DE69928041T2

DE69928041T2 - Verstellbarer Taumelscheibenkompressor mit Kontrollventil

Info

Publication number: DE69928041T2
Application number: DE69928041T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Kariya-shi Kimura; Yuji Kariya-shi Kaneshige; Hideki Kariya-shi Mizutani
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: BR9901613A; EP0953765A2; EP0953765B1; KR20000011236A; EP0953765B2; JP2000002180A; DE69928041D1; CN1240254A; DE69928041T3; CN1179125C; US6244159B1; EP0953765A3; KR100325916B1; JP3783434B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung und insbesondere einen Verdichter mit variabler Verdrängung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Typischer Weise wird ein Verdichter zum Verdichten von Kühlmittelgas in einem Kühlkreislauf für ein Fahrzeugklimatisierungssystem eingebaut. Derartige Verdichter werden im Allgemeinen durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben und sind oft mit dem Verbrennungsmotor durch einen Elektromagnetkupplungsmechanismus gekoppelt. Die Elektromagnetkupplung verbindet den Verdichter mit dem Verbrennungsmotor nur dann, wenn eine Kühllast vorhanden ist. Das Versehen eines Verdichters mit dem Elektromagnetkupplungsmechanismus erhöht jedoch das Gesamtgewicht und die Herstellungskosten, und die Kupplung bezieht Leistung von dem Verbrennungsmotor.
Als Lösung dieser Probleme wurde ein kupplungsloser Verdichter vorgeschlagen, der direkt den Verdichter mit dem Verbrennungsmotor verbindet und Leistung auf den Verdichter immer dann überträgt, wenn der Verbrennungsmotor läuft. In der Vergangenheit wurden Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung als geeignet für derartige kupplungslose Systeme betrachtet. Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung sind gut beim variablen Steuern der Verdichtungsleistung (Ausstoßverdrängung) gemäß einer Veränderung der Kühllast, nämlich entweder automatisch oder mittels einer externen Steuereinheit. Jedoch bringen sie kontinuierlich eine Last auf den Verbrennungsmotor auf.
Solange die Kühllast hoch und kontinuierlich ist, arbeitet ein Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung gut. Jedoch gibt es den Bedarf, die auf den Verbrennungsmotor durch den Verdichter aufgebrachte Last zu verringern, wenn die Kühlfunktion als Reaktion auf eine externe Anweisung angehalten wird, wenn zum Beispiel eine Person in dem Fahrzeug den Klimatisierungsschalter ausschaltet.
Im Allgemeinen wird die Ausstoßverdrängung eines Taumelscheibenverdichters mit variabler Verdrängung durch eine Einstellung des Kolbenhubs gesteuert, welche durch Steuern des Winkels (Neigungswinkels) einer Taumelscheibe mit Bezug auf die Antriebswelle mittels eines Verdrängungssteuerventils erreicht wird. Den Neigungswinkel der Taumelscheibe wird durch Steuern des Innendrucks (Pc) einer Kurbelkammer gesteuert, die in dem Gehäuse definiert ist. Insbesondere wird der Innendruck Pc der Kurbelkammer vergrößert, um den Neigungswinkel zu verringern, was die Ausstoßverdrängung verringert. Zum Kippen der Taumelscheibe in eine Richtung, die den Neigungswinkel bei einem derartigen Aufbau vergrößert, muss sich die Taumelscheibe in Richtung auf den maximalen Neigungswinkel bewegen, wenn der Innendruck Pc der Kurbelkammer abfällt. Zum Zurückstellen der Taumelscheibe auf Ihren maximalen Neigungswinkel sollte der minimale Neigungswinkel nicht in der Umgebung von 0° liegen (gemessen mit Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu der Antriebswelle liegt). Wenn nämlich der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe in der Nähe von 0° eingestellt wird, findet nämlich eine geringe oder keine Verdichtung statt und wird keine Verdichtungsreaktionskraft erzeugt, die groß genug ist, um den maximalen Neigungswinkel zu erhalten. Das macht es sehr schwierig oder unmöglich, die Taumelscheibe zurück auf den maximalen Neigungswinkel zurückzustellen. Es ist daher notwendig, den minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe beispielsweise auf ungefähr einen Bereich von +3° bis +5° einzustellen, so dass es einen gewissen Ausstoß aus dem Verdichter auch bei dem minimalen Neigungswinkel gibt, was eine geringe aber bedeutende Verdichtungsreaktionskraft erzeugt. Die Verdichtungsreaktionskraft trägt dazu bei, den Neigungswinkel der Taumelscheibe bei der geeigneten Zeit zu vergrößern. Das gestattet, dass sich der Taumelscheibenwinkel als Reaktion auf einer Verringerung des Innendrucks Pc der Kurbelkammer vergrößert, die durch das Verdrängungssteuerventil verursacht wird.
Wenn ein herkömmlicher Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung als kupplungslose Bauart ausgelegt wird und in einem Fahrzeugklimatisierungssystem eingebaut wird, setzt auch dann, wenn der Startschalter für die Klimaanlage ausgeschaltet ist, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf dem minimalen Neigungswinkel einzustellen, der Verdichter den Betrieb mit einer minimalen Ausstoßverdrängung fort, um kontinuierlich eine Verdichtungsreaktionskraft auf die Taumelscheibe aufzubringen. Somit wird eine geringe Last ständig auf den Fahrzeugverbrennungsmotor aufgebracht. Um die Last zu verringern, wenn das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, ist es notwendig, die Verdichtungsreaktionskraft so niedrig wie möglich zu machen, indem der Neigungswinkel der Taumelscheibe so stark wie möglich verringert wird. Wenn die Verdichtungsreaktionskraft zu gering eingestellt ist, kann die Taumelscheibe nicht geneigt werden, wenn der Bedarf nach der Vergrößerung der Verdrängung vorhanden ist. Da es einen Kompromiss zwischen der Verringerung des Energieverbrauchs bei der minimalen Ausstoßverdrängung und der Verwendung der Verdichtungsreaktionskraft zum Neigen der Taumelscheibe auf den maximalen Neigungswinkel gibt, ist es notwendig, die minimale Ausstoßverdrängung (oder den minimalen Neigungswinkel) genau einzustellen, um beide Anforderungen zu erfüllen. Das ist mit herkömmlichen Taumelscheibenverdichtern mit variabler Verdrängung schwer zu erzielen, was zu erhöhten Herstellungskosten führt.
Als ein weiterer Stand der Technik wird das Dokument EP-A-O 491 526 bezeichnet, das sich auf einen Schrägscheibenverdichter mit einem Mechanismus mit variabler Verdrängung dieser Art bezieht, der eine Antriebswelle aufweist, an der eine Schrägscheibe schwenkbar gestützt ist. An der Antriebswelle wird eine Vorspannfeder zwischen einem Wellenring und einem Sprengring vorgespannt, so dass die Schrägscheibe an die Vorspannfeder anstößt, wenn sie einen ausgewählten mittleren schrägen Winkel (> minimaler schräger Winkel) erreicht, und wird dadurch in Richtung auf den maximalen Schrägungswinkel vorgespannt. Die Vorspannfeder ist so dimensioniert, dass sie die Stoßkräfte verringert, die erzeugt werden, wenn der Verdichter gestartet wird.
Schließlich stellt die Druckschrift US-A-5 573 379 zum Stand der Technik eine Taumelscheibe zur Verfügung, die eine Auslegung hat, die ein vorbestimmtes Trägheitsmoment bei einer gewissen Drehzahl zum Verschieben der Taumelscheibe von der 0°-Position in Richtung auf den maximalen Neigungswinkel hat. Gemäß US-A-5 573 379 ist ebenso eine Vorspannfeder angeordnet, die jedoch die Taumelscheibe in Richtung auf ihren minimalen Neigungswinkel vorspannt, so dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe auf 0° eingerichtet wird, wenn der Verdichter angehalten wird oder wenn der Verdichter bei einer minimalen Verdrängung läuft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung zu schaffen, der seine Leistungsaufnahme, wenn ein Klimatisierungssystem sich in einem AUS-Zustand befindet, so gut wie möglich verringern kann, ohne die Fähigkeit zum Zurückstellen von der minimalen Ausstoßverdrängung (dem minimalen Neigungswinkel) aufzugeben, und der einfach herzustellen ist. Ein Gesichtspunkt der Erfindung ist es, ein Verdrängungssteuerventil zur Verwendung bei einem derartigen Verdichter bereit zu stellen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die technischen Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
Daher stellt die vorliegende Erfindung einen Verdichter variabler Verdrängung bereit, der ein Gehäuse aufweist, das eine Zylinderbohrung, eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer und eine Ausstoßkammer definiert. Ein Kolben ist in der Zylinderbohrung aufgenommen. Eine Antriebswelle ist drehbar in der Kurbelkammer durch das Gehäuse gestützt. Eine Antriebsplatte ist mit dem Kolben zum Umwandeln einer Drehung der Antriebswelle zu einer Hin- und Herbewegung des Kolbens gekoppelt. Die Antriebsplatte ist an der Antriebswelle gestützt, um sich mit Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu der Achse der Antriebswelle ist, zu neigen und sich einstückig mit der Antriebswelle zu drehen. Die Antriebsplatte bewegt sich in einem Bereich zwischen einer maximalen Neigungswinkelposition und einer Minimalneigungswinkelposition gemäß einem Moment, das auf die Antriebsplatte aufgebracht wird. Das Moment umfasst ein Moment auf der Grundlage des Drucks in der Kurbelkammer und ein Moment auf der Grundlage des Drucks in der Zylinderbohrung als Komponenten. Die Antriebsplatte verändert den Hub des Kolbens gemäß ihrem Neigungswinkel zum Ändern der Verdrängung des Verdichters. Ein Drucksteuermechanismus steuert einen Druck in der Kurbelkammer, um die Neigung der Antriebsplatte zu ändern. Der minimale Neigungswinkel ist kleiner als ein Grenzwinkel. Der Grenzwinkel wird durch die untere Grenze eines Bereichs einer Neigung bestimmt, innerhalb welchem die Antriebsplatte bewegt werden kann, um ihren Winkel durch eine Reaktionskraft eines Drucks zu vergrößern, der auf dem Kolben aufgebracht wird. Ein Vorspannelement spannt die Antriebsplatte vor, um ihren Neigungswinkel zu vergrößern, wenn die Neigung der Antriebsplatte geringer als der Grenzwinkel ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verdrängungssteuerventil zum Steuern der Verdrängung eines Verdichters mit variabler Verdrängung durch Einstellen eines Neigungswinkels einer Antriebsplatte bereit, die in einer Kurbelkammer gelegen ist. Der Verdichter weist einen Zufuhrdurchgang zum Verbinden einer Ausstoßkammer mit der Kurbelkammer und einen Überströmdurchgang zum Verbinden der Kurbelkammer mit einer Ansaugkammer auf. Das Verdrängungssteuerventil weist ein erstes Ventil auf, das in dem Zufuhrdurchgang gelegen ist. Das erste Ventil weist einen ersten Ventilkörper zum Einstellen einer Öffnungsgröße des Zufuhrdurchgangs und eine erste Feder zum Vorspannen des ersten Ventilkörpers zum Öffnen auf. Ein zweites Ventil ist in dem Überströmdurchgang gelegen. Das zweite Ventil weist einen zweiten Ventilkörper zum Einstellen einer Öffnungsgröße des Überströmdurchgangs, ein druckempfindliches Element zum Vorspannen des zweiten Ventilkörpers zum Schließen mit einer Kraft, die mit dem Druck in der Ansaugkammer verknüpft ist und eine zweite Feder zum Vorspannen des zweiten Ventilkörpers zum Schließen auf. Ein Übertragungselement überträgt die Bewegung des zweiten Ventilkörpers auf den ersten Ventilkörper. Das Übertragungselement verursacht, dass der erste Ventilkörper öffnet, wenn der zweite Ventilkörper zum Schließen bewegt wird. Ein Solenoid wird auf der Grundlage eines Stroms erregt, der von außerhalb des Verdichters zugeführt wird. Der Solenoid spannt den ersten Ventilkörper zum Schließen vor und spannt den zweiten Ventilkörper zum Öffnen mit einer Kraft vor, die mit dem zugeführten Strom verknüpft ist. Wenn der Solenoid entmagnetisiert wird, öffnet der erste Ventilkörper den Zufuhrdurchgang mit der Kraft der ersten Feder und schließt der zweite Ventilkörper den Überströmdurchgang mit der Kraft der zweiten Feder.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 eine Querschnittsansicht eines Taumelscheibenverdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist, wenn die Taumelscheibe bei dem maximalen Neigungswinkel ist;
2 eine Querschnittsansicht des Taumelscheibenverdichters in 1 ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe verringert ist;
3 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils zeigt;
4 eine Teilquerschnittsansicht des Taumelscheibenverdichters in Fig. ist, die einen Ausstoßdurchgang zeigt;
5 eine Teilquerschnittsansicht wie 4 ist, die den geschlossenen Ausstoßdurchgang zeigt;
4 eine Teilquerschnittsansicht ist, die den Neigungsbereich der Taumelscheibe darstellt;
7 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen dem Winkel der Taumelscheibe und der Ausstoßverdrängung des Verdichters darstellt;
8 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen dem Winkel der Taumelscheibe und der durch den Verdichter angeforderten Antriebsleistung darstellt;
9 eine Grafik ist, die die Charakteristik des Rotationsmoments der Taumelscheibe zeigt;
10 eine Grafik ist, die die Beziehung zwischen einer kombinierten Federkraft, die den Neigungswinkel beeinflusst, und der Ausstoßverdrängung des Verdichters darstellt;
11 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
12 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
13 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
14 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
15 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
16 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
17 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
18 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
19 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
20 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
21 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
22 ein Diagramm ist, das schematisch eine Kurbeldrucksteuervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht eines Verdrängungssteuerventils darstellt;
23 eine Querschnittsansicht des Verdrängungssteuerventils in 22 ist;
24 ein Diagramm ist, das schematisch einen Kurbeldrucksteuermechanismus gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird das erste bis vierzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung beziehen, die bei Fahrzeugklimatisierungssystemen verwendet werden. Außer der Kurbeldrucksteuervorrichtung (einschließlich dem Verdrängungssteuerventil) ist der Verdichter in allen Ausführungsbeispielen der Gleiche. Die zweiten bis vierzehnten Ausführungsbeispiele bringen Abwandlungen hinsichtlich des Kurbeldrucksteuermechanismus mit sich.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Der grundlegende Aufbau des Taumelscheibenverdichters mit variabler Verdrängung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren eins und zwei beschrieben. Der Taumelscheibenverdichter weist einen Zylinderblock 1, einen Vordergehäuse 2, das mit dem vorderen Ende des Zylinderblock 1 verbunden ist, und ein Hintergehäuse 4, das durch eine Ventilplatte 3 mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 verbunden ist. Der Zylinderblock 1, das Vordergehäuse 2, die Ventilplatte 3 und das Hintergehäuse 4, die sicher miteinander durch Schrauben 16 verbunden sind (nur eine Schraube ist in den 4 und 5 gezeigt) bilden ein Gehäuse. Eine Kurbelkammer 5 ist in dem Bereich definiert, der durch den Zylinderblock 1 und das Vordergehäuse 2 umgeben ist.
Eine Antriebswelle 6 ist drehbar an einem Paar vorderer und hinterer Radiallager 7 und 8 gestützt, die an dem Vordergehäuse 2 beziehungsweise dem Zylinderblock 1 vorgesehen sind. Eine Schraubenfeder 9 und ein Drucklager 10 sind an der Mitte des Zylinderblocks 1 vorgesehen und das hintere Ende der Antriebswelle 6 ist durch das Drucklager 10 gestützt, das nach Vorn durch die Schraubenfeder 9 vorgespannt wird. Eine Lippendichtung 15 ist zwischen der äußeren Fläche des vorderen Endes der Antriebswelle 6 und der inneren Wand des Vordergehäuses 2 gelegen, um die Vorderseite der Kurbelkammer 5 abzudichten.
Eine Riemenscheibe 12 ist drehbar mit einem Kugellager 11 an dem Vorderendzylinderabschnitt des Vordergehäuses 2 gestützt. Die Riemenscheibe 12 ist mit dem vorderen Ende der Antriebswelle 6 gekoppelt, das von dem Vordergehäuse 2 vorsteht. Um die Riemenscheibe 12 liegt ein Riemen 13, durch den der Verdichter kupplungslos mit dem Fahrzeugverbrennungsmotor 14 gekoppelt ist. Ein Verdichter, der Leistung von einer externen Antriebswelle direkt ohne einen Kupplungsmechanismus bezieht, wird als kupplungslos bezeichnet.
Eine Drehstütze 21 ist an der Antriebswelle 6 in der Kurbelkammer 5 gesichert. Eine Taumelscheibe 22 oder eine Nockenplatte ist in der Kurbelkammer 5 aufgenommen. Die Antriebswelle 6 ist in ein Durchgangsloch eingesetzt, das in den Mittelabschnitt der Taumelscheibe 22 gebohrt ist. Die Antriebswelle 6 bewerkstelligt einen Gleitkontakt mit dem Rand des Durchgangslochs. Die Taumelscheibe ist mit der Drehstütze 21 und der Antriebswelle 6 durch einen Gelenkmechanismus 23 oder einen Hebel-/Führungsmechanismus gekoppelt. Die Taumelscheibe 22 ein Gegengewicht 22a an einer Seite, die entgegengesetzt zu dem Gelenkmechanismus 23 mit Bezug auf die Antriebswelle 6 ist.
Der Gelenkmechanismus 22 weist ein paar Stützarme 24 (nur einer ist gezeigt), die von der hinteren Seite der Drehstütze 21 vorstehen, und ein Paar Führungsstifte 25 (nur einer ist gezeigt) auf, die von der vorderen Seite der Taumelscheibe 22 vorstehen. Jeder Stützarm 24 hat ein zylindrisches Führungsloch 24a, das an seinem entfernten Ende ausgebildet ist, und jeder Führungsstift 25 hat einen Kugelabschnitt 25a, der an seinem entfernten Ende ausgebildet ist. Die Kugelabschnitte 25a sind in die jeweiligen Führungslöcher 24a der Stützarme 24 gepasst. Die Stützarme 24 und die Führungsstifte 25, die den Gelenkmechanismus 23 ausbilden, verursachen, dass sich die Taumelscheibe mit der Antriebswelle 6 dreht. Die Taumelscheibe 22 ist ebenso entlang der Fläche der Antriebswelle 6 in Richtung der Achse L1 verschiebbar und mit Bezug auf die Achse L1 der Antriebswelle 6 kippbar. Die Drehmitte dieser Neigung wird eine Schwenkachse A genannt. Diese Schwenkachse A erstreckt sich in einer Richtung, die senkrecht zu dem Blatt von 1 ist, und ist senkrecht zu der Achse L1 der Antriebswelle 6. Die Schwenkachse A ändert ihre Position gemäß der Verschiebung der Taumelscheibe 22 entlang der Antriebswelle 6.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Neigungsaufhebungsschraubenfeder 26, deren Kraft den Neigungswinkel verringert, an der Antriebswelle 6 zwischen der Drehstütze 21 und der Taumelscheibe 22 vorgesehen. Die Neigungsaufhebungsfeder 26 spannt die Taumelscheibe 22 in Richtung auf den Zylinderblock 1 (insbesondere in die Richtung, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 verringert).
Ein Sprengring 27a ist an der Antriebswelle 6 hinter der Taumelscheibe 22 gesichert. Eine Rückstellfeder 27, die eine Schraubenfeder ist, ist zwischen dem Sprengring 27a und der Taumelscheibe 22 vorgesehen. Wenn ein Druck von der Taumelscheibe 22 auf die Rückstellfeder 27 aufgebracht wird, die entlang der Antriebswelle 6 zurück- und vorbewegbar ist, spannt die Rückstellfeder 27 die Taumelscheibe 22 von dem Zylinderblock 1 vor (insbesondere in die Richtung, die den Neigungswinkel vergrößert). Der Sprengring 27a beschränkt die nach hinten weisende Bewegung der Rückstellfeder 27.
Der Neigungsbereich der Taumelscheibe 22 wird nun diskutiert. Wie in 6 gezeigt ist, bezeichnet „H" eine vertikale Ebene, die senkrecht zu der Achse L1 der Antriebswelle 6 ist und die die Schwenkachse A einschließt. Der Winkel zwischen dieser Ebene H und der Taumelscheibe 22 ist der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22. Wenn die Taumelscheibe 22 parallel zu der Ebene H ist, ist der Neigungswinkel 0°. Bei dem Neigungswinkel von 0 Grad dient die Taumelscheibe 22 nicht als eine Nockenplatte und wird der Kolbenhub Null, was die Ausstoßverdrängung zu Null macht.
Die Richtung, in die das obere Ende der Taumelscheibe 22 in Richtung auf den Zylinderblock 1 gekippt wird (die Richtung, die durch +θ in 6 angedeutet ist), ist als eine positive Richtung definiert, und die entgegen gesetzte Richtung (die Richtung, die durch –θ in 6 angedeutet ist), ist eine negative Richtung. Der zulässige Maximalwinkel der Neigung der Taumelscheibe 22 beträgt θmax und der zulässige minimale Winkel der Neigung der Taumelscheibe 22 beträgt θmin und der Kippbereich der Taumelscheibe 22 ist von θmin bis θmax.
Die Ausstoßverdrängung des Verdichters vergrößert sich, wenn der Winkel θ der Taumelscheibe 22 sich in die positive Richtung vergrößert, und wird maximal (100 Verdrängung), wenn der Neigungswinkel θ der maximale Neigungswinkel θmax ist. Der maximale Neigungswinkel θmax ist durch einen Anstoß des Gegengewichts 22a der Taumelscheibe 22 gegen einen Beschränkungsvorsprung 21a definiert, der an der hinteren Seite der Drehstütze 21 vorgesehen ist, wie in 1 gezeigt ist.
Der minimale Neigungswinkel θmin der Taumelscheibe 22 wird durch eine der folgenden Maßnahmen 1 und 2 beschränkt.
Maßnahme 1: Wenn sich die Taumelscheibe 22 in die Neigungswinkelverringerungsrichtung von dem Maximalausstoßverdrängungszustand (θmax) bewegt, stößt die Taumelscheibe 22 zuerst an einem Ende der Rückstellfeder 27 an. Wenn die Taumelscheibe 22 sich weitergehend bewegt, wird die Rückstellfeder 27, die durch den Sprengring 27a und die Taumelscheibe 22 eingefasst ist, auf eine minimale Länge komprimiert, was einen Punkt definiert, über den hinaus die Taumelscheibe 22 sich nicht mehr bewegt. Das definiert den minimalen Neigungswinkel θmin.
Maßnahme 2: Ein Kolben 29B, der an dem unteren Abschnitt von 1 gezeigt ist, liegt an dem unteren Todpunkt. Wenn der Kopf des Kolbens 29B an die Ventilplatte 3 anstößt, wird eine weitere Neigung der Taumelscheibe 22 unterbunden. Das definiert den minimalen Neigungswinkel θmin.
Der eingestellte Wert des minimalen Neigungswinkels θmin wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 7 und 8 diskutiert. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass die zum Drehen der Taumelscheibe 22 benötigte Leistung W sich kaum verändert, solange der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 in einem Bereich R einschließlich dem Neigungswinkel 0° liegt, wie in 8 gezeigt ist. In anderen Worten haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass der Winkelbereich R, in dem die Taumelscheibe 22 mit einer minimalen Leistung angetrieben werden kann, in der Nähe von 0° liegt. Die obere Grenze θA des Winkelbereichs R ist kleiner als der Winkel θC, der der minimale Neigungwinkel bei herkömmlichen Taumelscheibenverdichtern ist, und ist gleich wie oder kleiner als der kritische Winkel θB, unterhalb welchem die Verdichtungsreaktionskraft unzureichend ist, um zu verursachen, dass die Taumelscheibe 22 sich in Richtung auf den maximalen Neigungswinkel neigt. Der minimale Neigungswinkel θmin ist auf einen frei wählbaren Wert in dem Winkelbereich R eingestellt, so dass der Verdichter die minimale Last aufbringt, wenn das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist (siehe 7). Die individuellen Winkel haben daher eine Beziehung von θmin ≤ θA ≤ θB ≤ θC.
Der minimale Neigungswinkel θmin, der auf einen kleinen positiven Wert, 0° oder einen negativen Wert eingestellt werden kann, solange er gleich wie oder kleiner als θA ist, wird im Wesentlichen auf 0° in diesem Ausführungsbeispiel eingestellt.
Wenn der Verdichter als Folge der Deaktivierung des Verbrennungsmotors 12 vollständig angehalten wird, bringen die Endneigungsfeder 26 und die Rückstellfeder 27 beide eine Kraft auf die Taumelscheibe 22 auf. Der Winkel θx der Taumelscheibe 22 zu diesem Zeitpunkt wird im Wesentlichen durch ein Gleichgewicht der Kräfte beider Federn 26 und 27 bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Federn 26, 27 derart ausgewählt, dass der Neigungswinkel θx gleich wie oder größer als der kritische Winkeln θB ist (siehe 7), unterhalb von welchem die Verdichtungsreaktionskraft unzureichend ist, um zu verursachen, dass die Taumelscheibe 22 sich in Richtung auf den maximalen Neigungwinkel neigt. Dieser Neigungswinkel θx kann gleich wie oder größer als der minimale Neigungswinkel 8c nach dem Stand der Technik sein.
Der minimale Neigungswinkel θmin, die Rückstellfeder 27 und die Einstellung der Kräfte beider Federn 26 und 27 sind charakteristische Merkmale dieser Erfindung. Ihre technische Bedeutung wird in der späteren Beschreibung des Betriebs genau diskutiert.
Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a ist in dem Zylinderblock 1 die Antriebswelle 6 umgebend ausgebildet. Es gibt 7 Zylinderbohrungen 1a bei diesem Verdichter, obwohl nur zwei in 1 gezeigt sind. Ein einseitig wirkender Kolben 29 ist hin- und herlaufend in jeder Zylinderbohrung 1a aufgenommen. Das vordere Ende jedes Kolbens 29 (das entgegengesetzt zu dem Kopf ist) ist mit dem Scheibenartigen Rand der Taumelscheibe 22 durch ein paar Gleitstücke 30 verbunden. Jeder Kolben 29 ist mit der Taumelscheibe 22 durch die Gleitstücke 30 gekoppelt. Solange die Taumelscheibe 22 bei einem Winkel geneigt ist, der ein anderer als 0° ist, wird daher die Drehbewegung der Taumelscheibe 22 und der Antriebswelle 6 in die lineare Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 29 durch die Gleitstücke 30 umgewandelt. Anders gesagt ändert sich der Hub jedes Kolbens 29 gemäß einer Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 22. Änderungen des Neigungswinkels ändern die Ausstoßverdrängung des Verdichters. Jedoch verursacht die Verwendung des Gelenkmechanismus 23, dass die Positionen des oberen Todpunkts der Kolben 29 in den individuellen Zylinderbohrungen 1a im Wesentlichen die gleichen sind. Der obere Zwischenraum in jeder Zylinderbohrung 1a, wenn der Kolben 29 in der Nähe des oberen Todpunkts ist, ist nahezu 0.
