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    用于 控制 空调 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN00130584.0

    申请日:

    2000.08.03

    公开号:

    CN1296129A

    公开日:

    2001.05.23

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F04B 49/06申请日:20000803授权公告日:20070207终止日期:20150803|||授权|||公开|||实质审查的生效申请日:2000.8.3
    IPC分类号: F04B49/06; F04B27/08 主分类号: F04B49/06; F04B27/08
    申请人: 株式会社丰田自动织机制作所;
    发明人: 太田雅树; 川口真广; 水藤健; 松原亮; 安谷屋拓
    地址: 日本爱知县
    优先权: 1999.08.04 JP 221673/1999; 1999.11.22 JP 331874/1999
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 温大鹏
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN00130584.0

    授权公告号:

    |||1299001||||||

    法律状态公告日:

    2016.09.28|||2007.02.07|||2001.05.23|||2001.04.25

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||公开|||实质审查的生效

    摘要

    一种空调系统具有制冷回路30。该回路包括冷凝器31,膨胀阀32,蒸发器33以及变容量压缩机。该系统具有压差检测器36。该压差检测器36检测位于制冷回路上的两压力监测点P1,P2之间的压差??刂品?0和控制器60根据压差检测器36所检测到的压差来控制压缩机的容量。这就使得压缩机的容量可以快速地改变。

    权利要求书

    1: 一种具有制冷回路(30)的空调系统,该回路包括冷凝器(31), 膨胀装置(32),蒸发器(33)和变容量压缩机,其特征在于: 用来检测位于制冷回路(30)上的两个压力监测点(P1,P2)之间 的压力差的压差检测器(36,88,92,93,94);以及, 根据压差检测器(36,88,92,93,94)所检测到的压差来控制压缩 机容量的装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)。
    2: 根据权利要求1所述的空调系统,其特征在于:一用来检测除压差 之外的外部信息的外部信息检测器(M1),其中,控制压缩机容量的装置 (40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)根据外部信息确定一个压差的目标 值,并控制容量使得由压差检测器检测到的压差接近目标值。
    3: 根据权利要求2所述的空调系统,其特征在于:压缩机具有一驱动 盘(6),一容纳驱动盘(6)的曲柄腔(5),其中驱动盘(6)的倾角随 着曲柄腔(5)中的压力变化而变化从而改变压缩机的容量,并且用来控 制容量的装置的特征在于: 控制阀(40,CV2,CV3,CV4,CV5),其开启尺寸可以根据外部 指令而改变从而调节曲柄压力;以及 一个与压差检测器(36,88,92,93,94)电连接的控制器(60)和 外部信息检测器(M1),其中控制器(60)接收一来自于这些检测器的信 息并根据该信息向控制阀提供外部指令。
    4: 根据权利要求2所述的空调系统,其特征在于:压缩机具有一驱动 盘(6),一容纳驱动盘(6)的曲柄腔(5),其中驱动盘(6)的倾角随 着曲柄腔(5)中的压力变化而变化从而改变压缩机的容量,其中压差检 测器包括一个压力传感元件(92,111),该元件可以相应于压差而移动, 用来控制容量的装置的特征在于: 具有压力传感元件(92,111)的控制阀(CV2,CV3,CV4,CV5), 其中控制阀(CV2,CV3,CV4,CV5)可以借助于压力传感元件(92,111) 改变其开启尺寸,从而使得压差指向目标值;以及 控制器(60),其中,该空制器(60)根据由外部信息检测器(M1) 检测到的外部信息确定压差的目标值。
    5: 根据权利要求1至4中任意一项所述的空调系统,其特征在于:压 缩机具有吸入压力区,该系统的特征在于两个压力监测点(P1,P2)位于 蒸发器(33)和吸入压力区之间的制冷回路(30)上。
    6: 根据权利要求1至4中任意一项所述的空调系统,其特征在于:压 缩机具有排出压力区,该系统的特征在于两个压力监测点(P1,P2)位于 冷凝器(31)和排出压力区之间的制冷回路(30)上。
    7: 根据权利要求1至4中任意一项所述的空调系统,其特征在于:压 力监测点(P1,P2)位于压缩机内。
    8: 根据权利要求5所述的空调系统,其特征在于:压缩机具有构成吸 入压力区的吸入腔(21),缸孔(1a)以及容纳在缸孔(1a)内的活塞(20), 其中活塞在缸孔(1a)内作往复运动,其中两个压力监测点(P1,P2)之 一位于吸入腔(21)中而另一个监测点则位于缸孔(1a)中,且在活塞执 行吸气冲程时检测压差。
    9: 根据权利要求8所述的空调系统,其特征在于:压缩机包括一壳体 和一形成于壳体内压力导引通道(72),其中压力导引通道(72)将缸孔 (1a)和压差检测器(36,88,92,93,94)连通起来,且其中压力导引 通道(72)在活塞(20)的吸气冲程期间开启而在活塞(20)的排气冲程 期间关闭。
    10: 根据权利要求2至9中任意一项所述的空调系统,其特征在于:用 来控制压缩机容量的装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)从一种正 常容量控制模式和特殊容量控制模式中选择一种控制模式,其中,每一种 模式都是根据外部信息进行选择的,其中,当选择正常容量控制模式时, 用来控制容量的装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)就根据制冷回 路(30)上的制冷负载确定压差的目标值,其中,当选择特殊容量控制模 式时,用来控制容量的装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)就将压 缩机的容量设定为预定特定容量。
    11: 根据权利要求2至10中任意一项所述的空调系统,其特征在于, 外部信息检测器(M1)的特征包括:用来检测温度的温度传感器(64), 该温度反映车辆乘客室温度,该乘客室有制冷系统制冷;一个用来调节目 标温度的温度调节器(63),其中,用来控制容量的装置(40,60,CV2, CV3,CV4,CV5)可根据由温度传感器(64)检测到的温度和由温度调 节器(63)调节后的目标温度进行比较结果来确定目标值。
    12: 根据权利要求10或11所述的空调系统,其特征在于,外部信息检 测器(M1)的特征具有踏板位置检测器(67),用来检测安装有空调系统 的车辆的加速踏板的压下量,其中,用来控制容量的装置(40,60,CV2, CV3,CV4,CV5)可根据所检测到的踏板位置来选择一种控制模式。
    13: 根据权利要求12所述的空调系统,其特征在于:用来控制容量的 装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)可判断引擎负载是否相对较高, 且当引擎负载相对较高时,用来控制容量的装置可使得压缩机的容量最小 化。
    14: 根据权利要求12所述的空调系统,其特征在于:用来控制容量的 装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)可判断引擎负载是否相对较小, 且当引擎负载相对较小时,用来控制容量的装置可使得压缩机的容量最大 化。
    15: 根据权利要求10所述的空调系统,其特征在于:当控制模式从特 殊控制模式变为正??刂颇J绞?,用来控制容量的装置(40,60,CV2, CV3,CV4,CV5)会逐渐将压缩机的容量恢复到在刚刚开始特殊容量控 制之前所产生的容量。
    16: 根据权利要求15所述的空调系统,其特征在于:当将压缩机的容 量恢复到在刚刚开始特殊容量控制之前所产生的容量时,用来控制容量的 装置(40,60,CV2,CV3,CV4,CV5)会连续地改变容量。
    17: 根据权利要求1至16中任意一项所述的空调系统,其特征在于, 还包括:位于两压力检测点(P1,P2)之间的用来增加压差的装置(57, 120,121,130)。
    18: 根据权利要求17所述的空调系统,其特征在于:用来增加压差的 装置包括一位于两压力检测点(P1,P2)之间的固定流阻器。
    19: 根据权利要求17所述的空调系统,其特征在于:用来增加压差的 装置包括一位于两压力检测点(P1,P2)之间的单向阀机构。
    20: 一种控制车辆空调系统的制冷回路(30)中变容量压缩机的容量 的方法,其特征在于: 从包括普通容量控制模式和特殊容量控制模式的一些模式中选择一种 控制模式; 改变压缩机的容量,从而使位于制冷回路(30)中的两个压力监测点 (P1,P2)之间的压差达到一目标压差,该目标压差在选择普通容量控制 模式时代表乘客室的温度;以及 控制压缩机以使之在选择特殊容量控制模式时具有一预定的容量。
    21: 一种用于变容量压缩机的控制阀,其特征是,压缩机是制冷回路 (30)的一部分,且其中压缩机包括:曲柄腔(5),容纳在曲柄腔(5) 中的驱动盘(6),将排出压力区连接到曲柄腔(5)的供给通道(28), 以及将吸入压力区连接到曲柄腔(5)的排泄通道(27),其中,驱动盘 (6)的倾角度会随着曲柄腔(6)内的压力而变化,由此控制压缩机的容 量,该控制阀的特征包括: 阀壳(85); 限定于阀壳(85)中的阀腔(86)构成了供给通道(28)或排泄通道 (27)的一部分; 位于阀腔(86)内的可移动阀体(82,96),用来调节供给通道(28) 或排泄通道(27)的开启尺寸; 用来检测两个位于制冷回路(30)中的压力监测点(P1,P2)之间 的压差的压差检测器(60,CV2,CV3,CV4),其中阀体(82,96)的 位置受到所检测到的压差所产生的力的影响;以及 用来向压差检测器(60,CV2,CV3,CV4)施力的致动器(M2), 其中该致动器(M2)根据外部指令来改变目标压差。
    22: 根据权利要求21所述的控制阀,其特征在于:压差检测器(60, CV2,CV3,CV4)包括: 形成于阀壳(85)内的压力传感腔(88,110);以及 与阀体(82)相连的分隔元件,其中分隔元件将压力传感腔(88,110) 分隔成两个压力腔(93,94,112,113),其中每一压力监测点(P1,P2) 位于其中一个压力腔(93,94,112,113)中。
    23: 根据权利要求22所述的控制阀,其特征在于:分隔元件是一个可 在阀壳(85)中轴向移动的可移动壁(92)。
    24: 根据权利要求22所述的控制阀,其特征在于:压力腔的其中之一 构成了排泄通道(27)的一部分,其中阀体(100)位于构成部分排泄通 道(27)的压力传感腔(88,110)中并与分隔元件相连。
    25: 根据权利要求21至24中任意一项所述的控制阀,其特征在于:压 缩机具有构成吸入压力区的吸入腔(21),缸孔(1a)以及容纳在缸孔(1a) 内的活塞(20),其中两个压力监测点(P1,P2)之一位于吸入腔(21) 中,而另一个的监测点则位于缸孔(1a)中,且其中,在活塞(20)执行 吸气冲程时,检测压差。
    26: 根据权利要求21至25中任意一项所述的控制阀,其特征在于:致 动器具有一个螺线管(M2),能够根据输送给螺线管(M2)的电流大小 来改变电磁力。
    27: 根据权利要求26所述的控制阀,其特征在于:控制阀还具有一个 用来推动阀体(82)的施力装置,其中,在没有电流输送给螺线管时,该 施力装置沿着增大曲柄腔(5)压力的方向推动阀体。
    28: 根据权利要求21至27中任意一项所述的控制阀,其特征在于:当 所检测到的压差与目标压差有偏差时,压差检测器(60,CV2,CV3,CV4) 为了控制压缩机的容量会移动阀体以改变供给通道(28)或排泄通道(27) 的开启尺寸,从而使得偏差消失。
    29: 根据权利要求21至23中任意一项所述的控制阀,其特征在于:阀 体位于供给通道(28)中,且其中压差检测器(60,CV2,CV3,CV4) 在所检测到的压差增加时会移动阀体以增大供给通道(28)的开启尺寸。
    30: 根据权利要求29所述的控制阀,其特征在于:两压力监测点(P1, P2)位于冷凝器(31)和排出压力区之间的制冷回路(30)中。

