DE102004041251A1 - Compressor used as a fixed displacement compressor for an air conditioning system for vehicles comprises a suction gas throttle - Google Patents
Compressor used as a fixed displacement compressor for an air conditioning system for vehicles comprises a suction gas throttle Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kompressor für Klimaanlagen oder eine Klimaanlage mit Kompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise für überkritisch betriebene Kältemittelgase, wie beispielsweise CO2.The invention relates to a compressor for air conditioners or a compressor air conditioning system, in particular for motor vehicles, preferably for supercritically operated refrigerant gases, such as CO 2 .
Derartige Kompressoren oder Klimaanlagen sind bekannt. Dabei wird eine Leistungsregelung bei CO2-Anlagen über einen variablen Hubraum des Kompressors realisiert. Bei Klimaanlagen mit unterkritisch betriebenen Kältemitteln sind außerdem Leistungsregelungen über einen Bypass und. einen Flüssigkeitspuffer im Kondensator in Verbindung mit einem über eine schaltbare Kupplung gecycelten Kompressor bekannt.Such compressors or air conditioning systems are known. In this case, a power control in CO 2 systems is realized via a variable capacity of the compressor. For air conditioners with subcritically operated refrigerants are also power control over a bypass and. a fluid buffer in the condenser in conjunction with a cycled via a switchable coupling compressor known.
Diese Leistungsregelungen weisen aber bestimmte Nachteile auf. So erfordert die Hubraumregelung aufwendige Verstellmechanismen. Die Leistungsregelung über einen Bypass ist energetisch von Nachteil. Außerdem kann beispielsweise bei mit dem Kältemittel CO2 betriebenen Anlagen kein Flüssigkeitspuffer ausgenutzt werden, da im Gaskühler das Kältemittel CO2 nicht immer verflüssigt werden kann (überkritischer Betrieb).However, these power regulations have certain disadvantages. Thus, the displacement control requires complex adjustment mechanisms. The power control via a bypass is energetically disadvantageous. In addition, no fluid buffer can be exploited, for example, when operated with the refrigerant CO 2 plants, since in the gas cooler, the refrigerant CO 2 can not always be liquefied (supercritical operation).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kompressor oder eine Klimaanlage darzustellen, der oder die diese Nachteile nicht aufweist.It is therefore an object of the invention, a compressor or air conditioning that does not have these disadvantages.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kompressor für Klimaanlagen oder eine Klimaanlage mit Kompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Kompressor oder die Klimaanlage im Saugdruckbereich eine Sauggasdrosseleinrichtung aufweist und der Kompressor ein Fixhub-Kompressor ist. Erfindungsgemäß kann der Kompressor oder die Klimaanlage für überkritisch betriebene Kältemittelgase, wie beispielsweise CO2, verwendet werden. Vorzugsweise wird die Sauggasdrosseleinrichtung zur Leistungsregelung oder Leistungsbegrenzung des Fixhub-Klimakompressors oder der Klimaanlage verwendet.The object is achieved by a compressor for air conditioners or a compressor air conditioning system, in particular for motor vehicles, wherein the compressor or the air conditioning in Saugdruckbereich has a Sauggasdrosseleinrichtung and the compressor is a fixed-stroke compressor. According to the invention, the compressor or the air conditioning system can be used for supercritically operated refrigerant gases, such as CO 2 . Preferably, the Sauggasdrosseleinrichtung is used for power control or power limitation of the fixed-lift air conditioning compressor or air conditioning.
Ein erfindungsgemäßer Kompressor oder eine erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Sauggasdrosseleinrichtung einen festen oder verstellbaren Drosselquerschnitt aufweist, wobei der verstellbare Drosselquerschnitt extern gesteuert, beispielsweise mechanisch oder elektrisch, oder durch andere gleichwirkende Verstelleinrichtungen verstellt werden kann.One inventive compressor or an air conditioning system according to the invention is characterized in that the Sauggasdrosseleinrichtung a having fixed or adjustable throttle cross-section, wherein the adjustable throttle cross-section externally controlled, for example mechanically or electrically, or by other equally acting adjustment can be adjusted.
Bevorzugt wird weiterhin ein Kompressor oder eine Klimaanlage, bei welchem oder bei welcher die Sauggasdrosseleinrichtung ein drucksensitives Bauteil aufweist. Erfindungsgemäß kann auf das drucksensitive Bauteil beispielsweise der Auslassdruck PD oder die Druckdifferenz PD – P-Atmosphäre oder der Saugdruck PS oder die Druckdifferenz PD – PS oder eine Druckdifferenz an einer Drossel wirksam sein.Prefers will continue a compressor or air conditioning, in which or wherein the Sauggasdrosseleinrichtung a pressure-sensitive component having. According to the invention can the pressure-sensitive component, for example, the outlet pressure PD or the pressure difference PD - P atmosphere or the suction pressure PS or the pressure difference PD - PS or a pressure difference be effective on a throttle.
