СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА СО СНИЖЕННЫМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ Российский патент 2011 года по МПК B60H1/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Изобретение относится к системе и способу управления установкой кондиционирования воздуха закрытой окружающей среды, в частности пассажирского салона транспортного средства, со сниженным энергопотреблением.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как известно и схематически показано на Фиг.1, установка 1 кондиционирования воздуха, в частности транспортного средства 1а (показанного схематически), содержит: сборку 2 кондиционирования воздуха, схему 3 охлаждения типа замкнутой петли и схему 4 нагрева, обе из которых соединены со сборкой 2 кондиционирования воздуха.

В схеме 3 охлаждения предусматривают канал 11 для подачи предназначенного к обработке воздуха, имеющий первое вход 11а, связанный с внешней стороной транспортного средства 1а, и второй вход 11b, связанный с пассажирским салоном (не показан) транспортного средства. Канал 11 подачи воздуха имеет выход 11с, связанный с входом 2а сборки 2 кондиционирования воздуха. Вдоль канала 11 подачи воздуха устанавливают первый переключатель 12, предназначенный для направления потоков от его входов 11а, 11b в направлении выхода 11с. Таким образом, предназначенный к обработке воздух можно избирательно брать из окружающей среды, внешней по отношению к транспортному средству, и/или из пассажирского салона транспортного средства (так называемая функция рециркуляции воздуха) в зависимости от положения первого переключателя 12.

Сборка 2 кондиционирования воздуха содержит испаритель 13, установленный на его входе 2а и приспособленный к тому, чтобы через него проходил воздух, поступающий из канала 11 подачи воздуха.

Через испаритель 13 также проходит хладагент, в частности газ, например R134a, который течет по каналу 14, связывающему элементы, образующие схему 3 охлаждения. Воздух, пересекая испаритель 13, отдает тепло хладагенту и охлаждается.

Покидающий испаритель 13 хладагент по каналу 14 подают на вход компрессора 18, выход которого, в свою очередь, соединен с конденсатором 19. Кроме того, между выходом конденсатора 19 и входом испарителя 13 помещают капилляр 20 (или, альтернативно, термостатический регулирующий вентиль). Компрессор 18 принимает, при определенном давлении на входе, хладагент в парообразном состоянии от испарителя 13 с целью достижения управления температурой воздуха ниже по течению от испарителя 13, конденсатор 19 принимает хладагент в парообразном состоянии от компрессора 18, и капилляр 20 принимает хладагент в жидком состоянии от конденсатора 19 для подачи его в двух состояниях (парообразном состоянии и жидком состоянии) на испаритель 13.

Сборка 2 кондиционирования воздуха далее содержит смесительную камеру 15, связанную каналом 15с с выходом испарителя 13. Внутри канала 15с установлен вентилятор 17, предназначенный для усиления потока воздуха от испарителя 13 в смесительную камеру 15.

Смесительная камера 15 образует внутреннюю камеру 24, внутри которой образованы первый проход 24с и второй проход 24h, отделенные один от другого и выбираемые на впуск с помощью второго переключателя 23, подающего воздух, приходящий из канала 15с, в проходы 24h и 24с. В частности, второй переключатель 23 может быть установлен в первое граничное положение (указанное пунктирной линией), в котором весь впускаемый воздух подают на первый проход 24с, во второе граничное положение (не показано), в котором весь впускаемый воздух подают на второй проход 24h, и во множество промежуточных положений (одно из которых указано сплошной линией), в которых впускаемый воздух делится между двумя проходами.

В частности, второй проход 24h связывают с выходом схемы 4 нагрева, удобно образуемой теплообменником типа жидкость/воздух, приспособленным принимать поток охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания (не показан) транспортного средства 1а, в некоторых случаях через управляющий электромагнитный клапан.

Выход камеры 24 также сообщается с пассажирским салоном через диффузор 26, к которому присоединены аэрационные раструбы.

В смесительной камере 15 поступающий из испарителя 13 холодный воздух, прежде чем быть поданным в пассажирский салон транспортного средства с помощью диффузора 26 через раструбы, может быть смешан с поступающим из схемы 4 нагрева горячим воздухом. В частности, поток F1 холодного воздуха на выходе из вентилятора 17 может быть смешан с поступающим из схемы 4 нагрева потоком F2 горячего воздуха с помощью второго переключателя 23. Второй переключатель 23 может быть установлен как в положение, при котором весь поток F1 холодного воздуха направляют в диффузор 26 (так называемое положение «максимальный холод»), полностью запрещая прохождение холодного воздуха по каналу горячего воздуха и таким образом предотвращая смешивание горячего и холодного воздуха, так и в положение, при котором потоку F1 холодного воздуха разрешают полностью (положение «максимальное тепло») или только частично проходить через канал горячего воздуха, таким образом способствуя смешиванию двух потоков, потока F1 холодного воздуха и потока F2 горячего воздуха. Смешивание можно контролировать как функцию, среди прочего, от температуры, которая была установлена (так называемая «заданная температура»), обозначаемая далее T_sp, заданная пассажирами транспортного средства и установленная с помощью соответствующих средств регулирования температуры внутри пассажирского салона.