Wenn die Taumelscheibe 22 auf dem positiven maximalen Neigungswinkel (θmax) liegt (siehe 1), ist die Ausstoßleistung des Verdichters maximal. Der obere Kolben 29A befindet sich auf der Position seines oberen Todpunkts T und der untere Kolben 29B befindet sich auf der Position seines unteren Todpunkts. Der Gelenkmechanismus 23 ist mit dem Kolben ausgerichtet, der sich auf der Position seines oberen Todpunkts T befindet.
In dem Hintergehäuse 4 sind eine Ansaugkammer 31 und eine Ausstoßkammer 32 definiert, die eine fast ringförmige Gestalt haben. Die Ausstoßkammer 32 umgibt die Ansaugkammer 31. Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, ist die Ansaugkammer 31 mit der stromabwärtigen Seite eines externen Kühlkreislaufs 50 (der später beschrieben wird) über einen Ansaugdurchgang 43 verbunden, der in dem Hintergehäuse 4 ausgebildet ist. Die Ansaugkammer 31 und der Ansaugdurchgang 43 bilden einen Ansaugdruckbereich.
Ein Ansauganschluss 33, ein Ansaugventil 34 zum Öffnen und Schließen des Ansauganschlusses 33, ein Ausstoßanschluss 35 und ein Ausschussventil 36 zum Öffnen und Schließen des Ausstoßanschlusses 35 sind in der Ventilplatte 3 in Verbindung mit jeder Zylinderbohrung 1a ausgebildet.
Wenn sich jeder Kolben 29 in Richtung auf den unteren Todpunkt von dem oberen Todpunkt bewegt, wird Kühlmittelgas (bei einem Ansaugdruck Ps), das der Ansaugkammer 31 über den Ansaugdurchgang 43 von dem externen Kühlkreislauf 50 zugeführt wird, in die zugehörige Zylinderbohrung 1a über den Ansauganschluss 33 und das Ansaugventil 34 gesaugt. Wenn sich der Kolben 29 in Richtung auf den oberen Todpunkt von dem unteren Todpunkt bewegt, wird das Kühlmittelgas, das der Zylinderbohrung 1a zugeführt wird, zu der Ausstoßkammer 32 über den Ausstoßanschluss 35 und das Ausstoßventil 36 ausgestoßen. Die Verdichtungsreaktionskraft (F), die durch jeden Kolben übertragen wird, wenn er das Gas verdichtet, wird durch die Innenwand des Vordergehäuses 2 durch ein Drucklager 28, das in der Vorderseite der Stütze 21 gelegen ist, die Drehstütze 21, den Gelenkmechanismus 23 und die Taumelscheibe 22 aufgenommen.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist eine Ausstoßeinfassung 90 an einer Seitenwand (dem oberen Abschnitt in 4) des Zylinderblocks 1 angebracht und bildet dessen Innenraum einen Ausstoßschalldämpfer 91. In der oberen Wand der Ausstoßeinfassung 90 ist ein Ausstoßanschluss 92 vorgesehen, der L-förmig ist, durch den der Ausstoßschalldämpfer 91 mit der stromaufwärtigen Seite des externen Kühlkreislaufs 50 verbunden ist. Der Ausstoßschalldämpfer 91 unterdrückt Lärm, der durch die Ausstoßpulsation des verdichteten Kühlmittelgases erzeugt wird, das intermittierend in die Ausstoßkammer 32 von jeder Zylinderbohrung 1a ausgestoßen wird. Ein Ventilloch 93, das sich parallel zu den Schrauben 60 erstreckt, ist in dem Seitenwandabschnitt des Zylinderblocks 1 ausgebildet. Das hintere Ende (das rechte Ende in 4) dieses Ventillochs 93 steht in Verbindung mit der Ausstoßkammer 32 in dem Hintergehäuse 4 über einen Ausstoßanschluss 94, der durch die Ventilplatte 3 gebohrt ist. Ein Loch 95, das die ungefähre Mitte des Ventillochs 93 mit dem Ausstoßschalldämpfer 91 verbindet, ist in dem Zylinderblock 1 ausgebildet. Daher bilden der Ausstoßanschluss 94, das Ventilloch 93, das Loch 95, der Ausstoßschalldämpfer 91 und der Ausstoßanschluss 92 einen Ausstoßdurchgang zum Führen des Verdichteten Kühlmittelgases (Ausstoßdruck Pd), das von der Ausstoßkammer 32 ausgestoßen wird, zu dem externen Kühlkreislauf 50. Dieser Ausstoßdurchgang (91–95) und die Ausstoßkammer 32 bilden einen Ausstoßdruckbereich.
Ein Ventilkörper 26 ist an dem Ventilloch 93 mit einem ausreichenden Zwischenraum gepasst, um zu gestatten, dass der Ventilkörper sich axial verschiebt, der ein Schieberventil ausbildet. Das innere des Ventilkörpers 96 ist mit dem Ausstoßschaldämpfer 91 über einen Gegendruckdurchgang 98 verbunden, der in dem Zylinderblock 1 ausgebildet ist. Die hintere Endseite 96a des Ventilkörpers 96 schließt den Ausstoßanschluss 94 vollständig, wenn der Ventilkörper diesen berührt. Der Ausstoßdruck des Verdichters wird auf die hintere Endseite 96a aufgebracht.
Ein Ende einer Ventilfeder 97 ist in dem Ventilkörper 96 gelegen. Das entgegengesetzte Ende der Ventilfeder 97 ist an dem vorderen Ende (dem linken Ende in 4) des Ventillochs 93 befestigt. Die Ventilfeder 97 spannt den Ventilkörper 96 in Richtung auf die Ventilplatte 3 vor. Als Folge wird die Position des Ventilkörpers 96 durch ein Gleichgewicht einer nach rechts weisenden Kraft, die eine Kombination der Kraft der Ventilfeder 97 und der Kraft des Gegendrucks innerhalb des Ventilkörpers 96 ist, und einer nach links weisenden Kraft bestimmt, die auf dem Innendruck des Ausstoßdurchgangs basiert (insbesondere dem Ausstoßdruck Pd).
Die Kraft der Feder 97 wird derart ausgewählt, dass der Ventilkörper 96 den Ausstoßdurchgang (91–95) schließt, wenn die Differenz (Pd – Pm) zwischen dem Innendruck (Ausstoßdruck Pd) der Ausstoßkammer 32 und dem Innendruck (Pm) des Ausstoßschalldämpfers 91 geringer als ein vorbestimmter Wert ΔP ist (beispielsweise 0,5 kgf/cm²). Wenn der Differenzialdruck (Pd – Pm) gleich viel oder größer als der vorbestimmte Wert ΔP ist, ist der Ventilkörper 96 ständig an einer offenen Position (wie in 4 gezeigt ist) in der vorderen Hälfte des Ventillochs 93 gelegen und werden der Ausstoßanschluss 94 und das Loch 95 über die hintere Hälfte des Ventillochs 93 verbunden. Wenn der Differenzialdruck (Pd – Pm) kleiner als der vorbestimmte Wert ΔP ist, überwältigt andererseits die nach rechts weisende Vorspannwirkung der Feder 97 die nach links weisende Kraft des Ausstoßdrucks Pd und wird der Ventilkörper 96 an einer geschlossenen Position (wie in 5 gezeigt ist) in der hinteren Hälfte des Ventillochs 93 angeordnet. Als Folge trennt der Ventilkörper 96 den Ausstoßanschluss 94 von dem Loch 95. Der Ventilkörper 96 und seine zugehörigen Elemente (93, 97) bilden ein Stoppventil. Das vorbestimmte Druckdifferenzial ΔP dient als Ventilöffnungsdruck des Stoppventils.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind in dem Zylinderblock 1 und dem Vordergehäuse 4 des Taumelscheibenverdichters eine Reihe von Gaszufuhrdurchgängen 38 und 39 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 und ein Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 vorgesehen, wie in 3 gezeigt ist. Ein feststehender Begrenzer 41 ist in dem Überströmdurchgang 40 gelegen und ein Verdrängungssteuerventil 60 ist zwischen den Gaszufuhrdurchgängen 38 und 39 vorgesehen. Ein Druckreaktionsdurchgang 42 ist in dem Hintergehäuse 4 vorgesehen, ohne in die Gaszufuhrdurchgänge 38 und 39 sowie den Überströmdurchgang 40 einzugreifen. Der Druckreaktionsdurchgang 42 gestattet, dass der Innendruck (Ansaugdruck Ps) der Ansaugkammer 31 oder der Ansaugdruckbereich an einem Teil des Verdrängungssteuerventils 60 wirkt.
Die Durchgänge 38, 39, 40 und 42, der feststehende Begrenzer 41 und das Verdrängungssteuerventil 60 bilden eine Kurbeldrucksteuervorrichtung, die den Innendruck (Kurbeldruck Pc) der Kurbelkammer 5 steuert, um den Taumelscheibenwinkel auf einen Sollwert zu ändern.
Ein Moment, das durch die Drehung (oder die Zentrifugalkraft) der Taumelscheibe 22 erzeugt wird, wirkt an der Taumelscheibe 22. Die Taumelscheibe 22 ist so ausgelegt, dass dann, wenn der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 klein ist, das Moment in einer Richtung zum Vergrößern des Neigungswinkels wird und wenn der Neigungswinkel θ groß ist, das Moment in eine Richtung zum Verringern des Neigungswinkels wirkt, wie in 9 gezeigt ist. Genauer gesagt sind die Gestalt der Taumelscheibe 22, die Koordinaten ihres Schwerpunkts G und ihre Masse m derart bestimmt, dass dann, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 in der Nähe von 0° liegt, das Moment der Drehbewegung so wirkt, dass es den Neigungswinkel vergrößert (oder das es Null wird), wenn die Taumelscheibe 22 sich dreht.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. Hei 7-293429 (entsprechend US 5,573,379 und der deutschen Patentoffenlegungsschrift Nr. 19514748) beschreibt genau, dass, wenn die Gestalt, die Lage des Schwerpunkts P und die Masse m der Taumelscheibe ausgewählt werden, um die Produkte der Trägheit der Taumelscheibe richtig einzurichten, das Moment der Drehbewegung, das an der Taumelscheibe wirkt, wenn sich die Taumelscheibe 22 dreht, wirken wird, wie vorstehend beschrieben ist.
Die Momente, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 bestimmen, sind das Federkraftmoment, das auf den im Gleichgewicht stehenden Vorspannwirkungen der Endneigungsfeder 26 und der Rückstellfeder 27 basiert, das Moment, das durch die Kraft des Gasdrucks erzeugt wird, und das Moment der vorstehend beschriebenen Drehbewegung. Auf der Grundlage dieser drei Momente liegt der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 irgendwo zwischen θmin und θmax, wie früher erwähnt ist.
Das Moment auf der Grundlage der Kraft des Gasdrucks wird auf der Grundlage der Verdichtungsreaktionskraft erzeugt, die an jedem Kolben in seiner Zylinderbohrung während seines Verdichtungstakts wirkt, des Innendrucks der Zylinderbohrung in dem Ansaugtakt und dem Innendruck Pc der Kurbelkammer. Dieses Moment wird durch Steuern des Kurbeldrucks Pc mittels des Verdrängungssteuerventils 60 eingestellt, wie später diskutiert wird.
Da das Moment der Drehbewegung auf der Zentrifugalkraft basiert, wenn die Taumelscheibe 22 sich dreht, ist es vernachlässigbar, wenn die Taumelscheibe 22 angehalten ist oder sich bei einer niedrigen Geschwindigkeit dreht.
Das Federkraftmoment wird auf der Grundlage der im Gleichgewicht stehenden Vorspannwirkungen der Endneigungsfeder 26 und der Rückstellfeder 27. Bei diesem Verdichter sind die Kräfte beider Federn 26 und 27 so eingestellt, dass sie eine Beziehung haben, wie in 10 gezeigt ist.
In 10 ist die Startverdrängung die Verdrängung, wenn der Verdichter von dem vollständig angehaltenen Zustand aktiviert wird, und ist auf ungefähr 2% bis 20% (vorzugsweise ungefähr 4% bis 10%) der maximalen Ausstoßverdrängung eingestellt. Der Winkel der Taumelscheibe 22, der der Startverdrängung entspricht, ist der vorstehend erwähnte Winkel θx. Wie aus 10 einfach erkennbar ist, wird dann, wenn der Winkel θ der Taumelscheibe 22 gleich wie oder kleiner als θx ist, die Wirkung durch die Rückstellfeder 27 stärker und wirkt die kombinierte Kraft der zwei Federn 26 und 27 zum Vergrößern des Neigungswinkels. Zu diesem Zeitpunkt wirkt das Federkraftmoment ebenso zum Vergrößern des Neigungswinkels. Wenn der Winkel der Taumelscheibe 22 in dem Bereich von θx bis θmax liegt, wirkt andererseits die kombinierte Kraft der zwei federn 26 und 27 (und das Federkraftmoment) zum Verringern des Neigungswinkels.
Vor der Diskussion des Verdrängungssteuerventils 60 werden der externe Kühlkreislauf 50 und ein externes Steuersystem kurz beschrieben, die mit dem Verdrängungssteuerventil verknüpft sind. Wie in 4 gezeigt ist, sind der Ausstoßanschluss 92 der Ausstoßeinfassung 90 des Verdichters und der Ansaugdurchgang 43 des Hintergehäuses 4 miteinander über den externen Kühlkreislauf 50 verbunden. Dieser externe Kühlkreislauf 50 und der Verdichter bilden den Kühlungskreislauf bei dem Fahrzeugklimatisierungssystem.
Der externe Kühlkreislauf 50 ist mit einem Kondensator 51, einem Expansionsventil 52 und einem Verdampfer 52 versehen. Das Expansionsventil 52 dient als ein variabler Begrenzungswiderstand zwischen dem Kondensator 51 und dem Verdampfer 52. Das Expansionsventil 52 stellt einen Differenzialdruck zwischen dem Kondensator 51 und dem Verdampfer 53 bereit und führt ein flüssiges Kühlmittel in Übereinstimmung mit der thermischen Last dem Verdampfer 53 zu. Der Winkel dieses Expansionsventils 52 wird einer Rückführregelung auf der Grundlage der Temperatur, die durch einen Temperaturmesszylinder 52a gemessen wird, der an der Außenseite des Verdampfers 53 vorgesehen ist, und dem Dampfdruck ausgesetzt (insbesondere dem Druck an dem Einlassanschluss oder dem Auslassanschluss des Verdampfers 53). Diese Rückführregelung stellt die Menge des Kühlmittels in dem externen Kühlkreislauf 50 so ein, dass der Verdampfungszustand des Kühlmittels in dem Verdampfer 53 den richtigen Überhitzungsgrad hat.
Ein Temperatursensor 54 ist in der Nähe des Verdampfers 53 vorgesehen. Dieser Temperatursensor 54 erfasst die Temperatur des Verdampfers 53 und stellt einem Steuercomputer 55 die Information hinsichtlich der erfassten Temperatur bereit. Der Steuercomputer 55 führt alle Heiz- und Kühlsteuerungen des Klimatisierungssystems durch. Zusätzlich zu dem Temperatursensor 54 ist ein Fahrgastabteiltemperatursensor 56, der die Temperatur des Fahrgastabteils erfasst, eine Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 zum Einstellen der Fahrgastabteiltemperatur des Fahrzeugs, ein Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem und ein Einstrahlungsmengensensor 56A zum Erfassen der Menge der Sonnenstrahlung mit der Eingangsseite des Steuercomputers 55 verbunden. Ein Antriebsschaltkreis 59, der eine Stromzufuhr zu einer Spule 86 (später beschrieben) des Verdrängungssteuerventil 60 steuert, ist mit der Ausgangsseite des Steuercomputers 55 verbunden.
Der Steuercomputer 55 berechnet einen richtigen Strombetrag zu der Spule 86 auf der Grundlage der Verdampfertemperatur, die von dem Temperatursensor 54 erhalten wird, der Fahrzeugfahrgastabteiltemperatur, die von dem Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erhalten wird, der Information hinsichtlich der Einstrahlungsmenge von dem Einstrahlungsmengensensor 56A, einer vorbestimmten Fahrgastabteiltemperatur, die im Voraus durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 eingestellt wird, und einer externen Information, wie zum Beispiel dem Ein/Aus-Einstellzustand von dem Startschalter 58. Der Steuercomputer 55 verursacht, dass der Antriebsschaltkreis 59 den berechneten Strom dem Verdrängungssteuerventil 60 zuführt, um dadurch extern eine variable Steuerung des eingestellten Ansaugdrucks Pset des Verdrängungssteuerventils 60 durchzuführen.
Der Steuercomputer 55 ist ebenso mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit (ECU) für den Verbrennungsmotor 14 verbunden und nimmt eine Information hinsichtlich der Aktivierung oder Deaktivierung des Verbrennungsmotors 14 und die Verbrennungsmotordrehzahl von der ECU auf. Der Steuercomputer 55 und der Antriebsschaltkreis 59 dienen als externe Steuereinrichtung.
Die Details des Verdrängungssteuerventils 60, das ein Teil der Kurbeldrucksteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ist, werden nun unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Das Verdrängungssteuerventil 60 hat ein Ventilgehäuse 61 und einen Solenoidabschnitt 62, die miteinander in der Umgebung der Mitte des Steuerventils 60 verbunden sind. Zwischen dem Ventilgehäuse 61 und dem Solenoidabschnitt 62 liegt eine Ventilkammer 63, in der ein Ventilkörper 64 bewegbar aufgenommen ist. Die Ventilkammer 63 ist mit der Ausstoßkammer 32 über einen Ventilkammeranschluss 67, der in der Seitenwand der Ventilkammer 63 ausgebildet ist, und den stromaufwärtigen Gaszufuhrdurchgang 38 verbunden.
Ein Ventilloch 66 ist in dem oberen Abschnitt der Ventilkammer 63 ausgebildet. Das Ventilloch 66 erstreckt sich in die axiale Richtung des Ventilgehäuses 61. In dem Ventilgehäuse 61 oberhalb der Ventilkammer 63 ist ein Anschluss 65 ausgebildet, der senkrecht zu dem Ventilloch 66 ist. Die Ventilkammer 63 ist mit der Kurbelkammer 5 über das Ventilloch 66, den Anschluss 65 und den stromabwärtigen Gaszufuhrdurchgang 39 verbunden.
Eine Druckreaktionskammer 68 ist in dem oberen Abschnitt des Ventilgehäuses 61 definiert. Die Druckreaktionskammer 68 ist mit der Ansaugkammer 31 über einen Druckzufuhranschluss 69, der in der Seitenwand der Kammer 68 ausgebildet ist, und dem Druckreaktionsdurchgang 42 verbunden, so dass er den Ansaugdruck Ps ausgesetzt ist. Ein Balg 70 ist innerhalb der Druckreaktionskammer 68 vorgesehen und eine Satzfeder 70a, die das bewegbare Ende (das untere Ende) des Balgs 70 in eine Richtung zum Ausdehnen des Balgs 70 vorspannt, ist in dem Balg 70 vorgesehen. Das Innere des Balgs 70 ist auf einen Vakuumzustand oder einen Druckverringerten Zustand eingestellt. Der Balg 70 und die Satzfeder 70a bilden ein Druckreaktionselement.
Ein Führungsloch 71, das dem Ventilloch 66 folgt, ist in der Mitte des Ventilgehäuses 61 zwischen der Druckreaktionskammer 68 und der Ventilkammer 63 ausgebildet. Ein Druckreaktionsstab 62 ist in dem Führungsloch 71 mit ausreichend Zwischenraum gepasst, so dass der Stab 72 sich axial verschieben kann. Das obere Ende des Druckreaktionsstabs 72 ist an dem bewegbaren Ende des Balgs 70 gesichert und das untere Ende ist an dem oberen Ende des Ventilkörpers 64 fixiert. Der Durchmesser des unteren Endes des Druckreaktionsstabs 72 ist beträchtlich kleiner als der Innendurchmesser des Ventillochs 66, um die Strömung des Kühlmittelgases in dem Ventilloch 66 zu gestatten. Auf diese Art und Weise wird der Ventilkörper 64 mit dem Balg 70 durch den Druckreaktionsstab 72 gekoppelt. Die Druckreaktionskammer 68, der Balg 70, die Satzfeder 70a und der Druckreaktionsstab 72 bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der Änderungen des Ansaugdrucks Ps auf den Ventilkörper 64 überträgt.
Der Solenoidabschnitt 62, der die untere Hälfte des Verdrängungssteuerventils 60 einnimmt, hat einen Haltezylinder 75 mit einem Boden. Ein feststehender Eisenkern 76 ist in dem oberen Abschnitt des Haltezylinders 75 gepasst, um dadurch eine Solenoidkammer 77 in dem Haltezylinder 75 zu definieren. Ein bewegbarer Eisenkern 78, der einen Nahezu zylindrischen Tauchkolben mit einer Oberseite ausbildet, ist in der Solenoidkammer 77 hin- und herlaufend aufgenommen. Eine Nachführfeder 79 ist zwischen dem bewegbaren Eisenkern 78 und dem Boden des Haltezylinders 75 gelegen. Die Nachführfeder 79 spannt den bewegbaren Eisenkern 78 nach oben vor (in Richtung auf den feststehenden Eisenkern 76). Ein Führungsloch 80 ist axial in der Mitte des feststehenden Eisenkerns 76 ausgebildet und ein Solenidstab 81, der einstückig mit dem Ventilkörper 64 ist, ist verschiebbar in diesem Führungsloch 80 gepasst. Der Druckreaktionsstab 72, der Ventilkörper 64 und der Solenoidstab 81 bilden ein funktionelles Element.
Eine Ablassfeder 74 ist in der Ventilkammer 63 vorgesehen. Die Ablassfeder 74 spannt den Ventilkörper 64 und den Solenoidstab 81 nach unten vor (in eine Richtung zum Öffnen des Ventillochs 66). Die nach unten weisende Kraft der Ablassfeder 74 ist beträchtlich größer als die nach oben weisende Kraft der Nachführfeder 79, was normalerweise verursacht, dass der Ventilkörper 64 das Ventil öffnet, wenn die elektromagnetische Kraft klein oder Null ist.
Der untere Endabschnitt des Solenoidstabs 81 stößt an die obere Fläche des bewegbaren Eisenkerns 78 auf der Grundlage des Gleichgewichts zwischen den Kräften der Ablassfeder 74 und der Nachführfeder 79 an. Auf diese Art und Weise werden der bewegbare Eisenkern 78 und der Ventilkörper 64 miteinander durch den Solenoidstab 81 gekoppelt.
Die Solenoidkammer 77 steht mit dem Anschluss 65 über eine Verbindungsvertiefung 82, die in der Seitenwand des feststehenden Eisenkerns 76 ausgebildet ist, ein Verbindungsloch 83, das in das Ventilgehäuse 61 durchgebohrt ist, und eine ringförmige kleine Kammer 84 in Verbindung, die zwischen dem Steuerventil 60 und der Wand des Hintergehäuses 4 ausgebildet wird, wenn das Steuerventil 60 angebracht wird. Anders gesagt ist die Solenoidkammer 77 dem gleichen Druck wie das Ventilloch 66 ausgesetzt (insbesondere dem Kurbeldruck Pc). Ein Loch 85 ist in dem Becherförmigen bewegbaren Eisenkern 78 gebohrt und die Drücke innerhalb und außerhalb des bewegbaren Eisenkerns 78 in der Solenoidkammer 77 werden über dieses Loch 85 ausgeglichen.
Eine Spule 86 ist um den feststehenden Eisenkern 76 und den bewegbaren Eisenkern 78 über einen Bereich fixiert, der teilweise die Eisenkerne 76 und 78 abdeckt. Der Antriebsschaltkreis 59 führt einen vorbestimmten Strom dieser Spule 86 auf der Grundlage einer Anweisung von dem Steuercomputer 55 zu. Die Spule 86 erzeugt eine elektromagnetische Kraft entsprechend dem zugeführten Strom und der feststehende Eisenkern 76 zieht den bewegbaren Eisenkern 78 aufgrund der elektromagnetischen Kraft an. Das bewegt den Solenoidstab 81 nach oben. Der eingestellte Druck Pset des Verdrängungssteuerventils 60 wird veränderlich extern auf diese Art und Weise gesteuert.
Nun wird eine Beschreibung der Wirkungen angegeben, die mit einer Änderung der Verdrängung in der normalen Betriebsart dieses Verdichters verknüpft sind. Es wird angenommen, dass, wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem EIN ist, während der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs läuft, die durch den Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erfasste Fahrgastabteiltemperatur größer als die Temperatur ist, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 eingestellt wird. In diesem Fall berechnet der Steuercomputer 55 die Strommenge, die der Spule 86 zuzuführen ist, gemäß Berechnungsgleichungen, die in dem Klimatisierungsprogramm angegeben sind und weist den Antriebsschaltkreis 59 an, die Spule 86 mit der berechneten Strommenge zu erregen. Dann führt der Antriebsschaltkreis 59 einen vorbestimmten Strom der Spule 86 zu, was eine elektromagnetische Anziehung gemäß dem Wert des zugeführten Stroms zwischen den Eisenkernen 76 und 78 erzeugt. Diese elektromagnetische Anziehung verursacht, dass sich der Solenoidstab 81 und der Ventilkörper 64 gegen die Kraft der Ablassfeder 74 bewegen, was das Ventilloch 66 schließt oder die Größe des Selben begrenzt. Als Folge wird der Ventilkörper 64 auf die Position bewegt, auf der die elektromagnetische Anziehung im Gleichgewicht mit der nach oben weichenden Kraft der Nachführfeder 79 steht, und wird die Öffnungsgröße des Ventillochs 66 gemäß der Position des Ventilkörpers 64 eingestellt (Einstellung des eingestellten Drucks Pset).