Auch wird ein Kompressor oder eine Klimaanlage bevorzugt, bei welchem oder welcher die Sauggasdrosseleinrichtung eine durch ein externes Signal betätigbare Stelleinrichtung aufweist, wie z. B. einen Elektromagneten, ggf. zusätzlich zum drucksensitiven Bauteil. Weiterhin wird ein Kompressor oder eine Klimaanlage bevorzugt, bei welchem oder welcher das externe Signal durch Auswerten einer Druckdifferenz eines Drosselorgans oder des Auslassdruckes PD über einen Drucksensor und/oder der Verdampfertemperatur oder durch eine Sollwertänderung generiert wird, oder durch Auswertung beispielsweise des Saugdruckes PS oder der Druckdifferenz PD – P-Atmosphäre oder PD – PS. Auch wird ein Kompressor oder eine Klimaanlage bevorzugt, bei welchem oder welcher das externe Signal durch eine elektronische Regeleinrichtung erzeugt wird und ggf. der elektrische Strom für einen Elektromagneten sein kann.Also a compressor or air conditioning is preferred in which or which the Sauggasdrosseleinrichtung a by an external signal actuated Actuating device such. B. an electromagnet, if necessary additionally to the pressure-sensitive component. Furthermore, a compressor or an air conditioner preferred, in which or which the external Signal by evaluating a pressure difference of a throttle body or the outlet pressure PD over a pressure sensor and / or the evaporator temperature or by a Setpoint change is generated, or by evaluating, for example, the suction pressure PS or the pressure difference PD - P atmosphere or PD - PS. Also, a compressor or an air conditioner is preferred in which or which the external signal by an electronic control device is generated and possibly be the electric current for an electromagnet can.
Ein erfindungsgemäßer Kompressor oder eine erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnen sich dadurch aus, dass die Stelleinrichtung stufenlos verstellbar oder regelbar ist. Weiterhin kann durch die Stelleinrichtung oder Regeleinrichtung die Verdampfertemperatur stufenlos oder gleitend verstellbar oder regelbar sein, beispielsweise zwischen 1 ° Celsius und 12° Celsius. Erfindungsgemäß kann dadurch der Massenstrom gleitend oder stufenlos an die Leistungsanforderung der Klimaanlage oder des Kompressors angepasst werden (gleitende Leistungsregelung).One inventive compressor or an air conditioning system according to the invention are characterized by the fact that the adjusting device infinitely adjustable or is controllable. Furthermore, by the adjusting device or Regulating the evaporator temperature stepless or sliding be adjustable or adjustable, for example between 1 ° Celsius and 12 ° Celsius. According to the invention can thereby the mass flow sliding or continuously to the power requirement the air conditioning or compressor (sliding Power control).
Vorzugsweise weist der Kompressor oder die Klimaanlage eine Sauggasdrosseleinrichtung auf, welche durch eine elektronische Regeleinrichtung mittels einer inter nen oder externen Regelung, welche z. B. Drücke oder Temperaturen als Eingangssignal verwendet, verstellt werden kann.Preferably the compressor or the air conditioning system has a Sauggasdrosseleinrichtung, which by an electronic control device by means of an inter nal or external regulation, which z. B. pressures or temperatures as an input signal used, can be adjusted.
Vorzugsweise weist der Kompressor oder die Klimaanlage eine Sauggasdrosseleinrichtung auf, welche in einer Baugruppe mit Verdampfer und Expansionsventil oder am Verdampferaustritt oder am Receiverausgang oder in der Saugleitung oder im inneren Wärmetauschersaugbereich oder am Sauganschluss (Ansaugtrakt) des Kompressors oder im Kompressoransaugbereich (Sauglamellenbereich) angeordnet sein kann. Bevorzugt wird weiterhin ein Kompressor oder eine Klimaanlage, bei welchem/welcher die Sauggasdrosseleinrichtung durch eine Engstelle im Saugkanalquerschnitt darstellbar ist. Auch wird ein Kompressor oder eine Klimaanlage bevorzugt, bei welchem/welcher die Sauggasdrosseleinrichtung durch verkleinerte Sauglamellen oder einen verkleinerten Einlassquerschnitt zum Arbeitsraum des Zylinderblocks darstellbar ist.Preferably, the compressor or the air conditioning system has a Sauggasdrosseleinrichtung, which can be arranged in an assembly with evaporator and expansion valve or at the evaporator outlet or at the receiver outlet or in the suction line or in the inner heat exchanger suction or suction port (intake) of the compressor or in Kompressoransaugbereich (Sauglamellenbereich) , Furthermore, a compressor or an air-conditioning system in which the suction gas throttle device passes through is preferred a bottleneck in Saugkanalquerschnitt can be displayed. Also, a compressor or an air conditioner is preferred, in which / which the Sauggasdrosseleinrichtung is represented by reduced suction lamellae or a reduced inlet cross-section to the working space of the cylinder block.