В частности, если мы температуру воздуха на входе испарителя 13 (который может, следовательно, быть поступающим снаружи воздухом или смесью воздуха, поступающего снаружи и поступающего из системы рециркуляции), обозначим как T_in, температуру охлаждающей жидкости на входе схемы 4 нагрева обозначим как T_w, температуру покидающего испаритель 13 воздуха обозначим как T_c, температуру на входе диффузора 26 обозначим как T_t, часть потока воздуха в канале горячего воздуха обозначим как γ и коэффициент полезного действия схемы 4 нагрева обозначим как ε, то применимо следующее отношение:

T_t=T_c+f(γ, ε, T_w, T_c)

Как показано на Фиг.1, управление установкой 1 кондиционирования воздуха и в частности управление вентилятором 17, компрессором 18 и смесительной камерой 15 осуществляют посредством электронного блока 28 управления, принимающего сигналы от различных датчиков, имеющихся как внутри, так и снаружи транспортного средства 1а (например, датчики внутренней температуры и наружной температуры, датчики влажности и так далее).

В частности, в традиционных (НП) (нормальной производительности) системах компрессором постоянной производительности управляют с помощью электронного блока 28 управления, также основываясь на показаниях температурного датчика, установленного ниже по течению от испарителя 13 и, следовательно, определяющего температуру T_c покидающего испаритель воздуха. Когда температура T_c покидающего испаритель 13 воздуха падает ниже предварительно установленного порогового значения (называемого далее «порог отключения»), компрессор 18 выключают, чтобы предотвратить замораживание конденсированной на поверхности испарителя воды и создание преграды на части соответствующей теплопередающей поверхности. Компрессор 18, таким образом, работает в режиме "включено-выключено" относительно порога отключения, причем упомянутый порог отключения установлен и зафиксирован, например, на значении 3°С. Возможно, может быть предусмотрен гистерезис для повторного подключения компрессора 18, активизируемого вновь, когда температура T_c достигает «порога подключения», значение которого превышает порог отключения и также предварительно установлено и зафиксировано на, например, 5°С.

В системах типа вышеописанных вырабатываемая охлаждающая способность обычно является чрезмерной относительно таковой, необходимой для гарантирования комфортных тепловых условий в пассажирском салоне транспортного средства. Это характерно, конечно же, при использовании компрессоров постоянной производительности, но наблюдается также и при использовании компрессоров переменной производительности типа с внутренним контролем, как в условиях низкой тепловой нагрузки, так и в условиях высокой тепловой нагрузки, как только переходный процесс «охлаждение» завершится. В частности, в пассажирском салоне требуемой температуры достигают смешиванием потока воздуха на выходе из испарителя 13 (который в любом случае полностью обработан испарителем) с потоком горячего воздуха на выходе из схемы 4 нагрева (так называемый «последующий нагрев»). Это позволяет повысить температуру воздуха, вводимого в пассажирский салон, относительно температуры охлажденного воздуха, но, очевидно, вызывает понижение части вырабатываемой охлаждающей способности, что, поскольку компрессор запускают посредством двигателя, в свою очередь влечет за собой увеличение энергопотребления и расхода топлива транспортным средством. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание системы управления установкой кондиционирования воздуха транспортного средства, способной улучшить установки известного типа и устранить связанные с ними недостатки, а также способные, в частности, снизить их энергопотребление.

Следовательно, согласно настоящему изобретению, обеспечивают систему и способ управления установкой кондиционирования воздуха, определенную по существу, в пунктах 1 и 21 формулы изобретения соответственно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее, для лучшего понимания настоящего изобретения приводится описание его предпочтительных воплощений, используя исключительно не ограничивающие рамки изобретения примеры, со ссылками на прилагаемые на отдельных листах чертежи, в которых:

на фиг.1 представлена упрощенная схема установки кондиционирования воздуха;

на фиг.2 представлена блок-схема системы управления регулируемой вручную установки кондиционирования воздуха с низким потреблением, согласно первому воплощению настоящего изобретения;

на фиг.3 представлен график пороговой температуры в системе управления из фиг.2;

на фиг.4 представлена диаграмма состояний, соответствующая операциям, выполняемым системой управления из фиг.2;

на фиг.5 представлена детальная электрическая схема возможного выполнения части системы управления;

на фиг.6 представлена блок-схема системы управления автоматической установки кондиционирования воздуха с низким потреблением, в соответствии со вторым воплощением настоящего изобретения; и

на фиг.7 представлен алгоритм, соответствующий операциям, выполняемым системой управления из фиг.6.

