DE10036793A1 - Air-conditioning plant of car driven by IC engine has further compressor driven by engine and power corresponding to power difference of first compressor and travel drive speed of engine - Google Patents
Air-conditioning plant of car driven by IC engine has further compressor driven by engine and power corresponding to power difference of first compressor and travel drive speed of engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines durch Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeuges mit einer den Leerlauf des Verbrennungsmotors automatisch regelnden bzw. stabilisierenden Motorsteuerung sowie einem mit dem Verbrennungsmotor antriebsgekoppelten bzw. antriebsmäßig koppelbaren und entsprechend den wechselnden Drehzahlen des Verbrennungsmotors mit wechselnder Drehzahl arbeitenden Kompressor im Kältemittelkreislauf der Klimaanlage und mit einem parallel zum vorgenannten Kompressor angeordneten weiteren Kompressor.The invention relates to an air conditioning system Internal combustion engine driven motor vehicle with a Idle of the internal combustion engine automatically regulating or stabilizing motor control and one with the Internal combustion engine drive-coupled or drive-based connectable and according to the changing speeds of the Internal combustion engine working with changing speed Compressor in the refrigerant circuit of the air conditioning system and with a arranged parallel to the aforementioned compressor another compressor.
Eine derartige Klimaanlage ist Gegenstand der DE 44 14 547 A1. Nach dieser Druckschrift besitzt der weitere Kompressor einen elektrischen Antrieb, für dessen elektrische Stromversorgung im Fahrzeug zusätzlich zu einer Batterie des fahrzeugseitigen elektrischen Bordnetzes Zusatzbatterien angeordnet sind, die bei längerem Fahrbetrieb durch den vom Fahrzeugmotor angetriebenen Generator des elektrischen Bordnetzes geladen werden können.Such an air conditioning system is the subject of DE 44 14 547 A1. According to this document, the other compressor has one electric drive, for its electrical power supply in the vehicle in addition to a battery on the vehicle side electrical electrical system auxiliary batteries are arranged, the in the case of longer driving by the vehicle engine charged generator of the electrical system can be.
Auf diese Weise kann auch bei Stillstand des Fahrzeuges ein Betrieb der Klimaanlage gewährleistet werden. Gegebenenfalls kann die Klimaanlage vorübergehend mit stark erhöhter Kühlleistung arbeiten, indem beim Fahrbetrieb zusätzlich zu dem ständig vom Verbrennungsmotor des Fahrzeuges angetriebenen Kompressor auch der weitere Kompressor im Kältemittelkreislauf der Klimaanlage arbeitet. In this way, even when the vehicle is stationary Operation of the air conditioning system can be guaranteed. Possibly the air conditioner can temporarily temporarily increase Cooling capacity work by adding to when driving that constantly driven by the vehicle's internal combustion engine Compressor also the other compressor in the refrigerant circuit the air conditioner is working.
Im übrigen besteht die Möglichkeit, den Elektroantrieb des weiteren Kompressors bei Stillstand des Fahrzeuges auch an das öffentliche Stromnetz anzuschließen.Otherwise there is the possibility of the electric drive of the additional compressor when the vehicle is at a standstill to connect public power grid.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges unter allen Fahrbedingungen, insbesondere auch bei zeitlich länger dauernder und gegebenenfalls durch Stops unterbrochener Kriechfahrt, eine hohe Kühlleistung bei vergleichbar geringem konstruktiven Aufwand zu gewährleisten.The object of the invention is in an air conditioning system Motor vehicle under all driving conditions, especially for longer periods of time and, if necessary, by stops interrupted crawl, a high cooling capacity to ensure comparably low design effort.
Diese Aufgabe wird bei einer Klimaanlage der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß der weitere Kompressor vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges antreibbar ist.This task is the beginning of an air conditioning system specified type solved in that the other compressor from Internal combustion engine of the motor vehicle is drivable.
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß der mit wechselnder Drehzahl entsprechend den Drehzahlen des Verbrennungsmotors laufende erste Kompressor bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors nur eine vergleichsweise geringe Kühlleistung der Klimaanlage gewährleisten kann und dementsprechend bei Kriechfahrt oder in einem Verkehrsstau unter stärkerer Sonneneinstrahlung nur eine unzureichende Kühlleistung der Klimaanlage bei alleinigem Betrieb des ersten Kompressors zur Verfügung steht.The invention is based on the fact that with changing speed according to the speed of the Combustion engine running first compressor Idle speed of the internal combustion engine only one comparatively low cooling capacity of the air conditioning system can guarantee and accordingly when crawling or in a traffic jam under strong sunlight only one insufficient cooling capacity of the air conditioning system when alone Operation of the first compressor is available.
