一種可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)及控制方法，屬于可變排量壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)乘坐舒適性的要求的也越來越高，汽車空調(diào)是汽車上的一個(gè)重要裝置，直接決定了汽車舒適性的好壞，汽車空調(diào)的智能化、自動(dòng)化、舒適化的發(fā)展是汽車發(fā)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容，壓縮機(jī)是空調(diào)的核心部件，直接控制著整個(gè)空調(diào)的性能。并影響著汽車整件的經(jīng)濟(jì)型，動(dòng)力性和舒適性。
[0003]目前汽車上各類非獨(dú)立式汽車空調(diào)，其壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪直接驅(qū)動(dòng)，很多使用的仍是固定排量的壓縮機(jī)，排氣量隨轉(zhuǎn)速增加而增加，嚴(yán)重影響舒適性，同時(shí)會(huì)有離合器頻繁啟閉，蒸發(fā)器結(jié)霜等很多弊端，現(xiàn)在很多小轎車已裝上的可變排量壓縮機(jī)，可以根據(jù)車速和內(nèi)部環(huán)境調(diào)節(jié)排氣量，進(jìn)而調(diào)節(jié)合適的車內(nèi)溫度，變排量壓縮機(jī)可分為內(nèi)控式和外控式，其中內(nèi)控式變排量壓縮機(jī)通過氣動(dòng)控制閥控制動(dòng)力調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制容量，表現(xiàn)出一定的滯后性，而常見外控式變排量壓縮機(jī)的核心控制部件電子閥長期受國外技術(shù)封鎖，國內(nèi)此類壓縮機(jī)還難以做到對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制，如何實(shí)時(shí)精確控制制冷量是目前空調(diào)系統(tǒng)急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可變排量汽車的空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)及控制方法，以解決現(xiàn)有可變排量汽車的空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)負(fù)載，溫度控制不準(zhǔn)的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:一種可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮活塞機(jī)構(gòu)，所述壓縮活塞機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)壓縮腔另外一端設(shè)置有控制活塞，該控制活塞與壓縮活塞機(jī)構(gòu)中的壓縮活塞將壓縮腔分為三個(gè)腔室，所述控制活塞與壓縮活塞之間的中間腔室通過排氣管路與冷凝器的進(jìn)氣口連接，中間腔室還通過進(jìn)氣管路連接至蒸發(fā)器的輸出端口，所述控制活塞通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述壓縮活塞通過活塞桿由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述中間腔室的進(jìn)氣口和排氣口設(shè)置有壓強(qiáng)傳感器，所述蒸發(fā)器和冷凝器表面設(shè)置有溫度傳感器，所述控制活塞上設(shè)置有位移傳感器，各傳感器的輸出端與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的輸入端連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的輸出端通過驅(qū)動(dòng)裝置連接電機(jī)。
[0006]所述的可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)，所述的電機(jī)和控制活塞之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用聯(lián)軸器和絲杠螺母，所述絲杠螺母的一端與控制活塞固定連接，另一端通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接。
[0007]所述的可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)，所述的控制活塞與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所在腔室設(shè)置有泄氣閥，該泄氣閥通過管路連接至進(jìn)氣管路，所述泄壓閥由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0008]所述的可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU還連接有人機(jī)交互模塊，該人機(jī)交互模塊采用觸摸屏，用于進(jìn)行信息顯示和參數(shù)輸入。
[0009]所述的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU還連接有故障檢測與報(bào)警模塊。
[0010]該控制方法包括以下步驟:
[0011]I)采集車內(nèi)溫度、蒸發(fā)器表面溫度、冷凝器表面溫度、控制活塞位移、壓縮腔的排氣口和進(jìn)氣口壓力；
[0012]2)根據(jù)溫度實(shí)測值和設(shè)定值的偏差采用模糊處理確定所需控制活塞位移，判斷控制活塞的實(shí)際位移與所需位移是否相等，若不相等，控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，
[0013]3)若控制活塞的實(shí)際位移與所需位移相等，則判斷車內(nèi)的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度，若車內(nèi)的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度不相等時(shí)，控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