    说明书


    用于控制空调系统的控制阀和方法

        本发明涉及一种具有制冷回路的空调系统。更具体而言,本发明涉及一种用于控制变容量压缩机的容量的方法和一种用于变容量压缩机中的控制阀。

        普通的车辆空调系统的制冷回路包括:冷凝器,起减压装置作用的膨胀阀,蒸发器以及压缩机。压缩机从蒸发器中抽出制冷气体并对气体进行压缩。接着压缩机将气体排出到冷凝器中。蒸发器在回路中的致冷剂和乘客室中的空气之间进行热交换。相应于热负载和制冷负载,在蒸发器周围流动的空气中的热量被传导给流经蒸发器的致冷剂。制冷气体在蒸发器出口处的压力代表热负载的大小。

        车辆的变容量斜盘式压缩机,具有用于将蒸发器的出口附近的压力(吸入压力Ps)设置为预定目标吸入压力的容量控制机构。该机构通过改变斜盘的倾角度来调节压缩机的容量,从而使致冷剂的流速与制冷负载一致。为了控制容量,采用了一种控制阀。该控制阀包括一个压力传感元件,该传感元件是波纹管或隔膜。该压力传感元件检测吸入压力Ps。随着压力传感元件的位移来调节阀开口度,这样就会改变曲柄腔中的压力或曲柄压力Pc。

        用来控制单一目标吸入压力的简单控制阀不能精确地控制空气调节特性。因而现在已经引入了一种根据外部电流来改变目标吸入压力的电磁控制阀。这种电磁阀包括一种象螺线管一样的电磁致动器。这种致动器根据外部电流来改变作用在压力传感器上地力,从而调节目标吸入压力。

        典型的车载压缩机是由引擎驱动的。压缩机是消耗引擎的大部分动力(或扭矩)的装置之一。因此,当引擎上的负载较大时,例如当车辆正在加速或向山上爬时,压缩机的容量就会降低到最小以减小引擎的负载。确切地说,就是控制供应给电磁控制阀的电流值以便将目标吸入压力设定为一个相对较大的值。因此,为了使实际吸入压力增加到目标吸入压力,控制阀就会运作以使得压缩机的容量最小化。

        图22的曲线图示出了吸入压力Ps和压缩机的容量Vc之间的关系。这种关系由与蒸发器中的热负载相应的多条曲线来体现。因此,如果将水平值Ps1设置为目标吸入压力Pset,实际容量就会随着热负载的变化而在某一范围内(图22中的△Vc)变化。例如,当向蒸发器施加过量的热负载时,目标吸入压力Pset的增加不会降低引擎负载。也就是说,即使目标吸入压力Pset上升,压缩机容量Vc也不会下降到减小引擎负载的水平,除非蒸发器上的热负载相对地小。

        吸入压力Ps代表蒸发器上的热负载。根据吸入压力Ps来控制变容量压缩机的容量的方法适于将车辆乘客室内的温度保持在一令人舒适的水平。然而,为了快速降低容量,仅仅基于吸入压力Ps的容量控制并不总是恰当的。例如,基于吸入压力Ps的容量控制并不适于上述限定控制过程的容量,其中,容量必须迅速地降低以便保证引擎动力。

        因此,本发明的目的是提供一种能快速地改变压缩机容量的空调系统,具体地说,本发明的目的是为了提供一种用来控制变容量压缩机的方法和一种变容量压缩机的控制阀,改控制阀能够稳定车辆乘客室内的温度并迅速地改变压缩容量以保证引擎动力。

        为了实现上述目的,本发明提供了一种具有制冷回路的空调系统。该回路包括冷凝器,减压装置,蒸发器和变容量压缩机。该系统包括一个用来检测位于制冷回路上的两个压力监测点之间的压力差的压差检测器,以及根据压差检测器所检测到的压差来控制压缩机容量的装置。

        为了实现上述目的,本发明还提供了一种控制车辆空调系统的制冷回路中的变容量压缩机的容量的方法。该方法包括:从包括普通容量控制模式和特殊容量控制模式的一些模式中选择一种控制模式;改变压缩机的容量,从而使位于制冷回路中的两个压力监测点之间的压差达到一目标压差,该目标压差在选定普通容量控制模式时代表乘客室的温度;以及控制压缩机以使之在选定特殊容量控制模式时具有一预定的容量。

        为了实现上述目的,本发明还提供了一种用于变容量压缩机的控制阀。压缩机是制冷回路的一部分。压缩机包括一个曲柄腔,一容纳在曲柄腔中的驱动盘,一个将排出压力区连接到曲柄腔的供给通道,以及一个将吸入压力区连接到曲柄腔的排泄通道。驱动盘的倾角度会随着曲柄腔内的压力而变化,由此控制压缩机的容量。该控制阀包括阀壳。在该阀壳中形成有阀腔以便构成供给通道或排泄通道的一部分??梢贫姆逦挥诜荒谝员愕鹘诠└ǖ阑蚺判雇ǖ赖目舫叽?。压差检测器检测两个位于制冷回路中的压力监测点之间的压差。阀体的位置根据所检测到的压差所产生的力而被改变。致动器对压差检测器施加力,其中该致动器根据外部指令来改变目标压差。

        根据下面与附图相结合的以实施例的方式来解释本发明的原理的说明,本发明的优点和其它方面将会变得更清楚。

        具有新颖性的本发明的特征以区别特征的方式列在附后的权利要求书中。通过参考下面对最佳实施例的说明及附图,可以尽可能地理解本发明及其目的和优点,其中附图为:

        图1是表示根据第一实施例的斜盘式变容量压缩机的横断面视图;

        图2是图1中的控制阀的横断面视图;

        图3是表示根据第一实施例的制冷回路的示意图;

        图4是表示用来控制容量的主程序的流程图;

        图5是表示第一子程序的流程图;

        图6是表示第二子程序的流程图;

        图7是表示第三子程序的流程图;

        图8是表示第四子程序的流程图;

        图9是表示第五子程序的流程图;

        图10是表示两点之间压差变化的曲线图;

        图11是表示根据第三实施例的斜盘式变容量压缩机的横断面视图;

        图12是图11中的压缩机的局部放大的横断面视图,表示压力导引通道;

        图13是沿图12中的线13-13所作的横断面视图;

        图14是表示用于图11中的压缩机的控制阀的横断面视图;

        图15是表示根据第三实施例的用来确定目标压差的程序的流程图;

        图16是表示根据第四实施例的容量控制阀的横断面视图;

        图17是表示第五实施例中的阀孔开启时容量控制阀的横断面视图;

        图18是表示在阀孔关闭时与图17相同的横断面视图;

        图19是表示根据第六实施例的容量控制阀的横断面视图;

        图20是说明根据第七实施例的容量控制阀的横断面视图;

        图21是说明根据第八实施例的致动器的横断面视图;

        图22是表示现有压缩机的吸入压力和容量之间的关系的曲线图;

        图23是表示根据第九实施例的制冷回路的原理性示意图;