Darüber hinaus nutzt die Erfindung die Erkenntnis, daß die Verbrennungsmotoren moderner Kraftfahrzeuge aufgrund der regelmäßig vorhandenen automatischen Motorsteuerung auch bei Leerlaufbetrieb stärkeren Belastungen und insbesondere auch Wechselbelastungen ohne nennenswerte Änderung der Leerlaufdrehzahl ausgesetzt werden können und dementsprechend die Möglichkeit besteht, die notwendige Energie zum Antrieb des weiteren Kompressors auch in einer Leerlaufphase des Verbrennungsmotors bedarfsgerecht durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeuges zu erzeugen. In addition, the invention uses the knowledge that the Internal combustion engines of modern motor vehicles due to the Automatic engine control also available regularly Idle operation heavier loads and especially also Alternating loads without any significant change in Can be exposed to idle speed and accordingly there is a possibility of the necessary energy to drive of the further compressor also in an idling phase of the Internal combustion engine as required by the internal combustion engine to generate the vehicle.
Zu diesem Zweck ist es grundsätzlich möglich, den weiteren Kompressor über eine Schaltkupplung mit dem Verbrennungsmotor antriebsmäßig zu kuppeln.For this purpose it is fundamentally possible to use the other Compressor via a clutch with the internal combustion engine to couple in terms of drive.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den weiteren Kompressor antriebsmäßig mit einem Elektromotor zu verbinden, welcher elektrisch an einen vom Verbrennungsmotor ständig angetriebenen Generator anschließbar ist, der zur Versorgung eines elektrischen Bordnetzes sowie zum Laden einer dem Bordnetz zugeordneten Batterie im Kraftfahrzeug angeordnet ist und bereits bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors eine für den Antrieb des weiteren Kompressors ausreichende elektrische Leistung hat.According to a particularly preferred embodiment of the The invention provides for the further compressor drive to connect to an electric motor, which electrically to one from the internal combustion engine all the time driven generator can be connected to the supply an electrical system and to charge a On-board electrical system battery is arranged in the motor vehicle and already at idle speed of the internal combustion engine sufficient for driving the additional compressor has electrical power.
Hier wird die Tatsache genutzt, daß der zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges vorgesehene, vom Verbrennungsmotor des Fahrzeuges ständig angetriebene Generator regelmäßig so bemessen ist, daß er bereits bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors umfangreiche Elektroaggregate, auch solche mit höherer elektrischer Leistung, zu versorgen vermag. Beispielhaft sei hier auf elektrische Sitzheizungen, elektrische Scheibenheizungen sowie elektrische Zuheizer im Fahrzeug hingewiesen. Aufgrund der automatischen Motorsteuerung können diese Verbraucher auch bei Leerlaufbetrieb beliebig zu- und abgeschaltet werden. Die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors bleibt unverändert aufrechterhalten, es ändert sich lediglich die Leistung des Verbrennungsmotors und dementsprechend der Kraftstoffverbrauch.Here the fact is used that the supply of the electrical system of a motor vehicle provided by Internal combustion engine of the vehicle is constantly driven Generator is dimensioned regularly so that it is already at Engine idling speed extensive Electrical units, including those with higher electrical ones Power to supply. An example is here electric seat heaters, electric window heaters as well electrical auxiliary heater in the vehicle. Due to the Automatic motor control can also help these consumers Idle operation can be switched on and off as required. The The idle speed of the internal combustion engine remains unchanged maintained, it only changes the performance of the Internal combustion engine and accordingly the Fuel consumption.
Erfindungsgemäß wird nun die hohe zur Verfügung stehende Leistungskapazität des Generators für den elektrischen Antrieb des weiteren Kompressors genutzt, wobei eine Erhöhung der Leistungskapazität des Generators gegenüber bisheriger Auslegung in keiner Weise notwendig ist. Denn bei hohem Kühlleistungsbedarf besteht regelmäßig kein Bedarf zum Betrieb elektrischer Heizgeräte (Sitzheizung, Scheibenheizung, Zuheizer), und die somit bei hoher Umgebungstemperatur bzw. Sonneneinstrahlung zur Verfügung stehende freie Leistungskapazität des Generators kann für den zweiten Elektroantrieb des zweiten Kompressors genützt werden.According to the present invention, the high available Power capacity of the generator for the electric drive the further compressor used, an increase in Power capacity of the generator compared to previous ones Interpretation is in no way necessary. Because at high There is usually no need for cooling power to operate electric heaters (seat heating, window heating, Auxiliary heater), and thus at high ambient temperature or Sun exposure available free Power capacity of the generator can be used for the second Electric drive of the second compressor can be used.