ЛУЧШИЙ СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как будет пояснено в дальнейшем, особенностью настоящего изобретения является то, что предусмотрено управление изменением пороговой температуры T_thresh, предназначенной для подключения/отключения компрессора в установке кондиционирования воздуха, и в частности определение пороговой температуры, по меньшей мере при определенных эксплуатационных режимах, согласно заданной температуре T_sp, назначенной пользователем и установленной с помощью соответствующих регулирующих средств; причем заданная температура T_sp также указывает на искомую температуру, которую необходимо создать в пассажирском салоне транспортного средства. В частности, существует по меньшей мере один эксплуатационный режим, в котором пороговая температура T_thresh для подключения/отключения компрессора возрастает, например, линейно, когда заданная температура T_sp, установленная в пассажирском салоне, увеличивается.

Далее следует описание первого воплощения системы управления согласно настоящему изобретению для регулируемой вручную установки кондиционирования воздуха, снабженной компрессором постоянной производительности (аналогичное рассуждение применимо в случае, когда предусматривают компрессор переменной производительности с муфтой). В регулируемой вручную установке кондиционирования воздуха предусматривают средства регулирования температуры для установки заданной температуры T_sp, размещенные в пассажирском салоне, которые могут быть приведены в действие пользователем, имеющие, например, форму ручки, присоединенной к так называемой «не электрифицированной» сборке.

Обратимся к Фиг.2 (и еще раз к схеме обычной установки, представленной на Фиг.1), система 30 управления содержит вышеупомянутые средства регулирования температуры, включающие ручку 31, диапазон вращения которой поделен на сектор 31а холода (между точкой А и точкой В на Фиг.2) и сектор 31b тепла (между точкой В и точкой С на Фиг.2). В частности, две различные логические схемы управления установкой кондиционирования воздуха соответствуют первому и второму секторам.

Система 30 управления далее содержит: средства 32 определения положения, приспособленные определять положение вращения ручки 31 (которое соответствует заданной температуре T_sp, установленной пользователем); электронную аппаратуру 33 управления (например, образующую часть электронного блока 28 управления установки 1 кондиционирования воздуха), воздействующую на компрессор 18, например, на его муфту 34 и определяющую его включение или выключение (например, применяя регулирование методом широтно-импульсной модуляции (ИШМ); температурный датчик 35, установленный по ходу за компрессором 18 и соединенный с электронной аппаратурой 33 управления; и боуденовский трос 36, механически присоединенный к ручке 31 и предназначенный для управления открытием второго переключателя 23 смесительной камеры 15.

Если ручку 31 размещают в пределах сектора 31а холода, каждой его точке соответствует (установленная предварительно) различная пороговая температура T_thresh для подключения/отключения компрессора 18. В частности (Фиг.3), пороговая температура T_thresh постепенно линейно увеличивается с приближением ручки 31 к сектору 31b тепла. Аналогично, при условии, что значение заданной температуры T_sp, установленной пользователем, связывают с положением ручки 31, пороговая температура T_thresh возрастает в пределах сектора 31 холода, по мере увеличения заданной температуры T_sp.

Согласно значению пороговой температуры T_thresh, компрессор 18 выключен (состояние ВЫКЛЮЧЕНО (OFF)), если применимо следующее отношение:

T_c<T_thresh-dT

где T_c - это температура по ходу за испарителем 13, а dT - это предварительно заданный перепад температур. И наоборот, компрессор включен (состояние ВКЛЮЧЕНО (ON)), если применимо следующее отношение:

T_c>T_thresh+dT

В любом случае, если ручка 31 находится в секторе 31а холода, светодиод, индицирующий ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО (ON/OFF) состояние компрессора, горит или погашен, в зависимости от состояния компрессора 18, а второй переключатель 23 смесительной камеры 15 находится в положении «максимальный холод». Фактически, требуемой в пассажирском салоне температуры достигают, соответствующим образом изменяя порог подключения/отключения компрессора 18, без какого-либо смешивания с горячим воздухом, поступающим из схемы 4 нагрева.