        图24是说明用于图23所示的回路中的容量控制阀的横断面视图;

        图25是表示根据第十实施例的压缩机后部壳体的放大的局部横断面视图;

        图26是表示根据第十一实施例的压缩机后部壳体的放大的局部横断面视图;

        图27是表示根据第二实施例的制冷回路的原理性示意图。

        现在参照图1-10对本发明的第一实施例的车辆空调系统进行说明。

        图1表示车辆空调系统的制冷回路。该制冷回路具有斜盘式变容量压缩机和外部制冷回路30。该制冷回路30包括:例如,冷凝器31,膨胀阀32以及蒸发器33。膨胀阀32的开启根据热敏管34在蒸发器33的出口处所检测到的温度而受到反馈控制。该膨胀阀32供应致冷剂以调节流速,致冷剂的多少与蒸发器33上的热负载相应,压缩机从制冷回路30的下游抽取致冷剂气体并将气体压缩。接着压缩机将压缩后的气体排到回路30的上游部分。

        图1所示的压缩机是一种斜盘式变容量压缩机,或是一种往复活塞式压缩机。该压缩机包括:缸体1,安装到缸体1的前端面上的前部壳体元件2,以及安装到缸体1的后端面上的后部壳体元件4。阀板3位于缸体1和后部壳体元件4之间。缸体1,前部壳体元件2,阀板3以及后部壳体元件4一个接一个地通过螺栓10(仅示出一个)固定起来构成了压缩机壳体。在图1中,压缩机的左端被定义为前端,压缩机的右端被定义为后端。

        曲柄腔5形成于缸体1和前部壳体元件2之间。驱动轴6穿过曲柄腔5并借助于径向轴承8A,8B支承在壳体上。在缸体1的中心加工有凹槽。弹簧7和后部推力轴承9B位于该凹槽中。凸轮盘11固定在曲柄腔5内的驱动轴6上,从而与驱动轴6一起旋转。前部推力轴承9A位于凸轮盘11和前部壳体元件2的内壁之间。后部推力轴承9B位于邻接于驱动轴6后端的地方。驱动轴6沿轴线方向由前部轴承9A和由弹簧7向前推压的后部轴承9B支承着。

        驱动轴6的前端通过动力传动机构PT与外部驱动源相连,在该实施例中,该驱动源是引擎E。在该实施例中,动力传动机构PT是一个无离合机构,该机构包括例如一根皮带和一个皮带轮。要不,该机构PT也可以是一种在供给电流时有选择地传递动力的离合机构(例如,一种电磁离合器)。

        驱动盘(在本实施例中是斜盘12)容纳在曲柄腔5中。该斜盘12具有一个位于中心的孔。驱动轴6穿过斜盘12内的孔。斜盘12借助于导向机构与结构板11相连,该导向机构在本实施例中是一个铰接机构13。该铰接机构13包括两个支撑臂14(图中只示出一个)和两个导向销15(图中只示出一个)。每一个支撑臂14从凸轮盘11的后侧伸出。每一个导向销15从斜盘12上伸出。斜盘12与凸轮盘11相互啮合并和驱动轴6一起旋转。斜盘12沿着驱动轴6滑动并相对于驱动轴6的轴线摆动。斜盘12具有一个位于驱动轴6的与驱动铰接机构13相反的一侧上的配重12a。

        弹簧16位于凸轮盘11和斜盘12之间。弹簧16将斜盘12推向缸体1,或沿着降低斜盘12的倾角的方向推动斜盘。斜盘12的倾角用斜盘12和垂直于驱动轴6的平面形成的角度θ来表示。止挡环18从斜盘12后面固定在驱动轴6上。弹簧17在止挡环18和斜盘12之间绕着驱动轴6安装着。当倾角θ如图1中的虚线所示较大时,弹簧17就不会对斜盘12施加作用力。当倾角θ如图1中的实线所示较小时,弹簧17就被压缩在止挡环18和斜盘12之间并沿着远离缸体1的方向或沿增加倾角θ的方向推动斜盘12。弹簧17的标准长度和止挡环18的位置这样确定,即,弹簧17在斜盘12倾斜到最小倾角θmin(例如为1-5度)时不会被完全压缩。

        缸孔1a(只示出一个)形成于缸体1中。缸孔1a以等角度间隔的方式分布在驱动轴6的周围。每一个缸孔1a的后端都由阀板3封闭。在每一个缸孔1a中可往复运动地容纳有单头活塞20。每一个活塞20和相应的缸孔1a都形成有压缩腔,压缩腔的容积随着活塞20的往复运动而变化。每一个活塞20的前部通过一副滑靴19与斜盘12相连。因此,斜盘12的旋转使得每一个活塞20以一与角度θ相应的冲程做往复运动。

        吸入腔21和排出腔22位于阀板3和后部壳体4之间。排出腔22包围着吸入腔21。阀板3具有吸入口23和排出口25,这些吸入口和排出口对应于每一个缸孔1a。阀板3上还具有吸气阀瓣24和排气阀瓣26,每一个吸气阀瓣24都与吸入口23之一相对应,而每一个排气阀瓣26都与排出口25之一相对应。吸入口23将吸入腔21和缸孔1a连接起来。排气孔25将缸孔1a和排出腔22连接起来。

        当每一个活塞20从上死点中心位置向到下死点中心位置运动时,在作为吸入压力区的吸入腔21中的致冷剂气体就会经相应的吸入口23和吸气阀24流进到相应的缸孔1a中。当每一个活塞20从下死点中心位置向上死点中心位置运动时,在相应缸孔1a中的致冷剂气体就会被压缩到一定的压力,并经过相应的排出口25和排气阀26被排出到作为排出压力区的排出腔22中。

        引擎E的动力被传递给驱动轴6并使得驱动轴6旋转。从而,倾角度为θ的斜盘12也旋转。斜盘12的旋转使得每一个活塞以与角度θ相应的冲程作往复运动。结果,就能在缸孔1a中反复地进行致冷剂气体的吸入、压缩以及排出。

        斜盘12的倾角θ是由作用在斜盘12上的各种动量来决定的。这些动量包括一个基于旋转着的斜盘12的离心力旋转动量,一个基于弹簧16和17的弹性力的弹性力动量,一个活塞往复运动的惯性动量以及一个气体压力动量。该气体压力动量是由缸孔1a内的压力和曲柄腔5中的压力(曲柄压力Pc)所产生的。该气压动量可以由容量控制阀40通过改变曲柄压力Pc来进行调节,这将会在下面进行说明。因此,斜盘12的倾角θ可以在最大倾角θmax和最小倾角θmin之间调节。配重12a和凸轮盘11的止挡块11a之间的接触防止了斜盘12从最大倾角θmax进一步倾斜。当气压动量沿斜盘倾角降低的方向最小化时,最小倾角θmin主要是由弹簧16和17的力决定的。

        用来控制曲柄压力Pc的机构包括:排泄通道27,供给通道28以及如图1和2所示的控制阀40。通道27,28形成于壳体内。排泄通道27将吸入腔21和曲柄腔5连接起来。供给通道28将排出腔22和曲柄腔5连接起来??刂品?0位于供给通道28中。

        控制阀40改变供给通道28的开口以调节从排出腔22流向曲柄腔5的致冷剂气体的流速。曲柄腔压力Pc随着致冷剂气体从排出腔22流向曲柄腔5的流速和致冷剂气体流出曲柄腔5后经排泄通道27流进吸入腔21中的流速之间的关系而改变。曲柄腔压力Pc和缸孔1a中的压力之间差值随着曲柄腔压力Pc而改变,这就会改变斜盘12的倾角θ。由此,会改变每个活塞20的冲程和压缩机的容量。

        如图2所示,控制阀40包括进口阀部分41和螺线管部分51。进口阀部分41的壳体具有进口42,阀腔43,阀孔44和出口45,这就构成了供给通道28的一部分。阀体46容纳在阀腔43中与阀孔44接触和分离。而且,阀腔43中还有弹簧47沿着使阀孔44关闭的方向推动阀体46。

        螺线管部分51包括固定铁芯52,可移动铁芯53,线圈54和弹簧55。线圈54径向地位于固定铁芯52和可动铁芯53的外部。连杆48将可动铁芯53和阀体46连接起来。弹簧55通过可动铁芯53和连杆48沿着关闭阀孔44的方向推动阀体46。

        当给螺线管部分51输送电流时,就会在铁芯52和53之间产生吸引力。该吸引力就起作克服弹簧55的力。因此,阀体46的位置就由包括弹簧17的力和电磁力的向下的力与作为弹簧55的力的向上的力之间的平衡来确定。供给通道28的开启尺寸由于与输送给线圈54电流相应的电磁力而被改变。线圈54在本实施例中采用功率控制。也就是说,电流的占空率是可改变的。线圈54可以通过改变供应电流的大小来进行控制?;蛘?,线圈54可以通过脉宽调制来进行控制。由于控制阀40的这种结构,较小的占空率Dt就会增加控制阀40开启尺寸。较大的占空率Dt就会减小控制阀40的开启尺寸。