Wenn die Spule 86 auf dem vorstehend erwähnten Weg erregt wird und die Öffnungsgröße des Ventillochs 66 auf den vorbestimmten Grad eingestellt wird, wird der Balg 70 gemäß der Änderung des Ansaugdrucks Ps verschoben, der auf die Druckreaktionskammer 68 über den Druckreaktionsdurchgang 42 aufgebracht wird. Die Verschiebung des Balgs 70 wird durch den Druckreaktionsstab 72 auf den Ventilkörper 64 übertragen. Folglich wird die Öffnungsgröße des Ventillochs 66, die auf der Erregung der Spule 86 basiert, weitergehend eingestellt oder korrigiert durch den Ventilkörper 64, der durch den Balg 70 beeinflusst wird, und spricht der Balg 70 auf den Ansaugdruck Ps an.
Die Öffnungsgröße des Ventillochs 66 (im Folgenden einfach als „Ventilöffnungsgröße" bezeichnet) bei dem Verdrängungssteuerventil 60 wird wesentlich durch das Gleichgewicht von vier Kräften bestimmt, nämlich die nach oben weisende Kraft des bewegbaren Eisenkerns 78, die von dem Wert des Stroms abhängt, der von dem Antriebsschaltkreis 59 zugeführt wird, die nach oben weisende Kraft der Nachführfeder 79, die nach unten weisende Kraft der Ablassfeder 74 und die Kraft des Druckreaktionsmechanismus, die durch eine Veränderung des Ansaugdrucks Ps beeinflusst wird.
Unter der Annahme, dass der Startschalter 58 sich auf der Position von EIN befindet, während der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs läuft, wird, wenn die Kühllast groß wird, die Fahrzeugfahrgastabteiltemperatur, die durch den Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erfasst wird, beispielsweise größer als die Temperatur, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 eingestellt ist. In diesem Fall steuert auf der Grundlage der erfassten Fahrgastabteiltemperatur und der eingestellten Temperatur der Steuercomputer 55 den Antriebsschaltkreis 59, um den eingestellten Ansaugdruck Pset des Steuerventils 60 zu verringern. Wenn nämlich die erfasste Temperatur höher wird, weist der Steuercomputer 55 den Antriebsschaltkreis 59 an, den Wert des Stroms zu erhöhen, der der Spule 86 zuzuführen ist, was die elektromagnetische Anziehung zwischen dem feststehenden Eisenkern 76 und dem bewegbaren Eisenkern 78 vergrößert. Das verursacht, dass der Ventilkörper 64 die Ventilöffnungsgröße verringert. Auch wenn der Ansaugdruck Ps niedrig ist, wird das Ventilloch 66 einfach durch den Ventilkörper 64 geschlossen. Wenn anders gesagt die Kühllast groß ist (insbesondere die Fahrgastabteiltemperatur hoch ist) und der Ansaugdruck Ps somit höher wird, schließt der Druckreaktionsmechanismus sicher das Ventilloch 66. Das verursacht, dass sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 rasch in Richtung auf den maximalen Neigungswinkel (θmax) erhöht.
Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 vergrößert sich, wenn das Ventilloch 66 geschlossen wird (oder wenn die Ventilöffnungsgröße begrenzt wird) aus den folgenden Gründen. Während die Kurbelkammer 5 das Hochdruckkühlmittelgas von der Ausstoßkammer 32 über den Gaszufuhrdurchgang 38 aufnimmt, gestatten das Verdrängungssteuerventil 60 und der Gaszufuhrdurchgang 39, dass das Kühlmittelgas zu der Ansaugkammer 42 über den Überströmdurchgang 40 entkommt, der den feststehenden Endenbegrenzer 41 hat. Wenn die Öffnungsgröße des Steuerventils 60 kleiner wird, was die Ausstoßdurchflussrate des Kühlmittelgases größer als die Zufuhrmenge des Kühlmittelgases macht, fällt der Kurbeldruck Pc allmählich ab. Als Folge wird der Gegendruck, der auf die Kolben 29 aufgebracht wird, allmählich niedriger, so dass die Kraft, die Kolben 29 in Richtung auf den Zylinderblock 1 schiebt, oder die Kraft, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 verringert, kleiner wird. Das vergrößert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22.
Wenn das Ventilloch 66 durch den Ventilkörper 64 geschlossen wird, um dadurch die Ventilöffnungsgröße des Verdrängungssteuerventils 60 Null zu machen, wird die Zufuhr des Hochdruckkühlmittelgases zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 angehalten. Folglich wird der Kurbeldruck Pc im Wesentlichen gleich dem Ansaugdruck Ps und wird das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das durch die Verdichtungsreaktionskraft verursacht wird, relativ groß, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 maximiert. Bei diesem maximalen Neigungswinkel (θmax) ist der Hub jedes Kolbens 29 maximal, was die Ausstoßverdrängung des Verdichters maximiert. Auf diese Art und Weise erreicht die Kühlleistung des Klimatisierungssystems ihr Maximum, um die große Kühllast zu bewältigen.
Wenn die Kühllast klein ist und der Startschalter 58 auf der Position von EIN ist, wird andererseits die Differenz zwischen der Fahrgastabteiltemperatur, die durch den Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erfasst wird, und der Temperatur, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 eingestellt wird, beispielsweise kleiner. In diesem Fall steuert der Steuercomputer 55 den Antriebsschaltkreis 59, um den eingestellten Ansaugdruck Pset anzuheben. Wenn nämlich die erfasste Temperatur niedriger ist, weist der Steuercomputer 55 den Antriebsschaltkreis 59 an, um den Wert des Stroms zu verringern, der zu der Spule 86 zuzuführen ist, was die elektromagnetische Anziehung zwischen dem feststehenden Eisenkern 76 und dem bewegbaren Eisenkern 78 verringert. Das vergrößert die Ventilöffnungsgröße. Auch wenn der Ansaugdruck Ps etwas hoch ist, wird das Ventilloch 66 nicht einfach durch den Ventilkörper 64 geschlossen. Anders gesagt kann, wenn die Kühllast gering ist (insbesondere die Fahrgastabteiltemperatur niedrig ist) und der Ansaugdruck Ps daher niedrig ist, das Ventilloch 66 trotz des Betriebs des Druckreaktionsmechanismus geöffnet werden. Das verringert rasch den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 auf den minimalen Neigungswinkel.
Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 verringert sich, wenn die Ventilöffnungsgröße größer wird, da die Menge des Gases, das zugeführt wird, größer als die Menge des Gases wird, das von der Kurbelkammer 5 ausgestoßen wird, wobei sich somit allmählich der Kurbeldruck Pc erhöht. Der Anstieg des Kurbeldrucks Pc vergrößert den Gegendruck, der auf die Kolben 29 aufgebracht wird. Folglich wird das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das den Neigungswinkel verringert, größer. Das verringert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 22.
Wenn die thermische Last niedrig ist, wenn beispielsweise die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs niedriger als die Temperatur ist, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 75 eingestellt ist, wird der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 auf 0 Grad oder die Umgebung davon verringert. In diesem Fall ist der Hub jedes Kolbens 29 nahezu Null, obwohl sich die Taumelscheibe 22 dreht, was verursacht, dass die Ausstoßverdrängung des Verdichters nahezu 0% beträgt. Zu diesem Zeitpunkt führt der Verdichter keine wesentliche Arbeit aus, obwohl die Leistung von dem Verbrennungsmotor 14 übertragen wird, und verbraucht kaum Energie.
Der Betrieb des Taumelscheibenverdichters mit variabler Verdrängung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn der Verdichter ausgeschaltet ist, wird mit Bezug auf die folgenden Bedingungen beschrieben.
Bedingung 1:
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, während der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs läuft.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, während der Verdichter gerade einen normalen Ansaug-/Verdichtungsbetrieb durchführt, hält der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms zu dem Verdrängungssteuerventil 60 an. Dann ist das Steuerventil 60 vollständig offen, was gestattet, dass eine große Menge Kühlmittelgas in die Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 strömt, was den Kurbeldruck Pc anhebt. Der Grad des Anstiegs des Kurbeldrucks Pc in diesem Fall ist beträchtlich größer als derjenige des normalen variablen Betriebs.
Wenn der Kurbeldruck Pc ansteigt, wird das durch den Gasdruck erzeugte Moment zum Verringern des Neigungswinkels, was die Verdrängung verringert. Mit einer kleinen Ausstoßverdrängung ist, obwohl das Moment der Drehbewegung, das durch die Produkte der Trägheit der Taumelscheibe 22 verursacht wird, und das Moment, das durch die Federkraft verursacht wird, wirken, um den Neigungswinkel zu vergrößern, das Gasdruckmoment, das den Neigungswinkel aufgrund des vergrößerten Kurbeldrucks Pc verringert, stärker als die erstgenannten zwei Momente. Daher verringert sich der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 auf die Nähe des minimalen Neigungswinkels θmin, was die Ausstoßverdrängung im Wesentlichen zu Null macht.
Wenn die Ausstoßverdrängung im Wesentlichen Null wird, strömt Gas zu der Kurbelkammer 5 über das Steuerventil 60 von der Ausstoßkammer 32, was den Innendruck der Ausstoßkammer 32 verringert. Daher wird der Differentialdruck zwischen den Drücken vor und hinter dem Ventilkörper 96 kleiner als der vorbestimmte Wert (Ventilöffnungsdruck) ΔP und wird das Stoppventil geschlossen. Das unterbindet eine Gegenströmung von Hochdruckkühlmittelgas zu der Ausstoßkammer 32 von der Hochdruckseite des externen Kühlkreislaufs 50, was die Verringerung des Drucks der Ausstoßkammer 32 beschleunigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kurbeldruck Pc durch die individuellen Innendrücke der Ansaugkammer 31 und der Ausstoßkammer 32 und die Fluidströmungswiderstände bei dem vollständig offenen Steuerventil 60 und dem feststehenden Begrenzer 41 an der Überströmseite bestimmt.
Wenn sich der Zustand, in dem die Ausstoßverdrängung Null ist, das Stoppventil geschlossen ist und das Steuerventil 60 vollständig offen ist, über mehrere Sekunden bis zu mehreren von 10 Sekunden fortsetzt, wird der Differenzialdruck zwischen dem Druck der Ausstoßkammer 32 und dem Druck der Ansaugkammer 31 kleiner (ungefähr gleich wie oder kleiner als 0,1 MPa). Die Verringerung des Differenzialdrucks verringert das Moment, das den Neigungswinkel verringert, welches das durch den Gasdruck erzeugte Moment ist, das auf die Taumelscheibe 22 aufgebracht wird. Das Moment, das den Neigungswinkel vergrößert, das durch die Drehbewegung der Taumelscheibe 22 und die Federkraft verursacht wird, wird relativ größer. Dann steigt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 geringfügig an und beginnt der Verdichter, den Ansaug-/Verdichtungsbetrieb bei dem Kühlmittelgas durchzuführen. Als Folge steigt der Innendruck der Ausstoßkammer 32 erneut an und vergrößert sich das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das den Neigungswinkel verringert, erneut. Das verringert geringfügig den Neigungswinkel erneut. Obwohl die Taumelscheibe 22 auf den minimalen Neigungswinkel θmin durch die AUS-Wirkung des Startschalters 58 eingestellt wird, stabilisiert sich dann, nachdem die Taumelscheibe 22 eine geringfügige Winkelveränderung um den minimalen Neigungswinkel θmin wiederholt, nachdem der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, sich die Taumelscheibe 22 bei dem Neigungswinkel θ, bei dem das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das den Neigungswinkel verringert, im Gleichgewicht mit dem Moment steht, das durch die Drehbewegung und die Federkraft verursacht wird, das den Neigungswinkel vergrößert. Der Ventilöffnungsdruck ΔP des Stoppventils ist größer als der Differenzialdruck zwischen den Innendrücken der Ausstoßkammer 32 und der Ansaugkammer 31 in dieser stabilen Situation eingestellt. Wenn das Steuerventil 60 vollständig offen ist, wird daher das Stoppventil geschlossen, was den Kühlungsausschaltzustand bei dem externen Kühlkreislauf 50 erzielt, bei dem das Kühlmittelgas nicht zirkuliert.
Bedingung 2: Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet wird, während der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs läuft.
Wenn der Startschalter 58 eingeschaltet wird, weist der Steuercomputer 55 den Antriebsschaltkreis 59 an, einen Strom zu dem Steuerventil 60 zuzuführen, was die Ventilöffnungsgröße verringert oder das Steuerventil 60 vollständig schließt. Als Folge vergrößert sich die Menge des Kühlmittelgases, das aus der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 strömt, was den Kurbeldruck Pc absenkt. Das verringert das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das den Neigungswinkel verringert, auf ein Niveau, das geringer als das kombinierte Moment ist, das das resultierende aus dem Drehbewegungsmoment und dem durch die Federkraft erzeugen Moment ist, das den Neigungswinkel vergrößert. Das vergrößert den Neigungswinkel von seiner Position in der Nähe von 0°.
Bedingung 3: Wenn der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs aktiviert ist, wobei der Klimatisierungsschalter 58 ausgeschaltet ist und das Fahrzeug stationär ist.
Wenn der kupplungslose Verdichter stationär ist, wie früher diskutiert ist, beträgt der Winkel θ der Taumelscheibe 22 θx, da er durch das Gleichgewicht der Kräfte der Endneigungsfeder 26 und der Rückstellfeder 27 bestimmt wird. Dieser Winkel θx liegt nicht in der Nähe von 0°. Wenn die Taumelscheibe 22 sich als Folge einer Aktivierung des Verbrennungsmotors 14 dreht, beginnt der Ansaug-/Verdichtungsbetrieb, was somit den Druck in der Ausstoßkammer 32 anhebt.
Da das Steuerventil 60 vollständig offen ist, steigt die Menge des Gases, das zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 zugeführt wird, an, was den Kurbeldruck Pc relativ hoch macht. Als Folge verringert das durch den Gasdruck erzeugte Moment den Neigungswinkel, sodass, wie in der Diskussion der Bedingung 1 erklärt wurde, der Winkel der Taumelscheibe 22 sich letztendlich bei dem Neigungswinkel θ stabilisiert, bei dem das durch den Gasdruck erzeugte Moment, das den Neigungswinkel verringert, im Gleichgewicht mit dem kombinierten Moment steht, das den Neigungswinkel vergrößert.
Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, zwingt das Verdrängungssteuerventil 60 den Verdichter, mit der minimalen Verdrängung zu arbeiten (in der Nähe einer Ausstoßverdrängung von Null in dem ersten Ausführungsbeispiel) ungeachtet des Ansaugdrucks Ps, der an der Druckreaktionskammer 68 wirkt, und stellt variabel den eingestellten Ansaugdruck Pset mit der externen Steuerung des Steuercomputers 55 ein. Das Verdrängungssteuerventil 60 steuert die Kühlleistung des Klimatisierungssystems genau.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 in der Nähe von 0° liegt, verringert sich der Ausstoßdruck Pb trotz der Drehung der Antriebswelle 6 und der Taumelscheibe 2 durch den Verbrennungsmotor 14, und wird der Differenzialdruck (Pd – Pm) niedriger als der Ventilöffnungsdruck ΔP. Dann wird der Ventilkörper 26, der in dem Ausstoßdurchgang (91–95) gelegen ist, zu der Schließposition verschoben (5), was den Durchgang zwischen der Ausstoßkammer 32 und dem externen Kühlkreislauf 50 vollständig verschließt. Wenn der Ventilkörper 96 zu der Schließposition bewegt wird, wenn der Verdichter seine Ausstoßleistung so sehr wie möglich unterdrückt, wird der innere Zirkulationspfad für das Schmieröl in dem Verdichter sichergestellt.
Solange die Taumelscheibe 22 einen geringfügigen Neigungswinkel hat, wird Gas in jede Zylinderbohrung 1a von der Ansaugkammer 31 gezogen und wird Gas zu der Ausstoßkammer 32 von jeder Zylinderbohrung 1a ausgestoßen. Wenn der Ausstoßdurchgang (91–95) durch den Ventilkörper 96 verschlossen ist, liegt der innere Zirkulationspfad für ds Kühlmittelgas von der Ansaugkammer 31 zu der Zylinderbohrung 1a, zu der Ausstoßkammer 32, zu dem Steuerventil 60, zu der Kurbelkammer 5 und dann zu der Ansaugkammer 31. Solange sich der Ausstoßbetrieb jedoch geringfügig fortsetzt, zirkuliert das Kühlmittelgas in dem inneren Zirkulationspfad und strömt Schmiermittelöl, das in dem Verdichter zugeführt wird, mit dem Kühlmittelgas innerhalb des Verdichters. Dieses Schmiermittelöl schmiert die individuellen gleitenden Teile bei dem Verdichter.
Bei den herkömmlichen Taumelscheibenverdichtern wird der minimale Neigungswinkel θC der Taumelscheibe begrenzt, wenn die Taumelscheibe direkt gegen eine Begrenzung anstößt, wie einen Sprengring, der an der Antriebswelle angebracht ist. Die minimale Ausstoßverdrängung wird durch den begrenzten Minimalen Neigungswinkel 8C bestimmt. Mit herkömmlichen Kupplungslosen Verdichtern setzt sich auch dann, wenn das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, der Ansaug-/Verdichtungsbetrieb mit der minimalen Ausstoßverdrängung fort, die durch den minimalen Neigungswinkel 8C bestimmt wird, und ist diese minimale Ausstoßverdrängung die Verdrängung in der AUS-Betriebsart.
Dagegen wird bei dem Taumelscheibenverdichter dieser Erfindung die Verdrängung in der AUS-Betriebsart durch das Gleichgewicht zwischen den drei Momenten bestimmt: Das Moment, das sich aus dem Gleichgewicht der Kräfte der zwei Federn 26 und 27 ergibt, das Moment auf der Grundlage des Gasdrucks, der an dem Kolben 29 wirkt, der durch den Ansaugdruck Ps, den Ausstoßdruck Pd und den Kurbeldruck Pc erzeugt wird, und das Moment, das durch die Drehbewegung erzeugt wird, das auf den Produkten der Trägheit der Taumelscheibe 22 bsiert. Daher ist die Verdrängung in der AUS-Betriebsart in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht notwendiger Weise die Gleiche wie die minimale Ausstoßverdrängung von herkömmlichen Verdichtern, die durch eine mechanische Begrenzung bestimmt wird. Bei dem Verdichter des dargestellten Ausführungsbeispiels erfüllen die Minimalausstoßverdrängung und die AUS-Betriebsartverdrängung normaler Weise die folgende Beziehung: mdd < od, wobei mdd die minimale Ausstoßverdrängung ist und od die Verdrängung in der AUS-Betriebsart ist. Diese Charakteristik führt zu verschiedenartigen Vorteilen.
Für einen Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung mit einer maximalen Ausstoßverdrängung von 120 cm³ kann beispielsweise die Last in der AUS-Betriebsart durch Einstellen der Ausstoßverdrängung in der AUS-Betriebsart auf ungefähr 3 cm³ oder kleiner minimiert werden (die obere Winkelgrenze θA in den 7 und 8 ist der Neigungswinkel, bei dem die Ausstoßverdrängung ungefähr 3 cm³ beträgt). Eine zuverlässige Rückstellung auf größere Verdrängungen durch die Verdichtungsreaktionskraft erfordert jedoch eine Ausstoßverdrängung von 3 bis 5 cm³ oder größer (die kritische Winkelgrenze θB in den 7 und 8 ist der Neigungswinkel, bei dem die Ausstoßverdrängung sich in dem Bereich von 3 bis 5 cm³ befindet). Wenn der Betrieb zum Vergrößern der Verdrängung nicht unter Garantie funktioniert, sind Verdichter mit variabler Verdrängung nicht praktikabel. Herkömmliche Verdichter, bei denen die Rückstellfeder fehlt, sind daher so ausgelegt, dass der maximale Neigungswinkel θC gleich wie oder größer als der kritische Rückstellwinkel θB ist, um die Verdrängung in der AUS-Betriebsart (oder der minimalen Ausstoßverdrängung) größer als 3 bis 5 cm³ zu machen. Herkömmliche Verdichter können somit eine ausreichende Verringerung der Last in der AUS-Betriebsart nicht erzielen. Wenn die minimale Ausstoßverdrängung in dem Bereich von 3 bis 4 cm³ bei einem herkömmlichen Verdichter eingestellt wird, wird der Kolbenhub pro 1 cm³ ungefähr 0,2 mm und muss der minimale Neigungswinkel θC sehr genau eingestellt werden, um den Kolbenhub auf 0,2 mm oder kleiner einzurichten. Wenn θC größer als der Sollwinkel auch geringfügig wird, steigt die Leistung in der AUS-Betriebsart an, wohingegen dann, wenn θC kleiner als der Sollwinkel auch geringfügig wird, der Betrieb zum Vergrößern der Verdrängung unzuverlässig wird.
Gemäß dem Taumelscheibenverdichter dieses Ausführungsbeispiels gestattet jedoch die Verwendung der Rückstellfeder 27, dass der minimale Neigungswinkel θmin auf jeden Wert in einem breiten Winkelbereich von einem kleinen positiven Winkel zu einem negativen Winkelbereich von weniger als 0° eingerichtet wird (insbesondere den Bereich kleiner als θB, vorzugsweise im Bereich R in den 7 und 8). In der AUS-Betriebsart wird daher eine sehr kleine Verdrängung gestattet, die das Vergrößern der Verdrängung nach dem Stand der Technik unzuverlässig oder unmöglich machen würde, was die Leistung, die der Verdichter aufnimmt, in der AUS-Betriebsart im Vergleich mit dem Stand der Technik beträchtlich verringert. Wenn eine Vergrößerung der Verdrängung erforderlich ist, was eine Vergrößerung des Winkels der Taumelscheibe erfordert, wird der Kurbeldruck Pc rasch als Reaktion auf das erzwungene Schließen des Steuerventils 60 verringert und wird das Federkraftmoment, das sich aus der Rückstellfeder 27 ergibt, relativ stärker, was den Neigungswinkel vergrößert. Das vergrößert zuverlässig den Neigungswinkel. Des Weiteren vermeidet der Taumelscheibenverdichter dieses Ausführungsbeispiels die Schwierigkeit beim Einstellen des minimalen Neigungswinkels, was ein kostspieliger Nachteil von herkömmlichen Taumelscheibenverdichtern ist.
Das erste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Wenn ein Startschalter 58 für ein Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, während der Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs läuft, kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 in die Nähe des minimalen Neigungswinkels 0° unter der äußeren Steuerung des Steuercomputers 52 eingestellt werden. Obwohl die Leistung ständig auf den Verdichter von dem Verbrennungsmotor 14 übertragen wird, da der Verdichter kupplungslos ist, wird die auf den Verdichter aufgebrachte Last so stark wie möglich verringert. Ein Klimatisierungssystem, das den Taumelscheibenverdichter von 1 enthält, ist insbesondere dann sehr energieeffizient, wenn er ausgeschaltet ist.
Bei dem Taumelscheibenverdichter des ersten Ausführungsbeispiels ist es, obwohl der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 22 nahezu 0° beträgt, wenn der Kühlungsbetrieb angehalten ist, möglich, den Winkel der Taumelscheibe 22 durch die Verwendung der Rückstellfeder 22 und das optimale Einrichten der Produkte der Trägheit der Taumelscheibe 22 zu vergrößern.
Das Vergrößern des Neigungswinkels von in der Nähe von 0° wird durch die Zusammenwirkung des Moments, das durch die Taumelscheibendrehung erzeugt wird, und des Moments, das durch die Federkraft der Rückstellfeder 27 erzeugt wird, erzielt. Wenn die Rückstellfeder 27 weggelassen würde, könnte der Verdichter so ausgelegt werden, dass die Vergrößerung des Neigungswinkels von in der Nähe von 0° hauptsächlich von dem Drehbewegungsmoment abhängen würde. In diesem Fall müssen jedoch die Produkte der Trägheit der Taumelscheibe 22 vergrößert werden, um eine Kraft zu garantieren, die groß genug ist, um die Taumelscheibe zu neigen, wenn die Drehzahl der Taumelscheibe 22 minimal ist (während des Leerlaufs). Diese Maßnahme vergrößert den Differenzialdruck in einer Hochdrehzahl Betriebsart und würde die Last unerwünscht vergrößern oder den Ventilöffnungsdruck des Stoppventils anheben. Das dargestellte Ausführungsbeispiel vermeidet jedoch diese Probleme durch Einsetzen der Rückstellfeder 27.
Das Verdrängungssteuerventil 60 kann variabel den eingestellten Ansaugdruck Pset durch Einstellen des Werts des Stroms einstellen, der der Spule 86 unter der externen Steuerung des Steuerungscomputers 52 zugeführt wird, und kann die Größe der Öffnung des Ventillochs 66 ändern (einschließlich des vollständigen Öffnens oder des vollständigen Schließens). Das Verdrängungssteuerventil 60 ist daher sehr geeignet zum sofortigen Abändern der Einstellung des Neigungswinkels der Taumelscheibe gemäß der EIN-/AUS-Umschaltung des Klimatisierungssystems.
Wenn der Ventilkörper 86 auf die Schließposition bewegt wird (siehe 5), wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem ausgeschaltet wird, wird die Strömung des Kühlmittels in dem externen Kühlkreislauf 50 unterbunden. Das hält den Kühlungsbetrieb des Klimatisierungssystems sicher an.
Wenn der Ventilkörper 96 auf die geschlossene Position bewegt wird (siehe 5) wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, verbleibt ein interner Zirkulationspfad für das Kühlmittelgas und das Schmieröl in dem Verdichter. Außer der Verbrennungsmotor 14 ist angehalten, wird das Schmieröl normal den individuellen gleitenden Teilen bei dem Verdichter zugeführt. Daher wird die innere Schmierung nicht behindert. Der Ventilkörper verhindert ebenso, dass das Schmieröl aus dem externen Kühlkreislauf 50 von dem Verdichter austritt, um dadurch einen Mangel des Schmieröls in dem Verdichter zu vermeiden.
Andere Ausführungsbeispiele
Andere Ausführungsbeispiele der Kurbeldrucksteuervorrichtung, die bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung anwendbar sind, der in den 1, 2, 4 und 5 gezeigt ist, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Nähe von 0° einstellen kann, werden nun als zweites bis vierzehntes Ausführungsbeispiel beschrieben. Da der Steuercomputer 55 und der Antriebsschaltkreis 59, der externe Kühlkreislauf 50 und die mit diesen Bauteilen verknüpften Elemente die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels sind, wird ihre genaue Beschreibung nicht wiederholt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das zweite Ausführungsbeispiel weist ein zusätzliches Öffnungs-/Schließventil auf, das in dem Überströmdurchgang gelegen ist, das selektiv den Überströmdurchgang öffnen oder schließen kann. Das unterbindet, dass der Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung sofort zu dem Minimalverdrängungsbetrieb von dem Normalbetrieb umschaltet.