Если, наоборот, положение ручки 31 находится в пределах сектора 31b тепла, второй переключатель 23 начинает обеспечивать смешивание с горячим воздухом, поступающим из схемы 4 нагрева, компрессор выключен (светодиод погашен), и ручка 31 управляет непосредственно (механически) боуденовским тросом, устанавливающим положение переключателя. В частности, положение В соответствует положению «максимальный холод», тогда как положение С соответствует положению «максимальное тепло» второго переключателя 23. В любом случае, пользователь имеет возможность принудительно активизировать компрессор 18 (например, нажимая кнопку 37, предусмотренную для этой цели и размещенную в центральном положении относительно ручки 31), например, чтобы осушить пассажирский салон. Для этой цели пороговую температуру T_thresh определяют постоянно, даже когда компрессор 18 выключен, вновь согласно положению кнопки 31 (или эквивалентно заданной температуре T_sp, установленной пользователем). Как показано на Фиг.3, график пороговой температуры T_thresh в пределах сектора 31b тепла зеркален относительно такового в секторе 31а холода: в частности, пороговая температура T_thresh снижается линейно по мере приближения ручки к положению С «максимальное тепло» и, следовательно, максимальная пороговая температура соответствует положению В «максимальный холод», а минимальная пороговая температура соответствует положению С «максимальное тепло».

Поворот ручки 31 в направлении по часовой стрелке за пределы положения В определяет выключение компрессора 18, тогда как поворот ручки 31 в направлении против часовой стрелки за пределы того же положения В определяет включение компрессора 18.

Фиг.4 обобщает, с помощью диаграммы состояний, работу ранее описанной системы 30 управления.

Подробнее, начальному состоянию S0 соответствует состояние, когда компрессор 18 включен, а ручка 31 размещена в секторе 31а холода. В этом состоянии установка будет оставаться до тех пор, пока ручка не будет смещена из сектора холода и кнопка 37 останется нажатой, PL=1 (состояние ВКЛЮЧЕНО (ON) компрессора 18 соответствует нажатому состоянию кнопки).

Если кнопку 37 отпустить (PL=0), произойдет переход в состояние S1, в котором компрессор 18 выключен. В этом состоянии установка останется до тех пор, пока кнопка остается в отжатом состоянии и ручка 31 остается в секторе 31а холода. Если нажать кнопку, произойдет переход из состояния S1 назад к состоянию S0.

Из состояния S1 также возможен переход в состояние S2 в случае, когда ручку 31 смещают в сектор 31b тепла; компрессор 18 остается в любом случае выключенным. Также возможен переход из начального состояния S0 в состояние S2, вновь в случае, когда ручка находится в секторе 31b тепла.

Установка остается в состоянии S2 до тех пор, пока вновь не будет нажата кнопка 37 и ручка будет находиться в секторе 31b тепла. Если ручку сместить в сектор холода, произойдет переход в состояние S0, тогда как, если нажать кнопку, произойдет переход в состояние S3, в котором компрессор находится в состоянии ВКЛЮЧЕНО (ON).

Установка остается в состоянии S3 до тех пор, пока кнопка 37 остается нажатой и ручка находится в секторе 31b тепла. Если ручку сместить в сектор 31а холода, произойдет переход в состояние S0, тогда как, если кнопку высвободить, произойдет переход в состояние S2.

На Фиг.5 для полноты описания представлена электрическая схема, показывающая соединения между ручкой 31, кнопкой 37 и реле СО для активизации компрессора 18. В частности, ручка 31 действует через кулачок 38 на внутреннюю кнопку 39, причем переход из сектора 31а холода в сектор 31b тепла определяет переключение состояния открытое/закрытое внутренней кнопки 39. В способе, не описанном подробно, но очевидном специалисту в данной отрасли, это соединение предусматривает применение множества внутренних реле А, В, С, Е, F и обычно открытых или обычно закрытых контактов, управляемых внутренними реле. Каждое реле активизируют, осуществляя электрическое соединение (и соответствующее прохождение тока) между шиной питания (обозначенной +) и шиной заземления (обозначенной -). Такое построение схемы обычно вызывает включение компрессора 18, когда ручка 31 расположена в секторе 31а холода, и обычно вызывает его выключение, когда ручка размещена в секторе 31b тепла. В любом случае пользователь, нажимая на кнопку 37, может принудительно переключить компрессор 18 в состояние ВКЛЮЧЕНО (ON) или в состояние ВЫКЛЮЧЕНО (OFF), независимо от положения ручки.

Обратимся к Фиг.6 (и вновь к схеме обычной установки из Фиг.1), далее будет приведено описание второго воплощения системы управления согласно настоящему изобретению, для автоматической установки кондиционирования воздуха, также оснащенной компрессором постоянной производительности (или другим, типа с переменной производительностью и внутренним контролем, снабженным муфтой), и средствами регулирования температуры для установки заданной температуры T_sp, предусмотренными в пассажирском салоне и приводимыми в действие пользователем, например в виде цифровой кнопки, обозначенной номером 31′. Цифровая кнопка 31′ имеет, например, первую часть 31а, предназначенную для увеличения заданной температуры T_sp, например, дискретно фиксированным значениям, и вторую часть 31b′, предназначенную для уменьшения заданной температуры T_sp аналогичным способом. Кроме того, могут быть предусмотрены средства отображения 31с′, предназначенные для показа пользователю заданной температуры. И вновь предусматривают кнопку 37 для принудительной активизации компрессора 18.