        如图3所示,管道35位于外部制冷回路30的下游部分,从而将蒸发器33的出口连接到压缩机的吸入腔21上。管道35上设有压差检测器36。检测器36包括第一压力传感器37,第二压力传感器38以及信号处理器39。检测器36起到了一个检测压力差的电子装置。两个压差监测点P1,P2位于管道35中。监测点P1,P2沿着流动方向间隔一段距离。第一压力传感器37在上游点P1处检测到压力PsH,而第二压力传感器38在下游点P2检测到压力PsL。信号处理器39从传感器37,38接收到与PsH,PsL相关的信号并计算出压差△P(t)。接着,处理器39将表示压差△P(t)的信号输送到控制器60。

        压缩机的容量越大,制冷回路中的致冷剂流速就会越高。致冷剂的流速越大,回路中单位长度上的压力损失就越大。也就是说,在制冷回路中两点之间的压力损失与回路中致冷剂的流速是相对应的。通过在两点P1,P2之间检测压差△P(t)(△P(t)=PsH-PsL)能够间接地检测压缩机的容量。也就是说,压差检测器36检测出制冷回路中的致冷剂流速和压缩机容量并输出一个代表所检测到的信息的电信号。

        控制器60控制车辆的空调系统。如图2所示,控制器60包括一个CPU,一个ROM,一个RAM,一个计时器以及一个输入-输出电路。ROM储存着各种控制程序(见图4-9中的流程图)和初始数据。计时器在已经过一定时间段后根据来自于CPU的指令和信号记录所逝去的时间。输入-输出电路是一个具有输入-输出端的接口电路。驱动电路61与输入-输出电路的输出端相连。驱动电路61根据控制器60的指令将采用功率控制的驱动信号输送到控制阀40的线圈54??刂品?0和控制器60构成了控制压缩机容量的装置。

        如图2所示,输入-输出电路的输入端与压差检测器36、空调开关62、温度调节器63以及电子控制装置(ECU)相连??盏骺?2是一个可位于开(ON)和关(OFF)状态的开关,以便启动空调系统并将与空调系统的开/关(ON/OFF)状态有关的信息输送到控制器60。温度调节器63将与一目标温度Te(set)有关的信息输送到控制器60。温度传感器64位于蒸发器33的附近以便检测乘客室的温度,并将和所检测到的温度Te(t)有关的信息输送到控制器60。压差检测器36将与制冷回路中的致冷剂流速有关的且和压缩机容量有关的信息△P(t)输送到控制器60。

        ECU与车辆的速度传感器65、引擎速度传感器66以及节流传感器67相连。该节流传感器67检测位于引擎吸入通道中的节流阀的开启尺寸。节流阀的开启尺寸代表了气体踏板压下的程度??刂破?0通过ECU接收到与车辆的运行状态相关的信息,即,车辆的速度V,引擎速度NE,气体踏板压下的程度Ac(t)。气体踏板压下程度可以直接检测到???1,传感器63、64、65、66、67以及ECU构成了外部信息检测器M1。

        控制器60根据来自于外部信息检测器M1的信息检测出电流状态并计算出从驱动电路61输送到线圈54上的信号的占空率Dt。接着,控制器60将具有计算出的占空率Dt的信号输送给驱动电路61。因此,控制阀40连续地调节供给通道28的开口以改变曲柄压力Pc。

        下面,参照图4-9所示的流程图对借助于控制器60所进行的功率控制进行描述??刂破?0为了控制压缩机容量进行这种功率控制。图4中的流程图图释了一个用来控制该空调系统的程序的主程序。图5-9图释了在满足某种条件时要执行的子程序。

        当车辆的点火开关或启动开关打开时,电流就输送给ECU和控制器60,使ECU和控制器60开始计算。在图4中的步骤S41中,控制器60根据初始程序执行初始化设置。例如,控制器60对目标压差TPD和占空率Dt赋予初值。目标压差TPD在压差(PsH-PsL)反馈控制中是一个目标值。执行完步骤S41后,控制器60进入步骤S42。

        在步骤S42中,控制器60会判断空调开关62的开幕/关(ON/OFF)状态。如果开关62开启,控制器就进入步骤S43并判断车辆是否停车(没有移动)且引擎是否空转。具体而言,就是控制器60判断车辆的速度是否为零且引擎速度NE是否不为零。如果步骤S43的判断结果为否定,控制器60就会进入特殊条件判断程序(S44到S47)。如果步骤S43的判断结果为肯定,控制器60就会进入作为检查调节的第二程序RF6。即使车辆速度大于零,当传动机构和离合器没有将动力从引擎传递给车轮时,判断结果依然是肯定。

        在第一判断步骤(S44)中,控制器60判断电流气体踏板的压下程度是否超过了第一规定值Ac(D1)。具体而言,就是控制器60判断当前压下程度Ac(t)是否大于一个与车辆在平坦的公路面上行驶时的恒定速度相应的值?;痪浠八?,就是控制器60判断引擎负载是否会由于例如车辆的爬山运动而变得较大。第一规定值Ac(D1)可以设定为例如最大压下程度的百分之八十到九十。如果步骤S44的判断结果是肯定,也就是说,如果引擎负载较大,控制器60就会进入作为高负载的第三程序RF7。

        在第二判断步骤(S45)中,控制器60判断当前踏板压下程度Ac(t)是否大于一通过将容许的增加量α加到先前的踏板压下程度Ac(t-1)上所计算出的值。也就是说,在步骤S45中,控制器60判断踏板压下程度Ac(t)是否已经增加了一个大于容许增加量α的量。采用这种方式,控制器60检测例如车辆是否为了超过另一个车辆而加速。利用一个适当的容许值β就能确定踏板压下程度Ac(t)的变化是否仅仅是一种波动或是一种预计压下。如果步骤S45的判断结果为肯定,也就是说,当车辆需要加速时,控制器60就进入作为加速的第四程序RF8。如果步骤S45的判断结果为否定,控制器就将当前压下程度Ac(t)当作在下一个循环中的步骤S45中所使用的当前压下程度Ac(t-1)储存起来。

        在第三判断步骤(S47)中,控制器60会判断当前踏板压下程度Ac(t)是否小于最小压下程度Ac(min)。最小压下程度Ac(min)是踏板压下程度的最小值。在司机根本不压下气体踏板时,气体踏板压下程度Ac(t)被定为最小。此时,要防止引擎失速。在步骤S47中,控制器60会检测例如车辆是否在走下坡路或者是否在减速。如果判断结果是肯定,也就是说,如果车辆处于惯性或减速运行,则控制器60就进入作为以惯性或减速方式移动的第五程序RF9。

        如果步骤S47的判断结果是否定,则步骤S44、S45、S46的判断结果都是否定。在这种情况下,车辆处于普通运行状态。如果步骤S47的判断结果是否定,控制器60就进入第一子程序RF5。在大多数情况下,控制器60在执冲程序RF5后就返回到步骤S42。

        图5图释了第一子程序RF5,执行该程序以便对压缩机容量进行反馈控制。执行步骤S51到S54以便对目标压差TPD进行复查。在步骤S55到S58中,占空率Dt受到如下控制,即,试图使由压差检测器36检测到的实际压差△P(t)达到目标值TPD。

        在步骤S51中,控制器60会判断温度传感器64检测到的蒸发器33附近的温度Te(t)是否高于由温度调节器63所设定的目标温度Te(set)。如果步骤S51的判断结果是否定,控制器60就会进入步骤S52。在步骤S52中,控制器60会判断温度Te(t)是否低于目标温度Te(set)。如果步骤S52的判断结果还是否定,所检测到的温度Te(t)则等于目标温度Te(set)。因此,就没必要对目标压差TPD执行改变制冷性能的变化。

        如果步骤S51的判断结果是肯定,蒸发器33上的热负载就比较大。因此,控制器60就会在步骤S53中使得目标压差TPD增加一个量dp。该增加后的目标压差TPD称之为新的TPD。且先前的目标压差称之为老的TPD。目标压差TPD的增加提高了制冷性能。如果步骤S52的判断结果是肯定,蒸发器33的热负载就较小。在这种情况下,控制器60就会在步骤S54中使得目标压差TPD减少一个量dp,这能够降低制冷性能。

        在步骤S55中,控制器60会判断由检测器36检测到的压差△P(t)是否大于目标压差TPD和容许余量W之和。如果步骤S55的判断结果为否定,控制器60就判断压差△P(t)是否小于目标压差TPD和容许余量W之差。压差控制(摆动幅度)的精度可以通过改变容许余量w来进行调节。如果步骤S55和S56的判断结果是否定,则当前压差△P(t)在值(TPD-W)和(TPD+W)之间。在这种情况下,控制器60就不改变占空率Dt而结束程序RF5。

        如果步骤S55是肯定,控制器60就会在步骤S57中使得占空率Dt减小一个量△D并将计算值(Dt-△D)输送到驱动电路61。这会减小螺线管部分51的电磁力并因此而增大供给通道28的开启尺寸。结果,曲柄压力Pc和缸孔1a内的压力之间的差值就会增加,且斜盘12的倾角度就会减小。相应地,压缩机容量就会减小且力矩也会下降。

        如果步骤S56的判断结果为肯定,控制器60就会在步骤S58中使得占空率Dt增加一个量△D,并将值(Dt+△D)输送到驱动电路61。这会增加螺线管部分51的电磁力并因此而减小供给通道28的开启尺寸。结果,曲柄压力Pc和缸孔1a内的压力之间的差值就会减小,且斜盘12的倾角度就会增大。因此,压缩机容量就会增大且力矩也会上升。如果所检测到的压差△P(t)与目标压差TPD相差极大,控制器60就会在步骤S57和/或S58中对占空率进行反馈控制,以便使得压差△P(t)达到目标压差TPD。

        图10中的曲线说明了在步骤S53中增大目标压差TPD后压差△P(t)在步骤S55至S58中随时间的变化。在目标压差TPD从老TPD改变为新TPD后,压差△P(t)迅速地达到新TPD的水平。具体而言,就是压差△P(t)的波动在时间段T1或T2之内在(TPD-W)和(TPD+W)之间的范围内衰减,该时间段极大地缩短了。这是因为压差△P(t)被用作反馈控制的对象。压差△P(t)代表了循环致冷剂的流速。致冷剂的流速迅速地反映在采取功率控制的控制阀40的开启尺寸上。因此,压差△P(t)能在一相对较短的时间内达到目标压差TPD。接着,控制器60结束第一子程序RF5。如果将一绝对压力值,例如受到热负载影响的吸入压力Ps,用作反馈的参数,压差△P(t)将不会象图10中所示的那样迅速地达到目标值TPD。

        如果图4中的步骤S43的判断结果是肯定,控制器60会执行图6中所示的第二子程序RF6。在步骤S61中,控制器60判断由ECU传送来的引擎速度NE是否小于最小空转速度IDmin。如果步骤S61的判断结果是否定,控制器60就会进入步骤S62并判断引速度NE是否大于一最大空转速度IDmax。如果步骤S61和S62的判断结果是否定,则引擎速度NE就在最大空转速度IDmax和最小空转速度IDmin之间。在这种情况下,控制器60就不会该变占空率Dt并且返回到主程序。

        如果步骤S61的判断结果是肯定,则空转的引擎速度NE就处于低的非正常状态且引擎的运行状态就不稳定。因此,控制器60就会在步骤S63中将占空率Dt变为最小值Dt(min)从而使得压缩机力矩最小化。这就会减小施加在引擎上的力矩并因此提高引擎的速度。

        如果步骤S62的判断结果是肯定,在引擎的空转速度NE就处于高的非正常的状态。在步骤S64中,控制器60就会使得占空率Dt增加一个量△D从而使得压缩机的容量或力矩有一点增加。这会增加引擎的负载,且因此降低引擎速度NE。因此,引擎速度NE得到稳定。也就是说,在程序RF6中,压缩机负载力矩可以得到调节以稳定引擎的空转速度NE。在步骤S64中得到调节的占空率Dt的值不会超过最大占空率Dt(max)。

        如果图4中的步骤S44的判断结果是肯定,控制器60则执行图7中所示的第三子程序RF7。在步骤S71中,控制器60将当前占空率Dt作为恢复目标值DtR储存起来?;指茨勘曛礑tR被用于步骤S74的占空率恢复控制程序中。在步骤S72中,控制器60将占空率Dt变为最小值Dt(min)并指令驱动电路61利用最小值Dt(min)进行功率控制。在步骤S73中,控制器60会判断当前踏板压下程度Ac(t)是否小于第二规定值Ac(D2),该第二规定值小于第一规定值Ac(D1)。执行步骤S73以判断压下程度Ac(t)是否降低,也就是判断引擎负载是否降低。这两个不同的规定值Ac(D1)和Ac(D2)被用来产生一个滞后。这种滞后防止了激振,这种激振在仅仅使用一个规定值的情况下会出现。只要步骤S73的判断结果为否定,占空率Dt就会保持在最小值Dt(min)。因此,供给通道28的开启尺寸就会最大化且曲柄压力Pc得到提高。因此,只要引擎负载较大,压缩机容量和负载就会最小化,这会降低引擎负载。

        在步骤S74中,控制器60逐渐将占空率Dt从最小值Dt(min)提高到恢复目标值DtR。步骤S74中的图表图释了占空率Dt的变化。在时间点t1处,步骤S73的判断结果是肯定。在时间段(t2-t1)期间,占空率Dt是线性变化,直到其达到恢复目标值DtR为止。如果占空率Dt的改变太快的话,斜盘12的倾斜也会变化的很快,这就会产生振动。因此,步骤S74的图表中的直线的坡度可以这样确定,即,使得占孔率Dt逐渐改变。当占空率Dt达到恢复目标值DtR时,控制器60就结束子程序RF7并返回到主程序。

        如果图4中的步骤S45的判断结果是肯定,控制器60就会进入图8中所示的第四子程序RF8。在步骤S81中,控制器60将当前占空率Dt作为恢复目标值DtR储存起来。在步骤S82中,控制器60将当前温度Te(t)作为初始温度Te(INI)储存起来。在步骤S83中,控制器60启动计时器。在步骤S84中,控制器60将占空率Dt改变为最小值Dt(min)并指令驱动电路61利用最小值Dt(min)进行功率控制。因此,控制阀40的开启尺寸,或供给通道28的开启尺寸被最大化,这就会增大曲柄压力Pc。在步骤S85中,控制器60就会判断计时器所记录的流逝的时间是否大于一预定时间ST。如果步骤S85判断结果是否定,则占空率Dt就被保持在最小值D(min)?;痪浠八?,就是供给通道28保持完全开启状态至少直到预定时间ST消逝完为止。因此,压缩机的容量和负载力矩被最小化。在引擎加速的同时引擎负载在时间段ST内降低。由于车辆加速持续时间通常较短,时间段ST不必要太长。

        当时间ST流逝时,控制器60会判断当前温度Te(t)是否高于将值β与初始温度Te(INI)相加所计算出的一个值。也就是控制器60判断温度Te(t)在至少经过时间段ST后是否会增加一个大于值β的量。也就是控制器会判断在步骤S86中制冷性能是否有必要立即恢复起来。

        如果步骤S86的判断结果是肯定,乘客室温度可能会上升。在这种情况下,控制器60在步骤S87中将占空率储存起来。因此,斜盘12的倾斜度就不会快速改变,这就会防止振动。步骤S87的图表图释了占空率Dt的变化。步骤S86的结果被确定为肯定的时刻为时间点t4。在该时间点处,占空率Dt被恢复到恢复目标值DtR的时刻是时间点t5。在时间段(t5-t4)期间,占空率Dt线性变化直到其达到恢复目标值DtR为止。该时间段(t5-t4)等于时间段ST与在步骤S86中重复否定结果的时间段之和。当占空率Dt达到目标值DtR时,控制器60结束第四子程序RF8并返回主程序。

        如果图4中的步骤S47的判断结果是肯定,控制器60就会执行图9所示的第五子程序RF9。在步骤S91中,控制器60将当前占空率Dt作为恢复目标值DtR储存起来。在步骤S92中,控制器60将占空率Dt改变为最大值Dt(max)并指令驱动电路61利用最大值Dt(max)执行功率控制。在步骤S93中,控制器60会判断蒸发器33附近的当前温度Te(t)是否高于目标温度Te(set)。如果步骤S93的判断结果是肯定,控制器60会判断当前踏板压下程度Ac(t)是否为最小值Ac(min)。如果步骤S93和S94的判断结果都是肯定,则控制器60就会将占空率Dt保持在最大值Dt(max),这就会将供给通道28关闭并降低曲柄压力Pc。因此,压缩机容量和力矩被最大化。在车辆以惯性或减速方式移动时,车辆的动能被用来驱动压缩机。步骤S93、S94以及S92的循环是一个类似于电车的再生制动的一种能量再生程序。在第五子程序RF9中,在引擎E上的力矩不大时,车辆的过剩的动能可用来驱动空调系统对乘客室制冷。

        主程序RF5与正常的容量控制相应。第三子程序RF7到第五子程序RF9与特殊容量控制相应。

        如果步骤S93的判断结果是否定,也就是如果所检测到的温度Te(t)低于目标温度Te(set),就没有必要制冷。如果步骤S94的判断结果是否定,也就是当气体踏板压下程度Ac(t)较大时,车辆则既没有减速也没有利用惯性移动。在这种情况下,占空率Dt则在步骤S95中象在图7、8中的流程图那样以减小振动的方式得到恢复。步骤S95的图表图释了占空率Dt的变化。步骤S93或S94的判断结果被确定为否定的时刻是时间点t6。占空率Dt达到目标值DtR的时刻被确定为时间点t7。在经过一段时间(t7-t6)后,占空率Dt就从最大值Dt(max)改变为恢复目标值DtR。当占空率Dt达到目标值DtR时,控制器60就结束第五子程序RF9并返回到主程序。

        该实施例具有如下优点。

        压差监测点P1、P2位于制冷回路中,且两监测点P1、P2之间的压差△P(t)受到控制以便采用反馈控制方式控制压缩机容量。因此,不管蒸发器上的热负载怎样,容量都可以根据电流的供给而迅速地降低或增加。这样,当车辆加速时,车辆的响应在不降低车辆的稳定性的情况下得到提高。

        容量可以根据压差△P(t)进行反馈控制。在反馈控制中,目标压差TPD可以根据所检测到的温度Te(t)和目标温度Te(set)在如图5所示的步骤S51至S54中进行自动调节。因此,压缩机容量不但在正常条件下为了保持乘客室的温度而得到控制,而且在特殊条件下也可以得到改变。

        利用压差△P(t)的反馈控制使得占空率可以在步骤S74、S87以及S95中以理想的方式(在该本实施例中为线性途径)得到恢复。也就是说,容量是从最小值线性地逐步增加的。

