфты можно с помощью диагностического кода в памяти контроллера (например, контроллера 12 или климатического контроллера 26), а также с помощью сигнала на пульте на приборном щитке. После этого выполнение способа 300 можно завершить. Если на шаге 318 будет получен ответ «НЕТ», способ 300 следует на шаг 322. На шаге 322 контроллер может известить о том, что муфта находится в зацеплении, и компрессор работает нормально. Извещать о нахождении муфты в зацеплении можно путем установки флажка состояния муфты, обозначающего активное состояние (например, путем присвоения первого значения двоичной величины). В одном примере, при получении подтверждения того, что муфта системы кондиционирования воздуха находится в зацеплении, когда система кондиционирования воздуха активирована, способ может содержать шаг, на котором уменьшают напряжение, подаваемое на муфту, до тех пор, пока не произойдет пробуксовка муфты, чтобы определить пороговое напряжение, ниже которого может произойти пробуксовка муфты. Затем контроллер может установить напряжение, подаваемое на муфту, на пороговом уровне. Например, напряжение первой величины можно подавать на муфту для ввода ее в зацепление, а после вхождения муфты в зацепление на нее можно подавать напряжение второй величины, причем напряжение второй величины ниже напряжения первой величины.
Известив о нахождении муфты системы кондиционирования воздуха в зацеплении на шаге 322, способ 300 следует на шаг 324. На шаге 324 способ 300 включает в себя проверку того, находится ли давление на входе компрессора на уровне ниже порогового. Давление на входе компрессора можно определять по выходным сигналам датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Например, по выходным сигналам датчика давления в пределах постоянного интервала низкого давления во время хода всасывания поршня компрессора можно определять давления на входе компрессора. Процесс определения давления на входе компрессора будет подробно раскрыт в описании ФИГ. 4, 7, 8 и 9. Давление на входе компрессора может падать ниже порогового, когда испаритель, из которого текучая среда низкого давления поступает в компрессор, работает в условиях замерзания. Соответственно, если на шаге 324 будет получен ответ «ДА», способ 300 следует на шаг 326.
На шаге 326 способ 300 включает в себя деактивацию системы кондиционирования воздуха. Деактивация системы кондиционирования воздуха может включать в себя расцепление муфты системы кондиционирования воздуха. В одном примере расцепление муфты системы кондиционирования воздуха может включать в себя подачу нулевого напряжения на муфту системы кондиционирования воздуха.
В некоторых примерах, если система кондиционирования воздуха содержит компрессор с регулируемой производительностью, то при подтверждении того, что давление на входе компрессора ниже порогового, контроллер может отрегулировать длину хода поршня компрессор для поддержания давления на входе компрессора выше порогового.
После расцепления муфты на шаге 326 способ 300 следует на шаг 328 для проверки того, произошло ли расцепление муфты. О том, что расцепление муфты произошло, может свидетельствовать то, что частота вращения компрессора падает ниже пороговой. Поэтому на шаге 328 способ 300 включает в себя проверку того, упала ли частота вращения компрессора ниже пороговой. Если на шаге 328 будет получен ответ «ДА», способ 300 следует на шаг 336. На шаге 336 способ 300 включает в себя извещение о том, что муфта расцеплена. Извещение о том, что муфта расцеплена, включает в себя установку флажка состояния муфты, обозначающего деактивированное состояние.
Если на шаге 328 будет получен ответ «НЕТ», способ 300 следует на шаг 330. Если частота вращения компрессора не упала ниже пороговой, можно констатировать, что муфта не вышла из зацепления полностью. Соответственно, на шаге 330 способ 300 включает в себя извещение о том, что муфта находится в зацеплении, в то время как система кондиционирования воздуха деактивирована. На шаге 330 способ 300 может дополнительно включать в себя извещение об аномальной работе системы кондиционирования воздуха. Извещение об аномальной работе системы кондиционирования воздуха может включать в себя установку соответствующего диагностического кода неисправности в контроллере и может дополнительно включать в себя включение индикаторной лампы неисправности. Если на шаге 324 будет получен ответ «НЕТ», способ следует на шаг 332. На шаге 332 способ 300 включает в себя проверку того, превышает ли давление на выходе компрессора второе пороговое давление. Давление на выходе компрессора можно определять по выходным сигналам датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Например, когда компрессор наращивает давление на выходе компрессора, максимальное давление в камере сжатия представляет собой давление на выходе компрессора. В некоторых примерах по выходным сигналам датчика давления в пределах постоянного интервала высокого давления во время хода нагнетания поршня компрессора можно определять давление на выходе компрессора. Процесс определения давления на выходе компрессора будет подробно раскрыт в описании ФИГ. 5, 7, 8 и 9. Если компрессор работает с приводом от двигателя, давление на выходе компрессора может превышать второе пороговое значение, когда двигатель работает в неустановившихся режимах (например, во время резкого ускорения после холостого хода). Если на шаге 322 будет получен ответ «ДА», способ 300 следует на шаг 326 для расцепления муфты, а затем на шаг 328 для проверки расцепления, как раскрыто выше.
В одном примере, в случае компрессора постоянной производительности, когда муфта расцеплена, показания давления от датчика давления не отражают давление на входе и (или) выходе компрессора. Поэтому, когда муфта компрессора расцеплена, давление на выходе компрессора можно моделировать или оценивать по одному или нескольким параметрам работы транспортного средства или системы кондиционирования воздуха, в том числе по измеренной температуре на выходе компрессора и (или) предыдущим показаниям давления, полученным от датчика давления, когда муфта была в зацеплении. Когда смоделированное давление на выходе упадет ниже порогового давления на выходе, компрессор можно вновь включить. Однако, в случае компрессора с регулируемой производительностью, показания давления можно получать непрерывно. Поэтому, когда давление на выходе компрессора, показываемое датчиком давления, превысит пороговое, длину хода поршня компрессора с регулируемой производительностью можно уменьшить для поддержания давления на выходе компрессора на уровне не выше порогового.
