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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Feld der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem, umfassend
einen Kompressor mit variablem Hub zum Komprimieren und Abgeben
eines Kühlmittels,
während
zur gleichen Zeit die Abgabeleistung durch Änderung eines Steuerdrucks
geändert
wird, sowie einen Kühlkreis
und einen Heizkreis, die sich die Ausnutzung des Kompressors mit variablem
Hub teilen, wobei der Kühlkreis
oder der Heizkreis wahlweise verwendet werden.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Ein
Klimatisierungssystem dieser Art ist in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung (Kokai)
Nr. 7-19630 offenbart. Wenn der Kühlkreis in Benutzung ist, rezirkuliert
das vom Kompressor abgegebene Kühlmittel
zum Kompressor über
einen Kondensator, ein Drosselventil und einen Verdampfer. Wenn
andererseits der Heizkreis in Benutzung ist, rezirkuliert das vom
Kompressor abgegebene Kühlmittel
zum Kompressor über
einen Verdampfer und eine Druckreduziervorrichtung an einem ersten Bypass.
Der Betrieb des Kühlkreises
und des Heizkreises wird durch Betätigung eines Schaltventils
geschaltet.
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Wenn
der Heizkreis benutzt wird, wird der Kondensator isoliert und deshalb
wird der Abgabedruck durch den Ausgleich zwischen der Abgabemenge
des Kompressors und der Strömungsgeschwindigkeit
in der Druckreduziervorrich tung am Bypass bestimmt. Im Ergebnis
neigt der Abgabedruck des Kompressors dazu, dann höher zu sein, wenn
der Heizkreis in Benutzung ist, als wenn der Kühlkreis in Benutzung ist. Wenn
der Heizkreis in Benutzung ist, steigt deshalb der Abgabedruck oft
auf einen abnorm großen
Wert an. Im Hinblick darauf umfasst das herkömmliche System, wie es in Kokai Nr.
7-19630 offenbart ist, ein Druckentlastungsventil, das an einem
zweiten Bypass angeordnet ist, der den Kühlkreis und den Heizkreis verbindet.
In dem Falle, in dem der Abgabedruck einen abnorm großen Wert erreicht,
während
der Heizkreis benutzt wird, wird das Druckentlastungsventil geöffnet, um
das Kühlmittel
aus dem Heizkreis in den Kondensator freizugeben.
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Da
das Kühlmittel
aus dem Heizkreis in den Kondensator jedes Mal freigegeben wird,
wenn der Abgabedruck bei Benutzung des Heizkreises auf einen abnorm
großen
Wert ansteigt, wird jedoch das Kühlmittel
im Heizkreis in seiner Menge auf ein solches Ausmaß reduziert,
dass die Heizleistung ungenügend
wird. Auch wird das Kühlmittel
in unrentabler Weise in den Kondensator freigegeben unter Opferung
der Arbeit, die auf der Seite des Kompressors zur Steigerung des
Druckes erforderlich ist, was zu einem niedrigen Arbeitswirkungsgrad
führt.
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In
dem Falle, in dem ein in Kokai Nr. 11-180138 offenbarter Kompressor
mit variablem Hub, d. h. in dem Falle, in dem ein einen variablen Hub
aufweisender Kompressor mit einer einstellbaren Saugdruckeinstellung
als Kompressor benutzt wird, den sich der Kühlkreis und der Heizkreis teilen, kann
die Situation auftreten, in welcher das Klimatisierungssystem die
Heizfunktion nicht durchführen kann.
Insbesondere funktioniert das Leistungssteuerventil, das bei dem
in Kokai Nr. 11-180138 offenbarten, einen variablen Hub aufweisenden
Kompressor benutzt wird, dahingehend, dass es die Abgabeleistung
in einem solchen Ausmaß verringert,
dass die oben beschriebene Druckeinstellung reduziert wird. Sobald
die Atmosphärentemperatur
auf ein solches Niveau absinkt, dass der Sättigungsdruck des Kühlmittels
unter den Bereich der Druckeinstellung fällt, kann deshalb die Abgabeleistung
nicht gesteigert werden, und das Klimatisierungssystem kann die Heizfunktion
nicht ausüben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
dieser Erfindung ist es, ein Klimatisierungssystem bereitzustellen,
umfassend einen Kompressor mit variablem Hub sowie einen Kühlkreis und
einen Heizkreis, die sich den Kompressor mit variablem Hub wahlweise
teilen, wobei einerseits die Heizfunktion stets effektiv und wirksam
durchgeführt wird
und andererseits eine Reduktion in den Kühl- und Heizfunktionen vermieden
wird.
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Gemäß der Erfindung,
wie sie in Anspruch 1 definiert ist, wird ein Klimatisierungssystem
bereitgestellt, umfassend einen Kompressor mit variablem Hub zum
Komprimieren und Abgeben des Kühlmittels,
während
zur gleichen Zeit die Abgabeleistung durch Änderung des Steuerdrucks verändert wird,
einen Kühlkreis
und einen Heizkreis, die sich wahlweise die Benutzung des Kompressors
mit variablem Hub teilen, und Leistungssteuermittel zur Steuerung der
Abgabeleistung des Kompressors mit variablem Hub, basierend auf
dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und
dem Druck im Saugdruckbereich oder zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich
und dem Steuerdruck, wobei die Leistungssteuermittel sowohl die
Abgabekapazität
zur Zirkulierung des Kühlmittels
im Kühlkreis
als auch die Abgabekapazität
zur Zirkulierung des Kühlmittels
im Heizkreis steuern.