        图27示出了第二实施例。在第二实施例中,两个压力监测点P1、P2位于管道56中,它们将排出腔22和冷凝器31连接起来。压差检测器36沿管道56布置,以便检测压差△P(t)。在这种情况下,致冷剂的流速根据压差△P(t)进行控制。因此能够执行如图27所示的反馈控制。

        如图27所示,可以在监测点P1、P2之间安装一个象节流阀一样的流阻器57。流阻器57增加了两监测点P1、P2之间的压差。因此,致冷剂的流速就会更容易检测到。

        下面即将参照图11至15对第三实施例进行描述。该实施例涉及到一个使用了容量控制阀CV2的容量控制机构。该控制阀CV2机械地控制制冷回路中的两监测点之间的压差△P(t)。与第一实施例中相应元件相同或相似的元件用同一符号表示。

        图11中所示的压缩机具有一容量控制阀CV2,它与图1中所示的压缩机的控制阀40不同。如图12所示,压力导引通道72形成于壳体内。通道72独立于排泄通道27和供给通道28。

        如图13所示,大致成环形的侧壁71形成于后部壳体元件4中以便将吸入腔21和排出腔22分开。压力导引通道72(图中只示出一个)形成于侧壁71和阀板3中。每一个通道72都对应于缸孔1a之一。每一通道72的一端都与控制阀CV2相连,且其另一端开口于缸孔1a。

        当每一个活塞20从上死点中心位置向到下死点中心位置运动时,相应的压力导引通道72就在缸孔1a通过吸入口23与吸入腔21相连的同时与缸孔1a相通。当每一个活塞20从下死点中心位置向上死点中心位置运动时,吸气阀24就关闭压力导引通道72。也就是说,压力导引通道72有选择地将缸孔1a和控制阀CV2连接起来和使它们断开。最起码总是有一个活塞20在相关的缸孔1a中从上死点中心位置向到下死点中心位置运动,因此,最起码总是有一个缸孔1a与相应的压力导引通道72相通。

        图14图释了用于图11中的压缩机中的容量控制阀CV2。

        控制阀CV2包括入口阀部分和螺线管部分。该入口阀部分可调节供给通道28的开启尺寸,该通道将排出腔22同驱动腔5连接起来。该螺线管部分起到电磁致动器M2的作用,该致动器能够根据供给的电流来控制位于控制阀CV2中的杆件80。杆件80具有远端的小直径部分81,中间的阀件部分82以及近端的大直径部分83。

        阀壳85具有上部元件85a和下部元件85b。上部元件85a构成了入口阀部分而下部元件85b构成了螺线管部分。

        阀腔86,连通通道87以及压力传感腔88形成于上部元件85a中。杆件80在阀腔86、连通通道87以及压力传感腔88内延伸并轴向地移动。连通通道87与阀腔86相通。杆件80有选择地使通道87和阀腔86断开连通。连通通道87通过一作为阀壳的一部分的侧壁与压力传感腔88分隔开。

        阀腔86的底部是由固定铁芯75的上表面形成的。Pd接口89径向地穿过阀腔86。阀腔86通过Pd接口89以及供给通道28的上游部分与排出腔22相连。Pc接口90径向地穿过连通通道87。连通通道87通过供给通道28的下游部分以及Pc接口90与曲柄腔5相连。因此,形成于控制阀CV2中的Pd接口89、阀腔86、连通通道87以及Pc接口90就构成了供给通道28的一部分,该通道将排出腔22同曲柄腔5连接起来。

        杆件80的阀体82位于阀腔86中。连通通道87的直径大于小直径部分81的直径且小于大直径部分83的直径。阀座91形成于连通通道87的开口上,该通道起到了阀孔的作用。如果杆件80从图14所示的位置,或者说从最下面的位置,移动到阀体82接触到阀座91的最高位置,连通通道87就被关闭了。也就是说,杆件80的阀体82起到入口阀体的作用,该阀体能够控制供给通道28的开启尺寸。

        小直径部分81的末端位于压力传感腔88中。一分隔元件安装在末端上,分隔元件是一个可移动的壁92。该移动壁92轴向地将压力传感腔88分成P1压力腔93和P2压力腔94??梢贫?2可以在压力传感腔88内轴向地移动??梢贫?2可阻止流体在P1压力腔93和P2压力腔94之间移动。

        P1压力腔93始终通过一形成于阀壳内的P1接口93a和吸入腔21相通。另一方面,P2压力腔94通过P2接口94a以及压力导引通道72始终与至少一个缸孔1a相通。P1压力腔93的内部受到吸入腔21中压力Ps的影响。P1压力腔93中的压力Ps为压力PsH。P2压力腔94的内部受到缸孔1a中的压力影响,活塞20在该缸孔中从下死点中心位置移动到下死点中心位置。P2压力腔94内的压力为压力PsL??梢贫?2的上下表面承受着吸入压力PsH和来自于缸孔1a的压力PsL。由于上表面和下表面具有基本上相同的面积S,所以,可移动壁92对杆件80施加有一个向下的力F1,且力F1的数量可以由方程式F1=(PsH-PsL)*S来表示。压力传感腔88,可移动壁92,P1压力腔93以及P2压力腔94构成一机械的压差检测器。

        螺线管部分包括杯形缸体74。缸体74与固定铁芯75相适配。螺线管腔76位于缸体74内。一柱塞,也就是可动铁芯77,容装在螺线管腔76中。铁芯77可轴向地移动。杆件80的大直径部分83位于固定铁芯75中以轴向地移动。大直径部分83的下端位于螺线管腔76内并与一形成于可动铁芯77的中心的孔相配合??啥?7就被束缚在大直径部分83上。因此,可动铁芯77与杆件80成为一体地移动。

        弹簧78安装在固定铁芯75和可动铁芯77之间。弹簧78推动可动铁芯77和杆件80以使得可动铁芯77远离固定铁芯75。弹簧78使得可动铁芯77和杆件80返回到最低位置或初始位置。线圈79绕固定铁芯75和可动铁芯77缠绕。线圈79接收来自于驱动电路61的驱动信号。驱动信号具有一基于控制器60的指令的预定占空率Dt。线圈79产生一电磁力F2,该电磁力的数量与占空率Dt相应,或与电流的值相应。电磁力F2使得可动铁芯向固定铁芯75移动,这就使得杆件80向上移动。

        当没有电流供应给线圈79时(Dt=0%),弹簧78使杆件80移动到如图14所示的最低位置。在这种情况下,杆件80的阀体82离开阀座91,这样就将入口阀部分完全打开。

        当在占空率的范围内的最小电流被供应给线圈79时,向上的力F2大于弹簧78的向下的力f2。因此,力(F2-f2)就反作用于力F1。当电流被供应给线圈79时,阀体82相对于阀座91的位置是由力(F2-f2)和力F1的合力来决定的。相应地确定控制阀CV2的开启尺寸。通过供给通道28流向曲柄腔5的气体的流速根据控制阀CV2的开启尺寸来确定。流出曲柄腔5经排泄通道27并流进曲柄腔5的气体的流速可以调节曲柄压力Pc。

        电磁力F2电动地控制力F1的目标值。力F1代表吸入压力PsH和缸孔1a内的压力PsL的差值△P(t)。电磁力F2可以通过改变流向线圈79的电流得到调节并限定所需的目标压差TPD。因此,螺线管部分,驱动电路61以及控制器60起到了用来从外部改变压差的目标值的变更装置的作用。因此,图14中所示的控制阀CV2是一个根据输送给线圈79的电流值来改变目标压差TPD的入口控制阀。

        图14的检测器M1包括传感器62、63、64、65、66、67以及ECU。外部信息检测器M1输送给控制器60的外部信息与图1至10所示的实施例中的信息相同。在本实施例中,控制器60和容量控制阀CV2构成了容量控制装置。在第二实施例中,控制器60基本上是根据图4中所示的主程序进行运行的。

        图1?5中所示的子程序RF15表示压缩机在普通容量控制模式下运行时压缩机容量的反馈控制过程??刂品V2利用可移动壁92来检测压差??刂品V2机械和自动地对与压差△P(t)(△P(t)=PsH-PsL)相关的阀开启尺寸进行反馈控制。在子程序RF15中,目标压差TPD可以随着蒸发器33上的热负载进行修正。图15中的步骤S151至S153与当引擎速度较高时用来防止在压缩机中卡住的一种避险控制。步骤S154至S157体现了一种用于通过调节占空率Dt来改变目标压差TPD的控制步骤。

        在步骤S151中,控制器60确定引擎速度NE是否大于或等于预定值K。该预定值K是判断压缩机不正常工作的可能性的临界点,并被设定为例如5000转/分(rpm)或6000转/分(rpm)。如果引擎速度NE保持在值K之上,则不正常工作状态就可能发生。如果步骤S151的判断结果是肯定,则控制器60就会判断占空率Dt是否大于一预定的安全值DtS。该安全值DtS是占空率Dt的上限值。如果在步骤S152中占空率Dt大于安全值DtS,则目标压差TPD和压缩机容量将会变得过大。具体而言,例如安全值DtS为40%或50%。如果步骤S151和所52的判断结果是肯定,则占空率Dt为一个迫使压缩机在过大容量状态下运转的值。在这种情况下,控制器60就会指令驱动电路61在步骤S153中将占空率Dt降低到安全值DtS。采用这种方式,当引擎速度NE高于临界值K时,可以防止压缩机在过大容量条件下运转。如果步骤S151或S152的判断结果为否定,或在占空率Dt于步骤S153中得到调节后,控制器60会进入步骤S154。