Wie in 11 gezeigt ist, hat die Kurbeldrucksteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. In dem Gaszufuhrdurchgang 38 gelegen ist ein feststehender Begrenzer 121, durch den die Zufuhr des Hochdruckkühlmittelgases zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 erzielt wird. Ein elektromagnetisches Öffnungs-/Schließventil 120 und ein Verdrängungssteuerventil 100 sind in Reihe in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen. Das Öffnen und das Schließen des Elektromagnetventils 120 werden durch den Steuercomputer 55 und den Antriebsschaltkreis 59 gesteuert.
Das Steuerventil 100, das in 11 gezeigt ist, ist ein ablaufseitiges Steuerventil einer Internsteuerbauart. Eine Ablaufseitige Steuerung ist ein Steuersystem, das die Öffnung des Steuerventils steuert (ablaufseitiges Steuerventil), das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, um die Menge des Kühlmittelgases einzustellen, das in die Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 auszustoßen ist, um dadurch den Kurbeldruck Pc auf den notwendigen Wert zum Einstellen des Neigungswinkels der Taumelscheibe zu ändern.
Das Steuerventil 100, das in 11 gezeigt ist, hat ein Ventilgehäuse 101 mit einem Zylinder und einem Deckel, wobei eine Druckreaktionskammer 102 in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet ist. Ein Balg 103, der innerhalb der Druckreaktionskammer 102 vorgesehen ist, hat ein feststehendes Ende 103a, das an dem Boden der Druckreaktionskammer 102 gepasst ist, und ein bewegbares Ende 103b, das entgegengesetzt zu dem feststehenden Ende 103a ist. Ein Stiftkörper 104, der sich in die axiale Richtung des Steuerventils erstreckt, ist an dem bewegbaren Ende 103b des Balgs 103 gehalten. Wenn der Balg 103 sich zusammenzieht, stößt das untere Ende des Stiftkörpers 104 (das Ende in dem Balg) gegen einen Anschlag 105 an, der in dem Balg 103 gelegen ist. Dieser Anstoß begrenzt eine weitergehende Kontraktion des Balgs. Das innere des Balgs 103 liegt in einem Vakuumzustand oder einem Druckentlasteten Zustand vor und eine Satzfeder 106, die den Balg 103 ausdehnt, ist in dem Balg 103 gelegen. Der Balg 103 und die Satzfeder 106 bilden ein Druckreaktionselement.
Eine konische Feder 109 zum zusammenziehen des Balgs 103 ist zwischen dem Deckel und dem bewegbaren Ende 103b des Balgs 103 gelegen. Diese Feder 109 dient dazu, den Balg 103 in der Druckreaktionskammer 102 gegen die Kraft der Satzfeder 106 zu halten und zu positionieren.
Ein Ventilkörper 107 ist an dem oberen Ende des Stiftkörpers 104 (dem Ende außerhalb des Balgs 103) gestützt und ist in einem Einschnitt oder einer Ventilkammer 108 angeordnet, die in dem Deckel ausgebildet ist. Wenn sich der Stiftkörper 104 als Reaktion auf die Bewegung des Balgs 103 bewegt, ändert der Ventilkörper 107 die Querschnittsfläche der Öffnung zwischen einem Anschluss 110, der in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet ist, und der Druckreaktionskammer 102. Der Anschluss 110 ist mit der Kurbelkammer 5 des Verdichters verbunden und die Druckreaktionskammer 102 ist mit der Ansaugkammer 31 des Verdichters über einen Anschluss 111 verbunden, der in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet ist. Der Anschluss 110, die Ventilkammer 108, die Druckreaktionskammer 102 und der Anschluss 111 bilden einen Teil des Überströmdurchgangs 40. Da der Ansaugdruck Ps auf die Druckreaktionskammer 102 über den Überströmdurchgang 40 aufgebracht wird, der den Anschluss 111 mit der Ansaugkammer 130 verbindet, dient der Überströmdurchgang 40 ebenso als ein Druckreaktionsdurchgang zum Gestatten, dass der Ansaugdruck Ps an der Druckreaktionskammer 102 wirkt.
Die Öffnungsgröße des internen Steuerventils 100 wird hauptsächlich durch den Ansaugdruck Ps und das Gleichgewicht der Kräfte des Balgs 103, der Satzfeder 106 und der Feder 109 bestimmt. Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106 und die Feder 109 in der Druckreaktionskammer 102 bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset des inneren Steuerventils 100 bestimmt und den Ventilkörper 107 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt.
Die Ausstoßkammer 32 und die Ansaugkammer 31 bei dem Verdichter sind miteinander durch den externen Kühlkreislauf 50 verbunden.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, öffnet der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120. Dann führt der Steuercomputer 55 eine interne Steuerung zum genauen Einstellen des Kurbeldrucks Pc mittels des ablaufseitigen Steuerventils 100 aus, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern (der normale Betrieb der ablaufseitigen internen Steuerung).
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, schließt der Computer 55 das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120. Das verschließt vollständig den Gasausstoß zu der Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 (und das Steuerventil 100), was verursacht, dass der Kurbeldruck Pc ansteigt. Als Folge wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (nahezu 0°) eingestellt und arbeitet der Verdichter bei einer minimalen Verdrängung, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, wird das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120 geöffnet, was verursacht, dass der Verdichter auf einen normalen Vertriebszustand zurückkehrt.
Das zweite Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120, das während der externen Steuerung geöffnet und geschlossen werden kann, ist in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen, der mit dem ablaufseitigen Steuerventil 100 ausgestattet ist, und das Umschalten des offenen Zustands und des geschlossenen Zustands des elektromagnetischen Öffnungs-/Schließventils 120 von dem einen zu dem anderen wird auf die vorstehend betriebene Art und Weise gesteuert. Das macht es möglich, den Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische ablaufseitige interne Steuerung sichergestellt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der sich durch die erzwungene Vergrößerung des Kurbeldrucks Pc ergibt. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher beträchtlich geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1 der den Neigungswinkel der Taumelscheibe in die Nähe von 0° einstellen kann.
Wenn das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120, das zwischen der Kurbelkammer 5 und dem ablaufseitigen Steuerventil 100 vorgesehen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, ist es möglich zu verhindern, dass das Schmieröl aus der Kurbelkammer 5 gemeinsam mit dem Kühlmittelgas bei dem Betrieb mit minimaler Verdrängung ausläuft, was anderenfalls die Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters behindern würde.
Drittes bis achtes Ausführungsbeispiel
Das dritte bis achte Ausführungsbeispiel haben zwei Gaszufuhrdurchgänge, die parallel zu dem Gaszufuhrdurchgang sind, der die Ausstoßkammer und die Kurbelkammer verbindet und haben zwei Öffnungs-/Schließventile oder ein Umschaltventil, das in einem Satz Gaszufuhr- und Überströmdurchgänge gelegen ist. Der Satz der Durchgänge besteht aus den zwei Gaszufuhrdurchgängen und einem einzigen Überströmdurchgang. Durch genaues Steuern der Öffnungs-/Schließventile oder des Schaltventils werden der nahezu vollständig geöffnete Zustand der Gaszufuhrdurchgänge und das vollständige Verschließen des Überströmdurchgangs gleichzeitig erzielt, so dass der Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung sich sanft zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung von dem normalen Betrieb bewegt. Diese Ausführungsbeispiele werden nachstehend nacheinander diskutiert.
Drittes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das in 12 dargestellt ist, hat zwei parallele Gaszufuhrdurchgänge 38 und 39, die die Ausstoßkammer 32 und die Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) miteinander verbinden, und den Überströmdurchgang 40, der die Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 verbindet. Ein Verdrängungssteuerventil 130, das später zu diskutieren ist, ist in einem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen und ein gaszufuhrseitiges Öffnungs-/Schließventil 122, das den anderen Gaszufuhrdurchgang 39 verschließen kann, ist in dem Durchgang 39 vorgesehen. Ein überströmseitiges Öffnungs-/Schließventil 132, das den Überströmdurchgang 40 verschließen kann, und ein feststehender Begrenzer 124 sind in Reihe in dem Durchgang 40 vorgesehen.
Das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122, das in dem Gaszufuhrdurchgang 39 gelegen ist, und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 132, das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, sind beide elektromagnetische Bauarten. Diese Ventile 122 und 123 bilden eine Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Öffnungs-/Schließwirkung durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 gesteuert wird.
Das in 12 gezeigte Steuerventil 130 ist ein einlassseitiges Steuerventil einer internen Steuerbauart. Die Einlassseitige Steuerung ist ein Steuersystem, das die Öffnungsgröße des Steuerventils, das in dem Gaszufuhrdurchgang gelegen ist (einlassseitiges Steuerventil) steuert, um die Menge des Hochdruckkühlmittelgases einzustellen, das in die Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 zuzuführen ist, um dadurch den Kurbeldruck Pc auf den erforderlichen Wert einzurichten, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe einzustellen.
Das in 12 gezeigte Steuerventil 130 hat ein Ventilgehäuse 131, wobei eine Druckreaktionskammer 132 in dem unteren Bereich des Ventilgehäuses 131 definiert ist und eine Ventilkammer 133 in dem oberen Bereich des Ventilgehäuses 131 definiert ist.
In der Druckreaktionskammer 132 gelegen ist eine Membran 134, die die Druckreaktionskammer 132 in obere und untere Bereiche trennt. Das innere des unteren Bereichs der Druckreaktionskammer 132 wird auf einen Vakuumzustand druckentlastet und eine Satzfeder 135 ist in dem unteren Bereich gelegen. Die Satzfeder 135 spannt die Membran 134 nach oben vor. Die Membran 134 und die Satzfeder 135 bilden ein Druckreaktionselement. Der obere Bereich der Druckreaktionskammer 132 ist mit der Ansaugkammer 131 des Verdichters über einen Druckreaktionsanschluss 136 und einen Druckreaktionsdurchgang 144 verbunden, die beide in dem Ventilgehäuse 131 ausgebildet sind, so dass der Ansaugdruck Ps auf den oberen Bereich der Druckreaktionskammer 132 aufgebracht wird.
Die Ventilkammer 133 steht in Verbindung mit der Ausstoßkammer 32 über einen Einlassanschluss 137, der in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, und steht in Verbindung mit der Kurbelkammer 5 über ein Ventilloch 138 und einen Auslassanschluss 139, die beide in dem Ventilgehäuse 131 ausgebildet sind. Der Einlassanschluss 137, die Ventilkammer 132, und das Ventilloch 138 und der Auslassanschluss 139 bilden nämlich einen Teil des Gaszufuhrdurchgangs 38.
Ein Ventilkörper 140 und eine Vorspannfeder 141 sind in der Ventilkammer 133 vorgesehen. Der Ventilkörper 140 hat beispielsweise eine kugelförmige Gestalt und kann sich von einem Ventilsitz 142 wegbewegen und in Kontakt mit diesem gelangen, der das Ventilloch 138 ausbildet. Die Vorspannfeder 141 wirkt, um den Ventilkörper 140 gegen den Ventilsitz 142 zu setzen, was das Ventilloch 138 schließt.
Ein Druckreaktionsstab 143, der sich in die axiale Richtung des Steuerventils 130 erstreckt, ist in der Mitte des Ventilgehäuses 131 gelegen, so dass er sich axial verschiebt. Das untere Ende des Druckreaktionsstabs 143 tritt in den oberen Bereich der Druckreaktionskammer 132 ein und ist mit der Membran 134 verbunden, und der Abschnitt des oberen Endes des Druckreaktionsstabs 143 berührt den Ventilkörper 140 in der Ventilkammer 133. Demgemäß wird der Druckreaktionsstab 143 so gestützt, das er in die axiale Richtung bewegbar ist, nämlich durch die Membran 134 und den Ventilkörper 140.
Die Ventilöffnungsgröße dieses internen Steuerventils 130 wird hauptsächlich durch den Ansaugdruck Ps, den Ausstoßdruck Pd und das Gleichgewicht der Kräfte der Vorspannfeder 141, der Membran 134 und der Satzfeder 135 bestimmt. Die Vorspannfeder 141, der Druckreaktionsstab 143, die Membran 134 und die Satzfeder 135 bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset des internen Steuerventils 130 bestimmt und den Ventilkörper 140 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt.
Wenn der Klimatisierungsschalter 58 eingeschaltet ist, schließt der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122 und öffnet das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123. Der Steuercomputer 55 erzielt nämlich die typische einlassseitige interne Steuerung, bei der gestattet wird, dass das einlassseitige Steuerventil 130 die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 steuert, während sie den Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 auf ein gewisses Niveau mit dem feststehenden Begrenzer 124 begrenzt. Die interne Steuerung durch das einlassseitige Steuerventil 130 stellt den Kurbeldruck Pc ein, um den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters automatisch zu steuern.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, öffnet der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122 und schließt das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123. Das vergrößert den Kurbeldruck (Pc) durch Fördern von Gas zu der Kurbelkammer 5 von der Ausschusskammer 32 ungeachtet der Öffnungsgröße des Steuerventils 130, während sich der Gasausstoß von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) eingestellt, und beginnt der Verdichter den Betrieb mit minimaler Verdrängung, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, wird das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122 geschlossen und wird das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123 geöffnet, was verursacht, dass der Verdichter zu dem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Das dritte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile:
Der Gaszufuhrdurchgang 39 mit dem gaszufuhrseitigen Öffnungs-/Schließventil 122 ist zusätzlich zu dem Gaszufuhrdurchgang 38 mit dem einlassseitigen Steuerventil 130 vorgesehen, das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123 ist in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen und das Umschalten zwischen den offenen und geschlossenen zuständen der zwei Öffnungs-/Schließventile 122 und 123 wird auf die vorstehend beschriebene Art und Weise gesteuert. Das stellt das Umschalten des Betriebszustands des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische einlassseitige interne Steuerung gekennzeichnet ist, und dem Betrieb mit minimaler Verdrängung sicher, der durch die erzwungene Vergrößerung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Nähe von 0° einstellen kann.
Da das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123, das in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas bei dem Betrieb mit minimaler Verdrängung strömen, was die Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters verbessert.
Viertes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, das in 13 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 und der Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) und ein Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 147, der ein Drei-Wege-Ventil 146 oder ein Umschaltventil hat, das in dem Durchgang 147 gelegen ist. Das vierte Ausführungsbeispiel ist dem dritten Ausführungsbeispiel (12) ähnlich, außer dass die zwei Öffnungs-/Schließventile 122 und 123 durch das Drei-Wege-Ventil 146 ersetzt wurde.
Ein einlassseitiges internes Steuerventil 130 ist in dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen. Dieses Steuerventil 130 ist das gleiche wie das Steuerventil 130 in 12. Wenn der Druck der Ansaugkammer 31 (Ansaugdruck Ps) an der Druckreaktionskammer 132 des Steuerventils 130 über den Druckreaktionsdurchgang 144 wirkt, wird die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventils 130 automatisch gemäß einer Veränderung des Ansaugdrucks Ps eingestellt.
Das Drei-Wege-Ventil 146, das an einem Abzweigungspunkt bei dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 147 gelegen ist, ist ein elektromagnetisches Umschaltventil zum wahlweisen Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 oder der Ausstoßkammer 32. Die Verbindung des Drei-Wege-Ventils 146 wird durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 umgeschaltet. Der feststehende Begrenzer 124 ist in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 147 gelegen, der das Drei-Wege-Ventil 146 mit der Ansaugkammer 31 verbindet. Dieser feststehende Begrenzer 124 ist der gleiche wie der feststehende Begrenzer 124 in 12.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, richtet der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 146 auf eine erste Schaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 ein. Dieser Zustand ist der Gleiche wie der Zustand in 12, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122 geschlossen ist und das Überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123 geöffnet ist. Der Steuercomputer 55 erzielt nämlich die typische einlassseitige interne Steuerung zum gestatten, dass das einlassseitige Steuerventil 130 die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 steuert, während sie den Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 auf ein gewisses Niveau mittels des feststehenden Begrenzers 124 begrenzt. Die Interne Steuerung durch das einlassseitige Steuerventil 130 stellt den Kurbeldruck Pc ein um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, richtet der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 146 auf eine zweite Schaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ausstoßkammer 32 ein. Dieser Zustand ist der Gleiche wie der Zustand, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 122 geöffnet ist und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123 geschlossen ist. Das vergrößert den Kurbeldruck (Pc) durch Fördern von Gas zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 ungeachtet der Öffnungsgröße des Steuerventils 130, während sich der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 über den Gaszufuhr-/und Überströmdurchgang 147 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in die Nähe von 0°) eingestellt und geht der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung über, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert.
Das vierte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das elektromagnetische Umschaltventil 146 ist an einem Abzweigungspunkt in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 147 gelegen, der die Kurbelkammer 5, die Ansaugkammer 31 und die Ausstoßkammer 32 verbindet, und das Umschalten dieses elektromagnetischen Umschaltventils 146 wird gesteuert, wodurch der Betriebszustand des Verdichters zwischen der normalen Betriebsart, die durch die typische einlassseitige interne Steuerung gekennzeichnet, und den Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umgeschaltet werden kann, der durch die erzwungene Vergrößerung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Dieser Kurbeldrucksteuermechanismus ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Nähe von 0° einstellen kann.
Da die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 5 und der Ansaugkammer 31 über den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 147 verschlossen ist, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, wird verhindert, dass Schmieröl aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung strömt, was eine unzureichende Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters verhindert.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, das in 14 gezeigt ist, hat zwei parallele Zufuhrdurchgänge 38 und 39, die die Ausstoßkammer 32 und die Kurbelkammer 4 (siehe 1) verbinden, und den Überströmdurchgang 40, der die Kurve 5 mit der Ansaugkammer 31 verbindet. Des Weiteren ist ein feststehender Begrenzer 148 in einem (38) der zwei Gaszufuhrdurchgänge 38 und 39 vorgesehen und ist ein gaszufuhrseitiges Öffnungs-/Schließventil 149, das den anderen Gaszufuhrdurchgang 39 verschließen kann, in dem Durchgang 39 vorgesehen. Ein überströmseitiges Öffnungs-/Schließventil 150, das den Überströmdurchgang 40 verschließen kann, und das überströmseitige (ablaufseitige) interne Steuerventil 100 sind in Reihe in dem Durchgang 40 vorgesehen.
Das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150, die in 14 gezeigt sind, sind beide elektromagnetisch und die Ventile 149 und 150 bilden eine Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Betätigung durch den Steuercomputer 55 und den Antriebschaltkreis 59 gesteuert wird.
Das in 14 gezeigte ablaufseitige interne Steuerventil 100 ist das gleiche wie das interne Steuerventil 100 in 11. Wenn der Druck der Ansaugkammer 31 (Ansaugdruck Ps) an der Druckreaktionskammer 102 des Steuerventils 100 wirkt, wird die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventils 100 automatisch gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps eingestellt.
Wenn der Startschalter 58 eingeschaltet wird, öffnet der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 und schließt das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150. Der Steuercomputer 55 erzielt nämlich die typische ablaufseitige interne Steuerung, bei der der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 durch das ablaufseitige interne Steuerventil 100 gesteuert wird, während sie die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 auf ein gewisses Niveau mit dem feststehenden Begrenzer 148 begrenzt. Die interne Steuerung durch das ablaufseitige Steuerventil 100 stellt den Kurbeldruck Pc ein, um den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters automatisch zu steuern.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, öffnet der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 und schließt das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150. Das vergrößert den Kurbeldruck (Pc) durch fördern des Gases zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 trotz des Vorhanden seins des feststehenden Begrenzers 148, während sich der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) eingestellt und geht der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung über, was die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, wird das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 geschlossen und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150 geöffnet, was den Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückführt.
Das fünfte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Der Gaszufuhrdurchgang 39 ist zusätzlich zu dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen, der den feststehenden Begrenzer 148 hat, und das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 sowie das überströmseitige Öffnungs-/Schießventil 150 sind in dem Gaszufuhrdurchgang 39 beziehungsweise dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen. Durch Steuern der Zustände der zwei Öffnungs-/Schließventile 149 und 150 auf die vorstehend beschriebene Art und Weise kann der Verdichter zwischen einem normalen Betrieb, der durch die typische ablaufseitige interne Steuerung gekennzeichnet ist, und den Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umgeschaltet werden, was durch die erzwungene Vergrößerung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe in die Nähe von 0° einstellen kann.
Da das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150, das in dem Überströmdurchgang 40 beschrieben wird, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann das Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung ausströmen, was die Schmierung interner Teile verbessert.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldruckvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, das in 15 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 und der Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) miteinander und einen Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153, der ein Dreiwegeventil 152 oder ein Umschaltventil als Öffnungs-/Schließventileinrichtung hat, das in dem Durchgang 153 gelegen ist. Das sechste Ausführungsbeispiel ist ebenso dem fünften Ausführungsbeispiel (14) ähnlich, außer dass die zwei Öffnungs-/Schließventile 149 und 150 durch das Dreiwegeventil 152 ersetzt wurden.
Der feststehende Begrenzer 148, der in dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen ist, ist der gleiche wie der in 14 gezeigte.
Das Dreiwegeventil 152 und das ablaufseitige interne Steuerventil 100 sind in Reihe in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 vorgesehen. Dieses ablaufseitige interne Steuerventil 100 ist das gleiche wie das in 14 gezeigte. Wenn der Druck der Ansaugkammer 31 (Ansaugdruck Ps) an der Druckreaktionskammer 102 des Steuerventils 100 wirkt, wird die Öffnungsgröße des anlaufseitigen Steuerventils 100 automatisch gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks s eingestellt.
Das Dreiwegeventil 152, das an einem Abzweigungspunkt in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 gelegen ist, ist ein elektromagnetisches Umschaltventil zum wahlweisen Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 oder der Ausstoßkammer 32. Die Verbindung des Dreiwegeventils 152 wird durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 geschaltet.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, stellt der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 152 auf eine erste Umschaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 ein. Dieser Zustand ist der gleiche wie der Zustand in 14, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 geschlossen ist und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150 geöffnet ist. Der Steuercomputer 55 erzielt nämlich die typische ablaufseitige interne Steuerung zum Steuern des Gasausstoßes aus der Kurbelkammer 5 mittels des ablaufseitigen internen Steuerventils 100, während die die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 auf ein gewisses Niveau mittels des feststehenden Begrenzers 158 begrenzt. Die interne Steuerung durch das ablaufseitige Steuerventil 100 stellt den Kurbeldruck Pc ein, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters einzustellen.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, stellt der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 152 auf eine zweite Schaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ausstoßkammer 32 ein. Dieser Zustand ist der gleiche wie der Zustand in 14, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 149 geöffnet ist und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 150 geschlossen ist. Das erzielt die Situation mit erzwungenem Anstieg des Kurbeldrucks (Pc) zum Treiben der Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 trotz des Vorhandenseins des feststehenden Begrenzers 148, während sich der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 über den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 150 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Leistungswinkel (in der Nähe von 0°) eingestellt und geht der Verdichter zu dem Betrieb mit Minimalverdrängung über, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor minimiert.
Das sechste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das elektromagnetische Umschaltventil 152 ist an einem Abzweigungspunkt in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 gelegen, der die Kurbelkammer 5, die Ansaugkammer 31 und die Ausstoßkammer 32 verbindet, und das Umschalten dieses elektromagnetischen Umschaltventils 152 wird gesteuert, wodurch der Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umgeschaltet werden kann, der durch den erzwungenen Anstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Da die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 5 und der Ansaugkammer 31 über den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 verschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 im Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung ausströmen, was die Schmierung interner Teile verbessert.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, das in 16 dargestellt ist, hat zwei parallele Gaszufuhrdurchgänge 38 und 39, die die Ausstoßkammer 32 und die Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) miteinander verbindet, und den Überströmdurchgang 40, der die Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 verbindet. Des Weiteren ist ein Verdrängungssteuerventil 160 der Bauart der verknüpften einlassseitigen Steuerung und der ablaufseitigen Steuerung, die später zu Diskutieren sind, zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels ist der Kurbeldrucksteuervorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels (14) ähnlich, außer dass der feststehende Begrenzer 148 durch den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des verknüpften Steuerventils 160 ersetzt wurde.
Wie in 16 gezeigt ist, ist ein gaszufuhrseitiges Öffnungs-/Schließventil 171, das den anderen Gaszufuhrdurchgang 39 verschließen kann, in dem Durchgang 39 vorgesehen und ist ein überströmseitiges Öffnungs-/Schließventil 172, das den Überströmdurchgang 40 verschließen kann, in dem Durchgang 40 vorgesehen. Das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 sind beide eine elektromagnetische Bauart und bilden eine Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Öffnungs-/Schließwirkung durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 gesteuert wird. Das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 in dem Überströmdurchgang 40 ist Reihe mit dem ablaufseitigem Steuerventilabschnitt des verknüpften Steuerventils 160 vorgesehen.
Das Steuerventil 160, das in 16 gezeigt ist, ist ein internes Steuerventil der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung. Die verknüpfte einlassseitige Steuerung und ablaufseitige Steuerung ist ein Steuersystem, das eine Steuerung des Winkels des einlassseitigen Steuerventilabschnitts, der in dem Gaszufuhrdurchgang 38 gelegen ist, und eine Steuerung der Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts, das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, in Verknüpfung miteinander ausführt, um dadurch die dominante Beziehung zwischen der Menge des Kühlmittelgases, das in die Kurbelkammer 5 zuzuführen ist, und der Menge des Kühlmittelgases, das aus der Kurbelkammer 5 ausgestoßen ist, einzustellen, wobei dadurch der Kurbeldruck Pc auf den erforderlichen Wert zum Einstellen des Neigungswinkels der Taumelscheibe eingestellt wird. Das Steuerventil 160, das in 16 gezeigt ist, hat das Ventilgehäuse 101, das aus einer Vielzahl von Elementen besteht, wobei die Druckreaktionskammer 102 und eine ablaufseitige Ventilkammer 108 in dem unteren Bereich des Ventilgehäuses 101 definiert sind und eine einlassseitige Ventilkammer 161 in dem Umfangbereich des Ventilgehäuses 101 definiert ist.
Der Balg 103, der innerhalb der Druckreaktionskammer 102 vorgesehen ist, hat ein feststehendes Ende 103a, das an dem Boden der Druckreaktionskammer 102 fixiert ist, und ein bewegbares Ende 103b entgegengesetzt zu dem feststehenden Ende 103a. Der Stiftkörper 104, der sich in die axiale Richtung des Steuerventils erstreckt, wird an dem bewegbaren Ende 103b des Balgs 103 gehalten. Wenn der Balg 103 sich zusammenzieht, berührt das untere Ende dieses Stiftkörpers 104 (das Ende in dem Balg) den Anschlag 105, der in dem Balg 103 gelegen ist, was somit eine weitergehende Kontraktion des Balgs begrenzt. Das Innere des Balgs 103 ist auf einem Vakuumzustand oder einem Druck verringerten Zustand eingestellt und eine Satzfeder 106 zum Vorspannen des Balgs 103 in die Ausdehnungsrichtung in dem Balg 103 gelegen. Der Balg 103 und die Satzfeder 106 bilden ein Druckreaktionselement.