Подробнее система 30′ управления в данном случае включает, в дополнение к вышеупомянутым средствам регулирования температуры: электронную аппаратуру 33 управления, в этом случае действующую не только на муфту 34 компрессора, разрешая его активизацию, но также непосредственно на смесительную камеру 15 и на систему 40 рециркуляции воздуха установки 1 кондиционирования воздуха; температурный датчик 35, установленный по ходу за компрессором 18 и соединенный с электронной аппаратурой 33 управления; и множество датчиков 41, также присоединенных к электронной аппаратуре 33 управления через шину CAN (протокол CAN), имеющуюся в кузове транспортного средства, и содержащих, среди прочих, датчик определения наружной температуры T_ext, датчик определения температуры воды в двигателе, датчик активизации стеклоочистителей транспортного средства, датчик определения температуры Т_р.comp пассажирского салона, установленный в соответствующее положение внутри пассажирского салона транспортного средства для определения температуры, ощущаемой пользователем, и датчик эквивалентной температуры T_eq, также установленный внутри пассажирского салона, вблизи воздухоприемных отверстий на входе диффузора 26, предназначенный для определения температуры у воздухоприемных отверстий. Кроме того, электронная аппаратура 33 управления получает по шине CAN дополнительную информацию о температуре, рассчитанную соответствующим образом электронным блоком 28 управления транспортного средства 1а, и, в частности, искомую температуру T_target, представляющую собой расчетную температуру воздуха, который необходимо подать на воздухоприемные отверстия, чтобы удовлетворить требованиям пользователей, и получает, от средств регулирования температуры заданную температуру T_sp, установленную пользователем.

Далее, со ссылками на Фиг.7 описывается алгоритм, выполняемый электронной аппаратурой 33 управления для расчета пороговой температуры T_thresh для управления муфтой компрессора 18 и подключения/отключения компрессора в зависимости от внешней обстановки, условий в пассажирском салоне и заданного значения регулируемой величины. В частности, подчеркнем, что электронная аппаратура 33 управления определяет пороговую температуру T_thresh постоянно, независимо от режима работы, ВКЛЮЧЕНО (ON) или ВЫКЛЮЧЕНО (OFF), компрессора 18. Действительно, даже когда компрессор выключен, пороговую температуру рассчитывают, принимая во внимание возможность того, что пользователь решит активизировать компрессор, например, для понижения влажности в пассажирском салоне.

Подробнее, на начальном блоке 50 определяют, на основании требований пользователя и в зависимости от общей обстановки в пассажирском салоне, пассажирский салон транспортного средства необходимо охладить или нагреть. В частности, если эквивалентная температура T_eq превышает заданную температуру T_sp, принимается решение, что пассажирский салон необходимо охладить, и осуществляется переход к блоку 51 и к летней процедуре управления, тогда как если эквивалентная температура T_eq ниже или равна заданной температуре T_sp, принимается решение, что пассажирский салон необходимо нагреть, и осуществляется переход к блоку 52 и к зимней процедуре управления.

Более подробно, в блоке 51 рассчитывают температурную погрешность между температурой, измеренной в пассажирском салоне в качестве обратной связи ощущаемого пользователем комфорта (в частности, эквивалентной температурой T_eq, измеренной в области, соответствующей выходным воздухоприемным отверстиям), и заданной температурой T_sp, требуемой пользователем, и на основе этой температурной погрешности рассчитывают пороговую температуру T_thresh согласно выражению:

T_thresh=(β-∆·(T_eq-T_sp),

где β и Δ являются постоянными калибровочными параметрами соответствующего значения, выбранными в зависимости от конкретного вида установки кондиционирования воздуха, например, равные 17 и 3 соответственно. В частности, из вышеупомянутого выражения получают, что, по меньшей мере при летней процедуре управления, пороговая температура T_thresh возрастает линейно с заданной температурой T_sp, установленной пользователем, и связана обратно пропорционально с вышеупомянутой температурной погрешностью, уменьшаясь по мере возрастания погрешности, и наоборот.

При зимней процедуре управления блок 52 система управления подключением/отключением компрессора 18 должна принимать во внимание, что недостаточное осушение воздуха может привести к запотеванию ветрового стекла, и, следовательно, вначале алгоритм проверяет, находится ли установка в условиях рециркуляции воздуха, или получает воздух снаружи, постольку, поскольку это определяет температуру воздуха на входе в испаритель.

Если установка кондиционирования воздуха находится в условиях получения воздуха снаружи, осуществляется переход к блоку 53, в котором искомую температуру T_target сравнивают с наружной температурой T_ext вне пассажирского салона. Искомую температуру T_target также рассчитывают как функцию от вышеупомянутой температурной погрешности между фактическими условиями в пассажирском салоне и требованиями пользователя, например, посредством ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального) регулирования и логических схем, не показанных детально.