Если на шаге 332 будет получен ответ «НЕТ», способ следует на шаг 334. На шаге 334 способ 300 включает в себя продолжение эксплуатации системы кондиционирования воздуха в соответствии с текущими параметрами работы. Затем выполнение способа 300 можно завершить.
Вернемся на шаг 306: если система кондиционирования воздуха не активирована, способ следует на шаг 308. На шаге 308 способ 300 включает в себя проверку того, находится ли частота вращения компрессора на уровне ниже порогового. Если на шаге 308 будет получен ответ «ДА», то муфта расцеплена. Поэтому, в случае подтверждения того, что частота вращения компрессора ниже пороговой, способ 300 включает в себя извещение о том, что муфта расцеплена. Извещение о том, что муфта расцеплена, может включать в себя установку флажка состояния муфты, обозначающего, что муфта расцеплена (например, путем присвоения второго значения двоичной величины).
Однако, если частота вращения компрессора превышает пороговую, когда кондиционирование воздуха не активировано, способ 300 следует на шаг 310. На шаге 310 способ 300 включает в себя извещение о том, что муфта находится в зацеплении. Способ 300 дополнительно включает в себя извещение о том, что система кондиционирования воздуха работает аномально. Извещение об аномальной работе системы кондиционирования воздуха может включать в себя установку соответствующего диагностического кода неисправности в контроллере и может дополнительно включать в себя включение индикаторной лампы неисправности. В некоторых примерах способ 300 может дополнительно включать в себя выполнение операции управления для расцепления муфты. Операция управления для расцепления муфты может включать в себя подачу нулевого напряжения на муфту системы кондиционирования воздуха.
Таким образом, работу системы кондиционирования воздуха транспортного средства можно регулировать в зависимости от показаний датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора.
Обратимся к ФИГ. 4, иллюстрирующей способ 400 для определения давления на входе компрессора по показаниям датчика давления (например, датчика 81 давления на ФИГ. 1 или датчика 204 давления на ФИГ. 2), расположенного в камере сжатия (например, камере 205 сжатия на ФИГ. 2). Способ 400 может храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти контроллера, например, контроллера 26 на ФИГ. 1. Способ 400 раскрыт в настоящем описании для компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1 и 2, однако следует понимать, что способ можно применять для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Способ 400 можно выполнять совместно со способом 300 на ФИГ. 3.
На шаге 402 способ 400 включает в себя отслеживание выходных сигналов датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Выходные сигналы датчика давления может отслеживать контроллер, например, контроллер 26 или контроллер 12 на ФИГ. 1, когда система кондиционирования воздуха включена. Например, контроллер выполнен с возможностью опрашивать датчик давления постоянно через заранее заданные интервалы (например, каждую миллисекунду). Выходной сигнал датчика давления может представлять собой электрический выходной сигнал, например, напряжение или ток. Затем контроллер может преобразовывать электрический выходной сигнал в значение давления.
Затем способ 400 следует на шаг 404. На шаге 404 способ 400 включает в себя определение рабочего цикла цилиндра компрессора (например, цилиндра 206 на ФИГ. 2), содержащего датчик давления, по выходным сигналам датчика давления.
В одном примере рабочий цикл компрессора также можно определять по углу поворота коленчатого вала компрессора, положению всасывающего клапана цилиндра компрессора (например, всасывающего клапана 220 на ФИГ. 2) и положению нагнетательного клапана цилиндра компрессора (например, нагнетательного клапана 222 на ФИГ. 2). Например, определение рабочего цикла компрессора может включать в себя определение положения поршня, в том числе определение того, находится ли поршень компрессора в ВМТ или в НМТ, или того, совершает ли поршень ход всасывания или ход нагнетания, по углу поворота коленчатого вала компрессора и (или) по положениям всасывающего клапана и нагнетательного клапана цилиндра компрессора. В некоторых примерах рабочий цикл компрессора можно определять по положению коленчатого вала двигателя.
Определение рабочего цикла компрессора может дополнительно включать в себя определение внутрицилиндрового давления цилиндра компрессора по выходным сигналам датчика давления во время каждого рабочего цикла цилиндра в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров. В одном примере, пороговое количество рабочих циклов цилиндров может представлять собой заранее заданное пороговое значение. В еще одном примере пороговое количество рабочих циклов цилиндров может зависеть от параметров работы, в том числе параметров работы транспортного средства и параметров работы системы кондиционирования воздуха.
Затем способ 400 следует на шаг 406. На шаге 406 способ 400 включает в себя выделение выходных сигналов датчика давления, когда компрессор работает в первом интервале или первом периоде, причем первый интервал имеет место во время хода всасывания поршня. Первый интервал представляет собой интервал между первым углом поворота коленчатого вала и вторым углом поворота коленчатого вала коленчатого вала компрессора во время хода всасывания поршня. В некоторых примерах первый интервал может представлять собой интервал между первым углом поворота коленчатого вала и вторым углом поворота коленчатого вала коленчатого вала двигателя во время хода всасывания поршня компрессора. В одном примере первый интервал может иметь место во время хода всасывания, когда всасывающий клапан открыт, а нагнетательный клапан закрыт. А именно, первый интервал может иметь место во время хода всасывания после открытия всасывающего клапана и до закрытия всасывающего клапана. Во время хода всасывания нагнетательный клапан может находиться в закрытом положении. В еще одном примере первый интервал может соответствовать интервалу во время хода всасывания, когда давление в цилиндре остается постоянным. В еще одном примере первый интервал может соответствовать интервалу во время хода всасывания, когда рабочий объем цилиндра больше первого порогового и меньше второго порогового значения, причем второе пороговое значение больше первого порогового значения. В другом примере первый интервал может начинаться по прошествии первого заранее заданного числа градусов поворота коленчатого вала после открытия всасывающего клапана и заканчиваться за второе заранее заданное число градусов поворота коленчатого вала до закрытия всасывающего клапана (то есть до достижения поршнем НМТ) во время хода всасывания. После выделения выходных сигналов датчика давления, полученных в первом интервале во время хода всасывания, способ 400 следует на шаг 408. На шаге 408 способ 400 включает в себя определение давление на входе компрессора по выделенным выходным сигналам датчика давления. Определение давления на входе компрессора может включать в себя определение значений давления по выходным сигналам датчика давления, выделенным в первом интервале в течение порогового количества рабочих циклов цилиндра. В одном примере указанные значения давления, определенные в первом интервале каждого рабочего цикла цилиндра в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров, можно усреднить для определения давления на входе компрессора. В некоторых других примерах самые низкие значения давления, определенные в первом интервале каждого рабочего цикла в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров, можно усреднить для определения давления на входе компрессора. Определив давления на входе компрессора, способ 400 совершает возврат.
Несмотря на то, что раскрытый выше пример иллюстрирует выделение составляющей низкого давления выходных сигналов датчика давления, полученных в первом интервале во время хода всасывания поршня, в некоторых примерах давление на входе компрессора можно определять по минимальному давлению в камере сжатия во время рабочего цикла компрессора. Например, наименьшее давление за рабочий цикл равно давлению на входе компрессора. Поэтому по показанию минимального давления определяют давление на входе компрессора.
Таким образом, по выходным сигналам датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха, можно определять давление на входе компрессора.
Обратимся к ФИГ. 5, на которой представлен способ 500 для определения давления на выходе компрессора по выходным сигналам датчика давления (например, датчика 81 давления на ФИГ. 1 или датчика 204 давления на ФИГ. 2), расположенного в камере сжатия компрессора (например, камере 205 сжатия на ФИГ. 2). Способ 500 может храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти контроллера, например, контроллера 26 или контроллера 12 на ФИГ. 1. Способ 500 раскрыт в настоящем описании для компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1 и 2, однако следует понимать, что способ можно применять для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Способ 500 можно выполнять совместно со способом 300 на ФИГ. 3.
На шаге 502 способ 500 включает в себя отслеживание выходных сигналов датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Выходные сигналы датчика давления может отслеживать контроллер, например, контроллер 26 на ФИГ. 1, когда система кондиционирования воздуха включена. Например, контроллер выполнен с возможностью опрашивать датчик давления постоянно через заранее заданные интервалы (например, каждую миллисекунду). Выходной сигнал датчика давления может представлять собой электрический выходной сигнал, например, напряжение или ток. Затем контроллер может преобразовывать электрический выходной сигнал в значение давления.
Затем способ 500 следует на шаг 504. На шаге 504 способ 500 включает в себя определение рабочего цикла цилиндра компрессора (например, цилиндра 206 на ФИГ. 2), содержащего датчик давления, по выходным сигналам датчика давления. Как раскрыто выше в описании ФИГ. 4, в одном примере рабочий цикл цилиндра компрессора можно также определять по углу поворота коленчатого вала компрессора, положению всасывающего клапана цилиндра компрессора (например, всасывающего клапана 220 на ФИГ. 2) и положению нагнетательного клапана цилиндра компрессора (например, нагнетательного клапана 222 на ФИГ. 2). Например, определение рабочего цикла компрессора может включать в себя определение положения поршня, в том числе определение того, находится ли поршень компрессора в ВМТ или в НМТ, или того, совершает ли поршень ход всасывания или ход нагнетания, по углу поворота коленчатого вала компрессора и (или) по положениям всасывающего клапана и нагнетательного клапана цилиндра компрессора. В некоторых примерах рабочий цикл компрессора можно определять по положению коленчатого вала двигателя. Определение рабочего цикла компрессора может дополнительно включать в себя определение внутрицилиндрового давления цилиндра компрессора по выходным сигналам датчика давления во время каждого рабочего цикла цилиндра в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров. В одном примере пороговое количество рабочих циклов цилиндров может представлять собой заранее заданное пороговое значение. В еще одном примере пороговое количество рабочих циклов цилиндров может зависеть от параметров работы, в том числе параметров работы транспортного средства и параметров работы системы кондиционирования воздуха. Затем способ 500 следует на шаг 506. На шаге 506 способ 500 включает в себя выделение выходных сигналов датчика давления, полученных во время работы компрессора во втором интервале или втором периоде, причем второй интервал имеет место во время хода нагнетания поршня. Второй интервал представляет собой интервал между третьим углом поворота коленчатого вала и четвертым углом поворота коленчатого вала коленчатого вала компрессора во время хода нагнетания поршня. В одном примере второй интервал может иметь место во время хода нагнетания, когда всасывающий клапан закрыт, а нагнетательный клапан открыт. А именно, второй интервал может иметь место во время хода нагнетания после открытия нагнетательного клапана и до закрытия нагнетательного клапана. Во время хода нагнетания всасывающий клапан может находиться в закрытом положении. В еще одном примере второй интервал может соответствовать интервалу во время хода нагнетания, когда давление в цилиндре остается постоянным. В еще одном примере второй интервал может соответствовать интервалу во время хода всасывания, во время которого рабочий объем цилиндра больше третьего порогового значения и меньше четвертого порогового значения, причем четвертое пороговое значение больше третьего, но меньше первого. В другом примере второй интервал может начинаться по прошествии первого заранее заданного числа градусов поворота коленчатого вала после открытия нагнетательного клапана и заканчиваться за второе заранее заданное число градусов поворота коленчатого вала до закрытия нагнетательного клапана (то есть до достижения поршнем ВМТ) во время хода нагнетания.
Выделив выходные сигналы датчика давления, полученные во втором интервале во время хода нагнетания, способ 500 следует на шаг 508. На шаге 508 способ 500 включает в себя определение давления на выходе компрессора по выделенным выходным сигналам датчика давления. Определение давления на выходе компрессора может включать в себя определение значений давления по выходным сигналам датчика давления, выделенным во втором интервале каждого рабочего цикла в течение порогового количества рабочих циклов цилиндра. В одном примере, значения давления, определенные во втором интервале каждого рабочего цикла цилиндра в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров, можно усреднить для определения давления на выходе компрессора. В некоторых других примерах наивысшие значения давления из определенных во втором интервале каждого рабочего цикла в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров можно усреднить для определения давления на выходе компрессора. Определив давление на выходе компрессора, способ 500 совершает возврат.
Несмотря на то, что раскрытый выше пример иллюстрирует выделение составляющей высокого давления выходного сигнала датчика давления во втором интервале во время хода нагнетания поршня, в некоторых примерах максимальные значения показаний датчика давления можно обособить от минимальных значений давления; и по максимальному значению давления в камере сжатия во время рабочего цикла компрессора можно определять давление на выходе компрессора. Например, максимальное давление за цикл равно давлению на выходе компрессора. Поэтому по максимальному значению показаний давления определяют давление на выходе компрессора.
Таким образом, по выходным сигналам датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора системы кондиционирования воздуха, можно определять давление на выходе компрессора.
Обратимся к ФИГ. 6, на которой представлен способ 600 для определения частоты вращения компрессора по выходным сигналам датчика давления (например, датчика 81 давления на ФИГ. 1 или датчика 204 давления на ФИГ. 2), расположенного в камере сжатия (например, камере 205 сжатия на ФИГ. 2) компрессора. Способ 600 может храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти контроллера, например, контроллера 26 или контроллер 12 на ФИГ. 1. В настоящем описании способ 600 раскрыт для компонентов и систем, показанных на ФИГ. 1, однако следует понимать, что способ можно применять для других систем без отступления от объема раскрываемого здесь изобретения. Способ 600 можно выполнять совместно со способом 300 на ФИГ. 3.
На шаге 602 способ 600 включает в себя отслеживание выходных сигналов датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Отслеживать выходные сигналы датчика давления может контроллер, например, контроллер 26 на ФИГ. 1, когда система кондиционирования воздуха включена. Например, контроллер выполнен с возможностью опрашивать датчик давления постоянно через заранее заданные интервалы (например, каждую миллисекунду). Выходной сигнал датчика давления может представлять собой электрический выходной сигнал, например, напряжение или ток. Затем контроллер может преобразовывать электрический выходной сигнал в значение давления.
Затем способ 600 следует на шаг 604. На шаге 604 способ 600 включает в себя определение рабочего цикла цилиндра компрессора (например, цилиндра 206 на ФИГ. 2), содержащего датчик давления, по выходным сигналам датчика давления, углу поворота коленчатого вала коленчатого вала компрессора, положению всасывающего клапана цилиндра компрессора (например, всасывающего клапана 220 на ФИГ. 2) и положению нагнетательного клапана цилиндра компрессора (например, нагнетательного клапана 222 на ФИГ. 2). Например, определение рабочего цикла цилиндра компрессора может включать в себя определение положения поршня, включающее в себя определение того, находится ли поршень компрессора в ВМТ или в НМТ, или того, совершает ли поршень ход всасывания или ход нагнетания, по углу поворота коленчатого вала компрессора и (или) по положениям всасывающего клапана и нагнетательного клапана цилиндра компрессора. Определение рабочего цикла компрессора может дополнительно включать в себя определение внутрицилиндрового давления цилиндра компрессора по выходным сигналам датчика давления во время каждого рабочего цикла цилиндра в течение порогового количества рабочих циклов цилиндров. В некоторых примерах рабочий цикл цилиндра можно выводить только из выходных сигналов датчика давления.
Затем способ 600 следует на шаг 606. На шаге 606 способ 600 включает в себя определение общей продолжительности рабочего цикла цилиндра компрессора. Общая продолжительность представляет собой период, за который поршень цилиндра совершает один полный рабочий цикл цилиндра, начиная от ВМТ, двигаясь к НМТ во время хода всасывания и достигая НМТ в конце хода всасывания, и двигаясь к ВМТ во время хода нагнетания и достигая ВМТ в конце хода нагнетания. Например, в некоторых режимах работы, выполнение одного полного рабочего цикла в цилиндре может занять сто миллисекунд (один рабочий цикл может соответствовать одному обороту коленчатого вала компрессора). Следовательно, можно установить, что общая продолжительность составляет 100 миллисекунд.
Определив общую продолжительность, способ 600 следует на шаг 608. На шаге 608 способ 600 включает в себя определение частоты вращения компрессора по общей продолжительности. Например, если общая продолжительность составляет 100 миллисекунд, то можно установить, что частота вращения компрессора составляет 600 оборотов в минуту.
Таким образом, частоту вращения компрессора можно определять по выходному сигналу датчика давления, расположенного в поршне компрессора. Следовательно, с помощью единственного датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора, можно определять давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора, что устраняет необходимость двух датчиков давления (одного, расположенного в линии всасывания компрессора, для измерения давления на входе компрессора, и одного, расположенного в линии нагнетания компрессора, для измерения давления на выходе компрессора). Благодаря этому можно снизить себестоимость и обеспечить более компактную компоновку.
В одном примере способы, раскрытые на ФИГ. 3-6, могут представлять собой способ для системы кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащий шаги, на которых: оценивают давление на входе и давление на выходе компрессора по выходному сигналу датчика давления, расположенного в камере сжатия компрессора; расцепляют муфту компрессора, если давление на входе ниже первого порогового давления; и увеличивают скорость вентилятора конденсатора, если давление на выходе выше второго порогового давления. Способ дополнительно включает в себя то, что оценка давления на входе включает в себя выделение составляющей низкого давления из выходных сигналов датчика давления, полученных в течение некоторого периода, при этом в основе указанного периода лежит количество рабочих циклов компрессора; и то, что оценка давления на стороне нагнетания включает в себя выделение составляющей высокого давления из выходных сигналов датчика давления, полученных в течение такого периода. Способ дополнительно включает в себя то, что в основе составляющей низкого давления лежит выходной сигнал давления, выданный во время хода всасывания поршня; причем в основе составляющей высокого давления лежит выходной сигнал давления, выданный во время хода нагнетания поршня; причем в основе составляющей низкого давления также лежит выходной сигнал давления, выданный в первом интервале во время хода всасывания поршня, при этом первый интервал имеет место, когда всасывающий клапан цилиндра, содержащего поршень, открыт, а нагнетательный клапан цилиндра закрыт; причем в основе составляющей низкого давления также лежит выходной сигнал давления, выданный во втором интервале во время хода нагнетания поршня, при этом второй интервал имеет место, когда всасывающий клапан закрыт, а нагнетательный клапан открыт. Способ дополнительно включает в себя то, что оценка давления на входе дополнительно включает в себя усреднение составляющей низкого давления, выделенной в течение указанного количества рабочих циклов компрессора; причем оценка давления на выходе дополнительно включает в себя усреднение составляющей высокого давления, выделенной в течение указанного количества рабочих циклов компрессора.
Способ дополнительно включает в себя шаг, на котором расцепляют муфту компрессора, если давление на стороне нагнетания превышает третье пороговое давление, при этом первое пороговое давление ниже второго порогового давления, а второе пороговое давление ниже третьего порогового давления.
Способ дополнительно включает в себя шаг, на котором оценивают частоту вращения компрессора по показаниям датчика давления; и дополнительно включает в себя шаг, на котором определяют, что муфта находится в зацеплении, на основе того, что частота вращения компрессора превышает пороговую; и извещают о состоянии пробуксовки муфты, если разность ожидаемой частоты вращения компрессора и оцененной частоты вращения компрессора превышает пороговую, при этом в основе ожидаемой частоты вращения компрессора лежит частота вращения устройства преобразования энергии, приводящего компрессор в действие.
В еще одном примере способы, раскрытые на ФИГ. 3-6, могут представлять собой способ для системы кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащий шаги, на которых: регулируют один из параметров управления кондиционированием воздуха в зависимости от давления хладагента на входе компрессора, оцененного по одному или нескольким показаниям давления, полученным от датчика давления в первом интервале общей продолжительности рабочего цикла компрессора; и регулируют другой параметр управления кондиционированием воздуха в зависимости от давления хладагента на выходе компрессора, оцененного по одному или нескольким показаниям давления, измеренным датчиком давления во втором интервале указанной общей продолжительности, причем датчик давления расположен в камере сжатия компрессора. Способ включает в себя то, что оценка давления на входе включает в себя усреднение одного или нескольких показаний давления, выданных в первом интервале; причем оценка давления на выходе включает в себя усреднение одного или нескольких показаний давления, выданных во втором интервале. Способ дополнительно включает в себя то, что первый интервал имеет место во время хода всасывания поршня компрессора между первым углом поворота коленчатого вала и вторым углом поворота коленчатого вала; причем второй интервал имеет место во время хода нагнетания поршня компрессора между третьим углом поворота коленчатого вала и четвертым углом поворота коленчатого вала; причем оценка давления на входе включает в себя определение наименьшего из значений давления в первом интервале каждого рабочего цикла компрессора в течение порогового количества рабочих циклов компрессора и вычисление первого среднего значения наименьших значений давления; причем оценка давления на выходе включает в себя определение наибольшего из значений давления во втором интервале каждого рабочего цикла компрессора в течение порогового количества рабочих циклов компрессора и вычисление среднего значения наибольших значений давления.
Способ дополнительно включает в себя то, что регулирование параметра управления кондиционированием воздуха включает в себя уменьшение подачи тока на электромагнитную муфту компрессора для расцепления муфты компрессора, если давление на входе ниже первого порогового давления; причем регулирование другого параметра управления кондиционированием воздуха включает в себя увеличение скорости вентилятора конденсатора, если давление на выходе выше второго порогового давления, при этом второе пороговое давление выше первого.