Die konische Feder 109 zum Vorspannen des Balgs 103 in die Kontraktionsrichtung ist zwischen dem Ventilgehäuse 101 und dem bewegbaren Ende 103b des Balgs 103 gelegen. Diese Feder 109 dient dazu, den Balg 103 in der Druckreaktionskammer 104 in die Vorspannwirkung der Satzfeder 106 zu halten und zu positionieren.
Ein Druckreaktionsstab 162 ist in dem mittleren Bereich des Ventilgehäuses 102 vorgesehen, so dass er sich in die axiale Richtung des Steuerventils verschiebt. Der Druckreaktionsstab 162 hat ein unteres Ende 162a, das im Wesentlichen in der gleichen Gestalt wie der Ventilkörper 107 in 11 ausgebildet ist. Das untere Ende 162a ist an dem oberen Ende des Stiftkörpers 104 gestützt (dem Ende, das außerhalb des Balgs 103 positioniert ist), und ist in der ablaufseitigen Ventilkammer 108 angeordnet, um als ablaufseitiger Ventilkörper zu dienen. Wenn sich der Stiftkörper 104 als Reaktion auf die Ausdehnungs-/Kontraktionswirkung des Balgs 103 bewegt, ändert das untere Ende (ablaufseitiger Ventilkörper) 162a des Druckreaktionsstabs 162 die Querschnittsfläche der Verbindung (insbesondere die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts) zwischen dem Anschluss 110, der in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet ist, und der Druckreaktionskammer 102.
Der Anschluss 110 steht in Verbindung mit der Kurbelkammer 5 des Verdichters und die Druckreaktionskammer 102 steht in Verbindung mit der Ansaugkammer 31 des Verdichters über einen Anschluss 111, der in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet ist. Der Anschluss 110, die ablaufseitige Ventilkammer 108, die Druckreaktionskammer 102 und der Anschluss 111 bilden einen Teil des Überströmdurchgangs 40, der die Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 verbindet. Wenn der Ansaugdruck Ps die Druckreaktionskammer 102 über diesen Überströmdurchgang 40 erreicht, dient der Überströmdurchgang 40 ebenso als ein Druckreaktionsdurchgang zum Bestatten, dass der Ansaugdruck Ps an der Druckreaktionskammer 102 wirkt.
Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109 und der Druckreaktionsstab 162, der in der Druckreaktionskammer 102 vorgesehen ist, bilden einen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt dieses Steuerventils 160, und die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts (die Öffnungsgröße des Überströmdurchgangs 40) wird gemäß der Anordnung des ablaufseitigen Ventilkörpers gesteuert (dem unteren Ende 162a des Druckreaktionsstabs 162).
Ein im Wesentlichen ringförmiger Ventilsitz 163 (von dem die Mitte ein Ventilloch ist) ist an der Innenwand des Ventilgehäuses 101 vorgesehen, das die einlassseitige Ventilkammer 161 definiert. Mit dem Ventilsitz 163 als Grenze wird die einlassseitige Ventilkammer 161 in einen oberen Bereich (ausstoßkammerseitiger Bereich) und einen unteren Bereich (kurbelkammerseitiger Bereich) getrennt. In dem Ventilgehäuse 101 sind ein Anschluss 166 zum Verbinden des oberen Bereichs der einlassseitigen Ventilkammer 161 mit der Ausstoßkammer 32 und ein Anschluss 167 zum Verbinden des unteren Bereichs der einlassseitigen Ventilkammer 161 mit der Kurbelkammer 5 ausgebildet. Der Anschluss 166, die einlassseitige Ventilkammer 161 und der Anschluss 167 bilden einen Teil des Gaszufuhrdurchgangs 38, der die Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 verbindet.
Der einlassseitige Ventilkörper 164 wird in dem oberen Bereich der einlassseitigen Ventilkammer 161 gehalten, so dass er sich in die axiale Richtung bewegt. Wenn dieser einlassseitiger Ventilkörper 164 an dem Ventilsitz 163 sitzt, wird die Verbindung zwischen dem oberen Bereich und dem unteren Bereich verschlossen. Der einlassseitige Ventilkörper 164 wird in die Richtung zum Sitzen an dem Ventilsitz 163 durch eine Feder 165 vorgespannt, die zwischen dem einlassseitigen Ventilkörper 164 und dem Ventilgehäuse 101 gelegen ist. Der Druckreaktionsstab 162 hat ein oberes Ende 162b, das an dem Boden des einlassseitigen Ventilkörpers 164 über das Ventilloch des Ventilsitzes 163 anstößt, wodurch, wenn der Druckreaktionsstab 162 sich nach oben bewegt, der einlassseitige Ventilkörper 164 nach oben von dem Ventilsitz 163 gegen die Kraft der Feder 165 weg angehoben wird.
Der Druckreaktionsstab 162, der Ventilsitz 163, der einlassseitige Ventilkörper 164 und die Feder 165, die in der einlassseitigen Ventilkammer 161 vorgesehen ist, bilden den einlassseitigen Steuerventilabschnitt dieses Steuerventils 160 und die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts (die Öffnungsgröße des Gaszufuhrdurchgangs 38) wird gemäß der Anordnung des Ventilkörpers 169 gesteuert.
Bei diesem Steuerventil 160 bilden der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109, der Druckreaktionsstab 162 und die Feder 165 einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset dieses Steuerventils 160 bestimmt, und den Druckreaktionsstab 162 (oder den ablaufseitigen Ventilkörper) und den einlassseitigen Ventilkörper 164 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt. Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, werden der ablaufseitige Steuerventilabschnitt und der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 miteinander durch den gemeinsamen Druckreaktionsmechanismus verknüpft.
Die Öffnungsgrößen des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts und des einlassseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 160 werden hauptsächlich durch den Ansaugdruck Ps, den Ausstoßdruck Pd und das Gleichgewicht der Kräfte der Satzfeder 106 und der Federn 109 sowie 165 bestimmt. Wenn genauer gesagt der Ansaugdruck Ps hoch ist, bewegen sich der Druckreaktionsstab 162 und der Stiftkörper 104 nach unten, was die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts verringert, während sich die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts vergrößert. In diesem Fall wird der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 stärker als die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5, so dass der Kurbeldruck Pc abfällt, was somit den Neigungswinkel der Taumelscheibe vergrößert. Wenn der Ansaugdruck Ps niedrig ist, bewegen sich andererseits der Druckreaktionsstab 162 und der Stiftkörper 104 nach oben, was die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts vergrößert, während sich die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts verringert. In diesem Fall wird die Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 stärker als der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5, so dass der Kurbeldruck Pc ansteigt, was somit den Neigungswinkel der Taumelscheibe verringert.
Gemäß diesem Steuerventil 160 wirkt die Kraft des Ausstoßdrucks Pd gegen die Satzfeder 160 des Druckreaktionsmechanismus über den einlassseitigen Ventilkörper 164 und den Druckreaktionsstab 162 und hebt die Kraft der Satzfeder 106 auf. Das bildet eine sogenannte Hochdruckkompensation zum Verringern des eingestellten Drucks Pset des Steuerventils 160 gemäß dem Niveau des Ausstoßdrucks Pd.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, schließt der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 und öffnet das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172. Dann führt der Steuercomputer 55 eine Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 über den Gaszufuhrdurchgang 38 durch, bei der der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 angeordnet wird, und führt einen Gasausstoß aus der Kurbekammer 5 über den Überströmdurchgang 40 aus, bei dem der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 angeordnet wird. Der Steuercomputer 55 gestattet nämlich dem verknüpften internen Steuerventil 160, sowohl die Steuerung der Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 als auch die Steuerung des Gasausstoßes aus der Kurbelkammer 5 auszuführen. Dann stellt die interne Steuerung durch das Steuerventil 160 den Kurbeldruck Pc ein, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, öffnet der Steuercomputer 55 das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 und schließt das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172. Das bildet die Situation des erzwungenen Anstiegs des Kurbeldrucks (Pc) zum Treiben der Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 aus der Ausstoßkammer 32 und ungeachtet der Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 160, während sich der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) eingestellt und geht der Verdichter zu dem Betrieb mit der minimalen Verdrängung über, dass somit die Last eines Verbrennungsmotors 14 minimiert. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, wird das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 58 geschlossen und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 öffnet, was verursacht, dass der Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Das siebte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Der Gaszufuhrdurchgang 39 ist zusätzlich zu dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen, der den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 hat, dass darin gelegen ist, das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 sind jeweils in dem Gaszufuhrdurchgang 39 und dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen. Da das Umschalten zwischen den Öffnungs- und Schließzuständen der zwei Öffnungs-/Schließventile 171 und 172 auf die vorstehend beschriebene Art und Weise gesteuert wird, ist es möglich, den Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische verknüpfte einlassseitige Steuerung und ablaufseitige Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch die erzwungene Vergrößerung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Nähe von 0° einstellen kann.
Da das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 in dem Überströmdurchgang 40 geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung strömen, was die Schmierung interner Teile verbessert.
Achtes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, das in 17 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausflusskammer 32 und der Kurbelkammer 5 in dem Verdichter (siehe 1) miteinander, den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153, der das Dreiwegeventil 152 als Öffnungs-/Schießventileinrichtung hat, die darin gelegen ist, und das Verdrängungssteuerventil 160. Das Verdrängungssteuerventil 160 in 17 ist das gleiche wie das interne Steuerventil 160 der Bauart der verknüpften einlassseitigen Steuerung und ablaufseitigen Steuerung, die in der vorstehend angegebenen Beschreibung des siebten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde (16). Das achte Ausführungsbeispiel ist dem siebten Ausführungsbeispiel (16) ähnlich, außer dass die zwei Öffnungs-/Schließventile 171 und 172 durch das Dreiwegeventil 152 ersetzt wurde.
Der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 ist in dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen. Das Dreiwegeventil 152 und der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 160 wird in Reihe in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 vorgesehen. Wenn der Druck der Ansaugkammer 38 (Ansaugdruck Pn) an der Druckreaktionskammer 102 des Steuerventils 160 wirkt, werden die Öffnungsgrößen der einlassseitigen und ablaufseitigen Steuerventilabschnitte automatisch gemäß einer Veränderung des Ansaugdrucks Ps eingestellt.
Das Dreiwegeventil 152, das an einem Abzweigungspunkt in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 gelegen ist, ist ein Elektromagnetumschaltventil zum wahlweisen Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 oder der Ausstoßkammer 32. die Verbindung des Dreiwegeventils 146 wird durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 umgeschaltet.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, stellt der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 152 auf eine erste Schaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 ein. Dieser Zustand ist der gleiche wie der Zustand in 16, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 geschlossen ist und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 geöffnet ist. Das heißt, dass der Steuercomputer 55 gestattet, dass das verknüpfte interne Steuerventil 160 sowohl die Steuerung der Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 als auch die Steuerung des Gasausstoßes aus der Kurbelkammer 5 durchführt. Die interne Steuerung durch das Steuerventil 160 stellt den Kurbeldruck Pc ein, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, stellt der Steuercomputer 55 das elektromagnetische Umschaltventil 152 auf eine zweite Schaltposition zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ausstoßkammer 32 ein. Dieser Zustand ist der gleiche wie der Zustand in 16, bei dem das gaszufuhrseitige Öffnungs-/Schließventil 171 geöffnet ist und das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 172 geschlossen ist. Das erzielt die Situation des erzwungenen Anstiegs des Kurbeldrucks (Pc) zum Vorantreiben der Gaszufuhr zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 ungeachtet der Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 160, während sich der Gasausstoß aus der Kurbelkammer 5 über den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 vollständig verschließt. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) eingestellt und geht der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung über, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 40 minimiert.
Das achte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das elektromagnetische Umschaltventil 152 ist an einem Abzweigungspunkt in dem Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 gelegen, der die Kurbelkammer 5, die Ansaugkammer 31 die Ausstoßkammer 32 verbindet, und das Umschalten dieses elektromagnetischen Umschaltventils 152 wird gesteuert, wodurch der Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische einlassseitige und ablaufseitige verknüpfte Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umgeschaltet werden kann, der durch den erzwungenen Anstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in der 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann. Da eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer 5 und der Ansaugkammer 31 über den Gaszufuhr- und Überströmdurchgang 153 verschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung ausströmen, was die Steuerung interner Teile verbessert.
Neuntes und zehntes Ausführungsbeispiel
Das neunte und das zehnte Ausführungsbeispiel sind derart ausgelegt, dass ein spezielles internes Steuerventil in dem Überströmdurchgang gelegen ist, der die Kurbelkammer und die Ansaugkammer verbindet, und mit einer Funktion zum wahlweisen Abdichten des Überströmdurchgangs versehen ist. Das Abdichten des Überströmdurchgangs mit dem internen Steuerventil gestattet, dass der Verdichter mit variabler Verdrängung zuverlässig und rasch zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung von dem normalen Betrieb übergeht. Das neunte bis zehnte Ausführungsbeispiel werden nachstehend individuell diskutiert.
Neuntes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels, das in 18 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausflusskammer 32 mit der Kurbelkammer 5 und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. In dem Gaszufuhrdurchgang 38 ist der feststehende Begrenzer 121 gelegen, der der gleiche wie derjenige ist, wie in 11 gezeigt ist. Die Zufuhr des Hochdruckkühlmittelgases zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 wird über diesen feststehenden Begrenzer 121 erzielt. Ein Verdrängungssteuerventil 108, das nachstehend zu diskutieren ist, ist in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen. Das Verdrängungssteuersystem gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ist dem Verdrängungssteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels (11) ähnlich, außer dass das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120 entfernt wurde und das Steuerventil 100 durch das Steuerventil 180 ersetzt wurde.
Das Steuerventil 180, das in 18 gezeigt ist, ist grundsätzlich ein ablaufseitiges Steuerventil der internen Steuerbauart und ist dem internen Steuerventil 180 in 11 ähnlich, außer dass ein Elektromagnet an dem Boden des Steuerventils 100 angebracht wurde. Die Druckreaktionskammer 102 und die Ventilkammer (ablaufseitige Ventilkammer) 108 sind in dem Ventilgehäuse 101 des Steuerventils 180 wie bei dem internen Steuerventil 100 in 11 definiert. Diese Kammern 102 und 108 bilden zusammen mit den Anschlüssen 110 und 111, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, einen Teil des Überströmdurchgangs 40. Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, der Ventilkörper 107 und die Feder 109 sind in dem Ventilgehäuse 101 vorgesehen und bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 180 bestimmt und den Ventilkörper 107 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt.
Das Steuerventil 180 hat des Weiteren einen Elektromagnet 181, der an dem Boden des Ventilgehäuses 101 angebracht ist. Der Elektromagnet 181 hat ein Gehäuse 182, das mit dem Boden des Ventilgehäuses 101 verbunden ist, und einen Tauchkolben 183, der in dem Gehäuse 182 enthalten ist, so dass er in die axiale Richtung bewegt. Zumindest der Boden, 182a, des Gehäuses 182 ist aus Eisen ausgebildet und dieser Boden 182a dient als ein feststehender Eisenkern. Der Tauchkolben 183 dient als bewegbarer Eisenkern. Das obere Ende des Tauchkolbens 183 erstreckt sich innerhalb der Druckreaktionskammer 102, so dass es mit dem Anschlag 105 integriert ist, wobei das feststehende Ende 103a des Balgs 103 an diesem oberen Ende gesichert ist. Daher ist der Tauchkolben 183 gemeinsam mit dem Balg 103 und dem Anschlag 105 bewegbar.
Der Elektromagnet 183 hat ferner eine Nachlauffeder 184 und eine Spule 185 in dem Gehäuse 182. Die Nachlauffeder 184 spannt den Tauchkolben 183 nach oben (in Richtung der Druckreaktionskammer 102) vor. Die Spule 185 umgibt den Tauchkolben 183 und eine Erregung der Spule 185 wird durch den Steuercomputer 155 durch den Antriebsschaltkreis 59 gesteuert. Wenn ein Strom zu der Spule 185 zugeführt wird, wird eine elektromagnetische Anziehung erzeugt, die verursacht, dass der Tauchkolben 183 sich nach unten gegen die Kraft der Nachlauffeder 184 zu der untersten Position bewegt, an der das untere Ende des Tauchkolbens 183 den Gehäuseboden 182a berührt. Wenn die Stromzufuhr zu der Spule 185 angehalten wird, verschwindet andererseits die elektromagnetische Anziehung und bewegt sich der Tauchkolben 183 mit der Kraft der Nachlauffeder 184 nach oben. Bei dieser nach oben weisenden Bewegung des Tauchkolbens 183 stößt der Anschlag 105 an das untere Ende des Stiftkörpers 104 an, worauf sich der Stiftkörper 104 und der Ventilkörper 107 zusammen nach oben mit dem Tauchkolben 183 bewegen. Wenn der Ventilkörper 107 die obere Wand der Ventilkammer 108 berührt und der Tauchkolben 183 die oberste Position erreicht, wird eine weitergehende Bewegung des Stiftkörpers 104, des Ventilkörpers 107 und des Tauchkolbens 183 begrenzt und wird der Anschluss 110 geschlossen. Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, dient das Verdrängungssteuerventil 180 als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Position durch ein externe Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, setzt der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms der Spule 185 des Elektromagneten 181 fort. Zu diesem Zeitpunkt verursacht die elektromagnetische Anziehung, die an der Spule 185 erzeugt wird, dass sich der Tauchkolben 183 nach unten zu der untersten Position gegen die Kraft der Nachlauffeder 184 bewegt. In dieser Situation dient das Steuerventil 180 wie das Steuerventil 100 in 11 als ein ablaufseitiges internes Steuerventil. Die Öffnungsgröße des Steuerventils 180 wird nämlich hauptsächlich durch den Ansaugdruck Ps und das Gleichgewicht der Kräfte des Balgs 103, der Satzfeder 106 und der Feder 109 bestimmt. Dann führt der Steuercomputer 55 eine interne Steuerung durch genaues Einstellen des Kurbeldrucks Pc mittels des ablaufseitigen Steuerventils 180 durch, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern (normaler Betrieb durch die ablaufseitige interne Steuerung).
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, hält der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms zu der Spule 185 des Elektromagnet 183 an. Folglich verschwindet die elektromagnetische Anziehung an der Spule 185 und bewegen sich der Tauchkolben 183, der Anschlag 105, der Stiftkörper 104 und der Ventilkörper 107 auf Grund der Kraft der Nachlauffeder 184 nach oben. Wenn der Ventilkörper 107 die obere Wand der Ventilkammer 108 berührt, wird der Anschluss 110 geschlossen. Das Steuerventil 180 schließt sich nämlich (Ventilöffnungsgröße von 0). Das verschließt den Gasausstoß zu der Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 14. Als Folge steigt der Kurbeldruck Pc an, um den Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) einzustellen, so dass der Verdichter zu dem Betrieb mit der minimalen Verdrängung übergeht, um somit die Last von dem Verbrennungsmotor 14 zu minimieren. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, startet die Stromzufuhr zu der Spule 185 des Elektromagneten 185 erneut, was verursacht, dass der Verdichter zu dem normalen Betrieb zurückkehrt.
In dem geschlossenen Zustand des Steuerventils 180 (wenn der Ventilkörper 107 die obere Wand der Ventilkammer 108 berührt und den Anschluss 110 schließt) wird die Kraft der Nachlauffeder 184 auf den Ventilkörper 107 durch den Tauchkolben 183, den Anschlag 105 und den Stiftkörper 104 übertragen. Anders gesagt wird die Kraft in die Ventilschließrichtung (nach oben), die im Wesentlichen die Federkraft der Nachlauffeder 184 ist, an dem Ventilkörper 107. Während der Kurbeldruck Pc an der Oberseite des Ventilkörpers 107 wirkt, der zu der geschlossenen Position des Anschlusses 110 bewegt wird, wirkt der Ansaugdruck Ps an dem Boden des Ventilkörpers 107. Da die Ungleichung Ps kleiner Pc gewöhnlich bei Taumelscheibenverdichtungen mit variabler Verdrängung gilt, wirkt die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung (nach unten) auf der Grundlage des Differentialdrucks (Pc – Ps) zwischen dem Kurbeldruck und dem Ansaugdruck an dem Ventilkörper 107. Wenn die Federkraft der Nachlauffeder 184 ständig schwächer als die Kraft auf der Grundlage des Differentialdrucks (Pc – Ps) ist, kann das Steuerventil 180 nicht geschlossen werden. Im Prinzip wird daher die Federkraft der Nachlauffeder 184 größer als der Differentialdruck (Pc – Ps) eingestellt.
Wenn der Startschalter 85 ausgeschaltet wird und der Überströmdurchgang 40 durch das Steuerventil 180 als Reaktion auf die AUS-Wirkung geschlossen wird, verbleibt der Ausstoßdruck aus der Kurbelkammer 5 kaum. Wenn der Startschalter 85 mit einem beträchtlich hohen Ausstoßdruck Pd ausgeschaltet wird, würde daher der Kurbeldruck Pc rasch auf das Niveau ansteigen, das äquivalent zu dem hohen Ausstoßdruck Pd ist. Das kann die Wellendichtungseinheit des Verdichters beschädigen, was die Luftdichtigkeit der Kurbelkammer 5 beeinträchtigt.
Gemäß dem Steuerventil 180 des neunten Ausführungsbeispiels kann jedoch die Federkraft der Nachlauffeder 184 geringfügig niedriger als der Differentialdruck (Pc – Ps) derart eingestellt werden, dass dann, wenn der Differentialdruck Pc – Ps), der an dem Ventilkörper 107 wirkt, eine vorbestimmte maximale Zulässigkeit übersteigt, die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung durch den Differentialdruck (Pc – Ps) stärker als die Kraft in die Ventilschließrichtung um die Ventilkraft der Nachlauffeder 184 wird. Die maximale Zulässigkeit des Differentialdrucks (Pc – Ps) kann genau unter Berücksichtigung der Widerstandsdruckgrenze der Wellendichtungseinheit des Verdichters und dem maximalen Wert des Differentialdrucks (Pc – Ps) bestimmt werden, der für die Steuerung der variablen Verdrängung des Verdichters benötigt wird. Somit kann die geringfügig niedrige Einstellung der Federkraft der Nachlauffeder 184 gestatten, dass das Steuerventil 180 in dem geschlossenen Zustand als eine Art Ablassventil wirkt. In diesem Fall wird daher verhindert, dass der Kurbeldruck Pc, der möglicherweise allmählich als Reaktion auf das Schließen des Überströmdurchgangs 14 ansteigt, übermäßig über die Widerstandsdruckgrenze der Wellendichtungseinheit ansteigt.
Das neunte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Der feststehende Begrenzer 121 ist in dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen, um ständig eine vorbestimmte Menge Kühlmittelgas zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 zuführen zu können, und das ablaufseitige Steuerventil 180, das in dem Überströmdurchgang 40 vorgesehen ist, ist derart ausgelegt, dass das Steuerventil 180 unter einer externen Stromzufuhrsteuerung geschlossen werden kann. Durch Steuern der Stromzufuhr zu der Spule 185 des Elektromagnet 181 auf die vorstehend beschrieben Art und Weise ist es daher möglich, dem Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch den gezwungenen Anstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist somit gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Die Federkraft der Nachlauffeder 184 kann derart eingestellt werden, dass dann, wenn der Differentialdruck (Pc – Ps), der an dem Ventilkörper 107 wirkt, über die vorbestimmte maximale Zulässigkeit ansteigt, die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung durch den Differentialdruck (Pc – Ps) stärker als die Kraft in die Ventilrichtung durch die Federkraft der Nachlauffeder 184 wird. Eine derartige Einstellung kann gestatten, dass das Steuerventil 180 in dem geschlossenen Zustand als Ablassventil wird, um zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc übermäßig ansteigt. Daher ist es auch nach dem der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung durch Schließen des Überströmdurchgangs 40 umgeschaltet wird, möglich, zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc auf ein Niveau ansteigt, das den Verdichter beschädigen würde.
Da das Steuerventil 180, das in dem Überströmdurchgang 140 gelegen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann das Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung strömen, was die Schmierung interner Teile verbessert.
Zehntes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung des zehntes Ausführungsbeispiels, das in 19 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. Ferner ist ein Verdrängungssteuerventil 190 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung, das nachstehend zu diskutieren ist, zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ist der Kurbeldrucksteuervorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels (18) ähnlich, außer dass der feststehende Begrenzer 121 durch den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des verknüpften Steuerventils 190 ersetzt wurde.
Das Steuerventil 190, das in 19 gezeigt ist, ist grundsätzlich ein internes Steuerventil einer Bauart mit. verknüpfter einlassseitger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung und ist dem internen Steuerventil 160 in 16 ähnlich, außer dass ein Elektrogerät an dem Boden des Steuerventils 160 angebracht wurde.
Wie das interne Steuerventil 116 in 16 hat das Steuerventil 190 die Druckreaktionskammer 102 und eine ablaufseitige Ventilkammer 108, die in dem unteren Bereich des Ventilgehäuses 101 differenziert ist, und die einlassseitige Ventilkammer 161, die in dem oberen Bereich des Ventilgehäuses 101 definiert ist. Diese Kammern 102 und 108 bilden zusammen mit den Anschlüssen 110 und 111, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, einen Teil des Überströmdurchgangs 40. Die einlassseitige Ventilkörper 161 bildet zusammen mit den Anschlüssen 166 und 167, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, einen Teil des Gaszufuhrdurchgangs 38. Der Druckreaktionsstab 162 ist in dem mittleren Bereich des Ventilgehäuses 101 angeordnet, so dass er sich in die axiale Richtung des Steuerventils verschiebt.
Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109 und das untere Ende 162a (das als ablaufseitiger Ventilkörper dient) des Druckreaktionsstabs 162 sind in der Druckreaktionskammer 102 und der ablaufseitigen Ventilkammer 108 vorgesehen und bilden einen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt des Steuerventils 190. Die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts (insbesondere die Öffnungsgröße des Überströmdurchgangs 40) wird gemäß der Lage des ablaufseitigen Ventilkörpers 162a eingestellt. Das obere Ende 162b des Druckreaktionsstabs 162, der Ventilsitz 163, der einlassseitige Ventilkörper 164 und die Feder 165 sind in der einlassseitigen Ventilkammer 161 vorgesehen und bilden den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des Steuerventils 190. Die Öffnungsgröße dieses einlassseitigen Steuerventilabschnitts (insbesondere die Öffnungsgröße des Gaszufuhrdurchgangs 38) wird gemäß der Lage des einlassseitigen Ventilkörpers 164 eingestellt. Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109, der Druckreaktionsstab 162 und die Feder 165 bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 190 bestimmt und den Druckreaktionsstab 162 (der als ablaufseitiger Ventilkörper dient) und den einlassseitigen Ventilkörper 164 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt. Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, sind der ablaufseitige Steuerventilabschnitt und der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 190 miteinander durch den gemeinsamen Druckreaktionsmechanismus verknüpft.