Если выполняется условие T_target<T_ext, осуществляется переход к блоку 54, в котором пороговую температуру T_thresh компрессора 18 рассчитывают по следующему выражению:

T_thresh=T_target-К,

где К является соответствующей константой, равной, например, 1. Следует отметить, что поскольку искомую температуру T_target рассчитывают с помощью логических схем управления согласно заданной температуре T_sp, в этом случае пороговая температура для компрессора 18 также является функцией от заданного значения регулируемой величины, установленного пользователем.

Наоборот, то есть в случае, когда выполняется условие T_target≥T_ext, осуществляется переход к блоку 55, в котором пороговую температуру T_thresh рассчитывают как:

T_thresh=T_ext-Δ

следовательно, согласно наружной температуре. Если же, вместо этого, установка кондиционирования воздуха находится в условиях рециркуляции воздуха, в блоке 56, следующем за блоком 52, оценивают отношение сравнения искомой температуры T_target и температуры пассажирского салона Т_р.comp.

Если выполняется условие T_target<Т_р.comp, осуществляется переход к блоку 57, в котором пороговую температуру T_thresh компрессора 18 рассчитывают вновь согласно искомой температуре, с помощью выражения:

T_thresh=T_target-К

В противном случае осуществляют переход к дальнейшему блоку 58, в котором пороговую температуру T_thresh рассчитывают согласно температуре пассажирского салона, как:

T_thresh=T_comp-Δ

В любом случае, пороговую температуру T_thresh, рассчитанную на основе описанного алгоритма, ограничивают в пределах между минимальным значением, равным, например, 3°С (к которому приводят рассчитанные значения, меньшие упомянутого минимального значения), и максимальным значением, равным, например, 15°С (к которому приводят рассчитанные значения, большие упомянутого максимального значения).

Предпочтительно, кроме этого, можно предусмотреть гистерезис для каждого пересечения порогового значения, чтобы предотвратить чрезмерные колебания. Электронная аппаратура 33 управления при зимней процедуре управления будет соответственно управлять смесительной камерой 15, чтобы измеренную в пассажирском салоне температуру (в частности, эквивалентную температуру T_eq) довести до искомой температуры T_target. Процесс управления учитывает известным по существу способом также температуру воды в двигателе. Кроме того, если компрессор 18 выключен, и электронная аппаратура 33 управления обнаруживает, с помощью соответствующих датчиков, активизацию стеклоочистителей транспортного средства, эта же электронная аппаратура 33 управления может принудительно активизировать компрессор 18 (основываясь на пороговой температуре T_thresh, рассчитанной на предыдущий момент), чтобы предотвратить запотевание стеклянных поверхностей транспортного средства.

В дополнение к вышеописанному, если наружная температура T_ext выше заданного порогового значения во включенном состоянии, система управления предусматривает, чтобы система 40 рециркуляции воздуха брала воздух снаружи в течение исходного предварительно заданного периода времени, в конце которого система посылает команду на регенерацию воздуха в течение второго предварительно установленного периода времени, чтобы гарантировать физиологический воздухообмен в пассажирском салоне. Если, наоборот, наружная температура T_ext ниже упомянутого заданного порогового значения, система посылает команду системе рециркуляции воздуха вновь взять воздух снаружи. То же происходит при работе стеклоочистителей. Следует отметить, что, в любом случае, система рециркуляции воздуха и компрессор 18 могут быть принудительно приведены пользователем в требуемый режим работы.

Изучая особенности предусмотренной согласно настоящему изобретению системы управления, становятся понятными ее преимущества.

В частности, она позволяет обеспечить значительную экономию энергии по сравнению со случаем, когда порог подключения/отключения компрессора поддерживается фиксированным. Компрессор работает в режиме включено-выключено относительно порога подключения/отключения, чтобы гарантировать в среднем требуемую температуру по ходу за испарителем. Таким образом, предотвращается, насколько это возможно, последующий нагрев обрабатываемого испарителем воздуха. Концепция управления пороговой температурой компрессора, следовательно, позволяет достичь экономии энергии также в установках, применяющих компрессоры постоянной производительности, получая результаты, приближающие к уже полученным при выборе более сложных и дорогостоящих компрессоров переменной производительности типа с внешним контролем, но без увеличения затрат, которые бы повлек выбор данного элемента. Результирующий цикл охлаждения имеет, в среднем, более высокое давление испарения, в то время как уровень конденсации устанавливают согласно наружной температуре. Поскольку уровни давления близки, потребляемая двигателем мощность снижена.