Vorteilhaft ist, daß nur ein äußerst geringer Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand bei automatischer Zu- und Abschaltung des weiteren Kompressors notwendig wird. Die Anpassung der Motorleistung beim Leerlaufbetrieb an die unterschiedliche elektrische Belastung des Generators beim Zu- und Abschalten des elektrisch angetriebenen weiteren Kompressors ist ohnehin vorhanden. Somit wird also lediglich eine einfache automatische Zu- und Abschaltung des den weiteren Kompressor treibenden Elektromotors in Abhängigkeit von den Temperaturverhältnissen außerhalb und innerhalb des Fahrzeuges sowie in Abhängigkeit von der Drehzahl des ersten Kompressors bzw. des Verbrennungsmotors benötigt. Hier können einerseits Drehzahl- und andererseits Temperaturschwellwerte abgefragt und zum Ein- bzw. Ausschalten des Elektromotors herangezogen werden.It is advantageous that only an extremely low control or Regulation effort with automatic activation and deactivation of the additional compressor is necessary. The adjustment of the Engine power at idle to the different electrical load on the generator when switching on and off of the electrically driven other compressor is anyway available. So this is just a simple one automatic connection and disconnection of the other compressor driving electric motor depending on the Temperature conditions outside and inside the vehicle and depending on the speed of the first compressor or the internal combustion engine required. Here on the one hand Speed and temperature threshold values queried and used to switch the electric motor on and off become.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.Otherwise, the preferred features of the Invention on the claims and the following explanation referred to the drawing, based on a particularly preferred Embodiment of the invention is described in more detail.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schaltplanartig schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Klimaanlage.The only figure shows a circuit diagram Schematic representation of the air conditioning system according to the invention.
Gemäß der Zeichnung besitzt ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug zu seinem Antrieb einen Verbrennungsmotor 1, welcher über einen nicht dargestellten Antriebsstrang die ebenfalls nicht dargestellten Antriebsräder des Fahrzeuges antreibt. Im übrigen treibt der Verbrennungsmotor über einen nur schematisch angedeuteten Riemenantrieb 2 od. dgl. vielfältige Zusatzaggregate an, unter anderem einen Generator 3 eines nachfolgend dargestellten elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges sowie einen Kompressor 4 für den Kältemittelkreislauf einer weiter unten erläuterten Klimaanlage des Kraftfahrzeuges. Vorzugsweise ist der Kompressor 4 ein- und ausschaltbar. Zu diesem Zweck treibt der Riemenantrieb 2 die Eingangsseite einer zwischen Riemenantrieb 2 und Kompressor 4 angeordneten Schaltkupplung 5.According to the drawing, a motor vehicle (not shown in detail) has an internal combustion engine 1 for driving it, which drives the drive wheels (also not shown) of the vehicle via a drive train (not shown). Otherwise, the internal combustion engine drives, via a belt drive 2 or the like, which is only indicated schematically, various additional units, including a generator 3 of an electrical system of the motor vehicle shown below and a compressor 4 for the refrigerant circuit of an air conditioning system of the motor vehicle, which is explained below. The compressor 4 can preferably be switched on and off. For this purpose, the belt drive 2 drives the input side of a clutch 5 arranged between the belt drive 2 and the compressor 4 .
Der Generator 3 ist über elektrische Leitungspfade 6 und 7 mit nicht näher dargestellten elektrischen Verbrauchern sowie einer insbesondere zur elektrischen Versorgung eines Elektrostarters des Verbrennungsmotors 1 dienenden Batterie 8 verbunden.The generator 3 is connected via electrical line paths 6 and 7 to electrical consumers (not shown in detail) and to a battery 8, which is used in particular for the electrical supply to an electric starter of the internal combustion engine 1 .