Das Steuerventil 190 hat des Weiteren einen Elektromagnet 121, der an dem Boden des Ventilgehäuses 101 angebracht ist. Der Elektromagnet 191 hat ein Gehäuse 192, das mit dem Boden des Ventilgehäuses 101 verbunden ist, und ein Tauchkolben 193, der in dem Gehäuse 192 gehalten ist, so dass er sich in die axiale Richtung bewegt. Zumindest der Boden, 192a, des Gehäuses 192 ist aus Eisen ausgebildet und dieser Boden 192a dient als ein feststehender Eisenkern. Der Tauchkolben 193 dient als ein bewegbarer Eisenkern. Das obere Ende des Tauchkolbens 193 erstreckt sich innerhalb der Druckreaktionskammer 103, so dass es mit dem Anschlag 105 integriert ist, wobei das feststehende Ende 103a des Balgs 103 an diesem oberen Ende gesichert ist. Daher ist der Tauchkolben 193 zusammen mit dem Balg 103 und dem Anschlag 105 bewegbar.
Der Elektromagnet 191 hat ferner eine Nachlauffeder 194 und eine Spule 195 in dem Gehäuse 193. Die Nachlauffeder 194 spannt den Tauchkolben 193 nach oben vor (in Richtung auf die Druckreaktionskammer 102). Die Spule 195 ist ebenso vorgesehen, dass sie den Tauchkolben 193 umgibt, der als bewegbarer Eisenkern dient und dessen Erregung wird durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 155 gesteuert.
Wenn ein Strom zu der Spule 195 zugeführt wird, wird eine elektromagnetische Anziehung erzeugt, das verursacht, dass sich der Tauchkolben 193 gegen die Kraft der Nachlauffeder 194 auf die unterste Position nach unten bewegt, an der das unterste Ende des Tauchkolbens 193 den Boden 192a des Gehäuses berührt. Wenn die Stromzufuhr zu der Spule 195 angehalten wird, verschwindet andererseits die elektromagnetische Anziehungskraft und bewegt sich der Tauchkolben 193 mit der Kraft der Nachlauffeder 194 nach oben.
Bei der nach oben weisenden Bewegung des Tauchkolbens 193 berührt der Anschlag 105 das untere Ende des Stiftkörpers 104, worauf der Stiftkörper 104 und der Druckreaktionsstab 192 sich zusammen nach oben mit dem Tauchkolben 193 bewegen. Wenn der ablaufseitige Ventilkörper 162a die obere Wand der ablaufseitigen Ventilkammer 108 berührt und der Tauchkolben 193 zu der obersten Position gelangt, wird eine weitergehende Bewegung des Stiftkörpers 104, des Druckreaktionsstabs 162 und des Tauchkolbens 163 begrenzt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Anschluss 110 des ablaufseitigen Ventilabschnitts im wesentlichen geschlossen und wird der Ventilkörper 164 des einlassseitigen Steuerventilabschnitts durch das obere Ende 162b des Druckreaktionsstabs 162 nach oben geschoben. Das vergrößert erzwungen die Öffnungsgröße des einlassseitigen Ventilabschnitts. Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, dient das Verdrängungssteuerventil 190 als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Öffnungsgrößer durch eine externe Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, erhält der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms zu der Spule 195 des Elektromagnet 191 bei. Zu diesem Zeitpunkt verursacht die elektromagnetische Anziehung, die an der Spule 195 erzeugt wird, dass der Tauchkolben 193 sich nach unten zu der untersten Position gegen die Kraft der Nachlauffeder 194 bewegt. In dieser Situation dient das Steuerventil 190 wie das Steuerventil 160 in 16 als ein verknüpftes einlassseitiges und ablaufseitiges internes Steuerventil. Die Ventilöffnungsgrößen des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts und des einlassseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 190 werden nämlich hauptsächlich durch den Ansaugdruck Ps, den Ausstoßdruck Pd und das Gleichgewicht der Kräfte der Satzfeder 106 und der Federn 109 und 165 bestimmt. Dann wird der Kurbeldruck Pc genau durch die interne Steuerung des verknüpften Steuerventils eingestellt, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern (der normale Betrieb mit der einlassseitigen und ablaufseitigen internen Steuerung).
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, hält der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms zu der Spule 195 des Elektromagnet 191 an. Folglich verschwindet die elektromagnetische Anziehung an der Spule 195 und bewegen sich die Tauchkolben 193, der Anschlag 105, der Stiftkörper 104 und der Druckreaktionsstab 162 auf Grund der Kraft der Nachlauffeder 194 nach oben. Das andere Ende 162a des Druckreaktionsstabs 162 berührt die obere Wand der ablaufseitigen Ventilkammer 108, wobei die nach oben weisende Bewegung anhält. Wenn der Tauchkolben 193 zu der obersten Position verschoben wird, geht der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 190 zu einem geschlossenen Zustand über (Ventilöffnungsgröße von 0). Das verschließt den Gasausstoß zu der Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 und führt eine große Menge Kühlmittelgas zu der Kurbelkammer 5 aus der Ausstoßkammer 32 über den Gaszufuhrdurchgang 38 mit dem einlassseitigen Steuerventilabschnitt zu, dessen Öffnungsgröße erzwungen vergrößert wurde. Als Folge steigt der Kurbeldruck Pc an, um den Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) einzustellen, so dass der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung über geht, das somit die Last an dem Verbrennungsmotor minimiert. Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, startet die Stromzufuhr zu der Spule 195 den Elektromagneten 191 erneut, was verursacht, dass der Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel kann wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel die Federkraft der Nachlauffeder 194 geringfügig nicht geringer als der Differentialdruck (Pc – Ps) derart eingestellt werden, dass dann, wenn der Differentialdruck Pc – Ps, der an dem Druckreaktionsstab 162 wirkt, wenn der ablaufseitige Ventilkörper die vorbestimmte maximale Zulässigkeit übersteigt, die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung durch den Differentialdruck (Pc – Ps) stärker als die Kraft in die Ventilschließrichtung durch die Federkraft der Nachlauffeder 194 wird. Die maximale Zulässigkeit des Differentialdrucks (Pc – Ps) kann genau unter Berücksichtigung der Widerstandsdruckgrenze der Wellendichtungseinheit des Verdichters und dem maximalen Wert des Differentialdrucks (Pc – Ps) bestimmt werden, der für die variable Verdrängungssteuerung des Verdichters benötigt wird. Somit kann das geringfügig niedrigere Einstellen der Federkraft der Nachlauffeder 194 gestatten, dass der nachlaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 190 in dem geschlossenen Zustand als eine Art Ablassventil dient. In diesem Fall wird daher verhindert, dass der Kurbeldruck Pc, der möglicherweise allmählich als Reaktion auf das Schließen des Überströmdurchgangs 40 ansteigt, übermäßig über die Widerstandsdruckgrenze der Wellendichtungseinheit ansteigt.
Das zehnte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das Steuerventil 190 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung ist zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen und dieses Steuerventil 140 ist derart ausgelegt, dass der ablaufseitige Steuerventilabschnitt erzwungen geschlossen werden kann und der einlassseitige Steuerventilabschnitt erzwungen und geöffnet werden kann, nämlich beides unter einer externen Stromzufuhrsteuerung. Durch Steuern der Stromzufuhr zu der Spule 195 des Elektromagneten 191 auf die vorstehend beschriebene Art und Weise ist es daher möglich, den Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische einlassseitige und ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch den erzwungenen Einstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist somit geeignet zur Verwendung bei einem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Die Federkraft der Nachlauffeder 194 kann derart eingestellt werden, dass dann, wenn der Differentialdruck (Pc – Ps), der an dem ablaufseitigen Ventilkörper 162a wirkt, über die vorbestimmte maximale Zulässigkeit steigt, die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung durch den Differentialdruck (Pc – Ps) stärker als die Kraft in der Ventilschließrichtung durch die Federkraft der Nachlauffeder 194 wird. Eine derartige Einstellung kann gestatten, dass das Steuerventil 190, dessen ablaufseitiger Steuerventilabschnitt sich in dem geschlossenen Zustand befindet, als Ablassventil wird, um zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc übermäßig ansteigt. Auch nach dem der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung durch Schließen des Überströmdurchgangs 40 umgeschaltet wird, ist es daher möglich, zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc auf ein Niveau ansteigt, das den Verdichter beschädigen würde.
Da der ablaufseitige Steuerventilabschnitt in dem Überströmdurchgang 40 geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, kann das Schmieröl nicht aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas während des Betriebs mit minimaler Verdrängung ausströmen, was die Schmierung interner Teile verbessert.
Elftes bis dreizehntes Ausführungsbeispiel
Das elfte bis dreizehnte Ausführungsbeispiel haben ein spezielles Steuerventil einer Bauart mit variablem Einstelldruck, das in dem Überströmdurchgang gelegen ist, der die Kurbelkammer und die Ansaugkammer verbindet, und versieht das Steuerventil mit einer Funktion zum wahlweisen abdichten des Überströmdurchgangs vor. Das Abdichten des Überströmdurchgangs mit dem Steuerventil gestattet, dass der Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung zuverlässig und rasch zu einem Betrieb mit minimaler Verdrängung von einem normalen Betrieb übergeht. Jedes von dem elften bis zu dem dreizehnten Ausführungsbeispiel wird nachstehend diskutiert.
Elftes Ausführungsbeispiel
Die Kurbelhochsteuervorrichtung des elften Ausführungsbeispiels, das in 20 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. In dem Gaszufuhrdurchgang 38 ist der feststehende Begrenzer 121 gelegen, der die gleiche wie derjenige ist, der in 11 gezeigt ist. Die Zufuhr des Hochdruckkühlmittelgases zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 verläuft durch diesen feststehenden Begrenzer 121. Ein Verdrängungssteuerventil 200, das nachstehend diskutiert wird, ist in dem Überströmdurchgang 14 vorgesehen. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem elften Ausführungsbeispiel ist der Kurbeldrucksteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels (11) ähnlich, außer dass das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 120 von 11 entfernt wurde und das Steuerventil 100 von 11 durch das Steuerventil 200 ersetzt wurde. Das elfte Ausführungsbeispiel ist ebenso dem neunten Ausführungsbeispiel (18) ähnlich, außer dass das Steuerventil 180 von 18 durch das Steuerventil 200 ersetzt wurde.
Das Steuerventil 200, das in 20 gezeigt ist, ist ein ablaufseitiges Steuerventil der internen Steuerbauart, in dem Sinn, dass es automatisch die Ventilöffnungsgröße gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps einstellen kann, und ist ein ablaufseitiges Steuerventil der externen Steuerbauart in dem Sinn, dass der eingestellte Druck Pset unter einer externen Steuerung abgeändert werden kann. Das Steuerventil 200 ist dem internen Steuerventil 100 in 11 ähnlich, wobei eine Einstelldruckänderungseinheit an dem Boden angebracht ist.
Die Druckreaktionskammer 102 und die Ventilkammer (ablaufseitige Ventilkammer) 108 sind in dem Ventilgehäuse 101 des Steuerventils 200 wie bei dem internen Steuerventil 100 in 11 definiert. Diese Kammern 102 und 108 bilden zusammen mit den Anschlüssen 110 und 111, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, den Überströmdurchgang 40 aus. Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, der Ventilkörper 107 und die Feder 109 sind in dem Ventilgehäuse 101 vorgesehen und bilden den Druckreaktionsmechanismus aus, der den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 200 bestimmt und den Ventilkörper 107 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt.
Das Steuerventil 200 hat des Weiteren eine Einstelldruckänderungseinheit 201, die an dem Boden des Ventilgehäuses 101 angebracht ist. Die Einstelldruckänderungseinheit 201 weist einen axial bewegbaren Körper 202, der an dem unteren Abschnitt des Ventilgehäuses 101 vorgesehen ist, einen hin- und herlaufenden Mechanismus 203 und einen Motor 204 auf. Der Anschlag 105 ist an dem oberen Abschnitt des bewegbaren Körpers 202 mit dem feststehenden Ende 103a des Balgs 103 inzwischen gesichert, so dass der bewegbare Körper 202, das feststehende Ende 103a des Balgs und der Anschlag 105 sich zusammen bewegen. Die Energiebeaufschlagung des Motors 205, der sich vorwärts als auch rückwärts drehen kann (beispielsweise ein Schrittmotor), wird durch den Steuercomputer 55 durch den Antriebsschaltkreis 59 gesteuert.
Der hin- und herlaufende Mechanismus 203, der zwischen dem bewegbaren Körper 202 und dem Motor 202 gelegen ist, koppelt diese funktionell. Der hin- und herlaufende Mechanismus 203 ist beispielsweise durch einen Schraubenmechanismus aufgebaut und hat eine Antriebswelle 203a, die in die Axialrichtung (vertikale Richtung) des Steuerventils hin- und herläuft, wenn die Ausgangswelle des Motors 204 sich in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung dreht. Anders gesagt ist der hin- und herlaufende Mechanismus 203 ein Antriebsumwandlungsmechanismus zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle (nicht gezeigt) des Motors 204 in eine lineare Bewegung der Antriebswelle 203a des hin- und herlaufenden Mechanismus ist mit dem bewegbaren Körper 202 gekoppelt, so dass der bewegbare Körper 202 und der Anschlag 105 ebenso in die axiale Richtung gemäß der Bewegung der Antriebswelle 203a hin- und herlaufend.
20 zeigt einen Teil (den Boden) des Anschlags 105, der an das Ventilgehäuse 101 anstößt, und den bewegbaren Körper 201 und den Anschlag 105, die sich an der untersten Position befinden, bei der keine weitergehende Bewegung nach oben oder nach unten möglich ist. Wenn der bewegbare Körper 201 nach oben von dieser Situation ausgehend bewegt wird, bewegt sich der Anschlag 205 mit dem Ventilgehäuse 101 weg und erreicht den Stiftkörper 104. Wenn der Anschlag 105 das untere Ende des Stiftkörpers 104 während der nach oben weisenden Bewegung des bewegbaren Körpers 202 berührt, bewegen sich der Stiftkörper 104 und der Ventilkörper 107 gemeinsam mit dem bewegbaren Körper 202 darauf nach oben. Wenn der Ventilkörper 107 die obere Wand der Ventilkammer 108 berührt und der bewegbare Körper 202 zu der obersten Position verschoben wird, wird eine weitergehend nach oben weisende Bewegung des Stiftkörpers 104, des Ventilkörpers 107 und des bewegbaren Körpers 202 begrenzt, was den Anschluss 110 schließt. Wenn die Drehung des Motors 204 umgekehrt wird, bewegt sich der bewegbare Körper 202 in Richtung auf die unterste Position von der obersten durch den gegenüber dem vorstehend beschriebenen entgegengesetzten Prozess.
Der eingestellte Druck Pset dieses Steuerventils 200 kann durch Bewegen des bewegbaren Körpers 202 auf irgendwo zwischen der obersten Position und der untersten Position geändert werden. Das Verdrängungssteuerventil 200 dient ebenso als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Öffnungsgröße durch eine externe Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Wenn der Startschalter für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, berechnet der Steuercomputer 55 gelegentlich den optimalen eingestellten Druck Pset des Steuerventils 200 auf der Grundlage einer eingegebenen Information beispielsweise von dem Temperatursensor 54, dem Fahrgastabteiltemperatursensor 56, dem Sonneneinstrahlungsmengensensor 56A und der Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57. Dann führt der Steuercomputer 55 eine Energiebeaufschlagungssteuerung auf den Motor 204 durch, um den Druck des Steuerventils 200 auf den berechneten eingestellten Druck Pset einzustellen, um dadurch den bewegbaren Körper 202 auf irgendwo zwischen der obersten Position und der untersten Position zu verschieben. In dieser Situation dient das Steuerventil 200 wie das Steuerventil 100 in 11 als ablaufseitiges internes Steuerventil. Dann führt der Steuercomputer 55 eine interne Steuerung zum genauen Einstellen des Kurbeldrucks Pc mittels des ablaufseitigen Steuerventils 200 aus, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern (der normale Betrieb der ablaufseitigen internen Steuerung).
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, führt der Steuercomputer 55 eine Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 204 aus, um den bewegbaren Körper 202, den Anschlag 105, den Stiftkörper 104 und den Ventilkörper 107 auf die oberste Position ungeachtet des Berechnungsergebnisses des eingestellten Drucks Pset zu verschieben. Dann verursacht der Steuercomputer 45, dass der Ventilkörper 107 den Anschluss 110 durch Schließen des Steuerventils 200 schließt (Ventilöffnungsgröße von 0), um den Gasausstoß in die Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 zu verschließen. Als Folge stand der Kurbeldruck Pc an, um den Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) einzustellen, so dass der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung übergeht, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert.
Wenn der Startschalter 58 später erneut eingeschaltet wird, bewegt die Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 204 den bewegbaren Körper 202 zurück auf die Ausgangsposition und startet die ablaufseitige interne Steuerung mit dem berechneten eingestellten Druck Pset erneut, was verursacht, dass der Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Das elfte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Der feststehende Begrenzer 121 ist in dem Gaszufuhrdurchgang 38 vorgesehen, um ständig eine vorbestimmte Menge Kühlmittelgas zu der Kurbelkammer 5 von der Ausstoßkammer 32 zuführen zu können, und das Ventil mit variablen Einstelldruck der ablaufseitigen Steuerbauart, das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, ist mit der Funktion zum wahlweisen Abdichten des Überströmdurchgangs versehen. Das Steuerventil 200 ist nämlich derart ausgelegt, dass es unter einer externen Steuerung geschlossen werden kann. Durch die vorstehend beschriebene Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 204 ist es daher möglich, den Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch den gezwungenen Anstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist somit gut geeignet für die Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Das Steuerventil 200, das mit der Einstelldruckänderungseinheit 201 ausgestattet ist, hat sowohl die Fähigkeit, den eingestellten Druck zu ändern, als auch die Ventilöffnungs-/Schließfähigkeit, um den Verdichter zu dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung in Zusammenwirkung mit dem Steuercomputer 55 und dem Antriebsschaltkreis 59 zu führen. Die Verwendung dieses Steuerventils 200 kann daher die Kurbeldrucksteuervorrichtung des Verdichters vereinfachen.
Wenn das Steuerventil 200, das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, ist es möglich, zu unterbinden, dass das Schmieröl aus der Kurbelkammer 5 gemeinsam mit dem Kühlmittelgas bei dem Betrieb mit minimaler Verdrängung strömt, was anderenfalls die Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters beeinträchtigen würden.
Zwölftes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuervorrichtung des zwölften Ausführungsbeispiels, die in 21 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. Ferner ist ein Verdrängungssteuerventil 210 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung, das nachstehend zu diskutieren ist, zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel ist der Kurbeldrucksteuervorrichtung des elften Ausführungsbeispiels (20) ähnlich, außer dass der feststehende Begrenzer 121 durch den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des verknüpften Steuerventils 210 ersetzt wurde. Das zwölfte Ausführungsbeispiel ist ebenso dem zehnten Ausführungsbeispiel (19) ähnlich, außer dass das Steuerventil 190 durch das Steuerventil 210 ersetzt wurde.
Das Steuerventil 210, das in 21 gezeigt ist, ist ein Steuerventil der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung in dem Sinn, dass es automatisch die Ventilöffnungsgröße gemäß einer Änderung eines Ansaugdrucks Ps einstellen kann, und ist ein Steuerventil einer Externsteuerungsbauart in dem Sinn, dass der eingestellte Druck Pset unter einer externen Steuerung abgewandelt werden kann. Das Steuerventil 210 ist dem internen Steuerventil 160 in 16 ähnlich, außer dass eine Einstelldruckänderungseinheit an dem Boden des Steuerventils 160 angebracht wurde.
Wie das interne Steuerventil 160 in 16 hat das Steuerventil 210 die Druckreaktionskammer 102 und die ablaufseitige Ventilkammer 108, die in dem unteren Bereich des Ventilgehäuses 101 definiert ist, und die einlassseitige Ventilkammer 161, die in dem oberen Bereich des Ventilgehäuses 101 definiert ist. Diese Kammern 102 und 108 bilden gemeinsam mit den Anschlüssen 110 und 111, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, einen Teil des Überströmdurchgangs 40. Die einlassseitige Ventilkammer 161 bildet zusammen mit den Anschlüssen 166 und 167, die in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet sind, einen Teil des Gaszufuhrdurchgangs 38 aus. Der Druckreaktionsstab 162 ist in dem mittleren Bereich des Ventilgehäuses 101 ausgebildet, so dass er sich in die axiale Richtung des Steuerventils verschiebt.
Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109 und das untere Ende 162a (das als ablaufseitiger Ventilkörper dient) des Druckreaktionsstabs 162 sind in der Druckreaktionskammer 102 und der ablaufseitigen Ventilkammer 108 vorgesehen und bilden einen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt des Steuerventils 210. Die Öffnungsgröße dieses ablaufseitigen Steuerventilabschnitts (insbesondere die Öffnungsgröße des Überströmdurchgangs 40) wird gemäß der Lage des ablaufseitigen Ventilkörpers 162a eingestellt. Das obere Ende 162b des Druckreaktionsstabs 162, der Ventilsitz 163, der einlassseitige Ventilkörper 164 und die Feder 165 sind in der einlassseitigen Ventilkammer 161 vorgesehen und bilden den einlassseitigen Steuerventilabschnitt des Steuerventils 210. Die Öffnungsgröße dieses einlassseitigen Steuerventilabschnitts (insbesondere die Öffnungsgröße des Gaszufuhrdurchgangs 38) wird gemäß der Lage des einlassseitigen Ventilkörpers 164 eingestellt. Der Balg 103, der Stiftkörper 104, der Anschlag 105, die Satzfeder 106, die Feder 109, der Druckreaktionsstab 162 und die Feder 165 bilden einen Druckreaktionsmechanismus, der den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 210 bestimmt und den Druckreaktionsstab 162 ( der als der ablaufseitiger Ventilkörper dient) und den einlassseitigen Ventilkörper 164 gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt. Wie aus dem vorstehend angegebenen erkennbar ist, sind der ablaufseitige Steuerventilabschnitt und der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 210 miteinander durch den gemeinsamen Druckreaktionsmechanismus verknüpft.
Das Steuerventil 210 hat des Weiteren eine Einstelldruckänderungseinheit 211, die an dem Boden des Ventilgehäuses 101 angebracht ist. Die Einstelldruckänderungseinheit 211 weist einen bewegbaren Körper 212, der an dem unteren Abschnitt des Ventilgehäuses 101 vorgesehen ist, um sich in die axiale Richtung zu bewegen, einen hin- und herlaufenden Mechanismus 513 und einen Motor 214 auf. Der Anschlag 105 ist an dem oberen Abschnitt des bewegbaren Körpers 212 mit dem feststehenden Ende 103a des Balgs 103 dazwischen so fixiert, so dass der bewegbare Körper 212, das feststehende Ende 103a des Balgs und der Anschlag 105 sich gemeinsam bewegen können. Da der hin- und herlaufende Mechanismus 213 und der Motor 214 das gleiche wie der hin- und herlaufende Mechanismus 203 und der Motor 204 in 20 sind, wird ihre predundante Beschreibung nicht angegeben. Die Ausgangswelle des Motors 214 dreht sich in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung unter der Energiebeaufschlagungssteuerung des Steuercomputers 55 durch den Antriebsschaltkreis 59. Gemäß der Drehung der Ausgangswelle des Motors läuft die Antriebswelle 213a, des hin- und herlaufenden Mechanismus 213 in die axiale Richtung des Steuerventils hin und her. Da das entfernte Ende der Antriebswelle 213a mit dem bewegbaren Körper 212 gekoppelt ist, laufen der bewegbare Körper 212 und der Anschlag 205 ebenso in die axiale Richtung gemäß der Bewegung der Antriebswelle 213a hin und her.
21 stellt einen Teil (den Boden) des Anschlags 105, der an dem Ventilgehäuse 101 anstößt, und den bewegbaren Körper 212 und den Anschlag 105 dar, die sich an der untersten Position befindet, bei der keine weitergehende Bewegung nach unten möglich ist. Wenn der bewegbare Körper 212 nach oben von dieser Position bewegt wird, bewegt sich der Anschlag 105 von dem Ventilgehäuse 101 weg und erreicht den Stiftkörper 104. Wenn der Anschlag 105 das untere Ende des Stiftkörpers 104 während der nach oben weisenden Bewegung des bewegbaren Körpers 212 berührt, bewegen sich der Stiftkörper 104 und der Druckreaktionsstab 162 darauf nach oben gemeinsam mit dem bewegbaren Körper 212. Wenn das untere Ende des Stabs (ablaufseitiger Ventilkörper) 162a die obere Wand der Ventilkammer 108 berührt und der bewegbare Körper 212 zu der obersten Position verschoben wird, wird eine weitergehend nach oben weisende Bewegung des Stiftkörpers 104, des Druckreaktionsstabs 162 und des bewegbaren Körpers 212 begrenzt, was den Anschluss 110 schließt. Wenn die Drehung des Motors 214 umgekehrt wird, bewegt sich der bewegbare Körper 212 in Richtung auf die unterste Position von der obersten auf eine Art und Weise umgekehrt zu derjenigen, die gerade beschrieben wurde.
Der eingestellte Druck Pset dieses Steuerventils 210 kann durch Bewegen des bewegbaren Körpers 212 auf eine Position irgendwo zwischen die oberste Position und die unterste Position geändert werden. Das Verdrängungssteuerventil 210 dient ebenso als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, deren Öffnungsgröße durch eine externe Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, berechnet der Steuercomputer 55 gelegentlich den optimalen eingestellten Druck Pset des Steuerventils 210 auf der Grundlage der eingegebenen Information von beispielsweise dem Temperatursensor 54, dem Fahrgastabteiltemperatursensor 56, dem Sonneneinstrahlungsmengensensor 56A und der Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57. Dann führt der Steuercomputer 55 eine Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 214 durch, um den Druck des Steuerventils 210 auf den berechneten eingestellten Druck Pset einzustellen, um dadurch den bewegbaren Körper 212 auf irgendwo zwischen die oberste Position und auf die unterste Position zu verschieben. In dieser Situation dient das Steuerventil 210 wie das Steuerventil 160 in 16 als internes Steuerventil einer Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung. Dann führt der Steuercomputer 55 eine interne Steuerung aus, um den Kurbeldruck Pc mittels des verknüpften Steuerventils 210 genau einzustellen, um dadurch automatisch den Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters zu steuern (normaler Betrieb, der durch die interne Steuerung der verknüpften einlassseitigen Steuerung und ablaufseitigen Steuerung erzielt wird).