Описанная система также позволяет установить диапазон температур, в пределах которого режим работы (с изменяемым порогом подключения/отключения) является приемлемым, принимая во внимание необходимость не посылать в пассажирский салон чрезмерно влажный воздух. Кроме того, это позволяет определить управление пороговым значением в условиях зимнего и летнего рабочего режима, чтобы гарантировать устранение запотевания.

Используя минимальное количество электронной аппаратуры, система управления может достичь вышеописанных преимуществ даже с вручную регулируемыми типами установок кондиционирования воздуха, устанавливая зависимость между положением ручки регулирования температуры (присоединенной к электрифицированной или не-электрифицированной сборке) и уровнем порога подключения-отключения компрессора.

Понятно, что в автоматических установках кондиционирования воздуха управляющая логическая схема является оптимизированной, в которой, в по меньшей мере определенных режимах работы, пороговую температуру компрессора определяют согласно погрешности между заданной температурой, установленной пользователем, и температурой, определяемой внутри пассажирского салона, указывающей на тепловой комфорт, ощущаемый пользователем.

Наконец, понятно, что к тому, что здесь описано и проиллюстрировано могут быть сделаны модификации и изменения, не выходящие за рамки настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

В частности, описанная система применима для регулируемых вручную или автоматических систем управления, применяющих компрессоры постоянной производительности или переменной производительности с муфтой.

Кроме того, можно регулировать порог подключения/отключения компрессора с гистерезисом, посредством двух отличающихся порогов подключения и отключения. В этом случае оба, и порог подключения и порог отключения могут меняться, как описано ранее соответствующим способом, или же может меняться только один из двух порогов, например только порог подключения или только порог отключения.

Наконец, настоящее изобретение также находит применение в установках кондиционирования воздуха с промежуточной текучей средой, а именно в системах, в которых охлаждающий газ меняется охлаждающей способностью с промежуточной текучей средой, водой или гликолем, а промежуточная текучая среда меняется, в свою очередь, охлаждающей способностью с воздухом, применяемым для охлаждения пассажирского салона.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системе кондиционирования воздуха в салоне транспортного средства, установке кондиционирования воздуха и транспортному средству. Система управления установкой кондиционирования воздуха пассажирского салона транспортного средства, в которой предусмотрен испаритель и компрессор, соединенный с испарителем, содержит блок управления. Блок управления сконфигурирован для переключения режима работы упомянутого компрессора, когда температура на выходе из испарителя имеет предварительно установленное соотношение с пороговой температурой. Блок управления дополнительно выполнен с возможностью, по меньшей мере, в определенных режимах работы, изменения значения пороговой температуры, как функции заданной температуры, требуемой пользователем упомянутой установки кондиционирования воздуха. Установка кондиционирования воздуха содержит указанную выше систему управления. Транспортное средство содержит установку кондиционирования воздуха. Достигается снижение энергопотребления. 3 и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система (30, 30') управления установкой (1) кондиционирования воздуха пассажирского салона транспортного средства (1а), в которой предусмотрен испаритель (13) и компрессор (18), соединенный с испарителем (13), содержащая блок (33) управления, сконфигурированный для переключения режима работы упомянутого компрессора (18), когда температура на выходе из испарителя (13) имеет предварительно установленное соотношение с пороговой температурой (T_thresh), отличающаяся тем, что блок (33) управления дополнительно выполнен с возможностью по меньшей мере в определенных режимах работы изменения значения пороговой температуры (T_thresh) как функции заданной температуры (T_sp), требуемой пользователем упомянутой установки (1) кондиционирования воздуха.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый блок (33) управления сконфигурирован таким образом, чтобы вызывать увеличение пороговой температуры (T_thresh) с ростом заданной температуры (T_sp) по меньшей мере в первом режиме работы установки (1) кондиционирования воздуха.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутый первый режим работы соответствует режиму охлаждения пассажирского салона.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутое увеличение имеет линейный вид.

5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что блок (33) управления сконфигурирован таким образом, чтобы переключать компрессор (18) между режимом работы включено и режимом работы выключено и изменять значение пороговой температуры (T_thresh) также в случае, когда компрессор (18) находится в режиме работы выключено.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что упомянутая установка (1) кондиционирования воздуха дополнительно содержит средства (37) регулирования, выполненные с возможностью приведения в действие пользователем, чтобы принудительно переключить компрессор (18) из режима работы включено в режим работы выключено, или наоборот; и отличающаяся тем, что блок (33) управления сконфигурирован так, чтобы изменять значение упомянутой пороговой температуры (T_thresh) также в случае, когда компрессор (18) принудительно переведен в режим работы выключено.