Über einen Schalter 9 kann in den Stromkreis des Generators 3 ein Elektromotor 10 eingeschaltet werden, der zum Antrieb eines weiteren Kompressors 11 der Klimaanlage dient.Via a switch 9 , an electric motor 10 can be switched into the circuit of the generator 3 , which serves to drive a further compressor 11 of the air conditioning system.
Die Klimaanlage besitzt in grundsätzlich bekannter Weise einen Verdampfer 12, dessen Ausgangsseite an die Saugseiten der parallel angeordneten Kompressoren 4 und 11 angeschlossen ist. Druckseitig sind die Kompressoren 4 und 11 mit dem Eingang eines Kondensators 13 verbunden, welcher in üblicher Weise mit einem Trockner und Sammler 14 für das von den Kompressoren 4 und 11 geförderte Kältemittel kombiniert und ausgangsseitig über ein Expansionsventil 15 mit der Eingangsseite des Verdampfers 12 verbunden ist.The air conditioning system has an evaporator 12 in a generally known manner, the output side of which is connected to the suction sides of the compressors 4 and 11 arranged in parallel. On the pressure side, the compressors 4 and 11 are connected to the input of a condenser 13 , which combines in a conventional manner with a dryer and collector 14 for the refrigerant conveyed by the compressors 4 and 11 and is connected on the output side to the input side of the evaporator 12 via an expansion valve 15 ,
Soweit die Kompressoren 4 und 11 bei Stillstand eine offene Verbindung zwischen ihren Saug- und Druckseiten bilden, ist druckseitig der Kompressoren 4 und 11 jeweils ein Rückschlagventil 16 angeordnet, welches nur eine Kältemittelströmung in Förderrichtung des jeweiligen Kompressors 4 bzw. 11 zuläßt.Insofar as the compressors 4 and 11 form an open connection between their suction and pressure sides when they are at a standstill, a check valve 16 is arranged on the pressure side of the compressors 4 and 11 , which only allows a refrigerant flow in the conveying direction of the respective compressor 4 or 11 .
Die dargestellte Klimaanlage arbeitet wie folgt:
Sobald der Fahrer des Kraftfahrzeuges die Klimaanlage
einschaltet, wird die Schaltkupplung 5 geschlossen, so daß der
Kompressor 4 entsprechend der jeweiligen Drehzahl des
Verbrennungsmotors 1 mit wechselnder Drehzahl arbeitet.
Dementsprechend erzeugt der Kompressor 4 einen
Kältemittelstrom mit wechselnder Strömung, wobei der
Kondensator 13 eine Wärmequelle und der Verdampfer 12 eine
Wärmesenke (Kältequelle) bildet. Mittels eines nicht
dargestellten Gebläses kann also über den Verdampfer 12
geleitete Luft gekühlt und dem Fahrzeuginnenraum zugeführt
werden.The air conditioning system shown works as follows:
As soon as the driver of the motor vehicle switches on the air conditioning system, the clutch 5 is closed, so that the compressor 4 operates at a changing speed in accordance with the respective speed of the internal combustion engine 1 . Accordingly, the compressor 4 generates a refrigerant flow with an alternating flow, the condenser 13 forming a heat source and the evaporator 12 forming a heat sink (cold source). By means of a blower (not shown), air passed through the evaporator 12 can be cooled and supplied to the vehicle interior.
Bei normalem Fahrbetrieb und entsprechenden Drehzahlen des Verbrennungsmotors 1 reicht die Leistung des Kompressors 4 auch bei hoher Umgebungstemperatur und starker Sonneneinstrahlung aus, eine zur Abkühlung des Fahrzeuginnenraumes ausreichende Kühlleistung der Klimaanlage zu erzeugen.With normal driving and corresponding speeds of the internal combustion engine 1, the performance of the compressor 4 is sufficient even at high ambient temperature and strong solar radiation to generate a sufficient cooling capacity of the air conditioning system for cooling the vehicle interior.
Wenn dagegen, beispielsweise aufgrund eines Verkehrsstaus, zeitlich längere Kriechfahrten bzw. Stops des Fahrzeuges notwendig werden und der Verbrennungsmotor 1 praktisch ständig mit Leerlaufdrehzahl arbeitet, fällt die Leistung des Kompressors 4 stark ab. Größenordnungsmäßig kann gegenüber Normalbetrieb nur noch die halbe Kühlleistung erreicht werden.If, on the other hand, longer crawls or stops of the vehicle become necessary, for example due to a traffic jam, and the internal combustion engine 1 is practically constantly operating at idling speed, the output of the compressor 4 drops sharply. In terms of magnitude, only half the cooling capacity can be achieved compared to normal operation.