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, wird der Steuercomputer 55 eine Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 214 durch, um den bewegbaren Körper 212, der Anschlag 105, den Stiftkörper 104 und den Druckreaktionsstab 162 auf die oberste Position ungeachtet des Berechnungsergebnisses des eingestellten Drucks Pset zu verschieben. Wenn der bewegbare Körper 212 auf die oberste Position bewegt wird, wird der Anschluss 110 durch den ablaufseitigen Ventilkörper 162a geschlossen und wird der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 210 geschlossen (Ventilöffnungsgröße von 0). Folglich wird der Gasausstoß in die Ansaugkammer 31 aus der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 verschlossen und wird der einlassseitige Ventilkörper 164 durch das obere Ende 162b des Stabs nach oben geschoben, was erzwungen die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts vergrößert. Das gestattet, dass eine große Menge Kühlmittelgas zu der Kurbelkammer 5 aus der Ausstoßkammer 32 über den Gaszufuhrdurchgang 38 zugeführt wird. Als Folge steigt der Kurbeldruck Pc auch an, um den Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) zu ändern, so dass der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung umschaltet, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert.
Wenn der Startschalter 58 erneut eingeschaltet wird, bewegt die Energiebeaufschlagungssteuerung einen Motor 214 den bewegbaren Körper 212 zurück auf die Ursprungsposition und startet die interne Steuerung mit dem berechneten eingestellten Druck Pset erneut, was verursacht, dass der Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Das zwölfte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das Steuerventil 210 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung und der Bauart mit variablem Einstelldruck ist zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen, und das Steuerventil 210 ist mit der Fähigkeit zum wahlweisen und gezwungenen Öffnen des Gaszufuhrdurchgangs und der Fähigkeit zum wahlweisen Abdichten des Überströmdurchgangs versehen. Das Steuerventil 210 ist nämlich ausgelegt, um fähig zu sein, seinen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt in den geschlossenen Zustand zu zwingen und seinen einlassseitigen Steuerventilabschnitt in dem offenen Zustand unter einer externen Steuerung zu zwingen. Durch die vorstehend beschriebene Energiebeaufschlagungssteuerung an dem Motor 214 ist es daher möglich, dem Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische verknüpfte einlassseitige und ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch den erzwungenen Anstieg des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist somit gut geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Das Steuerventil 210, das mit der Einstelldruckänderungseinheit 211 ausgestattet ist, hat sowohl die Fähigkeit zum Ändern des eingestellten Drucks als auch die Fähigkeit zum Erzwingen des Öffnens/Schließens des Ventils, um dadurch den Verdichter zu dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung in Zusammenwirkung mit dem Steuercomputer 55 und dem Antriebsschaltkreis 59 zu führen. Die Verwendung dieses Steuerventils 210 kann daher die Kurbeldrucksteuervorrichtung des Verdichters vereinfachen.
Wenn der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 210, der in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet ist, ist es möglich, zu unterbinden, dass das Schmieröl aus der Kurbelkammer 5 gemeinsam mit dem Kühlmittelgas in dem Betrieb mit minimaler Verdrängung ausströmt, was anderenfalls die Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters beeinträchtigen würde.
Dreizehntes Ausführungsbeispiel
Die Kurbeldrucksteuerungsvorrichtung des dreizehnten Ausführungsbeispiels, das in den 22 und 23 gezeigt ist, hat den Gaszufuhrdurchgang 38 zum Verbinden der Ausstoßkammer 32 mit der Kurbelkammer 5 bei dem Verdichter (siehe 1) und den Überströmdurchgang 40 zum Verbinden der Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31. Ferner ist ein Verdrängungssteuerventil 230 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung, das nachstehend zu diskutieren ist, zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel ist der Kurbeldrucksteuervorrichtung des zwölften Ausführungsbeispiels (21) ähnlich, außer dass das Steuerventil 210 durch das Steuerventil 230 ersetzt wurde.
Das Steuerventil 230, das in 22 gezeigt ist, ist ein Steuerventil der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung in dem Sinn, dass es automatisch die Ventilöffnungsgröße gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps einstellen kann, und ist ein Steuerventil der Externsteuerbauart in dem Sinn, dass der eingestellte Druck Pset unter einer externen Steuerung abgewandelt werden kann. 22 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Steuerventils 230. Wie aus dem Vergleich zwischen 23 und 3 erkennbar ist, ist das Steuerventil 230 das einlassseitige Steuerventil 60 in 3, das zu der verknüpften Bauart durch Abwandeln der Auslegung der oberen Hälfte des Steuerventils 60 umgestaltet ist.
Wie in 23 gezeigt ist, hat das Steuerventil 230 das Ventilgehäuse 61 und den Solenoidabschnitt 62, die miteinander in der Nähe der Mitte des Steuerventils 230 verbunden sind. Der Solenoidabschnitt 62 dient als Einstelldruckänderungseinheit 211 des Steuerventils 230. Das Ventilgehäuse 61 ist in einen Abschnitt der oberen Hälfte, der als ein ablaufseitiger Steuerventilabschnitt dient, und einen Abschnitt einer unteren Hälfte geteilt, der als ein einlassseitiger Steuerventilabschnitt dient.
Die einlassseitige Ventilkammer 61 ist in dem Abschnitt des Ventilgehäuses 61 definiert, der den einlassseitigen Steuerventilabschnitt bildet. Diese Ventilkammer 63 ist mit der Ausstoßkammer 32 über den Ventilkammeranschluss 67, der in der Seitenwand der Ventilkammer 63 ausgebildet ist, und den stromaufwärtigen Gaszufuhrdurchgang 38 verbunden. Das Ventilloch 66, das sich in die Axialrichtung des Steuerventil 230 erstreckt, ist in dem oberen Abschnitt der Ventilkammer 63 ausgebildet, und der Anschluss 63, der senkrecht des Ventillochs 66 schneidet, ist in dem Ventilgehäuse 61 oberhalb der Ventilkammer 63 ausgebildet. Der Anschluss 65 ist mit der Kurbelkammer 5 über den stromabwärtigen Gaszufuhrdurchgang 38 verbunden. Der Ventilkammeranschluss 67, die einlassseitige Ventilkammer 63, das Ventilloch 66 und der Anschluss 65 bilden einen Teil des Gaszufuhrdurchgangs 38.
Der einlassseitige Ventilkörper 65 wird in der einlassseitigen Ventilkammer 63 gehalten, so dass es sich in die axiale Richtung des Steuerventils bewegt. Anders gesagt ist die einlassseitige Ventilkammer 64 so vorgesehen, dass sie sich in die Nähe von und entfernt von dem Ventilloch 66 bewegen kann, um die Durchflussfläche des Gaszufuhrdurchgangs 38 zu ändern. Die Ablassfeder 74, ist in der Ventilkammer 63 gehalten. Diese Ablassfeder 74 spannt im Ventilkörper 64 in die Richtung zum Wegbewegen von dem Ventilloch 66 (nach unten) vor, um die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts (die Durchflussfläche des Gaszufuhrdurchgangs 38) so groß wie möglich zu machen. Der einlassseitige Ventilkörper 64 stellt die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 32 gemäß seiner Position in der Ventilkammer 63 ein.
Eine ablaufseitige Ventilkammer 231 ist in dem Abschnitt des Ventilgehäuses 61 definiert, der den ablaufseitigen Steuerventilabschnitt ausbildet. Diese Ventilkammer 231 ist mit der Ansaugkammer 31 über einen Anschluss 232, der in der Seitenwand der Ventilkammer 231 ausgebildet ist, und den stromabwärtigen Überströmdurchgang 40 verbunden. Der stromabwärtige Überströmdurchgang 40 dient als ein Druckreaktionsdurchgang und der Ansaugdruck Ps wirkt an dem inneren der ablaufseitigen Ventilkammer 231 über den Durchgang 40. Ein Ventilsitz 234, der ein Ventilloch 233 definiert, ist an dem untersten Abschnitt der Ventilkammer 231 vorgesehen. Das Ventilloch 233 erstreckt sich in die Axialrichtung des Steuerventils 230. Ein Anschluss 235, der senkrecht das Ventilloch 233 schneidet, ist in dem Ventilgehäuse 61 ausgebildet und ist mit der Kurbelkammer 4 über den stromaufwärtigen Überströmdurchgang 40 verbunden. Der Anschluss 235, das Ventilloch 233, die ablaufseitige Ventilkammer 231 und der Anschluss 232 bilden einen Teil des Überströmdurchgangs 40.
Ein ablaufseitiger Ventilkörper 236 ist in der ablaufseitigen Ventilkammer 231 gehalten, so dass er sich in die axiale Richtung des Steuerventils bewegt. Wenn sich der Ventilkörper 236 bewegt, kann er den Ventilsitz 234 berühren oder sich von diesem wegbewegen. Der ablaufseitige Ventilkörper 236 ist vorzugsweise kugelförmig. Wenn der ablaufseitige Ventilkörper 236 an dem Ventilsitz 234 sitzt, schließt der Ventilkörper 236 das Ventilloch 233, was somit die Strömung durch den Überströmdurchgang 40 verschließt. Eine Schließventilfeder 237 ist in der ablaufseitigen Ventilkammer 231 gelegen. Die Schließventilfeder 237 hat ein Ende (oberes Ende), das mit dem inneren Umfangsabschnitt des Ventilgehäuses 61 befestigt ist, und das andere Ende (unteres Ende), das mit einem Zwischenelement 238 an dem Ventilkörper 236 befestigt ist. Die Schließventilfeder 237 mit dem Zwischenelement 238 spannt den Ventilkörper 236 ständig in die Richtung zum Sitzen an dem Ventilsitz 234 vor. (In die Richtung zum Schließen des Ventillochs 233).
Ein Balg 240 ist innerhalb der ablaufseitigen Ventilkammer 238 vorgesehen. Eine Einstelleinrichtung 239 ist an dem oberen Abschnitt des Ventilgehäuses 61 mit Druck angebracht und das obere Ende (feststehendes Ende) des Balgs 240 ist an der Einstelleinrichtung 239 gesichert. Das untere Ende des Balgs 240 ist ein bewegbares Ende. Das Innere des Balgs 240 ist auf einen Vakuumzustand oder einen druckverringerten Zustand gesetzt und eine ausdehnbare Feder 241 ist in dem Balg 240 gelegen. Diese ausdehnbare Feder 241 spannt das bewegbare Ende des Balgs 240 in die Dehnungsrichtung. Der Balg 240 und die ausdehnbare Feder 241 bilden ein Druckreaktionselement.
Der Ansaugdruck Ps, der innerhalb der ablaufseitigen Ventilkammer 231 wirkt, wirkt in die Richtung zum Zusammenziehen des Balgs 240. Gemäß dem Gleichgewicht der Kraft der ausdehnbaren Feder 241 und dem Ansaugdruck Ps gibt daher das bewegbare Ende des Balgs 240 den Ventilkörper 236 in die Ventilschließrichtung durch das Zwischenelement 238 oder bewegt sich von dem Zwischenelement 238 weg, um die funktionelle Kopplung zu dem Ventilkörper 236 auszurücken. Der ablaufseitige Ventilkörper 236 stellt die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts des Steuerventils 230 (oder die Öffnungsgröße des Überströmdurchgangs 40) gemäß seiner Position in der Ventilkammer 231 ein.
Das Führungsloch 71 ist senkrecht in der Mitte des Ventilgehäuses 61 an der Grenze zwischen dem ablaufseitigen Steuerventilabschnitt und dem einlassseitigen Steuerventilabschnitt ausgebildet und der Druckreaktionsstab 72 ist in diese Führungsloch 71 verschiebbar eingesetzt. Das untere Ende des Druckreaktionsstabs 72 ist an dem oberen Ende des einlassseitigen Ventilkörpers durch das Ventilloch 66 fixiert. Der Durchmesser des unteren Endes des Druckreaktionsstabs 72 ist kleiner ausgeführt als der Innendurchmesser des Ventillochs 66, um die Strömung des Kühlmittelgases in dem Ventilloch 66 sicher zu stellen. Das obere Ende des Druckreaktionsstabs 72 kann in Kontakt mit dem Boden des ablaufseitigen Körpers 236 gelangen oder sich von diesem entfernen gemäß der Bewegung des Stabs 72.
Der Solenoidabschnitt 62, der den unteren Abschnitt des Steuerventils 230 einnimmt, hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Solenoidabschnitt 62 des Steuerventils 60, der in 3 gezeigt ist. Insbesondere ist der feststehende Eisenkern 76 in dem oberen Abschnitt des Haltezylinders 75 mit einem Boden gepasst, um dadurch die Solenoidkammer 77 in dem Haltezylinder 75 zu definieren. Der bewegbare Eisenkern 78 hat als Tauchkolben und ist in der Solenoidkammer 77 auf einer senkrecht hin- und herlaufender Art und Weise gehalten. Der bewegbare Eisenkern 78 hat eine im wesentliche zylindrische Gestalt mit einem Deckel.
Das Führungsloch 80 ist senkrecht in der Mitte des feststehenden Eisenkerns 76 ausgebildet und der Solenoidstab 81 ist verschiebbar in diesem Führungsloch 80 gepasst. Das obere Ende des Solenoidstabs 81 ist mit dem Ventilkörper 64 integriert. Der Druckreaktionsstab 72, der einlassseitige Ventilkörper 64 und der Solenoidstab 81 bilden somit ein einziges integriertes funktionelles Element (72, 74, 81) aus.
Der untere Endabschnitt des Solenoidstabs 81 (der Endabschnitt an der Seite des bewegbaren Eisenkern 78) berührt die obere Fläche des bewegbaren Eisenkerns 78 und die Nachlauffeder 79 ist zwischen dem bewegbaren Eisenkern 78 und dem Boden des Haltezylinders 75 gelegen. Die Nachlauffeder 79 spannt normalerweise den bewegbaren Eisenkern 78 nach oben vor (in Richtung des feststehenden Eisenkerns 76). Daher sind der bewegbare Eisenkern 78 und der Ventilkörper 64 mit dem durch den Solenoidstab 81 gekoppelt. Das funktionelle Element, das aus den Stab 72, dem Ventilkörper 64 und dem Stab 81 besteht, ist bewegbar vertikal zwischen dem bewegbaren Eisenkern 78, der nach oben zumindest durch die Nachlauffeder 79 vorgespannt wird, und dem ablaufseitigen Ventilkörper 236 erhalten, der nach unten zumindest durch die Schließventilfeder 237 vorgespannt wird. Diese funktionelle Element (72, 74, 81) dient als Einrichtung zum Gestatten der funktionellen Kopplung des ablaufseitigen Ventilkörpers 236 und des einlassseitigen Ventilkörpers 64 zumindest mit dem bewegbaren Eisenkern (Tauchkolben) 78, was die Verriegelung dieser Ventilkörper 236 und 64 aufrecht erhält.
Die Solenoidkammer 77 steht in Verbindung mit dem Anschluss 65 über die Verbindungsvertiefung 82, die in der Seitenwand des feststehenden Eisenkerns 76 ausgebildet ist, das Verbindungsloch 83, das durch das Ventilgehäuse 61 gebohrt ist, und die ringförmige kleine Kammer 84, die zwischen dem Steuerventil 230 und der Wand des Rückgehäuses 4 bei dem Zusammenbau dieses Steuerventils 230 in den Verdichter ausgebildet wird. Anders gesagt wird die Solenoidkammer 77 unter der gleichen Druckumgebung wie das Ventilloch 66 angeordnet (insbesondere unter dem Kurbeldruck Pc). Das Loch 85 wird in den zylindrischen bewegbaren Eisenkern 78 mit einer Oberseite gebohrt und die Drücke innerhalb und außerhalb des bewegbaren Eisenkerns 78 in der Solenoidkammer 77 werden durch dieses Loch 85 ausgeglichen.
An dem Solenoidabschnitt 69 ist die Spule 86 um den feststehenden Eisenkern 76 und dem bewegbaren Eisenkern 78 über einen Bereich entwickelt, der teilweise die alten Kerne 76 und 78 bedeckt. Der Antriebsschaltkreis 59 führt einen vorbestimmten Strom zu dieser Spule 86 auf der Grundlage einer Anweisung von dem Steuercomputer 55 zu. Die Spule 86 erzeugt eine elektromagnetische Kraft derjenigen stärker entsprechend dem zugeführten Strom. Das erzeugt eine nach oben weisende elektromagnetische Kraft, so dass der feststehende Eisenkern 76 den bewegbaren Eisenkern 78 auf Grund der elektromagnetischen Kraft anzieht, was den Solenoidstab 81 nach oben bewegt.
Die Ablassfeder 74 in der einlassseitigen Ventilkammer 63 spannt das funktionelle Element (72, 74, 81) nach unten vor. Diese nach unten weisende Kraft der Ablassfeder 74 wird beträchtlich größer als die nach oben weisende Kraft der Nachlauffeder 79 eingerichtet. Ohne die nach oben weisende elektromagnetische Kraft bewegt die Ablassfeder 74 das funktionelle Element (72, 74, 81) sich auf die unterste Position, wobei das Anheben des ablaufseitigen Ventilkörpers 236 von unten durch den Druckreaktionsstab 72 nicht auftritt. Als Folge verursacht, während der einlassseitige Steuerventilabschnitt auf den maximalen Betrag geöffnet wird, die Schließventilfeder 237, dass der ablaufseitige Ventilkörper 236 das Ventilloch 233 schließt, was somit den ablaufseitigen Steuerventilabschnitt schließt. In diesem Sinn dient das Verdrängungssteuerventil 230 als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, dessen Öffnungsgröße durch eine externe Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Wenn ein Strom zu der Spule 86 zugeführt wird und der Solenoidabschnitt 62 die nach oben weisende elektromagnetische Kraft erzeugt, wird das gesamte funktionelle Element (72, 74, 81) nach oben bewegt, was die funktionelle Kopplung des funktionellen Elements mit dem ablaufseitigen Ventilkörper 236 und dem Ball 240 erzielt. Das stellt eine verknüpfte Beziehung zwischen dem einlassseitigen Steuerventilabschnitt und dam ablaufseitigen Steuerventilabschnitt bereit. Zu diesem Zeitpunkt wird der eingestellte Druck Pset des verknüpften Steuerventils 230 auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Federkräften der Federn 79, 72, 237 und 241 und der elektromagnetischen Kraft bestimmt. Eine variable Steuerung des eingestellten Druck Pset des Steuerventils 230 wird extern durch Einstellen durch externes Einstellen der elektromagnetischen Kraft ausgeführt.
Solange das bewegbare Ende des Balgs 240 das Zwischenelement 238 berührt, beeinflusst die Ausdehnungs-/Kontraktionswirkung des Balgs 240 die Positionierung des Ventilkörpers 236 und des funktionellen Elements (72, 74, 81). In diesem Sinn bilden der Balg 240, die ausdehnbare Feder 241, das Zwischenelement 238, die Schließventilfeder 237, der Ventilkörper 236 und der Druckreaktionsstab 72 einen Druckreaktionsmechanismus, der eine Änderung des Ansaugdrucks Ps auf den ablaufseitigen Ventilkörper 236 und den einlassseitigen Ventilkörper 64 überträgt und beide Ventilkörper 236 und 64 gemäß der Änderung des Ansaugdrucks Ps betätigt. Unter gegebenen Bedingungen werden der Ablaufregelsteuerventilabschnitt und der einlassseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 230 miteinander durch den gemeinsamen Druckreaktionsmechanismus verknüpft.
Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem eingeschaltet ist, berechnet der Steuercomputer 55 gelegentlich den optimalen eingestellten Druck Pset des Steuerventils 230 auf der Grundlage eingegebener Informationen von beispielsweise dem Temperatursensor 54, dem Fahrgastabteiltemperatursensor 55, dem Sonneneinstrahlungsmengensensor 56A und der Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57, und steuert dann die Strommenge, die der Spule 86 zuzuführen ist, um den Druck des Steuerventils 230 auf den berechneten eingestellten Druck Pset einzustellen. Dem gemäß wird die vorstehend erwähnte nach oben weisende elektromagnetische Kraft eingestellt, das den einlassseitigen Ventilkörper 64 und den ablaufseitigen Ventilkörper 236 positioniert.
Unter diesen Umständen werden der ablaufseitige Ventilkörper 236 und das funktionelle Element (72, 64, 81) mit dem Balg 240 gekoppelt und beeinflusst die Rusdehnungs-/Kontraktionswirkung des Balgs 240 entsprechend der Änderung des Ansaugdrucks Ps und die Positionierung von beiden Ventilkörpern 64 und 236. Anders gesagt wirkt das Steuerventil 230 als ein Ventil mit verknüpfter einlassseitiger und ablaufseitiger interner Steuerung, das auf den Ansaugdruck Ps unter dem Umstand reagiert, bei dem der eingestellte Druck Pset durch eine externe Steuerung unabänderbar ist. Die Ventilöffnungsgrößen des einlassseitigen Steuerventilabschnitts und des ablaufseitigen Ventilsteuerventilabschnitts werden durch die Zusammenwirkung der externen Steuerung und der internen Steuerung fein eingestellt. Auf diese Art und Weise wird der Kurbeldruck Pc eingestellt und wird der Winkel der Taumelscheibe und folglich die Ausstoßverdrängung des Verdichters automatisch gesteuert (der normale Betrieb, der durch die verknüpfte einlassseitige Steuerung und ablaufseitige Steuerung erzielt wird).
Zu dem Zeitpunkt, wenn der Steuercomputer 55 den eingestellten Pset des Steuerventils 230 berechnet, wird die Größe der Kühlungslast in dem Fall wie in dem Fall des Steuerventils 60 des ersten Ausführungsbeispiels berücksichtigt. Wenn die Kühlungslast groß ist, wenn beispielsweise die Temperatur, die durch den Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erfasst wird, höher als die Temperatur ist, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinrichtung 57 eingestellt ist, vergrößert der Steuercomputer 55 den Wert des Stroms, der der Spule 86 zuzuführen ist, was die nach oben weisende elektromagnetische Kraft vergrößert und den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 230 verringert. Wenn die Kühlungslast groß ist, und der Ansaugdruck Ps hoch wird, wirkt daher der Druckreaktionsmechanismus einschließlich des Balgs 240, um die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts (einschließlich dem Falle, in dem die Öffnungsgröße 0 ist) zu begrenzen und vergrößert die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts. Das senkt den Kurbeldruck Pc ab, was eine Vergrößerung des Winkels der Taumelscheibe vereinfacht.
Wenn andererseits die Kühlungslast klein ist, beispielsweise wenn die Differenz zwischen der Temperatur, die durch den Fahrgastabteiltemperatursensor 56 erfasst wird, von der Temperatur, die durch die Fahrgastabteiltemperatureinstelleinheit 57 eingestellt wird, klein ist, verringert der Steuercomputer 55 den Wert des Stroms, der der Spule 86 zuzuführen ist, was die nach oben weisende elektromagnetische Kraft verringert und den eingestellten Druck Pset des Steuerventils 230 erhöht. Wenn die Kühlungslast klein ist und der Ansaugdruck Ps niedrig ist, wird daher die Öffnungsgröße des einlassseitigen Steuerventilabschnitts groß gehalten und die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts begrenzt (einschließlich dem Fall, in dem die Ventilöffnungsgröße 0 ist), trotzt der Wirkung des Druckreaktionsmechanismus einschließlich des Balgs 240. Das hebt den Kurbeldruck Pc an, was eine Verringerung des Winkels der Taumelscheibe vereinfacht. Wie aus den vorstehend angegebenen erkennbar ist, führt die externe Steuerung unter Verwendung des Steuercomputers 55 eine Rückführregelung des eingestellten Drucks Pset des Steuerventils 230 aus.
Wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, hält der Steuercomputer 55 die Zufuhr des Stroms zu der Spule 86 ungeachtet des Ergebnisses zur Berechnung des eingestellten Drucks Pset an. Dann gibt die Wirkung der Ablassfeder 74 das gesamte funktionelle Element (72, 74, 81) nach unten, so dass der ablaufseitige Steuerventilabschnitt geschlossen wird, während der einlassseitige Steuerventilabschnitt auf die maximale Größe geöffnet wird. Als Folge wird der Gasausstoß in die Ansaugkammer 31 von der Kurbelkammer 5 über den Überströmdurchgang 40 blockiert, während eine große Menge Kühlmittelgas zu der Kurbelkammer 5 aus der Ausstoßkammer 32 über den Gaszufuhrdurchgang 38 zugeführt wird. Folglich steigt der Kurbeldruck Pc an, um den Winkel der Taumelscheibe auf den minimalen Neigungswinkel (in der Nähe von 0°) einzustellen, so dass der Verdichter zu dem Betrieb mit minimaler Verdrängung übergeht, was somit die Last an dem Verbrennungsmotor 14 minimiert.
Wenn der Startschalter 58 später erneut eingeschaltet wird, startet die Steuerung der Stromzufuhr zu der Spule 86 erneut und werden die variable Steuerung des eingestellten Drucks Pset und die interne Steuerung durch den Druckreaktionsmechanismus durchgeführt, was verursacht, dass der Verdichter zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt.
Das dreizehnte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Das Steuerventil 230 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung und der Bauart mit variablem Einstelldruck ist zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 40 gelegen und das Steuerventil 230 ist mit einer Fähigkeit zum wahlweisen und erzwungenen Öffnen des Gaszufuhrdurchgangs und der Fähigkeit zum wahlweisen Abdichten des Überströmdurchgangs versehen. Das Steuerventil 230 ist nämlich ausgelegt, so dass es seinen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt zum Schließen zwingen kann und dass es seinen einlassseitigen Steuerventilabschnitt unter einer externen Steuerung zum Öffnen zwingen kann. Auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Steuerung der Stromzufuhr zu der Spule 86 ist daher möglich, dem Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische verknüpfte einlassseitige und ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch die erzwungene Erhöhung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Diese Kurbeldrucksteuervorrichtung ist somit sehr geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Das Steuerventil 230, das mit dem Solenoidabschnitt 62 als Einstelldruckänderungseinheit ausgestattet ist, hat sowohl die Fähigkeit zum Ändern des eingestellten Drucks als auch die Fähigkeit zum Erzwingen des Öffnens/Schließens des Ventils, um dadurch den Verdichter zu dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung in Zusammenwirkung des Steuercomputer 55 und des Antriebsschaltkreises 59 zu führen. Die Verwendung dieses Steuerventils 32 kann daher die Kurbeldrucksteuervorrichtung des Verdichters vereinfachen.