7. Система по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что установка (1) кондиционирования воздуха является установкой с ручным регулированием, и заданную температуру (T_sp) можно менять в пределах первого диапазона (31а) значений, соответствующего режиму охлаждения пассажирского салона, и в пределах второго диапазона (31 b) значений, соответствующего режиму нагрева пассажирского салона; причем блок (33) управления сконфигурирован так, чтобы вызывать линейное увеличение пороговой температуры (T_thresh), в то время как заданная температура (T_sp) возрастает в пределах первого диапазона (31а) значений, и вызывать линейное уменьшение пороговой температуры (T_thresh), в то время как заданная температура (T_sp) возрастает в пределах второго диапазона (31b) значений.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что линейное увеличение и линейное уменьшение имеют, по существу, одинаковые, но разнонаправленные графики, и второй диапазон (31b) значений следует непрерывно за первым диапазоном (31а) значений.

9. Система по п.7, дополнительно содержащая регулируемые вручную средства (31), выполненные с возможностью приведения в действие пользователем для установки заданной температуры (T_sp), которые могут перемещаться в пределах первого сектора (31 а), соответствующего режиму охлаждения пассажирского салона, и в пределах второго сектора (31 b), соответствующего режиму нагрева пассажирского салона; причем изменение заданной температуры (T_sp) в пределах первого и второго диапазона значений соответствует смещению регулируемых вручную средств (31) в пределах первого и второго сектора соответственно.

10. Система по любому из пп.2-4, 6, отличающаяся тем, что установка (1) кондиционирования воздуха выполнена автоматической и система (30') управления дополнительно содержит измерительные датчики (41), определяющие первую внутреннюю температуру (T_eq) в первом положении внутри пассажирского салона; причем блок (33) управления дополнительно сконфигурирован так, чтобы определять пороговую температуру (T_thresh) как функцию разницы между первой внутренней температурой (T_eq) и заданной температурой (T_sp) в первом режиме работы.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что блок (33) управления сконфигурирован так, чтобы изменять пороговую температуру (T_thresh) обратно пропорционально указанной разнице, причем пороговая температура (T_thresh) возрастает, когда указанная разница уменьшается.

12. Система по п.10, отличающаяся тем, что блок (33) управления сконфигурирован так, чтобы рассчитывать пороговую температуру (T_thresh) с помощью выражения:
T_thresh=β-Δ·(T_eq-T_sp),
где β и Δ являются калибровочными параметрами.

13. Система по п.10, отличающаяся тем, что упомянутый блок (33) управления сконфигурирован, чтобы устанавливать упомянутый первый режим работы, когда упомянутая первая внутренняя температура (T_eq) выше упомянутой заданной температуры (T_sp), и в противном случае устанавливать второй режим работы, соответствующий режиму нагрева упомянутого пассажирского салона.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что блок (33) управления дополнительно сконфигурирован так, чтобы рассчитывать искомую температуру (T_target), которую необходимо создать с помощью упомянутой установки (1) кондиционирования воздуха, основываясь на требованиях пользователя, и чтобы во втором режиме работы сравнивать искомую температуру (T_target) с референтной температурой (T_ext, T_p.comp) и определять пороговую температуру (T_thresh) как функцию либо искомой температуры (T_target), либо референтной температуры (T_ext, T_p.comp) в зависимости от результата сравнения.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что измерительные датчики (41) дополнительно сконфигурированы для определения наружной температуры (T_ext) вне упомянутого пассажирского салона и второй внутренней температуры (Т_р.comp), определяемой во втором местоположении внутри упомянутого пассажирского салона, и упомянутая референтная температура (T_ext, T_p.comp) соответствует упомянутой наружной температуре (T_ext) или упомянутой второй внутренней температуре (T_p.comp) в зависимости от того, находится ли установка (1) кондиционирования воздуха в режиме получения воздуха снаружи или в режиме рециркуляции воздуха соответственно.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что в установке (1) кондиционирования воздуха дополнительно предусмотрены диффузионные средства (26), соединенные потоком текучей среды с выходом испарителя (13) и сообщающиеся с пассажирским салоном, причем первая внутренняя температура (T_eq) является температурой, измеренной на выходе из диффузионных средств (26), а вторая внутренняя температура (T_p.comp) является температурой, измеренной в другом месте пассажирского салона.

17. Система по п.16, отличающаяся тем, что искомая температура (T_target) является температурой на упомянутых диффузионных средствах (26), которую упомянутый блок (33) управления считает необходимой для достижения заданной температуры (T_sp), и рассчитанной как функция от указанной разницы, в частности, посредством пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования.

18. Система по любому из пп.1-4, 6, 8, 9, 11-17, отличающаяся тем, что компрессор (18) является компрессором постоянной производительности или переменной производительности с муфтой.

19. Установка (1) кондиционирования воздуха, содержащая систему (30, 30') управления согласно любому из пп.1-18.

20. Транспортное средство, содержащее установку (1) кондиционирования воздуха согласно п.19.