Обратимся к ФИГ. 7: диаграмма 700 представляет собой диаграмму фаз распределения цилиндра поршневого компрессора. Компрессор может представлять собой компрессор с регулируемой производительностью (например, компрессор 18 на ФИГ. 1) или компрессор постоянной производительности (например, компрессор 200 на ФИГ. 2). А именно, диаграмма 700 содержит первый интервал рабочего цикла цилиндра компрессора для определения давления на входе компрессора и второй интервал рабочего цикла цилиндра компрессора для определения давления на выходе компрессора. Вращение коленчатого вала компрессора представлено на диаграмме 700 по оси x в углах поворота коленчатого вала УПКВ (CAD). Кривая 702 изображает положения поршня (по оси y) цилиндра компрессора с указанием их местоположения до верхней мертвой точки хода нагнетания и после верхней мертвой точки хода нагнетания. В рассматриваемом примере положения поршня компрессора указаны относительно положений коленчатого вала компрессора, однако в некоторых примерах положение поршня цилиндра компрессора можно определять относительно положения коленчатого вала двигателя. Например, в тех системах, где возвратно-поступательное движение поршня компрессора обеспечивает аксиальная шайба (например, аксиальная шайба 208 компрессора 200, представленная на ФИГ. 2, или качающаяся шайба 82 компрессора 18 на ФИГ. 1), непосредственно или опосредованно приводимая в действие вторичным валом коленчатого вала двигателя, положение поршня цилиндра компрессора можно указывать относительно положения коленчатого вала в углах поворота коленчатого вала. В примере, где поршень цилиндра компрессора приводят в действие коленчатым валом компрессора, коленчатый вал двигателя непосредственно или опосредованно приводит в действие коленчатый вал компрессора через ременную передачу.
Значения времени увеличиваются слева направо. Каждый ход цилиндра компрессора указан над синусоидальной кривой 702. Ходы разделены вертикальными линиями. Последовательность начинается в момент за 360 градусов угла поворота коленчатого вала до ВМТ хода нагнетания. Точки закрытия всасывающего клапана обозначены «ЗВК» (SVC). Точки открытия всасывающего клапана обозначены «ОВК» (SVO). Точки закрытия нагнетательного клапана обозначены «ЗНК» (DVC). Точки открытия нагнетательного клапана обозначены «ОНК» (DVO). Как показывает синусоидальная кривая 710, поршень плавно движется вниз от ВМТ, достигая дна в НМТ в конце хода всасывания. Затем поршень возвращается наверх, в ВМТ, к концу хода нагнетания. Затем поршень опять движется вниз к НМТ во время последующего хода всасывания и возвращается в исходное верхнее положение в ВМТ к концу последующего хода нагнетания.
Второй график 704 диаграммы 700 изображает пример изменения давления в цилиндре компрессора, определяемого преобразователем давления, расположенным в камере сжатия цилиндра компрессора. Таким образом, в любой момент времени давление в цилиндре может представлять собой давление пара хладагента в цилиндре.
Рабочий цикл цилиндра может начинаться в ВМТ хода всасывания и заканчиваться в ВМТ хода нагнетания спустя 360 градусов угла поворота коленчатого вала. Когда поршень находится в ВМТ хода всасывания, как всасывающий клапан, так и нагнетательный клапан закрыты. По мере движения поршня вниз во время хода всасывания, пары, находящиеся в мертвом пространстве цилиндра, расширяются. Поэтому давление в цилиндре падает по мере роста объема паров, как показано сегментом 710. Когда давление в цилиндре падает ниже давления пара во всасывающей линии (например, линия 212 на ФИГ. 2), происходит открытие всасывающего клапана под действием более высокого давления пара во всасывающей линии, и пар из всасывающей линии течет в цилиндр. Момент открытия всасывающего клапана обозначен как «ОВК». То есть пар в цилиндр начинает течь, когда открывается всасывающий клапан в ОВК, и продолжает течь, пока поршень не достигнет НМТ. В то же самое время нагнетательный клапан остается в закрытом положении под действием более высокого давления пара в нагнетательной линии. Во время между открытием всасывающего клапана и достижением поршнем НМТ в ходе всасывания, давление в цилиндре остается почти постоянным (на что указывает сегмент 712) на уровне давления на входе компрессора (708). Следовательно, по показаниям давления, полученным от датчика давления, расположенного в поршне цилиндра, во время между открытием всасывающего клапана и достижением поршнем НМТ, можно определять давление на входе компрессора. Соответственно, по показаниям давления, полученным в первом интервале d1 во время хода всасывания поршня компрессора, определяют давление на входе компрессора, при этом первый интервал начинается через первое пороговое количество градусов угла поворота коленчатого вала после ОВК и заканчивается за второе пороговое количество градусов угла поворота коленчатого вала до достижения поршнем НМТ хода всасывания. Когда поршень достигает НМТ хода всасывания, происходит закрытие всасывающего клапана, и начинается ход нагнетания. Момент закрытия всасывающего клапана обозначен как «ЗВК».
Во время хода нагнетания поршень поднимается от НМТ, сжимая пар в цилиндре. В результате, давление пара в цилиндре растет, на что указывает сегмент 714. Когда давление пара в цилиндре превысит давление пара в нагнетательной линии, происходит открытие нагнетательного клапана под действием более высокого давления пара в цилиндре, также удерживающего всасывающий клапан в закрытом положении. Момент открытия нагнетательного клапана обозначен как «ОНК». В связи с открытием нагнетательного клапана сжатый пар высокого давления течет из цилиндра в нагнетательную линию через нагнетательный клапан. Сжатый пар высокого давления начинает течь из цилиндра после открытия нагнетательного клапана и продолжает течь до тех пор, пока поршень компрессора не достигнет ВМТ в ходе нагнетания. Во время между открытием нагнетательного клапана и достижением поршнем ВМТ в ходе нагнетания, давление в цилиндре остается почти постоянным (на что указывает сегмент 716) на уровне давления на выходе компрессора (706). Следовательно, по показаниям давления, полученным от датчика давления, расположенного в поршне цилиндра, во время между открытием нагнетательного клапана и достижением поршнем ВМТ в ходе нагнетания, можно определять давление на выходе компрессора. Соответственно, показания давления, полученные во втором интервале d2 во время хода нагнетания поршня компрессора, используют для определения давления на выходе компрессора, при этом второй интервал начинается через третье пороговое количество градусов угла поворота коленчатого вала после ОНК и заканчивается за четвертое пороговое количество градусов угла поворота коленчатого вала до достижения поршнем ВМТ в ходе нагнетания.
Когда поршень достигнет ВМТ в ходе нагнетания, рабочий цикл цилиндра компрессора полностью завершится, а коленчатый вал компрессора завершит один полный оборот. Таким образом, по периоду выполнения рабочего цикла цилиндра компрессора, отражающему продолжительность выполнения одного рабочего цикла цилиндра компрессора, можно определять частоту вращения компрессора. Например, если период выполнения одного полного рабочего цикла цилиндра обозначить как «Р», то частоту вращения компрессора можно определить как 1/Р (результат деления единицы на период Р). Например, если выполнение одного рабочего цикла цилиндра компрессора занимает сто миллисекунд, то можно установить, что общая продолжительность рабочего цикла цилиндра составляет 100 миллисекунд, а частота вращения компрессора - 600 оборотов в минуту.
Таким образом, давление на входе компрессора, давление на выходе компрессора и частоту вращения компрессора можно определять по выходным сигналам единственного датчика давления, расположенного в поршне компрессора.
На ФИГ. 8 представлена диаграмма 800 изменения объема пара хладагента в цилиндре компрессора и давления пара в цилиндре во время рабочего цикла цилиндра. А именно, на диаграмме 800 представлены объем пара хладагента по оси x и давление пара хладагента по оси y.
В момент 802 поршень может находиться в ВМТ, а всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. Во избежание столкновения поршня с клапанной плитой в ВМТ, цилиндры компрессоров конструктивно выполняют с мертвым пространством, обозначенным как «Vc». Во время хода всасывания, по мере движения поршня вниз, пар в мертвом пространстве расширяется, увеличиваясь в объеме, на что указывает сегмент 710. В момент 806, когда давление в цилиндре падает чуть ниже давления всасывания (то есть давления пара во всасывающей линии), под действием более высокого давления во всасывающей линии происходит открытие всасывающего клапана, и пар течет из всасывающей линии в цилиндр. По мере того, как поршень продолжает движение к НМТ, объем пара растет, а давление остается почти постоянным на уровне давления всасывания, на что указывает сегмент 712. Поэтому давление всасывания является показателем давления на входе компрессора. Следовательно, по показаниям давления от датчика давления, расположенного в поршне, можно определять давление на входе компрессора, когда цилиндр компрессора работает в интервале w2, в котором давление в цилиндре почти постоянно, а объем пара в цилиндре находится в диапазоне между первым пороговым значением v1 и вторым пороговым значением v2. Соответственно, в одном примере, в первом интервале постоянного давления рабочего цикле цилиндра компрессора, когда объем пара в цилиндре находится в диапазоне между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, значения давления от датчика давления, расположенного в поршне компрессора в камере сжатия цилиндра, используют для определения давления на входе компрессора. Кроме того, первый интервал постоянного давления может иметь место во время хода всасывания поршня.
В момент 808 поршень достигает НМТ, и начинается ход нагнетания. Когда поршень находится в НМТ, всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. Во время хода нагнетания поршень поднимается от НМТ, тем самым сжимая пар в цилиндре. По мере сжатия пара, его объем уменьшается, а давление растет, на что указывает сегмент 714. В точке 804 давление пара в цилиндре превышает давление нагнетания (то есть давление пара в нагнетательной линии). Под действием более высокого давления пара в цилиндре происходит открытие нагнетательного клапана. Пока поршень продолжает движение к ВМТ во время хода нагнетания, сжатый пар высокого давления течет в нагнетательную линию из цилиндра через нагнетательный клапан при почти постоянном давлении, на что указывает сегмент 716. Таким образом, давление нагнетания является показателем давления на выходе компрессора. Следовательно, по показаниям давления от датчика давления, расположенного в поршне, можно определять давление на выходе компрессора, когда цилиндр компрессора работает в интервале w1, в котором давление в цилиндре почти постоянно, а объем пара в цилиндре лежит в диапазоне между третьим пороговым значением v3 и четвертым пороговым значением v4. Кроме того, третье пороговое значение может быть меньше четвертого порогового значения, которое может быть меньше первого порогового значения, при этом первое пороговое значение может быть меньше второго порогового значения. Соответственно, в одном примере во втором интервале постоянного давления рабочего цикла цилиндра компрессора, когда объем пара в цилиндре лежит в диапазоне между третьим пороговым объемом и четвертым пороговым объемом, показания давления от датчика давления, расположенного в поршне компрессора в камере сжатия цилиндра, используют для определения давления на выходе компрессора. Кроме того, второй интервал постоянного давления может иметь место во время хода нагнетания поршня.
Таким образом, в первом интервале низкого давления во время хода всасывания поршня компрессора, по выходному сигналу внутрицилиндрового датчика давления, расположенного внутри поршня, можно определять давление на входе компрессора; а во втором интервале высокого давления во время хода нагнетания поршня, по выходному сигналу указанного датчика можно определять давление на выходе компрессора.
