[发明专利]车辆空调系统的压缩机循环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机动车空调系统，该空调系统包括循环开停以控制冷却容量的制冷剂压缩机，更具体地是涉及压缩机循环控制方法，该方法动态地优化人体舒适度与压缩机可靠性。

背景技术

包括定容量制冷剂压缩机的空调系统的冷却容量的通常调节方式是循环开停该压缩机。在图1的典型汽车空调系统10中，压缩机12通过电致动离合器16连接至从动轮14，使得压缩机12可以通过分别接合与分离离合器16而循环开停。制冷剂从闭合回路中流过，该闭合回路包括顺次布置在压缩机排气和吸气端口26和28之间的冷凝器18、节流孔管20、蒸发器22和储液器/脱水器24。由电驱动的冷却风扇30提供用于移走冷凝器18中的高压制冷剂的热量的辅助空气流，节流孔管20允许管路30中的被冷却高压制冷剂在穿过蒸发器22之前以等焓方式膨胀。蒸发器22形成为带翅片的制冷剂导热管阵列，置于蒸发器22上游的进气管32容纳用于迫使空气穿过蒸发器管的马达驱动通风机34。管道32在通风机34的上游分叉，如图所示，入口空气控制门36可调节，以在外部空气与舱内空气之间分配入口空气。蒸发器22下游的出气管38容纳形成为带翅片的管阵列的加热器芯40，发动机冷却剂从该带翅片的管阵列中流过。加热器芯40有效地使出气管38分叉，如图所示，靠近加热器芯40的再加热空气控制门42是可调节的，以分配穿过与绕过加热器芯40的气流。加热与未加热的空气部分在处于加热器芯40下游的气室44中混合，如图所示，两个排气控制门46与48是可调节的，以引导混合空气穿过一个或多个出口，包括除霜出口50，加热器出口52，以及驾驶员与乘客面板出口54与56。基于微处理器的控制器58控制压缩机离合器16、冷却风扇30、鼓风机34、以及空气控制门36、42、46与48的致动。

通常对控制器58编程来根据需要循环开停压缩机，以防止冷凝水在蒸发器22上结冰，由加热器芯40再加热一部分受调节空气，使得通过出口50-56排出的空气温度对应期望的排气温度。通过响应低压侧制冷剂压力的压力传感器，或响应蒸发器出口空气温度(T_evp)的温度传感器60可以实现压缩机循环控制。在任一情况中，当测量的参数低于标定的下阈值时，分离压缩机离合器16，当测量的参数上升超过标定的上阈值时，压缩机离合器16然后再接合。例如，标定上下阈值使得T_evp在3℃与4.5℃之间循环，建立起1.5℃的滞环宽度。

较近时期，建议基于使用者冷却要求通过改变压缩机容量控制提高系统效率。在这种方式中，可以通过稍微提高蒸发器出口空气温度(或制冷剂压力)来降低压缩机容量以满足使用者冷却需求，提高蒸发器出口空气温度可以降低排气的过度除湿和蒸发器出口空气的连续再加热。例如参见Forrest等人的美国专利No.6293116，该专利转给了本发明的受让人，在此通过参考纳入本文。总原则是只将入口空气冷却到满足排气温度要求所需的低温。例如，如果排气温度目标是10℃，就不需要将空气冷却至3℃，然后只能将其再加热至10℃。为了使用者的舒适和防止挡风玻璃结雾需提供至少一定级别的除湿，因此蒸发器温度设定点可以保持在例如10℃的限制值之下。但是，降低过度除湿通常可以提高使用者的舒适度，并且在降低容量下操作压缩机可以改善空调系统的能效。这种控制可以通过电控可变容量压缩机而实现，但是使用固定容量压缩机通常可以具有更好的成本效率，该压缩机循环开停来控制冷却容量。另一可能性是循环气动控制可变容量压缩机，如由Zima等人在2007年5月22日提交的美国专利申请No.11/805469所公开的，其转让给了本发明的受让人，并且在此通过参考结合到本文中。