        在步骤S154中,控制器60会判断蒸发器33的温度Te(t)是否大于目标温度Te(set)。如果步骤S154的判断结果为否定,控制器60则进入步骤S155并判断温度Te(t)是否低于目标温度Te(set)。如果步骤S155的判断结果为否定,温度Te(t)则等于目标温度Te(set)。因此,控制器60不会指令驱动电路61去改变占空率Dt并终止程序RF15。

        如果步骤S154的判断结果为肯定,则表示蒸发器33上的热负载比较大。在这种情况下,控制器60进入步骤S156并使得占空率Dt增加一个单位△D??刂破?0指令驱动电路61将占空率Dt增加到(Dt+△D)。因此,螺线管部分的电磁力F2被增大,这就会增大控制阀CV2的目标压差TPD。此时,压差△P(t)不能使得向上的力和向下的力相等。所以,杆件80就会被向上移动以压缩弹簧78。阀体82的位置是由力(F2-f2)和力F1的合力来确定的。也就是说,阀体82位于满足方程F1=(F2-f2)的位置。结果,供给通道28的开启尺寸就减小了并且曲柄压力也降低了。

        因此,压力Pc和缸孔1a内的压力之间的压差就会变小,这就会使斜盘12的倾斜度增大。从而,压缩机的容量和负载也增加。增加后的压缩机容量使得温度Te(t)降低。而且,监测点P1、P2之间的压差也会增大。

        如果步骤S155的判断结果是肯定,则表示蒸发器22的热负载较小。在这种情况下,控制器60会进入步骤S157并使得占空率Dt减小一个量△D??刂破?0会指令驱动电路61将占空率Dt减小到(Dt-△D)。这就会降低螺线管部分的电磁力F2,从而降低控制阀CV2的目标压差TPD。接着,杆件80就被向下移动一减小弹簧78的向下的力。阀体82则被移动到满足方程F1=(F2-f2)的位置。结果供给通道28的开启尺寸就增大且曲柄压力Pc也得到提升。

        曲柄压力Pc和缸孔1a内的压力之间的压差相对较大。这就会使斜盘12的倾角度减小。从而,压缩机的容量和负载也减小。减小后的压缩机容量降低了蒸发器的热还原性能并使得温度Te(t)上升。而且,监测点P1和P2之间的压差也会减小。

        采用这种方式,如果温度Te(t)不等于目标温度Te(set),则使得目标压差TPD最佳化,且控制阀CV2自动地改变其阀开启尺寸以使得温度Te(t)接近目标温度Te(set)??刂品V2就起到了一个能保持监测点P1和P2之间的压差或气体流速的入口控制阀的作用。

        第三个实施例具有图1至10中所示实施例相同的优点。

        图16示出了根据第四实施例的控制阀。图16的控制阀与图14中的控制阀在杆件和阀体的结构上有所不同。球形阀体96位于阀腔86中以便接触阀座91。阀体96与可移动壁92通过小直径杆97相连??梢贫?2、杆97以及阀体96可沿轴线方向一体地移动。杆件80的上端位于固定铁芯75中可轴向移动。杆件80的上端与阀腔86内的阀体96接触。

        当具有最小占空率Dt的电流被输送给线圈79时,杆件80就与阀体96接触。阀体96通过杆97与可移动壁92相连。正如在图14中所示的控制阀的情况一样,阀体96的位置是由基于压差△P(t)(△P(t)=(PsH-PsL)的力F1、电磁力F2以及弹簧78的力f2之间的合力所确定的。从而供给通道28的开启尺寸可以得到控制。图16所示的控制阀具有如图14中的控制阀相同的优点。

        图17和18示出了根据第五实施例的容量控制阀CV3??刂品V3具有入口控制阀和出口控制阀的功能。和图14中所示的控制阀的区别将在下面进行主要描述。

        当控制阀CV3作为入口控制阀时,排泄通道27总是一直起到一个将致冷气体从曲柄腔中释放的出口通道的作用,控制阀CV3则调节供给通道28或一个入口通道??刂品V3控制从排出腔22流向曲柄腔5的气体的流速以便将曲柄压力Pc设定为一理想值。

        当控制阀CV3作为出口控制阀时,控制阀CV3就位于排泄通道27或出口通道上,当每一个活塞20在相对应的缸孔1a中压缩气体时,缸孔1a中的致冷气体就会在活塞20的表面和缸孔1a的内壁之间泄漏到曲柄腔5中。泄漏吸气称之为渗漏气体。渗漏气体会增加曲柄腔5中的压力??刂品V3把从曲柄腔5流到吸入腔21的致冷气体的流速调节到一理想值。

        控制阀CV3具有一位于其上半部分中的进一出口阀部分和一位于其下半部分中的螺线管部分。

        图11的排泄通道27将曲柄腔5和吸入腔21连接起来。在图17、18所示的实施例中,排泄通道27的一部分将曲柄腔5和控制阀CV3连接起来。压力导引通道72与控制阀CV3中的排泄通道27相连。压力导引通道72构成了排泄通道27的一部分。进一出口阀部分有选择地控制供给通道28的开启尺寸和排泄通道27、72的开启尺寸。螺线管部分包括备有杆件80的电磁致动器M2。致动器M2根据输送给螺线管的电流值来移动杆件80。杆件80的近端固定在可动铁芯77上。螺线管部分的其它结构基本上与图14中所示的控制阀CV2的螺线管部分的那些结构相同。

        配合部分80a形成于杆件80的远端部分。该配合部分80a位于连通通道87中。配合部分80a的直径大于杆件80的剩余部分的直径。第一配合表面80b位于配合部分80a和杆件80的剩余部分之间。第二配合表面80c形成于配合部分80a上端面。入口阀体98和出口阀体100有选择地将连通通道87和阀腔86或压力传感腔88连通起来。

        象在图14的控制阀CV2一样,Pd接口,阀腔86,连通通道87以及Pc接口构成了供给通道28的一部分。

        环状入口阀体98位于阀腔86中。该入口阀体98有间隙地安装在杆件80上从而其可以滑动。入口阀体98的外径小于阀腔86的直径并大于起到阀孔作用的连通通道87的直径。阀腔86和通道87之间台阶起到了阀座91的作用。入口阀体98与阀座91接触。弹簧99位于阀腔86的底部和入口阀体98之间。弹簧99始终向上或沿着使阀体98接触阀座91的方向推动阀体98。连通通道87被阀体98关闭。弹簧99的向上的力f3小于弹簧78的向下的力f2。

        可移动壁92位于压力传感腔88中可轴向地移动??梢贫?2将压力传感腔88分成P1压力腔93和P2压力腔94??梢贫?2可阻止流体在P1压力腔93和P2压力腔94之间移动。P1压力腔93始终通过一形成于阀壳内的P1接口93a与吸入腔21相通。P2压力腔94通过压力导引通道72以及一形成于阀壳中的P2接口94a与缸孔1a相通。

        P1压力腔93的内部受到吸入腔21中压力Ps的影响。P1压力腔93中的压力Ps为压力PsH。P2压力腔94的内部受到缸孔1a中的压力影响。P2压力腔94内的压力为压力PsL。压力PsL小于压力PsH。Pc接口90、连通通道87、P2压力腔94、以及P2接口94a将排泄通道27连接到压力导引通道72上。当相关的活塞20处于吸气冲程时每一缸孔1a中的压力都接近于Ps。供给通道28的下游部分还能起到排泄通道27的上游部分的功能。压力传感腔88、可移动壁92、P1压力腔93以及P2压力腔94起到了控制阀CV3的压差检测器的作用。

        出口阀体100与可移动壁92构成一体,并位于P2压力腔94中。出口阀体100随着可移动壁92的运动而移动以靠近或远离连通通道87。出口阀体100的直径大于连通通道87的直径。因此,连通通道87和P2压力腔94之间的台阶起到了阀座101的作用。如图17所示,出口阀体100接触阀座101。当杆件80向下移动时,可移动壁92和出口阀体100一起向下移动,且出口阀体100被一力F1压靠在阀座101,该力F1反映了压力腔93、94之间的压力差(F1=PsH-PsL)。这样就将连通通道87关闭。

        配合部分80a的轴向长度比连通通道87的轴向长度要短。因此,根据螺线管部分的电磁力F2的大小,配合部分80a可以同时和两个阀体98和100分开。在这种情况下,阀体98、100分别与阀座91、101接触。也就是说,排泄通道27和供给通道28同时被关闭?;痪浠八?,就是控制阀CV3根据螺线管部分的占空率或者作为入口控制阀或者作为出口控制阀。

        下面将描述容量控制阀CV3的操作过程

        当没有电流供应给线圈79时(Dt=0%),弹簧78使杆件80移动到如图17所示的最低位置。在这种情况下,第一配合部分80b克服弹簧99的力而接触入口阀体98。结果入口阀体98与阀座91分离且供给通道28的开启尺寸被最大化。另一方面,可移动壁92和出口阀体100位于压力传感腔88中的最低位置。这就使得出口阀体100将连通通道87关闭。此时,控制阀CV3起到了入口控制阀的作用。

        当向线圈79输送一个在某一占空率DT范围内的最小电流时,向上的力F2就大于弹簧78的向下的力f2。杆件80会一直向上移动直到第二配合表面80c接触到出口阀体100的底部为止。当杆件80向上移动时,第一配合表面80b与入口阀体98分开。因此,入口阀体98就被弹簧99的力压靠在阀座91上。结果供给通道28被入口阀体98关闭。