[0014]所述步驟2)中當(dāng)實(shí)際位移小于所需位移時(shí)，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)實(shí)際位移大于所需位移時(shí)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在現(xiàn)有壓縮活塞機(jī)構(gòu)的對(duì)應(yīng)壓縮腔另外一端設(shè)置控制活塞，該控制活塞與壓縮活塞機(jī)構(gòu)中的壓縮活塞將壓縮腔分為三個(gè)腔室，將控制活塞與壓縮活塞之間的中間腔室通過排氣管路與冷凝器的進(jìn)氣口連接，控制活塞通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)所需制冷量控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)控制活塞移動(dòng)，使壓縮腔氣體體積變化，在排氣壓力不變時(shí)可改變排氣量，從而實(shí)現(xiàn)按需求改變制冷量。本發(fā)明在原有固定排量的基礎(chǔ)上只把壓縮腔端部作了些許改變，又省掉了目前大部分變排量壓縮機(jī)復(fù)雜的斜盤機(jī)構(gòu)和電子閥控制系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)簡單。本發(fā)明采用ECU全自動(dòng)控制模式，自動(dòng)化程度高，通過步進(jìn)電機(jī)控制壓縮腔體積，轉(zhuǎn)過的角度與控制脈沖的個(gè)數(shù)呈嚴(yán)格的正比關(guān)系，精度高，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性大大提高。
【附圖說明】
[0016]圖1是可變排量空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)原理圖；
[0017]圖2是E⑶模糊全自動(dòng)控制原理圖；
[0018]圖3是本發(fā)明所采用的控制方法流程圖。
[0019]圖4是本發(fā)明壓縮機(jī)活塞控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0021]本發(fā)明的一種可排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例
[0022]如圖1所示，本實(shí)施例中的可排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、步進(jìn)電機(jī)2、壓縮活塞機(jī)構(gòu)、冷凝器、儲(chǔ)液罐和蒸發(fā)器，壓縮活塞機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)壓縮腔另外一端設(shè)置有控制活塞5，該控制活塞與壓縮活塞機(jī)構(gòu)中的壓縮活塞6將壓縮腔分為三個(gè)腔室，控制活塞與壓縮活塞之間為中間腔室，中間腔室中的排氣口通過排氣管路與冷凝器的進(jìn)氣口連接，中間腔室的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管路連接至蒸發(fā)器的輸出端口，冷凝器的處理口和蒸發(fā)器的進(jìn)氣口分別通過管路連接至儲(chǔ)液罐，通過管路連接到儲(chǔ)液罐中，冷凝器的出氣口和儲(chǔ)液罐之間的管路上還設(shè)置有膨脹閥11，壓縮活塞右邊為右腔室，壓縮活塞上固定有活塞桿3，該活塞桿3由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶輪直接驅(qū)動(dòng)，控制活塞5左邊為左腔室，該腔室設(shè)置有泄氣閥9，該泄氣閥通過管路連接至進(jìn)氣管路，控制活塞通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)2連接，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制活塞5的驅(qū)動(dòng)，本實(shí)施例中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用聯(lián)軸器4和絲杠螺母10，絲杠螺母10的一端與控制活塞5固定連接，另一端通過聯(lián)軸器4與步進(jìn)電機(jī)2連接，步進(jìn)電機(jī)的控制端通過驅(qū)動(dòng)裝置I連接至發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制步進(jìn)電機(jī)。
[0023]發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶采用模糊全自動(dòng)控制原理，如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶輸入端通過抗干擾處理模塊與信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模塊用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、車內(nèi)溫度、中間腔室的排氣口和進(jìn)氣口壓強(qiáng)以及控制活塞的位移，發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置有用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器15，控制活塞上設(shè)置有用于檢測控制活塞的位移位移傳感器7，中間活塞腔室的進(jìn)氣口和排氣口均設(shè)置有壓強(qiáng)傳感器8，用于檢測中間活塞腔室進(jìn)氣口和排氣口的壓力，冷凝器表面設(shè)置有熱電偶12，用于采集冷凝器的溫度，蒸發(fā)器表面設(shè)置有鉑電阻溫度傳感器13，用于檢測蒸發(fā)器的溫度，還設(shè)置有用于檢測車內(nèi)溫度的車內(nèi)溫度傳感器14，上述霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、15位移傳感器、位移傳感器7、壓強(qiáng)傳感器8、熱電偶12、鉑電阻溫度傳感器13和車內(nèi)溫度傳感器14的輸出端與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU連接，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過各個(gè)傳感器監(jiān)測車內(nèi)溫度、蒸發(fā)器表面溫度、冷凝器表面溫度、活塞進(jìn)氣口和排氣口壓力和風(fēng)量以及汽車車速，根據(jù)所采集的信號(hào)計(jì)算出作為脈沖控制模塊的溫度設(shè)定值，然后根據(jù)實(shí)測值與設(shè)定值的偏差，采用模糊PID分析處理計(jì)算出脈沖數(shù)的調(diào)節(jié)值，并將脈沖送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，使步進(jìn)電機(jī)輸出設(shè)定步距角，通過機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)控制活塞的軸向位移。
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