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Durch
Steuerung der Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck
zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Saugdruckbereich oder
zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Steuerdruck kann
die Abgabeleistung nach oben gesteuert werden, und infolgedessen
kann das Klimatisierungssystem die Heizfunktion selbst dann ausführen, wenn
die Temperatur sehr niedrig ist.
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Die
vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels, die
unten angegeben wird, zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen
vollständiger
verstanden werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1:
ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis
und einen Heizkreis gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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2:
eine seitliche Schnittansicht eines Kompressors mit variablem Hub.
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3:
ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis
und einen Heizkreis darstellt.
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4:
eine Schnittansicht eines Leistungssteuerventils 43.
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5:
ein Flussdiagramm, das ein Kühl-
und Heizsteuerprogramm darstellt.
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6:
ein Schaltdiagramm, das einen Kühlkreis
und einen Heizkreis gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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7:
eine Schnittansicht eines Leistungssteuerventils 66.
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8:
eine seitliche Schnittansicht eines Kompressors mit variablem Hub
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Klimatisierungssystem, das an einem selbst fahrenden Fahrzeug montiert
ist gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wird nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 5 erläutert.
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Die 1 und 3 zeigen
einen Kühlkreis 26 und
einen Heizkreis 27, die sich die Benutzung eines Kompressors 25 mit
variablem Hub teilen. Der Kühlkreis 26 umfasst
den Kompressor 25 mit variablem Hub, einen Strömungsdurchlass 28,
ein elektromagnetisches Drei-Wege-Schaltventil 29, einen
Strömungsdurchlass 30,
einen Kondensator 31, ein Rückschlagventil 32,
ein Drosselventil 33, einen Strömungsdurchlass 34 und
einen Verdampfer 35. Der Heizkreis 31 umfasst
den Kompressor 25 mit variablem Hub, den Strömungsdurchlass 28,
das Schaltventil 29, einen Strömungsdurchlass 36,
eine Drossel 37, einen Strömungsdurchlass 34 und
den Verdampfer 35. An der Auslasseite des Verdampfers 35 ist
ein Temperaturabfühlzylinder 38 angeordnet.
Der Temperaturabfühlzylinder 38 übermittelt
den Druck, welcher der Temperatur an der Auslasseite des Verdampfers 35 entspricht,
an das Drosselventil 33. Der Ven tilöffnungsgrad des Drosselventils 33 wird
basierend auf dem Druck gesteuert, der von dem Temperaturabfühlzylinder 38 entsprechend
der Temperatur auf der Auslasseite des Verdampfers 35 übertragen wird.
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In
dem Fall, in dem das Schaltventil 29 in einem ersten, in 1 dargestellten
Schaltzustand ist, wird das Kühlmittel,
das von dem Kompressor 25 mit variablem Hub abgegeben wird, über das
Schaltventil 29, den Kondensator 31, das Rückschlagventil 32, das
Drosselventil 33 und den Verdampfer 35 zum Kompressor 25 mit
dem variablen Hub rezirkuliert. In dem Fall, in dem das Kühlmittel
auf diese Weise im Kühlkreis 26 zirkuliert,
wird der Wärmeaustauschvorgang
im Verdampfer 35 durchgeführt, um die Räume des
Fahrzeugs zu kühlen.
In dem Fall, in dem das Schaltventil 29 andererseits in
einen zweiten, in 3 dargestellten Schaltzustand
eingestellt ist, rezirkuliert das vom Kompressor 25 mit
variablem Hub abgegebene Kühlmittel über das
Schaltventil 29, die Drossel 37 und den Verdampfer 35 zu
dem Kompressor 25 mit variablem Hub. In dem Fall, in dem
das Kühlmittel
auf diese Weise im Heizkreis 27 zirkuliert, wird das Hochtemperaturkühlmittel,
das vom Kompressor 25 mit variablem Hub abgegeben wird,
direkt zum Verdampfer 35 geleitet, wo der Wärmeaustauschvorgang
zur Beheizung der Fahrzeugräume durchgeführt wird.
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2 zeigt
einen Innenaufbau des Kompressors 25 mit variablem Hub.
Eine Drehwelle 18 ist an einem vorderen Gehäuse 12 und
einem Zylinderblock 11 abgestützt, die eine Steuerdruckkammer 121 bilden.
Die Drehwelle 18 erhält
ihre Rotationsantriebskraft direkt von einer Fahrzeugmaschine E ohne
Verwendung einer Kupplung. An der Drehwelle 18 ist ein
Drehlagerglied 19 fest fixiert. Ferner ist eine Taumelscheibe 20 entlang
der Achse der Drehwelle 18 gleitbar und neigbar abgestützt. Ein
Führungszapfen 21,
der an der Taumelscheibe 20 befestigt ist, ist gleitbar
in eine Führungsöffnung 191 eingepasst,
die im Drehlagerglied 19 ausgebildet ist. Die Taumelscheibe 20 kann
durch das Zusammenwirken zwischen der Führungsöffnung 191 und dem
Führungszapfen 21 entlang
der Achse der Drehwelle 18 neigbar und einstückig mit
der Drehwelle 18 in Umlauf versetzt werden. Die Neigung
der Taumelscheibe 20 wird durch die Gleitbeziehung zwischen
der Führungsöffnung 191 und
dem Führungszapfen 21 und der
Gleitlagerfunktion der Drehwelle 18 gelenkt.
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Eine
Neigungswinkelreduzierfeder 68 und eine Leistungswiederherstellungsfeder 69 sind
vor und hinter der Taumelscheibe 20 angeordnet. Die Neigungswinkelreduzierfeder 28 ist
zwischen dem Drehlagerglied 19 und der Taumelscheibe 20 angeordnet,
während
die Leistungswiederherstellungsfeder 69 zwischen der Taumelscheibe 20 und
einem Schnappring 10 auf der Drehwelle 18 angeordnet
ist.