Wenn der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 230, der in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, geschlossen wird, wenn der Startschalter 58 ausgeschaltet wird, ist es möglich, zu unterbinden, dass Schmieröl aus der Kurbelkammer gemeinsam mit dem Kühlmittelgas in dem Betrieb mit minimaler Verdrängung strömt, was anderenfalls die Schmierung der internen Mechanismen des Verdichters beeinträchtigen würde.
Das Steuerventil 230 ist so ausgelegt, dass es normalerweise den ablaufseitigen Ventilkörper 236 in die Schließrichtung durch die Schließventilfeder 237 vorspannt und das bewegbare Ende des Balgs 240 veranlasst, sich von dem Zwischenelement 238 zu bewegen. Wenn die Außentemperatur höher wird, werden der Sättigungsdruck des externen Kühlkreislaufes 50 und letztendlich der Ausgangsdruck des Verdampfers 53 (äquivalent zu dem Ansaugdruck Ps) höher, das verursacht, dass der Balg 240 sich gegen die Kraft der ausdehnbaren Feder 251 zusammenzieht, und wird die Kopplung zwischen dem Balg 240 und dem ablaufseitigen Ventilkörper 236 getrennt. Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist und die Stromzufuhr zu dem Solenoidabschnitt 260 angehalten ist, kann daher das Verdrängungssteuerventil 230 sicher in dem Zustand aufrecht erhalten werden, in dem der ablaufseitige Steuerventilabschnitt geschlossen ist und der einlassseitige Steuerventilabschnitt offen ist, nämlich ungeachtet des Niveaus der Außentemperatur.
Wenn der Balg 240 so ausgelegt ist, dass er ständig mit dem ablaufseitigen Ventilkörper 236 und dem funktionellen Element (72, 74, 81) gekoppelt ist, beeinflusst dann, wenn die Außentemperatur hoch wird, der Balg 240, der auf die Temperaturerhöhung anspricht, den ablaufseitigen Ventilkörper 236, was es schwierig macht, den ablaufseitigen Steuerventilabschnitt geschlossen zu halten. In einem derartigen Fall kann der Betrieb mit minimaler Verdrängung des Verdichters nicht erzielt werden. Das Verdrängungssteuerventil 230 dieses dreizehnten Ausführungsbeispiels leidet unter einer derartigen Schwierigkeit nicht.
Auch wenn der ablaufseitige Steuerventilabschnitt des Steuerventils 230 geschlossen ist, kann dieser ablaufseitige Steuerventilabschnitt als ein Ablassventil wirken, um zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc übermäßig hoch ansteigt. Insbesondere kann der ablaufseitige Ventilabschnitt mit einer Funktion eines Ablassventils durch Einstellen der Kraft der Schließventilfeder 237 auf einem derartigen Weg versehen werden, dass dann, wenn der Differentialdruck (Pc – Ps), der an dem ablaufseitigen Ventilkörper 236, eine vorbestimmte maximale Zulässigkeit übersteigt, die Kraft in die Ventilöffnungsrichtung auf der Grundlage des Differentialdrucks (Pc – Ps) größer als die Kraft der Schließventilfeder 237 in die Ventilschließrichtung wirkt. In diesem Fall ist es, auch nach dem der Verdichter auf den Betriebszustand mit minimaler Verdrängung durch Schließen des Überströmdurchgangs 40 gesetzt wurde, noch möglich, zu verhindern, dass der Kurbeldruck Pc so hoch ansteigt, dass der Verdichter beschädigt werden würde.
Vierzehntes Ausführungsbeispiel
Gemäß den Kurbeldrucksteuervorrichtungen des zweiten bis elften Ausführungsbeispiels (11 bis 23) ist dann, wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, der Überströmdurchgang (oder der Überströmpfad), der die Kurbelkammer 5 und die Ansaugkammer 31 des Verdichters miteinander verbindet, vollständig verschlossen, um den Anstieg des Kurbeldrucks Pc zu ermöglichen, so dass der Verdichter rasch zu dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung übergehen kann.
Wenn der Überströmdurchgang vollständig geschlossen ist, verringert sich die Menge des Schmieröls allmählich, das in der Kurbelkammer 5 verbleibt. Dieses Phänomen wird nachstehend spezifisch diskutiert. Wenn der Verdichter sich in dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung befindet (der Winkel der Taumelscheibe in der Nähe von 0° liegt) und der Überströmdurchgang geschlossen ist, während der Gaszufuhrdurchgang offen ist, haben der Ansaugdruck Ps, der Kurbeldruck Pc und der Ausstoßdruck Pd die Beziehung von Ps < Pc = Pd. Wenn nämlich der Betriebszustand mit minimaler Verdrängung sich fortsetzt, wird der Kurbeldruck Pc ständig höher als der Ansaugdruck Ps. Das verursacht unerwünschter Weise, dass das Schmieröl in der Kurbelkammer 5 in die Zylinderbohrung 1a in dem Ansaugtakt aus einem geringfügigen Zwischenraum zwischen dem Kolben 29 und der Zylinderbohrung 1a eintritt und weitergehend von dort in die Ausstoßkammer 32 über den Ausstoßanschluss 35 läuft und in der Kammer 32 verbleibt. Das vollständige Verschließen des Überströmdurchgangs führt daher zu einer unerwünschten Situation, bei der das Schmieröl allmählich in die Ausstoßkammer 32 von der Kurbelkammer 5 austritt.
Das vierzehnte Ausführungsbeispiel ist als Lösung des vorstehend genannten Problems ausgedacht worden. Wie in 24 gezeigt ist, umfasst die Kurbeldrucksteuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels den Gaszufuhrdurchgang 38, der die Kurbelkammer 5 und die Ausflusskammer 32 bei dem Verdichter verbindet (siehe 1 usw.), zwei parallele Überströmdurchgänge 251 und 253, die die Kurbelkammer 5 mit der Ansaugkammer 31 verbinden, und ein Verdrängungssteuerventil 260 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung und ablaufseitiger Steuerung.
Das verknüpfte Steuerventil 260 weist einen einlassseitigen Steuerventilabschnitt 261, einen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt 262 und einen Druckreaktionsmechanismus 263 auf, der eine interne Steuerung durch Verriegeln beider Ventilabschnitte 261 und 262 miteinander gemäß einer Änderung des Ansaugdrucks Ps erzielt. Der einlassseitige Steuerventilabschnitt 261 ist in dem Gaszufuhrdurchgang 38 gelegen und der ablaufseitige Steuerventilabschnitt 262 ist in dem ersten Überströmdurchgang 251 gelegen. Das Steuerventil 260 wird einer externen Steuerung durch den Steuercomputer 55 unter Verwendung des Antriebsschaltkreis 59 unterzogen. Wenn der Startschalter 58 für das Klimatisierungssystem ausgeschaltet ist, ist der einlassseitige Steuerventilabschnitt 261 vollständig geöffnet und ist der ablaufseitige Steuerventilabschnitt 262 vollständig geschlossen. Somit dient das Verdrängungssteuerventil 260 ebenso als Öffnungs-/Schließventileinrichtung, die die Größe des Überströmdurchgangs unter der Steuerung der externen Steuereinrichtung einstellt.
Das Steuerventil 190 in 19, das Steuerventil 210 in 21 und das Steuerventil 230 in 23 können beispielsweise als das verknüpfte Steuerventil 260 des vierzehnten Ausführungsbeispiels verwendet werden.
Wie in 24 gezeigt ist, ist der Einlassanschluss 38a des Gaszufuhrdurchgangs 38 mit dem Boden (der untersten Position) der Ausstoßkammer 32 des Verdichters verbunden. Ein feststehender Begrenzer 253 ist in dem zweiten Überströmdurchgang 252 gelegen, der parallel zu dem ersten Überströmdurchgang 251 vorgesehen ist. Der Überströmdurchgang 252, der mit dem feststehenden Begrenzer 253 ausgestattet ist, kann die minimale Verbindung von der Kurbelkammer 5 zu der Ansaugkammer 31 ungeachtet der Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts 262 sicherstellen.
Das vierzehnte Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.
Auch wenn der Verdichter in dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung in Folge dessen vorliegt, dass der Startschalter 58 ausgeschaltet ist (dass der ablaufseitige Steuerventilabschnitt 262 geschlossen ist), kann der Überströmdurchgang 252, der mit dem feststehenden Begrenzer 253 ausgestattet ist, die minimale Verbindung von der Kurbelkammer 5 zu der Ansaugkammer 31 sicherstellen. Es ist somit möglich, die interne Zirkulation des Kühlmittelgases innerhalb des Verdichters von der Ansaugkammer 31 zu der Zylinderbohrung 1a, zu der Ausstoßkammer 32, zu dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem einlassseitigen Steuerventilabschnitt 261 (offen), zu der Kurbelkammer 5, zu dem Überströmdurchgang 252 mit dem feststehenden Begrenzer 253, dann zurück zu den Saugkammer 31 sicherzustellen.
Daher steht die Menge des Öls, das aus der Kurbelkammer 5 mit dem Kühlmittelgas getragen wird, im Gleichgewicht mit der Menge des Öls, das in die Kurbelkammer 5 gelangt, wobei dadurch die Menge des Schmieröls in der Kurbelkammer 5 ständig konstant gehalten wird. Das unterbindet eine unerwünschte Situation, in der die Menge des Schmieröls, das in der Kurbelkammer 5 vorhanden ist, sich allmählich verringert, wenn sich der Betriebszustand mit minimaler Verdrängung fortsetzt. Es ist somit möglich, zu verhindern, dass die internen Mechanismen des Verdichters verbrannt werden, und somit die Lebensdauer des Verdichters zu verlängern.
Das Verbinden des Einlassanschlusses 38a des Gaszufuhrdurchgangs 38 mit dem Boden (der untersten Position) der Ausstoßkammer 32 kann gestatten, dass das Schmieröl, das wahrscheinlich an dem Boden der Ausstoßkammer 32 steht, wirksam in die Kurbelkammer 5 über das Steuerventil 260 zurückkehrt.
Da die interne Zirkulation des Kühlmittelgases in den Verdichter ermöglicht wird, wie vorstehend erwähnt wird, auch in dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung, kann die Wärme, die in der Kurbelkammer 5 erzeugt wird, durch das Kühlmittelgas aufgenommen werden und wird in der Ansaugkammer 31 oder ähnlichem ausgestoßen. Das kann einen Temperaturanstieg in der Kurbelkammer 5 unterdrücken.
Das Verdrängungssteuerventil 260 der Bauart mit verknüpfter einlassseitiger Steuerung der ablaufseitiger Steuerung ist zwischen dem Gaszufuhrdurchgang 38 und dem Überströmdurchgang 251 gelegen und das Steuerventil 260 ist mit der Fähigkeit zum wahlweisen und erzwungenen Öffnen des Gaszufuhrdurchgangs 38 und mit der Fähigkeit zum wahlweisen Abdichten des Überströmdurchgangs 251 versehen. Das Steuerventil 260 ist nämlich so ausgelegt, dass es seinen ablaufseitigen Steuerventilabschnitt 262 zum Schließen zwingen kann und dass es seinen einlassseitigen Steuerventilabschnitt 261 zum Öffnen unter einer externen Steuerung zwingen kann. Auf der Grundlage der externen Steuerung durch den Steuercomputer 55 ist es daher möglich, den Betriebszustand des Verdichters zwischen dem normalen Betriebszustand, der durch die typische verknüpfte einlassseitige und ablaufseitige interne Steuerung erzielt wird, und dem Betriebszustand mit minimaler Verdrängung umzuschalten, der durch die erzwungene Erhöhung des Kurbeldrucks Pc erzielt wird. Die Kurbeldrucksteuervorrichtung ist daher sehr geeignet zur Verwendung bei dem Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung in 1, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf die Umgebung von 0° einstellen kann.
Obwohl der zweite Überströmdurchgang 252 mit dem feststehenden Begrenzer 253 in dem Steuerventil 260 in 24 vorgesehen ist, können diese Bauteile weggelassen werden, wenn das Steuerventil 260 so ausgelegt wird, dass der Betriebszustand mit minimaler Verdrängung durch die AUS-Wirkung des Startschalters 58 bewirkt wird, wobei die Öffnungsgröße des ablaufseitigen Steuerventilabschnitts 262 des verknüpften Steuerventils 260 äquivalent zu der Querschnittsfläche des feststehenden Begrenzers 253 wird. Auch in einem solchen Fall können sich die gleichen Wirkungen ergeben.
Die Auswirkung der Beispiele dieser Erfindung können wie folgt abgewandelt werden.
Obwohl 1 einen kupplungslosen Taumelscheibenverdichter zeigt, kann die Erfindung für ein Klimatisierungssystem angepasst werden, das wahlweise Leistung auf den Verdichter von einer externen Antriebsquelle mittels eines elektromagnetischen Kupplungsmechanismus überträgt, der zwischen dem Verdichter und der externen Antriebsquelle gelegen ist. Diese Abwandlung ist dahingehend vorteilhaft, dass die Anzahl der Verbindungs-/Trennvorgänge des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus verringert werden kann.
Die Rückstellfeder 27 oder die Rückstellhilfseinrichtung ist nicht auf die Schraubenfeder beschränkt, wie in der 1 und 2 gezeigt ist, sondern kann durch eine Blattfeder oder andere Federn oder jegliches Vorspannelement ersetzt werden, das wie eine Feder wirkt.
Der Bereich, in dem die Rückstellfeder 25 eine Kraft auf die Taumelscheibe 22 aufbringt, kann den gesamten Neigungswinkel (θmin bis θmax) der Taumelscheibe 22 abedecken.
Obwohl das Stoppventil (93, 96 und 97) in dem Gehäuse des Verdichters vorgesehen ist, kann das Stoppventil außerhalb des Gehäuses an einem stromaufwärtigen Teil des externen Kühlkreislaufs 50 vorgesehen sein.
In 12 kann das überströmseitige Öffnungs-/Schließventil 123, das in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, weggelassen werden. In diesem Fall werden, wenn nur der feststehende Begrenzer 124 in dem Überströmdurchgang 40 gelegen ist, im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie in dem Ausführungsbeispiel in 12 erhalten. Da der Überströmdurchgang 40 nicht vollständig geschlossen wird, werden Vorteile sich ebenso ergeben, die denjenigen des sechsten Ausführungsbeispiels in 24 ähnlich sind.
Ein Aufnehmer (Fluidaufnehmer) kann zwischen dem Kondensator 51 und dem Expansionsventils 52 als Druckentlastungseinheit vorgesehen sein. Der Aufnehmer speichert übermäßiges Kühlmittel, um Veränderungen der erforderlichen Menge des Kühlmittels in dem Klimatisierungssystem zu kompensieren und um eine Gas-Flüssigkeits-Trennung an der Auslassseite des Kondensators 51 durchzuführen, so dass nur flüssiges Kühlmittel zu dem Expansionsventil 52 gefördert wird.
Obwohl der externe Kühlkreislauf 50 des Expansionsventils 52 als Druckentlastungseinheit einsetzt, kann ein externer Kühlkreislauf, der einen Kondensator, eine feststehende Öffnung als Druckentlastungseinheit, einen Verdampfer und einen Sammlertank hat, stattdessen verwendet werden. Der Sammlertank dient zum speichern von überschüssigem Kühlmittel an Stelle des vorstehend erwähnten Aufnehmers und zum Handhaben der Überhitzung des Auslasses des Verdampfers an Stelle des Expansionsventils 52.
Der Ausdruck „Taumelscheibenverdichter" in dieser Beschreibung bezieht sich nicht nur auf einen Verdichter, der mit einer Taumelscheibe ausgestattet ist, sondern umfasst ebenso einen Schrägscheibenverdichter und umfasst jede Bauart eines Verdichters bei dem Kolben mittels einer geneigten Nockenplatte hin- und herlaufen.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als darstellend und nicht als beschränkend zu betrachten und die Erfindung nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Anwendungsbereichs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Ein Verdichter weist eine Taumelscheibe (22) auf, die kippbar durch eine Antriebswelle (6) gestützt ist. Die Verdrängung des Verdichters ändert sich gemäß dem Neigungswinkel der Taumelscheibe (22). Der minimale Neigungswinkel (θmin) der Taumelscheibe (22) ist geringer als drei bis fünf Grad relativ zu einer Ebene, die senkrecht zu der Achse der Antriebswelle (6) liegt. Die Taumelscheibe (22) kann von ihrer minimalen Neigung zum Vergrößern ihres Winkels trotz des kleinen minimalen Neigungswinkels auf Grund einer Rückstellfeder (27) bewegt werden, die die Taumelscheibe (22) zum Vergrößern des Neigungswinkels vorspannt. Die Rückstellfeder (27) bewegt die Taumelscheibe (22) sicher in eine Richtung zum Vergrößern des Neigungswinkels.

Claims

Verdichter mit variabler Verdrängung mit: einem Gehäuse (1, 2, 3, 4), das eine Zylinderbohrung (1a), eine Kurbelkammer (5), eine Ansaugkammer (31) und eine Ausstoßkammer (32) definiert; einem Kolben (29), der in der Zylinderbohrung (1a) aufgenommen ist; einer Antriebswelle (6), die drehbar an der Kurbelkammer (5) durch das Gehäuse (1, 2, 3, 4) gestützt ist; einer Antriebsplatte (22), die mit dem Kolben (29) gekoppelt ist, um meine Rotation der Antriebswelle (6) in einer Hin- und Herbewegung des Kolbens (29) umzuwandeln, wobei die Antriebsplatte (22) an der Antriebswelle (6) gestützt ist, so dass sie sich mit Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zu der Achse der Antriebswelle (6) ist, neigt und sich einstückig mit der Antriebswelle (6) dreht, wobei die Antriebsplatte (22) sich in einem Bereich zwischen einer maximalen Neigungswinkelposition und einer minimalen Neigungswinkelposition gemäß einem Moment bewegt, das auf die Antriebsplatte (22) aufgebracht wird, wobei das Moment ein Moment auf der Grundlage des Drucks in der Kurbelkammer (5) und ein Moment auf der Grundlage des Drucks in der Zylinderbohrung (1a) als Komponenten umfasst, und wobei die Antriebsplatte (22) den Hub des Kolbens (29) gemäß ihrem Neigungswinkel zum Ändern der Verdrängung des Verdichters verändert; und einem Drucksteuermechanismus zum Steuern des Drucks in der Kurbelkammer (5) zum Ändern der Neigung der Antriebsplatte (22), wobei der Verdichter dadurch gekennzeichnet ist, dass: der minimale Neigungswinkel (θmin) kleiner als ein Grenzwinkel (θB) ist, wobei der Grenzwinkel (θB) durch die untere Grenze eines Bereichs einer Neigung bestimmt wird, in dem die Antriebsplatte (22) bewegt werden kann, um ihren Winkel zu vergrößern, durch eine Reaktionskraft eines Drucks, der auf den Kolben (29) aufgebracht wird, wobei ein Vorspannelement (27) die Antriebsplatte (22) vorspannt, um ihren Neigungswinkel zu vergrößern, wenn die Neigung der Antriebsplatte (22) geringer als der Grenzwinkel (θB) ist, wobei de Neigungswinkel der Antriebsplatte (22) null Grad beträgt, wenn sie an einer Ebene gelegen ist, die senkrecht zu der Achse der Antriebswelle (6) ist, wobei ein minimaler Neigungswinkel der Antriebsplatte (22) auf null Grad oder auf einen Winkel eingerichtet ist, der eine Last erzeugt, die im Wesentlichen die gleiche wie diejenige ist, wenn der Neigungswinkel der Antriebsplatte (22) null Grad beträgt, wobei eine äußere Antriebsquelle (14) direkt mit der Antriebswelle (6) verbunden ist, um die Antriebswelle (6) zu drehen.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei der Neigungswinkel der Antriebsplatte (22) null Grad beträgt, wenn sie an einer Ebene gelegen ist, die senkrecht zu der Achse der Antriebswelle (6) ist, wobei ein minimaler Neigungswinkel einer Antriebsplatte (22) auf null Grad oder auf einen Winkel eingerichtet ist, der eine Last erzeugt, die im Wesentlichen die gleiche wie diejenige ist, wenn der Neigungswinkel der Antriebsplatte (22) null Grad beträgt.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsplatte (22) so aufgebaut und angeordnet ist, dass ein Moment auf die Antriebsplatte (22) aufgebracht wird, um ihren Neigungswinkel zu vergrößern, wenn sie sich dreht, während sie mit einem Neigungswinkel positioniert ist, der kleiner als der Grenzwinkel (θB) ist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei das Vorspannelement (27) kontinuierlich die Antriebsplatte (22) vorspannt, zumindest bis die Antriebsplatte (22) auf einen vorbestimmten Winkel (θx) geneigt ist, der zwei bis zwanzig Prozent der maximalen Verdrängung des Verdichters entspricht.
Verdichter gemäß Anspruch 4, wobei der vorbestimmte Winkel (θx) gleich wie oder größer als der Grenzwinkel (θB) ist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei das Vorspannelement ein erstes Vorspannelement (27) ist und der Verdichter des weiteren ein zweites Vorspannelement (26) aufweist, das die Antriebsplatte (22) vorspannt, um ihren Neigungswinkel zu verringern, wobei die ersten und zweiten Vorspannelemente (26, 27) zusammenwirken, um die Antriebsplatte (22) auf einem vorbestimmten Winkel (θx) entsprechend zwei bis zwanzig Prozent der maximalen Verdrängung des Verdichters zu positionieren, wenn der Verdichter angehalten wird, und wenn der Druck in der Zylinderbohrung (1A) gleich denjenigen der Kurbelkammer (5) ist.
Verdichter gemäß Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Winkel (θx) gleich wie oder größer als der Grenzwinkel (θB) ist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei eine äußere Antriebsquelle (14) direkt mit der Antriebswelle (6) zum Drehen der Antriebswelle (6) verbunden ist.
Verdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Drucksteuermechanismus folgendes aufweist: einen Zufuhrdurchgang (38, 39) zum Verbinden der Ausstoßkammer (32) mit der Kurbelkammer (5); und ein Verdrängungssteuerventil (60; 190; 210; 230; 260), das in dem Zufuhrdurchgang (38, 39) gelegen ist, um die Zufuhr des Gases zu der Kurbelkammer (5) von der Ausstoßkammer (32) durch den Zufuhrdurchgang (38, 39) zu steuern, wobei das Verdrängungssteuerventil (60; 190; 210; 230; 260) den Zufuhrdurchgang (38, 39) auf der Grundlage einer externen Anweisung im Wesentlichen vollständig öffnet, um die Antriebsplatte (22) auf einer minimalen Neigungswinkelposition zur positionieren.
Verdichter gemäß Anspruch 9, wobei der Drucksteuermechanismus des weiteren einen Überströmdurchgang (40) zum Verbinden der Kurbelkammer (5) mit der Ansaugkammer (30) aufweist, wobei der Überströmdurchgang (40) eine Beschränkung (41) zum Beschränken der Menge des Gases aufweist, das in dem Überströmdurchgang (40) strömt.
Verdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Drucksteuermechanismus folgendes aufweist: einen Zufuhrdurchgang (38) zum Verbinden der Ausstoßkammer (32) mit der Kurbelkammer (5); einen Überströmdurchgang (40; 147; 153; 251) zum Verbinden der Kurbelkammer (5) mit der Ansaugkammer (31); ein Verdrängungssteuerventil (100; 130; 160; 180; 190; 200; 210; 230; 260), das in zumindest einem von dem Zufuhrdurchgang und von dem Überströmdurchgang vorgesehen ist, wobei das Verdrängungssteuerungsventil eine Öffnung gemäß einem Betätigungsdruck einstellt, der der Druck in einer ausgewählten Kammer in dem Verdichter ist; und eine Öffnungs-Schließ-Ventilvorrichtung (120; 123; 146; 150; 152; 172; 180; 190; 200; 210; 230; 260) zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Überströmdurchgangs, wobei die Ventilvorrichtung den Überströmdurchgang zum Positionieren der Antriebsplatte (22) auf einer minimalen Neigungswinkelposition auf der Grundlage einer externen Anweisung im Wesentlichen schließt.
Verdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Drucksteuermechanismus folgendes aufweist: einen Zufuhrdurchgang (38) zum Verbinden der Ausstoßkammer (32) mit der Kurbelkammer (5); einem Überströmdurchgang (40; 251) zum Verbinden der Kurbelkammer (5) mit der Ansaugkammer (31); und ein Verdrängungssteuerventil (190; 230; 260) mit einem ersten Ventil (162a; 164; 261), einem zweiten Ventil (164; 236; 262) und einem Solenoid (191; 62; 163), wobei das ersten Ventil im dem Zufuhrdurchgang gelegen ist und das zweite Ventil in dem Überströmdurchgang gelegen ist, wobei die ersten und zweiten Ventile zusammenwirken um den Druck in einer ausgewählten Kammer bei dem Verdichter auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten, wobei der Solenoid erregt wird, um den Sollwert auf der Grundlage eines Stroms zu ändern, der von außerhalb des Verdichters zugeführt wird, und wobei der Solenoid gestattet, dass das erste Ventil den Zufuhrdurchgang öffnet und gestattet, dass das zweite Ventil den Überströmdurchgang schließt, um die Antriebsplatte (22) auf der Grundlage einer externen Anweisung auf einer minimalen Neigungsposition zu positionieren.
Verdichter gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Ventil (236; 262) als ein Ablassventil zum Ablassen eines abnormal hohen Drucks in der Kurbelkammer (5) dient, wenn der Überströmdurchgang (40; 251) geschlossen ist.
Verdichter gemäß Anspruch 12, wobei der Überströmdurchgang ein erster Überströmdurchgang (251) ist und wobei der Drucksteuermechanismus einen zweiten Überströmdurchgang (252) aufweist, der parallel zu dem ersten Überströmdurchgang (251) ist, wobei der zweite Überströmdurchgang (252) eine Beschränkung (253) zum Beschränken der Menge einer Gasströmung in dem zweiten Überströmdurchgang (252) aufweist.
Verdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein externer Kühlmittelkreislauf (50) mit dem Verdichter verbunden ist und ein Stoppventil (96) zwischen der Ausstoßkammer (32) und dem externen Kühlmittelkreislauf (50) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass Gas aus dem externen Kühlmittelkreislauf (50) zu der Ausstoßkammer (32) strömt, wobei das Stoppventil (96) geschlossen wird, um das Ausstoßen von Gas aus der Ausstoßkammer (32) zu dem externen Kühlmittelkreislauf (50) anzuhalten, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Ausstoßkammer (32) und dem Druck in dem externen Kühlmittelkreislauf (50) unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt.