[发明专利]可变容量压缩机的容量控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于空调系统中的可变容量压缩机的容量控制系统。

背景技术

例如被用于车用空调系统中的往复运动型可变容量压缩机包括外壳，外壳 内部划分形成有排出室、吸入室、曲柄室以及缸膛(cylinder bore)。在曲柄 室内延伸的驱动轴上能倾斜运动地连结有斜板。包括斜板在内的变换机构将驱 动轴的旋转变换成配置于缸膛内的活塞的往复运动。活塞的往复运动执行从吸 入室向缸膛内吸入工作流体的吸入工序、吸入后的工作流体的压缩工序以及压 缩后的工作流体向排出室排出的排出工序。

活塞的冲程长度、即压缩机的排出容量通过使曲柄室的压力(控制压力) 改变可以改变。为控制排出容量，在连通排出室与曲柄室的供气通路中配置有 容量控制阀，在连通曲柄室与吸入室的抽气通路中配置有节流阀。

例如文献1(日本专利特开平9-268973号公报)所公开的容量控制阀内置 有用于感知吸入压力的感压构件。在使用上述容量控制阀的可变容量压缩机 中，感知吸入压力来反馈控制排出容量。具体来说，感压构件由例如波纹管构 成，若吸入压力降低，则为减少排出容量而伸张，并增大供气通路的开度。

此外，文献2(日本专利特开2001-107854号公报)所公开的可变容量压缩 机的容量控制方法中，进行容量控制，以使得两个压力监测点的压力差接近目 标值。

而且，文献3(日本专利特开2001-132650号公报)所公开的容量控制装置 反馈控制排出容量，以使得排出室的压力(排出压力)与吸入室的压力之间的压 力差(压差)接近目标值。即，文献3中的控制装置将压差作为控制对象来改变 对容量控制阀的通电量，并随之改变排出容量。例如，上述控制装置这样进行 动作：若压差欲缩小，则增大排出容量来使压差接近规定值。

可以认为文献3中的容量控制装置执行的压差控制与文献2中所公开的容 量控制方法相同，属于使两个压力监测点的压力差接近到目标值的控制。因此， 可变容量压缩机的容量控制装置能大致分为如文献1所代表的以吸入压力为控 制对象的吸入压力控制方式的容量控制装置和如文献2及文献3所代表的以压 差为控制对象的压差控制方式的容量控制装置。

以吸入压力为控制对象的吸入压力控制方式为适用于空调系统的排出容 量控制方法，在如今最广为利用。当在吸入压力控制方式中使排出容量减少时， 作为控制对象的吸入压力的目标值被变更为较高值。该方式中，当例如制冷循 环中的热负载较大并且压缩机的转速较低时，会发生无法充分地使排出容量减 少的情况。而且，当实际的吸入压力超过吸入压力的控制范围的上限时，还会 发生完全无法控制排出容量的情况。

此外，以吸入压力为控制对象时，容量控制阀需要内置有感知吸入压力的 波纹管和隔膜等感压构件，容量控制阀的结构复杂化。而且，在感压构件的尺 寸上也有限制，若想提高吸入压力的控制范围的上限，则不得不使螺线管大型 化。

另一方面，在车用空调系统中，可变容量压缩机的驱动对车辆的发动机来 说是较大的负载。因此，在例如车辆加速时和爬坡时等，使排出容量暂时减少 来降低压缩机的驱动负载。即，在确保一定程度的空气调节能力的同时将发动 机的动力尽可能转用于行驶动力。若在上述情况下热负载较大，则在吸入压力 控制方式中，吸入压力变得无法控制而不得不停止压缩机的工作，使车厢的空 气调节状态的牺牲变大。

为了消除上述吸入压力控制方式的缺点而研究出的便是专利文献2及专 利文献3所代表的压差控制方式，根据压差控制方式，不论热负载如何，排出 容量都能通过外部控制来迅速地变更。但是，压差控制方式中有以下缺点。

当反馈控制排出容量以使两个压力监测点的压力差接近目标值时，若想使 压力差比目标值缩小，则排出容量会被增大。上述控制动作中，若在制冷剂的 循环路中为制冷剂循环量不足适量的状态，则为使压力差接近目标值，排出容 量会被增大。其原因在于，制冷剂循环量不足时的在压力监测点之间的压力差 与制冷剂循环量为适量时的压力差相比减小。

制冷剂循环量的不足也会因循环路中的制冷剂量不足而产生。在制冷剂量 不足的状态下，即使增大排出容量，压差也无法到达目标值。因此，当在制冷 剂量不足的状态下反馈控制压力差时，排出容量加速增大，最终压缩机会在最 大容量下持续动作。上述动作可能会导致压缩机破损。