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Im
Zylinderblock 11 ist eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 111 (von
denen in der Zeichnung lediglich eine dargestellt ist) um die Drehwelle 18 herum
angeordnet. Jede Zylinderbohrung 111 nimmt einen Kolben 22 auf.
Die Drehbewegung der Taumelscheibe 20, die einstückig mit
der Drehwelle 18 rotiert, wird über einen Schuh 39 in
die längsweise
Hin- und Herbewegung des Kolbens 32 umgewandelt, so dass
der Kolben 22 sich in der Zylinderbohrung 111 in
Längsrichtung
bewegt. In einem hinteren Gehäuse 13 sind
eine Saugkammer 131 und eine Ausstoßkammer 132 definiert.
Infolge der Rückwärtsbewegung
(eine Bewegung in 2 von rechts nach links) des
Kolbens 22 fließt
das Kühlmittel
in der Saugkammer 131, welche den Saugdruckbereich bildet,
in die Zylinderbohrung 111, und zwar durch Austreiben des Saugventils 151 oberhalb
einer ein Ventil bildenden Platte 15, ausgehend von einer
Saugöffnung 141 oberhalb
einer Ventilplatte 14. Das Kühlmittel, welches in die Zylinderbohrung 111 geflossen
ist, wird in die Ausstoßkammer 132 abgegeben,
welche den Abgabedruckbereich bildet, und zwar durch Austreiben eines
Auslassventils 161 oberhalb einer ein Ventil bildenden
Platte 16, ausgehend von einer Auslassöffnung 142 oberhalb
der Ventilplatte 14 als Folge der Vorwärtsbewegung (Bewegung in 2 von
links nach rechts) des Kolbens 22. Der Öffnungsgrad des Auslassventils 161 wird
beschränkt,
wenn das Auslassventil 161 in Kontakt gelangt mit einem
Halter 171 an einer einen Halter bildenden Platte 17.
Die Ausstoßkammer 132 ist
mit dem Strömungsdurchlass 28 über einen
Ausstoßdurchlass 24 verbunden, während die
Saugkammer 131 mit dem Strömungsdurchlass 34 über einen
Saugdurchlass 23 in Verbindung steht.
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Im
Ausstoßdurchlass 24 ist
ein Ausstoßbetätigungventil 40 zwischengeschaltet.
Der zylindrische Ventilkörper 401 des
Ausstoßbetätigungsventils 40 wird
durch eine Kompressionsfeder 402 in eine solche Richtung
vorgespannt, dass eine Ventilöffnung 241 geschlossen
wird, und wirkt somit als ein Rückschlagventil.
Wenn der Ventilkörper 401 in
der in 2 dargestellten Position angeordnet ist, fließt das Kühlmittel
in der Ausstoßkammer 132 über die Ventilöffnung 241,
einen Bypass 242, eine durchgehende Bohrung 403 und
das Innere des Zylinders des Ventilkörpers 401 in den Strömungsdurchlass 28 aus.
Wenn die Ventilöffnung 241 des
Ventilkörpers 401 geschlossen
ist, strömt
das Kühlmittel
in der Ausstoßkammer 132 nicht
in den Strömungsdurchlass 28 aus.
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Das
Kühlmittel
in der Ausstoßkammer 132 wird
mit Hilfe von Druckzuführdurchlässen 411, 412, welche
die Ausstoßkammer 132 und
die Steuerdruckkammer 121 verbinden, zur Steuerdruckkammer 121 geleitet.
Das Kühlmittel
in der Steuerdruckkammer 121 fließt über einen Druckentlastungsdurchlass 42,
welcher die Steuerdruckkammer 121 und die Saugkammer 131 verbindet,
in die Saugkammer 131 aus.
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Zwischen
die Druckzuführdurchlässe 411, 412 ist
ein elektromagnetisches Leistungssteuerventil 43 zwischengeschaltet. 4 zeigt
den Innenaufbau des Leistungssteuerventils 43. Das Leistungssteuerventil 43 umfasst
einen Solenoidteil 44 und einen Ventilteil 45.
Der Solenoidteil 44 umfasst ein Gehäuse 46, eine Feder 47,
die im Gehäuse 46 eingeschlossen
ist, einen ortsfesten zylindrischen Eisenkern 48, einen
beweglichen zylindrischen Eisenkern 49 und eine Kompressionsfeder 50 zum
Vorspannen des beweglichen Eisenkerns 49 in einer Richtung,
die vom ortsfesten Eisenkern 48 weggerichtet ist. Der bewegliche
Eisenkern 49 bildet und definiert eine drucksensitive Kammer 462,
die auf der gegenüberliegenden
Seite einer Anpassungskammer 461 für die Kompressionsfeder 50 angeordnet
ist. Wenn an die Spule 47 Strom angelegt wird, wird eine
elektromagnetische Kraft erzeugt, welche den beweglichen Eisenkern 49 in
Richtung auf den ortsfesten Eisenkern 48 drückt. Der
Ventilteil 45 umfasst ein Gehäuse 51, einen stabähnlichen
Ventilkörper 52,
der im Gehäuse 51 eingeschlossen
ist, einen Kühlmitteleinlasszylinder 53,
der am Gehäuse 51 fixiert
ist, und eine Kompressionsfeder 55 zum Vorspannen des Ventilkörpers 52 über einen
Federsitz 54 in einer Richtung, die vom Kühlmitteleinlasszylinder 53 weggerichtet
ist.