In einem solchen Falle können der Fahrer und/oder eine automatische Steuerung 17 den normal geöffneten Schalter 9 schließen, so daß der Kompressor 11 zusätzlich arbeitet und im Verbundbetrieb mit dem Kompressor 4 wieder eine hohe Kühlleistung zur Verfügung steht. Bei dieser Betriebsphase wird die für den Antrieb des Kompressors 11 notwendige elektrische Leistung für den Elektromotor 10 mittels des vom Verbrennungsmotor 1 angetriebenen Generators 3 erzeugt. Hier wird die Tatsache ausgenutzt, daß heutige Verbrennungsmotoren eine automatische Motorregelung aufweisen, die die Leerlaufdrehzahl auch bei unterschiedlicher Belastung des Verbrennungsmotors 1 praktisch konstant hält, d. h. die Leistung des Verbrennungsmotors 1 wird auch bei Leerlaufdrehzahl an die jeweilige Belastung angepaßt. Dies führt dazu, daß bei elektrischer Belastung des Generators 3 durch den Elektromotor 10 der Verbrennungsmotor 1 mit entsprechend erhöhter Leistung und dementsprechend auch erhöhtem Kraftstoffverbrauch läuft. Da die Leistungsfähigkeit des Generators 3 auch bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 die Leistungsanforderungen der elektrischen Verbraucher übersteigt, kann die Batterie 8 praktisch nicht bzw. allenfalls durch Stromstöße beim Schließen des Schalters 9 kurzzeitig belastet werden. Vielmehr steht im zeitlichen Mittel überschüssige elektrische Generatorleistung zur Ladung der Batterie 8 zur Verfügung.In such a case, the driver and / or an automatic control 17 can close the normally open switch 9 , so that the compressor 11 also works and in combination with the compressor 4 a high cooling capacity is again available. In this operating phase, the electrical power required for driving the compressor 11 for the electric motor 10 is generated by means of the generator 3 driven by the internal combustion engine 1 . Here, the fact is exploited that today's internal combustion engines have an automatic engine control that keeps the idling speed practically constant even with different loads on the internal combustion engine 1 , ie the power of the internal combustion engine 1 is also adapted to the respective load at idling speed. This means that when the generator 3 is electrically loaded by the electric motor 10, the internal combustion engine 1 runs with a correspondingly increased output and, accordingly, also increased fuel consumption. Since the performance of the generator 3, even when the internal combustion engine 1 is at idle speed, exceeds the power requirements of the electrical consumers, the battery 8 can practically not be loaded, or at most may be briefly stressed by current surges when the switch 9 is closed. Rather, on average, excess electrical generator power is available for charging the battery 8 .
Lediglich bei Stillstand des Verbrennungsmotors 1 wird die Batterie 8 belastet, falls nunmehr durch Schließen des Schalters 9 ein Betrieb der Klimaanlage durch Betrieb des Kompressors 11 erwünscht ist.The battery 8 is loaded only when the internal combustion engine 1 is at a standstill if operation of the air conditioning system by operation of the compressor 11 is now desired by closing the switch 9 .
Die automatische Steuerung 17 kann den Schalter 9 in Abhängigkeit von Schwellwerten der Umgebungstemperatur, der Innenraumtemperatur und der Drehzahlen des Verbrennungsmotors 1 betätigen.The automatic control 17 can actuate the switch 9 as a function of threshold values of the ambient temperature, the interior temperature and the rotational speeds of the internal combustion engine 1 .
Bei extremer Aufheizung des Fahrzeuges, beispielsweise wenn das Fahrzeug längere Zeit unter Sonneneinstrahlung geparkt wurde, kann gegebenenfalls auch bei normalem Fahrbetrieb mit höheren Drehzahlen des Verbrennungsmotors 1 sowie des Kompressors 4 ein Parallelbetrieb beider Kompressoren 4 und 11 vorgesehen sein, um den Fahrzeuginnenraum besonders schnell abzukühlen.In the event of extreme heating of the vehicle, for example if the vehicle has been parked for a long time under the sun's rays, parallel operation of both compressors 4 and 11 can also be provided, if necessary, even during normal driving at higher speeds of the internal combustion engine 1 and the compressor 4 , in order to cool the vehicle interior particularly quickly.
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110201 |