        当向上的电磁力F2较大时,配合部分80a就向上推动阀体100使得压力导引通道72与排泄通道27连通其来。此时,控制阀CV3就起到了一个出口控制阀的作用。出口控制阀体100通过杆件80与螺线管部分相连。

        当控制阀CV3起到出口控制阀作用时,弹簧78的力f2反作用于电磁力F2。合力(F2-f2)反作用于基于压差产生的力F1。因此,当向线圈79输送电流时,出口阀体100相对于阀座101的位置这样确定,即,使得合力(F2-f2)等于力F1。也就是说,出口阀体100可改变排泄通道27和压力导引通道72的开启尺寸。因此,经排泄通道27从曲柄腔5中泄放出的致冷气体的流速被改变。曲柄压力Pc可以根据从曲柄腔5中流出的气体的流速和渗漏气体的流速的关系来进行调节。

        控制阀CV3的开启尺寸是由力F1和螺线管部分的向上的力(F2-f2)的合力来确定的。电磁力F2以电动方式调节。因此,力F1的目标值可以得到调节。力F1代表压力PsH和PsL之间的压差。电磁力F2确定一个与供应给线圈79的电流值相应的理想压差TPD。螺线管部分、驱动电路61以及控制器60起到了一个用来改变目标压差TPD的改变装置的作用??刂品V3起到了根据一从另一位置输送给线圈79的电流来改变目标压差TPD的出口控制阀的作用。

        在图17和18的实施例中,容量控制装置至少包括控制器60和控制阀CV3??刂破?0以基本上等同于图14的实施例的方式控制着控制阀CV3。

        控制阀CV3具有图11至14中所示的控制阀CV2相同的优点。

        下面将参照图19对第六实施例的出口控制阀CV4进行描述??刂品V4包括形成于阀壳85内的阀腔86,连通通道87和压力传感腔88。阀腔86通过排泄通道27与曲柄腔5连通。连通通道87通过排泄通道27与吸入腔21连通。阀体96位于阀腔86中可以和阀座91接触。阀体96有选择性地将阀腔86和连通通道87连接起来。因此,阀腔86和连通通道87构成了排泄通道27的一部分。

        阀体96通过小直径的杆97与可移动壁92相连。阀体96、杆97以及可移动壁92可沿着轴线方向(沿着图19中的水平方向)一体地移动??梢贫?2将压力传感腔88分成P1压力腔93和P2压力腔94。P1压力腔93比P2压力腔94离阀腔86近?;诩嗖獾鉖1和P2之间的压差产生的力F1使得可移动壁92远离阀腔86移动(即向图19中所示的右方移动)。压力传感腔88、可移动壁92、P1压力腔93以及P2压力腔94构成了一个机械压差检测器。

        阀体96通过弹簧弹性地与致动器M2相连。致动器M2向阀体96施加一个与力F1相反的力F2。该致动器M2例如是一种象图14中所示的螺线管式致动器,且力F2可以由控制器60来改变。致动器M2、驱动电路61以及控制器60构成了从另一个位置来改变目标压差TPD的变化装置。

        图19中所示的控制阀CV4在正常条件下控制压缩机容量以保持乘客室温度。而且,图19的控制阀CV4能在特殊条件下快速地改变压缩机容量。

        下面参照图20对第七实施例的控制阀CV5进行描述。连通通道87始终与P1压力腔93连通。阀腔86,连通通道87以及P1压力腔93构成了排泄通道27的一部分。图20的控制阀CV5具有与图19的控制阀CV4相同的优点。形成于控制阀CV5的阀壳中的接口的数量比控制阀CV4的接口少一个。

        对于本领域的技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的精神或范围内,本发明可以采用许多其它特定的形式来实施。更据体而言,可以理解,本发明可以采用下述方式实施。

        在图14、16、17、19以及20所示的控制阀中,压力监测点P1、P2可以位于图3所示的管道35中或位于图27所示的管道56中。在每一监测点P1、P2处的压力分别施加给P1压力腔93和P2压力腔94。

        图21示出了根据第八实施例的致动器M2。图14至20所示的采用电驱动的致动器M2可以由图21中的致动器M2代替。图21中的致动器M2具有阀芯111且由压力驱动。图21中的致动器M2具有一位于阀壳85内的致动腔110。阀芯111位于致动腔110内。阀芯与杆件80相连并随杆件80轴向移动。阀芯111将致动腔110分成高压腔112和低压腔113。

        高压腔112通过通道114与具有排出压力Pd的区域(例如,排出腔22)连通。阀115位于通道114中。阀115由控制器60控制。低压腔113始终借助于接口116与曲柄腔5(具有曲柄压力Pc的区域)相连。弹簧78位于低压腔113中从而将阀芯111推向高压腔112。节流通道117形成于阀芯111中将高压腔112与低压腔113连接起来。

        当杆件80需要向图21中的右边移动时,控制器60就指令驱动电路61将阀115开启一段时间。这就使得气体从排出压力Pd区流进高压腔112。接着气体经节流通道117从高压腔112流进低压腔113。因此,高压腔112内的压力与低压腔113中的压力不同。一个由压差产生的力大于弹簧78的力,因而使得阀芯111和杆件80向图21中所示的左边移动。当阀115被关闭时,高压腔112中的气体经节流通道117和低压腔113流到曲柄腔5中。当气体从高压腔112流到低压腔113中时,阀芯111就会由于弹簧78的力的作用而返回到其初始位置。阀芯111和杆件80的位置是这样确定的,即,作用在杆件80上的力、基于压力腔112和113之间的压差产生的力以及弹簧78的力的合力为零。

        图23示出了根据第九实施例的制冷回路。在该实施例中,第一压力监测点P1位于变容量压缩机CM的排出腔22中,且第二监测点P2位于管道56中。监测点P2和监测点P1间隔有预定的距离。节流阀120位于监测点P1和P2之间。节流阀120使得监测点P1和P2之间压差增加并根据压差△P(t)进行实施控制。

        图24图释了图23回路中控制阀。图24的控制阀具有基本上和图14的控制阀CV2相同的结构。P1压力腔93受到监测点P1处压力的影响,该压力被称之为压力PdH。P2压力腔94受监测点P2处压力的影响,该压力被称之为压力PdL??梢贫?2以与图14中所示的控制阀CV2的可移动壁92一样的方式相应于压差△P(t)(△P(t)=PdH-PdL)移动。

        图25示出了根据第十个实施例的压缩机。图25中的压缩机具有位于后部壳体元件4的外壁上的消音腔122,且该消音腔与管道56相连。第一压力监测点P1位于排出腔22中而第二压力监测点P2位于管道56中。监测点P1和P2间隔一定的距离。节流阀121位于后部壳体元件4中将消音腔122和排出腔22连接起来。节流阀121降低了从缸孔1a中流进排出腔22的致冷气体的脉动。因此,管道56中的气流的脉动被消除或得到降低。

        图26示出了根据第十一个实施例的压缩机。压力监测点P1和P2的位置与图25中的实施例的监测点的位置相同。在本实施例中,单向阀机构130位于压缩机和管道56之间。具体而言,单向阀机构130位于冷凝器31和后部壳体元件4之间。单向阀机构130包括阀座132和圆筒形壳体,阀体135以及弹簧136。阀座132具有阀孔131??翘?34具有连通孔133。阀体135可与阀座132接触和分离。弹簧136沿着关闭阀孔133的方向推动阀体135。

        阀孔131,壳体134的内部以及连通孔133构成了将排出腔22和管道56连接起来的通道。阀孔131起到了一个位于将排出腔22和管道56连接起来的通道中的节流阀的作用。阀孔131与图25中的节流阀121相对应。阀体135相对于阀座132的位置由基于两监测点P1和P2之间的压差产生的力和弹簧136的力的合力来决定。当排出压力Pd足够高时,阀孔131就开启。当排出压力Pd较低时,阀孔131就被关闭。

        单向阀机构130可以防止气体从管道56向排出腔22回流。在一种无离合器的压缩机中,只要引擎E运转,包括驱动轴6和斜盘12的内部机构就不停地转动。因此一些致冷气体必定一直在压缩机中循环从而气体中的润滑油就会对运动部件进行润滑。单向阀机构130不会容许气体从排出腔22中流到管道56中直到排出压力Pd和管道56中的压力之间的差值超过预定的临界值。因此,如果弹簧136的力选择适当,当容量为最小且排出压力Pd较低时气体就会在压缩机中循环。具体而言,就是气体从排出腔22经控制阀流进曲柄腔5中。接着,气体从曲柄腔5流出经排泄通道27、吸入腔21以及缸孔1a后流到排出腔22中。因此,移动部件都得到了润滑。

        如果阀孔131的直径较大,那么当单向阀机构130的开启尺寸较小时或者当阀体135和阀座132之间的距离较短时,阀体135和阀座132之间的间距则可以起到一个节流阀的作用。

        对于本领域的技术人员来说应该清楚的是,可以在不脱离本发明的构思和范围的情况下采用其它具体的形式进行实施。因此,现有的例子和实施例都将被看作是说明性和非限制性的,且本发明不应受到在此所给出详细说明的描述,而是可以在附后的权利要求的范围内和等同的方式进行改变。

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