用于由发动机提供动力的制冷单元的启动‑停止操作的有效控制算法的制作方法与工艺

用于由发动机提供动力的制冷单元的启动-停止操作的有效控制算法技术领域本公开内容总体上涉及制冷单元，且更具体地涉及用于由发动机提供动力的制冷单元的控制策略。

背景技术：
制冷系统通常用于保持指定区域内的相对低温。制冷系统用于从大致封闭区域除热量以及将该热量传递到该封闭区域外部的环境。制冷系统通常使用与家用以及商用食品冰箱、住宅和机动车中的空气调节单元相关、以及与船舶和卡车的制冷货物相关。用于调节卡车和拖车的货物空间中的冷冻和易腐烂负荷的移动制冷系统被称为运输制冷单元。典型运输制冷单元与可运送货物或绝热拖车相关。这种移动运输制冷单元通常由机动车功率源（例如，燃烧发动机）来提供动力，以冷却拖车内的温度到期望设定点温度或其范围。除了冷却之外，运输制冷单元还必须足以能够保持拖车温度的特定范围，甚至在存在对立的环境温度和负荷状况下也是如此。这可借助连续地从发动机驱动压缩机来完成。然而，压缩机和发动机的连续操作也需要连续地消耗燃料。因此，一些运输制冷单元提供启动-停止操作模式，以作为连续操作模式的燃料有效的替代方式。具体地，该发动机在预定运行时间或延迟时段内以低发动机速度操作，以便操作相关压缩机以及提供第一级冷却。在延迟时段之后，发动机以高发动机速度操作，以在第二级冷却期间驱动压缩机。一旦拖车在第二冷却级期间被冷却到期望设定点温度，那么发动机就被关闭直到需要进一步的冷却。虽然这种操作模式提供一定的燃料节约，但是仍存在改进空间。相对于连续操作模式，操作运输制冷单元的启动-停止模式提供一定的燃料节约。但是，当前存在的启动-停止操作内的过程对于效率来说不是最优的。例如，每个低发动机速度和高发动机速度能被修改以保存更多燃料和/或执行更好的冷却。第一级冷却阶段和第二级冷却阶段之间的运行时间或者延迟时段的持续时间也能被修改，以补偿低发动机速度和高发动机速度中的任何减少或增加。此外，压缩机的排量容量能被修改，以进一步补偿低发动机速度和高发动机速度中的任何变化。启动-停止操作的当前现有实施方式并未考虑到这种修改。所公开的系统和方法旨在克服上述缺陷中的一个或多个。

技术实现要素：
根据本发明的一方面，提供一种用于控制制冷单元的方法，所述制冷单元由发动机提供动力并且具有压缩机。所述方法可在延迟时段期间以降低的第一速度来操作所述发动机，基于所述降低的第一速度来延长所述延迟时段，基于所述延长的延迟时段来增加所述压缩机的排量容量，以及以降低的第二速度来操作所述发动机，其中，所述降低的第一速度可小于所述降低的第二速度。根据本公开内容的另一方面，提供一种用于在启动-停止操作期间控制制冷单元的方法，所述制冷单元由发动机提供动力并且具有压缩机。所述方法可在延迟时段期间启动发动机到降低的低发动机速度，基于所述降低的低发动机速度来延长所述延迟时段，至少部分地基于所述降低的低发动机速度以及所述延长的延迟时段来增加所述压缩机的排量容量，一旦超过所述延长的延迟时段就以降低的高发动机速度来操作所述发动机，以及一旦达到设定点温度就停止所述发动机。根据本公开内容的又一方面，提供一种制冷单元。所述制冷单元可包括：变速发动机，所述变速发动机能够至少在低发动机速度和高发动机速度之间操作；压缩机，所述压缩机在操作上联接到所述发动机；以及控制器，所述控制器在操作上联接到所述发动机和所述压缩机的每一个。所述控制器可构造成在延迟时段期间以降低的低速度操作所述发动机、基于所述降低的低速度来延长所述延迟时段、基于所述延长的延迟时段来增加所述压缩机的排量容量、以及以降低的高速度来操作所述发动机。其他优势和特征从下述详细说明结合附图将显而易见。附图说明图1是由发动机提供动力并且根据本公开内容教导而构造的一个示例性制冷单元的框图；图2是在运输制冷单元的启动-停止操作期间可参考的燃料图的曲线图；以及图3是示出了用于控制运输制冷单元的启动-停止操作的示例性控制算法的流程图。应当理解的是，附图不必按比例绘制并且所公开的实施方式有时被以框图示出以及以局部视图示出。在一些情况下，可能已经省除对于理解所公开的方法和系统不必要的细节或者致使其他细节难以理解的细节。当然，应当理解的是，本公开内容并不局限于本文所述的具体实施方式。具体实施方式转到图1，提供了示例性制冷单元10的示意框图。如图所示，制冷单元10可由发动机12（例如，变速燃烧发动机）提供动力或由本领域通常使用并且可以可变速度操作的任何其他合适功率源来提供动力。此外，制冷单元10可被实施为运输制冷单元，或者为可从发动机或相当的功率源接收功率的任何其他类型的制冷单元。仍参考图1，发动机12的输出借助驱动带等可以可操作地联接到发电机14。具体地，由发动机12产生的扭矩可用于至少部分地转动发电机14的在相关定子内的转子，以便产生呈例如交流电流（AC）形式的功率。制冷单元10还可包括具有马达18的压缩机16。发电机14的输出可在操作上联接到压缩机马达18并且构造成向所述压缩机马达供应电功率。制冷单元10可附加地包括控制器20，所述控制器与发动机12和压缩机16中的每一个电气通信，并且构造成例如控制发动机速度、压缩机排量等。图1的制冷单元10可进一步提供制冷循环22，制冷剂可流动通过所述制冷循环并且从期望冷却区域吸走热量。除了压缩机16，制冷循环22可包括冷凝器24、膨胀阀26和蒸发器28。更具体地，冷凝器24可联接到膨胀阀26，所述膨胀阀26可进一步联接到蒸发器28。压缩机16可联接到冷凝器24和蒸发器28中的每一个。制冷剂例如可包括氟化碳、氯化碳、溴化碳、二氧化碳、氨、基于乙烷的制冷剂、基于甲烷的制冷剂、水、或本领域用于吸热和传热目的的通常使用的任何其他制冷剂。制冷剂通过例如在低温和低压下蒸发以及将其状态从液态改变为气态而可吸热，并且通过例如在高温和高压下冷凝以及将其状态从气态变回液态而可放热。在图1的具体实施方式中，压缩机16可用于压缩以及排出通过制冷循环22的高压制冷剂。排出的制冷剂可流经冷凝器24并且流动到膨胀阀26。然后，当制冷剂流经膨胀阀26并且流入蒸发器28时，所述膨胀阀26可降低制冷剂的压力。然后，制冷剂可被收集回到压缩机22中，以被再次传送通过制冷循环22。图1的制冷单元10可以各种操作模式中的任何一种模式操作，以便借助最少的燃料消耗在最少时间量内实现期望设定点温度。此外，控制器20可构造成基于期望设定点温度以及达到该设定点温度所需的冷却量来策略性地改变发动机12的输出速度，且因此改变供应到压缩机16的功率。例如在连续操作模式期间，控制器20可最初全负荷接合发动机12和压缩机16，以便将温度快速地降低至期望设定点。一旦达到设定点温度，控制器20于是可在部分负荷下操作发动机12和压缩机16，以保持设定点温度或该设定点温度附近的大致范围。例如在启动-停止操作模式期间，控制器20可最初启动发动机12并且在预定延迟时段内接合低发动机速度。在延迟时段之后，控制器20可在高发动机速度下操作发动机12以继续冷却，直到达到设定点温度。一旦已经达到设定点温度，控制器20就可停止操作发动机12，直到例如需要附加冷却。现转到图2，提供燃料图30，其表征在操作制冷单元10的启动-停止模式期间的燃料消耗。具体地，该燃料图30可提供例如与在不同发动机速度下以及针对不同运行时间或延迟时段操作的发动机12的产生的燃料消耗和效率相关的信息。如图所示，发动机速度的减少可提高制冷单元10的即时效率。然而，在降低的发动机速度下，发动机12和压缩机16可需要更长时间地操作且因此消耗更多燃料，以便达到设定点温度。因此，为了有效地降低总燃料消耗以及增加制冷单元10的效率，最佳点32可从燃料图30被估计出。此外，最佳点32可表明新降低的发动机速度和新延长的运行时间或延迟时段的组合，应当在所述新延长的运行时间或延迟时段下执行启动-停止操作，以便实现对具体制冷单元10的更有效但不受损害的冷却。基于燃料图30的这种估计，控制器20可有能力执行发动机速度和/或启动-停止过程的运行时间或延迟时段的变化，以便最小化燃料消耗以及优化总效率。例如，控制器20可适于以更低或降低的发动机速度来操作发动机12，以减少燃料消耗并且进一步地延长延迟时段以允许压缩机16运行更长时间以冷却到期望设定点温度。控制器20还可构造成改变相关压缩机16的排量容量和/或适应改变的排量容量，以便进一步补偿降低的发动机速度以及最小化达到期望设定点温度所需的时间。例如，控制器20可构造成通过增加压缩机的操作频率来增加压缩机16的有效排量容量，且因此增加制冷剂被压缩以及循环所用的速率。控制器20还可适于以物理上更大排量容量来操作压缩机16。参考图3，提供示例性控制方法或算法的流程图，例如借助所述控制方法或算法，控制器20可构造成在启动-停止操作期间操作制冷单元。如图所示，控制器20可初始启动发动机12以及以新的降低的低发动机速度来操作发动机12，以便节约燃料。由控制器20提供的降低的低发动机速度可对应于例如低发动机速度的大约13%或更多的减少。控制器20可在更长的运行时间内或延长的延迟时段内保持降低的低发动机速度，以便至少部分地补偿该降低的低发动机速度。为了进一步补偿该降低的低发动机速度以及最小化延长的延迟时段的持续时间，控制器20可有效地实现相关压缩机16的排量容量的增加。例如，控制器20可以增加的操作频率来操作压缩机16，和/或操作更大的排量容量的压缩机16。压缩机16的增加的排量容量可对应于例如大约15%或更多的增加。一旦超过了延长的延迟时段，控制器20就可接合发动机12，以便以新的降低的高发动机速度来操作。如同降低的低发动机速度一样，所述降低的高发动机速度还可对应于例如大约13%或更多的增加。控制器20可将发动机12保持在所述降低的高发动机速度，直到达到设定点温度。一旦该温度大致达到期望设定点，控制器20就可停止发动机12，以节省燃料。附加地或可选地，控制器20可进一步监测制冷单元10的货物区域内的温度，并且在该温度超过设定点或其可接受范围的情况下自动地重启该启动-停止操作。虽然已经阐述了仅一些实施方式，对于本领域技术人员，通过上述说明替代方式和修改将是明显的。这些以及其他替代方式被认为是等同的，并且落入本公开内容和所附权利要求书的精神和范围内。