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Der
Kühlmitteleinlasszylinder 53 ist
mit einer Ventilöffnung 531 ausgestattet,
welche durch den Ventilkörper 52 geöffnet oder
verschlossen wird. Der Kühlmitteleinlasszylinder 53 ist
ferner mit einem Einlassdurchlass 532 versehen. Der Einlassdurchlass 532 kommuniziert
mit der Ventilöffnung 531.
Die Ausstoßkammer 132 steht
mit der Ventilöffnung 531 über den
Druckzuführungsdurchlass 411 und
den Einlassdurchlass 532 in Verbindung. Insbesondere wird
der Druck (Abgabedruck) in der Ausstoßkammer 132 der Ventilöffnung 531 zugeführt, so
dass der Ventilkörper 52 in
eine solche Richtung gedrückt
wird, dass die Ventilöffnung 531 durch
den Druck in der Nachbarschaft der Ventilöffnung 531 geöffnet wird.
Die Nachbarschaft der Stirnseite 521 des Ventilkör pers 52 ist von
einer Umgebung umfangen, die im Wesentlichen dem Abgabedruck (nachstehend
als Pd bezeichnet) entspricht, und der Abgabedruck Pd wird an die
Stirnfläche 521 angelegt.
Am Gehäuse 51 ist
ein Auslassdurchlass 511 ausgebildet, der mit der Ventilöffnung 531 in
Verbindung steht. Die Steuerdruckkammer 121 ist über den
Druckzuführdurchlass 412 und
den Auslassdurchlass 511 mit der Ventilöffnung 531 verbunden.
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Das
Gehäuse 51 weist
einen Druckeinlassdurchlass 512 auf. Der Druckeinlassdurchlass 512 kommuniziert
mit einer drucksensitiven Kammer 462, und zwar über eine
Einsatzöffnung 481 in
dem Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, eine Anpassungskammer 461 und
eine durchgehende Bohrung 491, die im beweglichen Eisenkern 49 ausgebildet
ist. Die Saugkammer 131 steht mit der drucksensitiven Kammer 461 über den
(in 2 dargestellten) Durchlass 56, den Druckeinlassdurchlass 512,
die Einsatzöffnung 481 im
Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, eine Anpasskammer 461 und
eine durchgehende Öffnung 491 in
Verbindung. Insbesondere wird der Druck (Saugdruck) in der Saugkammer 131 in
die drucksensitive Kammer 462 eingebracht. Der stabähnliche
Ventilkörper 52 erreicht
den beweglichen Eisenkern 49 über die Einsatzöffnung 461 im Zylinder
des ortsfesten Eisenkerns 48. Der einen kleinen Durchmeser
aufweisende Teil 522 am unteren Ende des Ventilkörpers 52 steht
durch den beweglichen Eisenkern 49 in die drucksensitive
Kammer 462 vor. Der Saugdruck (nachstehend als Ps bezeichnet) in
der drucksensitiven Kammer 462 drückt den Ventilkörper 52 in
eine solche Richtung, dass die Ventilöffnung 531 geschlossen
wird.
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Der
Abgabedruck Pd der an die Stirnfläche 521 des Ventilkörpers 52 angelegt
wird, und der Saugdruck Ps, der an die Stirnfläche 523 des Ventilkörpers 52 und
die Stufe 524 des Ventilkörpers 52 angelegt
wird, sind über
den Ventilkörper 52 einander entgegengesetzt.
Die Flächensumme
der Stirnfläche 523 des einen
kleinen Durchmesser besitzenden Teils 522 und der Fläche der
Stufe 524 ist gleich der Fläche der Stirnseite 521.
Somit ist der Differenzialdruck ΔPds
zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps, die über den
Ventilkörper 52 einander entgegengerichtet
sind, ist im Wesentlichen gegeben durch (Fläche der Stirnseite 521) × (Pd – Ps). Der
Abgabedruck Pd ist größer als
der Saugdruck Ps, und infolgedessen drückt der Differenzialdruck ΔPds den Ventilkörper 52 in
eine solche Richtung, dass sich die Ventilöffnung 531 öffnet. Die
elektromagnetische Kraft, welche durch Erregung der Spule 42 erzeugt wird,
d. h. durch Anregung des Solenoidteils 44, ist der Kraft
aus der Summe des Differenzialdrucks ΔPds und der Federkraft der Kompressionsfeder 50, 55 entgegengerichtet.
Der Solenoidteil 44 bildet ein Mittel zum Anlegen der Antriebskraft
zur Definition des Differenzialdrucks, durch welchen die Antriebskraft
an den Ventilkörper 52 angelegt
wird, um dem Differenzialdruck ΔPds
entgegenzuwirken.
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Wie
in 2 gezeigt, wird die Erregung und Abregung des
Leistungssteuerventils 43 durch die Steuereinheit 59 über die
Antriebsschaltung 58 gesteuert. Das Leistungssteuerventil 43 und
die Steuereinheit 59 bilden Leistungssteuermittel. Die
Spule 47 wird durch Speisung mit einem impulsähnlichen
Antriebsstrom erregt, dessen Nutzleistungsfaktor gesteuert wird.
Die elektromagnetische Antriebskraft ist durch den Nutzleistungsfaktor
in einer solchen Weise bestimmt, dass je größer der Nutzleistungsfaktor
ist, umso größer die
elektromagnetische Antriebskraft ist.
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Mit
dem Ansteigen des Nutzleistungsfaktors wird die elektromagnetische
Antriebskraft erhöht,
wodurch der Ventilöffnungsgrad
des Leistungssteuerventils 43 reduziert wird. Mit der Reduktion
des Ventilöffnungsgrades
wird eine kleinere Menge des Kühlmittels
aus der Ausstoßkammer 132 der
Steuerdruckkammer 121 zugeführt. Da das Kühlmittel
in der Steuerdruckkammer 121 in die Saugkammer 131 über den
Druckentlastungsdurchlass 42 ausströmt, fällt der Druck in der Steuerdruckkammer 121 (nachstehend
als Steuerdruck Pc bezeichnet) ab. Somit wächst der Neigungswinkel der
Taumelscheibe 20 zum Zwecke einer größeren Abgabeleistung an. Das Drosselventil 33 zur
Reduzierung des Druckes ist am Strömungsdurchlass 30 angeordnet,
und die Drossel 37 zur Reduzierung des Druckes ist am Strömungsdurchlass 36 vorgesehen.
Im Ergebnis steigert eine wachsende Abgabeleistung den Abgabedruck
Pd für einen
höheren
Differenzialdruck ΔPds.
Ein reduzierter Nutzleistungsfaktor senkt die elektromagnetische Antriebskraft
für einen
gesteigerten Ventilöffnungsgrad
des Leistungssteuerventils 43. Mit dem Anwachsen des Ventilöffnungsgrades
wird eine wachsende Menge des Kühlmittels
aus der Ausstoßkammer 132 der
Steuerdruckkammer 121 zugeführt, so dass der Steuerdruck
Pc in der Steuerdruckkammer 121 gesteigert wird. Somit
verringert sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 zum
Zwecke einer kleineren Abgabeleistung. Eine verringerte Abgabeleistung
erniedrigt den Abgabedruck Pd für
einen niedrigeren Differenzialdruck ΔPds. Mit anderen Worten, das
Leistungssteuerventil 43 steuert selbständig den Differenzialdruck ΔPds in Übereinstimmung
mit dem Nutzleistungsfaktor.
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In
dem Fall, in dem der Nutzleistungsfaktor den Wert Null erreicht,
d. h. dann, wenn der Speisestrom auf Null abfällt, gelangt der Ventilöffnungsgrad des
Leistungssteuerventils 43 auf ein Maximum, während der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 auf ein Minimum abnimmt.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe beim Minimum ist, ist
der Abgabedruck Pd niedrig. Zu einer solchen Zeit wird die Federkraft
der Kompressionsfeder 402 so eingestellt, dass der Druck
stromaufwärts
des Ausstoßbetätigungsventils 40 im
Ausstoßdurchlass 24 kleiner
wird als die Summe des Druckes stromabwärts des Ausstoßbetätigungsventils 40 und
der Federkraft der Kompressionsfeder 402. Wenn somit der
Neigungswinkel der Taumelscheibe minimal wird, verschließt der Ventilkörper 401 die
Ventilöffnung 241 und
die Kühlmittelzirkulation
im Kühlkreis 26 oder
im Heizkreis 27 wird abgestoppt.
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Der
Steuerungsfaktor zur Bestimmung des minimalen Neigungswinkels der
Taumelscheibe 20 ist die Differenz der Druckkraft zwischen
der den Neigungswinkel reduzierenden Feder 68 und der die Leistung
wiederherstellenden Feder 69 mit einem im Wesentlichen
maximalen Moment aufgrund des Steuerdrucks Pc in der Richtung einer
Verringerung des Neigungswinkels. Das Kühlmittel, das aus der Zylinderbohrung 111 in
die Ausstoßkammer 132 abgegeben
wurde, fließt über die
Druckzuführungsdurchlässe 411, 412 in
die Steuerdruckkammer 121. Das Kühlmittel in der Steuerdruckkammer 121 strömt über den
Druckentlastungsdurchlass 42 zur Saugkammer 131 aus,
und das Kühlmittel
in der Saugkammer 131 wird dadurch in die Ausstoßkammer 132 abgegeben,
dass es in die Zylinderbohrung 111 gesaugt wird. Insbesondere
bei einem minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe wird im Kompressor ein
Zirkulationsdurchlass durch die den Abgabedruckbereich bildende
Ausstoßkammer 132,
die Druckzuführdurchlässe 411, 412,
die Steuerdruckkammer 121, den Druckentlastungsdurchlass 42,
die den Saugdruckbereich bildende Saugkammer 131 und die
Zylinderbohrung 111 gebildet. Auch wird zwischen der Ausstoßkammer 132,
der Steuerdruckkammer 121 und der Saugkammer 131 ein
Differenzialdruck erzeugt. Somit zirkuliert das Kühlmittel
auf dem oben beschriebenen Zirkulationsweg, und ein mit dem Kühlmittel
fließendes
Schmiermittel zirkuliert im Kompressor.
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Die
Erregung/Abregung des Schaltventils 29 wird durch die Steuereinheit 59 über die
Antriebsschaltung 60 gesteuert. Die Steuereinheit 59 ist
elektrisch mit der Zieltemperatureinstelleinrichtung 61 und
einem Raumtemperaturdetektor 62 durch ein Signal verbunden.
Der Raumtemperaturdetektor 62 stellt die Temperatur in
den Fahrzeugräumen
fest. Die Steuereinheit 59 stellt die Ziel temperatur To,
die durch die Zieltemperatureinstelleinrichtung 61 eingestellt
ist, und die Feststelltemperatur Tx, welche durch den Raumtemperaturdetektor 62 festgestellt ist,
fest. Ferner wird das Signal der Steuereinheit 59 mit einem
Kühlbefehlschalter 30,
einem Heizbefehlschalter 64 und einem Stoppbefehlschalter 65 verbunden.
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Die
Steuereinheit 59 führt
das Kühl-
und Heizsteuerprogramm aus, das im Flussdiagramm von 5 dargestellt
ist. In diesem Falle wird der Maximalwert Rm des Nutzleistungsfaktors
zur Erzeugung des Differenzialdrucks ΔPdsm, der auf dem größtmöglichen
Wert einschließlich
eines Randes des Bereiches eingestellt ist, in dem der Abgabedruck
Pd nicht auf einen abnorm hohen Wert ansteigt, in die Steuereinheit 59 eingegeben
und dort eingestellt.
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Mit
dem Einschalten des Kühlbefehlschalters 63 liefert
die Steuereinheit 59 einen Befehl zum Abregen des Schaltventils 29,
so dass das Schaltventil 29 in dem ersten, in 1 gezeigten
Schaltzustand gehalten wird. Dann führt die Steuereinheit 59 die Kühlsteueroperation
aus, basierend auf dem Erregen/Abregen des Leistungssteuerventils 43.
Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung des
Leistungssteuerventils 43 derart, dass die Feststelltemperatur
Tx zur Zieltemperatur To hin konvergiert. In dem Fall, in dem die
Feststelltemperatur Tx höher
als die Zieltemperatur To ist, steigert die Steuereinheit 59 den
Differenzialdruck ΔPds
durch Erhöhung
des Nutzleistungsfaktors. Das Ansteigen des Differenzialdruckes ΔPds wird
durch den Anstieg der Abgabeleistung hervorgebracht und erhöht das Wärmeaustauschausmaß im Verdampfer 35.
Im Ergebnis wird die Temperatur in den Fahrzeugräumen abgesenkt. In dem Fall,
in dem die Feststelltemperatur Tx niedriger als die Zieltemperatur
To ist, reduziert andererseits die Steuerenheit 59 den
Nutzleistungsfaktor auf einen niedrigeren Wert oder auf Null, wodurch
sich der Differenzialdruck ΔPds
verringert. Die Verringerung des Differenzialdrucks ΔPds wird durch die
Reduzierung der Abgabeleistung hervorgebracht und reduziert das
Wärmeaustauschausmaß im Verdampfer 35.
Im Ergebnis steigt die Temperatur in den Fahrzeugräumen an.
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Wenn
die Steuereinheit 59 den Stoppbefehlschalter 65 während des
Kühlsteuervorgangs
einschaltet, wird die Erregung des Leistungssteuerventils 43 durch
die Steuereinheit 59 gestoppt, wodurch der Kühlsteuervorgang
angehalten wird.
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Mit
dem Einschalten des Heizbefehlschalters 64 gibt die Steuereinheit 59 einen
Befehl zur Anregung des Schaltventils 29, und das Schaltventil 29 wird
in dem zweiten, in 3 dargestellten Schaltzustand
gehalten. Dann führt
die Steuereinheit 59 den Heizsteuervorgang aus, und zwar
durch Steuerung der Erregung und Abregung des Leistungssteuerventils 43.
Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung
des Leistungssteuerventils 43, während der Nutzleistungsfaktor
beim Maximalwert Rm fixiert wird. Wenn der Differenzialdruck ΔPds den eingestellten
Differenzialdruck ΔPdsm übersteigt,
wächst der
Ventilöffnungsgrad
des Leistungssteuerventils 43 an, so dass der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 20 abnimmt. Somit nimmt die Abgabeleistung
ab und der Abgabedruck Pd fällt
ab. Der abgesenkte Abgabedruck Pd reduziert den Differenzialdruck ΔPds zum Zwecke
eines kleineren Ventilöffnungsgrades des
Leistungssteuerventils 43. In dem Fall, in dem der Differenzialdruck ΔPds unter
den Differenzialdruck ΔPdsm
abfällt,
nimmt andererseits der Ventilöffnungsgrad
des Leistungssteuerventils 43 ab, während sich der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 20 erhöht. Im Ergebnis wächst die
Abgabeleistung zum Zwecke eines erhöhten Abgabedruckes Pd an. Die Erhöhung des
Abgabedruckes Pd bringt einen erhöhten Differenzialdruck ΔPds hervor
und erhöht
den Ventilöffnungsgrad
des Leistungssteuerventils 43. Mit anderen Worten steuert das
Leistungssteuerventil 43 selbständig den Ventilöffnungsgrad
derart, dass der Differenzialdruck ΔPds zum Differenzialdruck ΔPdsm hin
konvergiert.
-
Wenn
der Stoppbefehlschalter 65 während der Ausführung des
Heizsteuervorgangs durch die Steuereinheit 59 eingeschaltet
wird, stoppt die Steuereinheit 59 den Heizsteuervorgang
durch Abregung des Leistungssteuerventils 43.
-
Die
Steuereinheit 59 zur Ausführung des oben beschriebenen
Kühl- und
Heizsteuervorgangs bildet ein Antriebskraftsteuermittel zur Steuerung
der Antriebskraft der Mittel, welche die Antriebskraft zur Definierung
des Differenzialdruckes anlegen, basierend auf der Information zur
Definition des Differenzialdruckes, beispielsweise die Feststelltemperatur
Tx und die Zieltemperatur To.
-
Die
folgenden Effekte werden durch das erste Ausführungsbeispiel hervorgerufen.
- (1) Das Leistungssteuerventil 43,
das zusammen mit der Steuereinheit 59 die Leistungssteuermittel bildet,
steuert die Abgabeleistung des Kompressors 25 mit variablem
Hub in Abhängigkeit
von dem Differenzdruck ΔPds
zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps. Sowohl bei Benutzung
des Kühlkreises 26,
d. h. wenn das Kühlmittel
im Kühlkreis 36 zirkuliert,
als auch bei Benutzung des Heizkreises 27, d. h. wenn das
Kühlmittel
im Heizkreis 27 zirkuliert, wird die Abgabeleistung in
Abhängigkeit
von dem Differenzialdruck durch das Leistungssteuerventil 43 gesteuert.
Bei der Steuerung der Abgabeleistung, basierend auf dem Differenzialdruck ΔPds zwischen dem
Abgabedruck Pd in der Ausstoßkammer 132, welche
den Abgabedruckbereich bildet, und dem Saugdruck Ps in der Saugkammer 131,
welche den Saugdruckbereich bildet, wird der Saug druck Ps im Unterschied
zu dem Fall nicht gesteuert, in welchem die Abgabeleistung durch
Steuerung des Saugdruckes Ps gesteuert wird, wie in Kokai Nr. 11-180138
offenbart. Bei der Steuerung der Abgabeleistung durch Steuerung
des Saugdruckes Ps kann unter der Annahme, dass die atmosphärische Temperatur
in einem solchen Ausmaß abfällt, dass
der Sättigungsdruck
des Kühlmittels
unter den Bereich eines eingestellten Saugdrucks abfällt, die
Abgabeleistung nicht gesteigert werden, wodurch es dem Klimatisierungssystem
unmöglich
gemacht wird, die Heizfunktion auszuführen. Durch Steuerung der Abgabeleistung
basierend auf dem Differenzialdruck ΔPds zwischen dem Abgabedruck
Pd und dem Saugdruck Ps wird andererseits der Steuervorgang möglich, um
die Abgabeleistung selbst bei einer sehr niedrigen Temperatur zu
steigern. Somit kann das Klimatisierungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel
die Heizfunktion selbst bei einer sehr geringen Temperatur ordnungsgemäß vollziehen.
- (2) Das Leistungssteuerventil 43 funktioniert derart,
dass es die Abgabeleistung in dem Fall reduziert, in dem ein voreingestellter
Differenzialdruck ΔPdsm
durch den Differenzialdruck ΔPds
zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps überschritten
wird. Der Saugdruck Ps unterliegt einer geringeren Änderung
als der Abgabedruck Pd. Soweit der Differenzialdruck ΔPdsm, wie
oben beschrieben, richtig eingestellt ist, wird deshalb der voreingestellte
Differenzialdruck ΔPdsm
nicht selten in einem großen
Maß durch den
Differenzialdruck ΔPds
zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Saugdruck Ps überschritten, wodurch
der abnormale Anstieg des Abgabedrucks Pds verhindert wird. Entsprechend
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Abgabeleistung gesteuert, um einen anormalen Anstieg des
Abgabedrucks Pd ohne Rücksicht
darauf zu verhindern, ob der Kühlkreis
oder der Heizkreis 27 in Benutzung ist.
- (3) Das Kühlmittel
zirkuliert im Kühlkreis 26 nur dann,
wenn der Kühlsteuervorgang
vorliegt, und im Heizkreis 27 nur dann, wenn der Heizsteuervorgang
vorliegt. Mit anderen Worten: das Kühlmittel, welches durch die
Arbeit des Kompressors 25 mit variablem Hub auf einen hohen
Druck angehoben ist, wird nicht unrentabel in den nicht in Benutzung
befindlichen Kreis freigegeben, so dass eine Verschlechterung der
Heiz- und Kühlfunktionen
verhindert ist, die sonst durch einen reduzierten Arbeitswirkungsgrad
veranlasst sein könnte.
- (4) Ohne Rücksicht
darauf, ob der Kühlkreis 26 oder
der Heizkreis 27 in Benutzung ist, vereinfacht die Anordnung
zur Steuerung der Abgabeleistung mittels eines einzigen Leistungssteuerventils 43 den
Mechanismus des Kompressors 25 mit variablem Hub und vermeidet
auch gleichzeitig eine sperrige Ausbildung des Kompressors 25 mit
variablem Hub.
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Nunmehr
wird das zweite, in den 6 und 7 dargestellte
Ausführungsbeispiel
erläutert.
Die gleichen Bauteile wie die entsprechenden Teile des ersten Ausführungsbeispieles
sind jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
Kompressor 25 mit variablem Hub gemäß dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Kompressor 25 mit variablem
Hub gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
dadurch, dass der Durchlass 56 fehlt. Im Leistungssteuerventil 66,
wie es im zweiten Ausführungsbeispiel
benutzt wird, kommuniziert der Auslassdurchlass 511 mit
der drucksensitiven Kammer 462, und zwar durch die Einsatzöffnung 481
im Zylinder des ortsfesten Eisenkerns 48, die Anpasskammer 461 und
die durchgehende Bohrung 491. Der Steuerdruck Pc in der
Steuerdruckkammer 121 wird in die drucksensitive Kammer 462 einge bracht,
so dass der Abgabedruck Pd und der Steuerdruck Pc über den
Ventilkörper 52 einander
entegegengesetzt sind. Der Differenzialdruck ΔPdc zwischen dem Abgabedruck
Pd und dem Steuerdruck Pc, wie sie einander entgegengesetzt über den
Ventilkörper 52 erhalten
werden, nimmt im Wesentlichen einen vorgegebenen Wert von (Fläche der Stirnseite 521) × (Pd – Pc) an.
Der Abgabedruck Pd ist höher
als der Steuerdruck Pc und infolgedessen drückt der Differenzialdruck ΔPdc dem Ventilkörper 52 in
eine solche Richtung, dass sich die Ventilöffnung 531 öffnet. Die
elektromagnetische Kraft, welche durch Erregung der Spule 47 erzeugt
wird, d. h. die Anregung des Solenoidteils 44, ist derjenigen Kraft
entgegengesetzt, welche der Summe des Differenzialdrucks ΔPdc und der
Federkraft der Kompressionsfedern 50, 55 entspricht.
Die Steuereinheit 59 steuert die Erregung und Abregung
des Leistungssteuerventils 66 durch Speisung der Spule 47 mit
einem impulsähnlichen
Antriebsstrom, der auf einem gesteuerten Nutzleistungsfaktor basiert.
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Die
Steuereinheit 59 und das Leistungssteuerventil 66 bilden
Leistungssteuermittel zur Steuerung der Abgabeleistung basierend
auf dem Differenzialdruck ΔPdc
zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Steuerdruck Pc. Der Solenoidteil 44 bildet
ein Mittel zum Anlegen der Antriebskraft zur Bestimmung des Differenzialdrucks
und legt die Antriebskraft entgegengesetzt zum Differenzialdruck ΔPdc an das Ventil 52 an.
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Der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 wird gesteuert auf
der Basis des Differenzialdruckes, der über den Kolben 22 zwischen
dem Saugdruck Ps und dem Steuerdruck Pc erhalten wird. Der Unterschied
zwischen dem Saugdruck Ps und dem Steuerdruck Pc ist von kleinem
Wert. Mit anderen Worten, es gibt keinen großen Unterschied zwischen dem
Differenzialdruck ΔPdc
und dem Differenzialdruck ΔPds,
so dass die Abgabeleistung basierend auf dem Differenzialdruck ΔPdc in ähnlicher
Weise wie die Abgabeleistungkontrolle gesteuert werden kann, die
auf den Differenzialdruck ΔPds
beruht. Die Steuereinheit 59 führt das Kühl- und Heizsteuerprogramm,
wie es im Flussdiagramm von 5 dargestellt
ist, aus. Somit kann die Abgabeleistung durch das Leistungssteuerventil 66 in
Abhängigkeit
vom Differenzialdruck gesteuert werden, und zwar ohne Rücksicht
darauf, ob der Kühlkreis 26 oder
der Heizkreis 27 in Benutzung ist. Im Ergebnis wird beim zweiten
Ausführungsbeispiel
der gleiche Effekt wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht unter
Verwendung des Leistungssteuerventils 66, das auf den Differenzialdruck ΔPdc zwischen
dem Abgabedruck Pd und dem Steuerdruck Pc anspricht.
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Nunmehr
wird die dritte Ausführungsform, die
in 8 dargestellt ist, erläutert. Die gleichen Bauteile
wie diejenigen im ersten Ausführungsbeispiel
sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
Kompressor 57 mit variablem Hub gemäß diesem Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Kompressor 25 mit variablem
Hub gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
dadurch, dass die Drehwelle 28 die Rotationsantriebskraft
von der Fahrzeugmaschine E über
die elektromagnetische Kupplung 67 empfängt und dass am Abgabedurchlass 24 das
Abgabebetätigungsventil 40 fehlt.
Nach Einstellung des Schaltventils 29 in den ersten Schaltzustand
oder den zweiten Schaltzustand, basierend auf dem Einschalten des
Kühlbefehlsschalters 63 oder
des Heizbefehlschalters 64, betätigt die Steuereinheit 59A die
elektromagnetische Kupplung 67, um je nach Fall das Kühlsteuerprogramm
oder das Heizsteuerprogramm in ähnlicher
Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel
auszuführen.
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Diese
Ausführungsform
liefert den gleichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch auf die nachfolgend beschriebenen
Weisen verkörpert
werden.
- (1) Wenn der Heizkreis 27 in
Benutzung ist, wird die Abgabeleistung gesteuert basierend auf der Information,
die den Differenzialdruck bestimmt, beispielsweise die Zieltemperatur
To und die festgestellte Temperatur Tx, und zwar in der gleichen Weise,
wie wenn der Kühlkreis 26 in
Benutzung ist.
- (2) Die Abgabeleistung wird gesteuert basierend auf dem Differenzialdruck
zwischen dem Abgabedruck Pd an einer beliebigen Stelle im Abgabedruckbereich,
der von der Ausstoßkammer 132 zum
Schaltventil 29 führt,
und dem Saugdruck Ps an einer beliebigen Stelle im Saugdruckbereich, der
vom Verdampfer 35 zur Saugkammer 131 führt.
- (3) Die Abgabeleistung wird durch Steuerung der Menge an Kühlmittel
gesteuert, die aus der Steuerdruckkammer 121 in den Saugdruckbereich fließt, und
zwar durch das Leistungssteuerventil, das auf den Differenzialdruck
anspricht.
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Es
ist somit aus der voranstehenden detaillierten Beschreibung zu verstehen,
dass gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Klimatisierungssystem bereitgestellt wird, bei dem
ohne Rücksicht
darauf, ob das Kühlmittel
im Kühlkreis
oder im Heizkreis zirkuliert, die Abgabeleistung durch Leistungssteuermittel
gesteuert wird, basierend auf dem Differenzialdruck zwischen dem
Druck im Abgabedruckbereich und dem Druck im Saugdruckbereich oder
auf dem Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich
und dem Steuerdruck, was in dem überragenden
Vorteil resultiert, wonach die Heizfunktion sehr effektiv in einem
Klimatisierungssystem ausgeführt
wird, welches wahlweise entweder den Kühlkreis oder den Heizkreis
benutzt, die sich einen Kompressor mit variablem Hub teilen.
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Auch
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Klimatisierungssystem bereitgestellt, in dem die Abgabeleistung
in dem Falle nach unten gesteuert wird, indem der Differenzialdruck
zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich und dem Saugdruckbereich
oder der Differenzialdruck zwischen dem Druck im Abgabedruckbereich
und dem Steuerdruck ein voreingestelltes Differenzialdruckniveau übersteigt,
was zu dem überragenden
Vorteil führt,
dass die Reduktion in der Kühl-/Heizfunktion
vermieden werden kann.