На ФИГ. 9 изображен пример кривой 900 со значениями давления по оси у и времени по оси х. Кривая 900 содержит линию 904, отражающую изменение давления в камере сжатия (например, камере 205 сжатия на ФИГ. 2) компрессора системы кондиционирования воздуха. Давление в камере сжатия может указывать датчик давления (например, датчик 81 давления на ФИГ. 1 или датчик 204 давления на ФИГ. 2), расположенный в камере сжатия. Кривая 900 также содержит линию 902, отражающую фактическое давление на выходе компрессора; линию 903, отражающую фактическое давление на входе компрессора; и линию 906, отражающую смоделированное (или прогнозное) давление на выходе компрессора, когда муфта системы кондиционирования воздуха расцеплена. Кривая 900 также содержит точки 908, обозначающие значения максимального давления в камере сжатия, определенные по выходным сигналам датчика давления в каждом рабочем цикле цилиндра компрессора; и точки 910, обозначающие значения минимального давления в камере сжатия, определенные по выходным сигналам датчика давления в каждом рабочем цикле цилиндра компрессора.
Значения времени увеличиваются слева направо. В моменты Т0, Т1, Т2, Т3 и Т4 поршень компрессора, расположенный в камере сжатия компрессора, может находиться в ВМТ. Один полный рабочий цикл цилиндра компрессора может происходить в промежутках между каждой из точек времени Т0, Т1, Т2, Т3 и Т4. Между Т0 и Т4, по ходу времени, компрессор работает (муфта находится в зацеплении), а фактическое давление на выходе компрессора растет, на что указывает 902. Кроме того, поскольку компрессор работает, максимальное давление в камере сжатия в каждом рабочем цикле цилиндра равняется давлению на выходе компрессора; а минимальное давление в камере сжатия в каждом рабочем цикле цилиндра равняется давлению на входе компрессора. Таким образом, максимумы (обозначенные точками 908) представляют давление на выходе компрессора, а минимумы (обозначенные точками 910) представляют давление на входе компрессора. Следовательно, разделив максимумы и минимумы из выходных сигналов датчика давления, можно определить давление на выходе компрессора и давление на входе компрессора. Например, по показанию максимального давления между двумя минимальными значениями давления можно определять давление на выходе компрессора. Аналогичным образом, по показанию минимального давления между двумя максимальными значениями давления можно определять давление на входе компрессора. Кроме того, период времени, затрачиваемый на выполнение одного рабочего цикла цилиндра, прямо пропорционален частоте вращения компрессора. Поэтому по показаниям давления также можно определять частоту вращения компрессора.
В момент Т4 давление на выходе компрессора согласно показанию датчика давления превышает пороговое давление на выходе, на что указывает горизонтальная линия 905. Следовательно, в момент Т4 компрессор можно выключить. В случае компрессора постоянной производительности, как в рассматриваемом примере, когда компрессор выключен (например, путем расцепления муфты компрессора), показания давления от датчика давления не отражают давление на входе и (или) выходе компрессора. В связи с этим, в одном примере, когда компрессор выключен, давление на выходе компрессора можно моделировать или оценивать по одному или нескольким параметрам работы транспортного средства или системы кондиционирования воздуха, в том числе по измеренной температуре на выходе компрессора. Когда смоделированное значение давления на выходе будет меньше порогового давления на выходе (Т5), компрессор можно включить. Однако, в случае постоянно включенного компрессора с возможностью изменения производительности вместо циклического сцепления и расцепления муфты (то есть компрессора с регулируемой производительностью), показания давления можно получить непрерывно. Поэтому, в случае компрессора с регулируемой производительностью, когда давление на выходе компрессора согласно показаниям датчика давления превысит пороговое, длину хода поршня можно сократить для поддержания давления на выходе компрессора на уровне не выше порогового.
В одном примере системы и способы, раскрытые на ФИГ. 1-9, представляют собой систему кондиционирования воздуха транспортного средства, содержащую: устройство преобразования энергии; компрессор кондиционера, содержащий цилиндр, при этом цилиндр содержит камеру сжатия, поршень, всасывающий клапан и нагнетательный клапан; датчик давления, расположенный в камере сжатия цилиндра; и контроллер, содержащий команды в долговременной памяти, при выполнении которых контроллер: определяет давление на входе компрессора и давление на выходе компрессора по выходному сигналу датчика давления, когда транспортное средство находится во включенном состоянии; причем определение давления на входе компрессора и давления на выходе компрессора включает в себя выявление показания минимального давления и показания максимального давления в составе выходных сигналов датчика давления в каждом рабочем цикле цилиндра компрессора. Система также включает в себя то, что давление на входе компрессора определяют по показанию минимального давления, а давление на выходе компрессора определяют по показанию максимального давления; причем контроллер также содержит команды в долговременной памяти, при выполнении которых контроллер: определяет частоту вращения компрессора по выходным сигналам датчика давления; и, в случае превышения пороговой частоты вращения компрессора, расцепляет муфту, соединяющую компрессор с устройством преобразования энергии, когда давление на входе компрессора падает ниже первого порогового давления; расцепляет указанную муфту, когда давление на выходе компрессора превышает второе пороговое давление; и извещает о состоянии пробуксовки муфты, когда разность ожидаемой частоты вращения компрессора и фактической частоты вращения компрессора превышает пороговую, при этом в основе ожидаемой частоты вращения компрессора лежит частота вращения устройства преобразования энергии. Система дополнительно включает в себя то, что частота вращения компрессора прямо пропорциональна обратной величине продолжительности одного полного рабочего цикла цилиндра.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти с возможностью выполнения их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия реализуют путем выполнения команд, содержащихся в системе, содержащей вышеупомянутые технические средства в составе двигателя, взаимодействующих с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.