Ein erfindungsgemäßer Kompressor oder eine erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, dass durch den Druckabfall an der Sauggasdrosseleinrichtung ein Dichteabfall des Kältemittels erzeugt wird, so dass bei vorgegebener volumetrischer Förderleistung des Klimakompressors der Massenstrom verringert werden kann. Das hat den Vorteil, dass die bei CO2-Anlagen beispielsweise zu erwartenden Druckspitzen in Folge hoher ungeregelter Massenströme auf der Druckseite vermieden werden können. Auch hat die erfindungsgemäße Anlage den Vorteil, kostengünstiger als hubraumgeregelte Maschinen zu sein und energetisch günstiger als Bypassregelungen zu sein. Weiterhin ist vorteilhaft, dass alle heute üblichen Bauarten von Kompressoren mit der Erfindung verwendet werden können.A compressor according to the invention or an air conditioning system according to the invention is characterized in that a drop in the density of the refrigerant is generated by the pressure drop across the Sauggasdrosseleinrichtung, so that the mass flow can be reduced at a given volumetric flow rate of the air conditioning compressor. This has the advantage that the pressure peaks to be expected in CO 2 plants, for example, can be avoided as a result of high uncontrolled mass flows on the pressure side. Also, the system of the invention has the advantage of being less expensive than engine displacement controlled and energetically cheaper to be bypass controls. Furthermore, it is advantageous that all today common types of compressors can be used with the invention.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.The The invention will now be described with reference to the figures.
In
Für die Anordnung
einer Sauggasdrosseleinrichtung bieten sich vorzugsweise im Niederdruckbereich
der Klimaanlage die folgenden Einbauorte an. Die Sauggasdrosseleinrichtung
kann integriert in der Niederdruckleitung, beispielsweise im Bereich
In
In
In
In
In
Allen hier vorgeschlagenen Sauggasdrosseleinrichtungen ist gemeinsam, dass zur Begrenzung der Massenströme bei hohen Drehzahlen des Fixhub-Klimakompressors der Ansaugquerschnitt als feste oder verstellbare Drossel ausgeführt sein kann. Dies bewirkt einen Druckabfall und damit einen Dichteabfall des Kältemittels. Der Kompressor untersaugt während der Ansaugphase in die Arbeitszylinder. Durch die verringerte Dichte wird gemäß der Zustandsgleichung bei vorgegebener volumetrischer Förderleistung (Volumenstrom) der Massenstrom verringert, und auch das Drehmoment des Kompressors reduziert sich und führt zur Energieeinsparung. Auch wird der Kompressor wesentlich stärker gekühlt, was sich positiv auf Schmierung und Verschleißreduzierung auswirkt. Durch die Erfindung werden die ansonsten bei CO2-Anlagen zu erwartenden Druckspitzen, welche in Folge hoher ungeregelter Massenströme und durch das Fehlen eines Flüssigkeitspuffers auf der Druckseite auftreten würden, vermieden. Es können für die Erfindung alle heute üblichen Verdichterbauarten verwendet werden. Der erfindungsgemäße Vorteil schlägt sich auch in günstigeren Energiebilanzen als bei den heute verwendeten Bypassregelungen nieder. Angewendet werden kann die Erfindung vorzugsweise bei Automobilklimaanlagen, die mit CO2 betrieben werden. Generell ist die Erfindung aber wertvoll für alle Kältemittelgase, welche in einer Klimaanlage überkritisch, d. h. mit nicht verflüssigten Phasen, betrieben werden. Gegenüber hubraumgeregelten Maschinen mit verstellbaren Schwenkscheiben oder Taumelscheiben ist die Erfindung mit einer Fixhubmaschine und einer Sauggasdrosseleinrichtung kostengünstiger. Damit ist die Erfindung vor allem auch für so genannte Low-Cost-Klimaanlagen vorteilhaft.All Sauggasdrosseleinrichtungen proposed here has in common that can be designed as a fixed or adjustable throttle to limit the mass flow at high speeds of the fixed-lift air conditioning compressor of the intake. This causes a pressure drop and thus a density drop of the refrigerant. The compressor sucks during the intake phase in the working cylinder. Due to the reduced density, the mass flow is reduced in accordance with the equation of state for a given volumetric delivery rate (volume flow), and the torque of the compressor also reduces and leads to energy savings. Also, the compressor is much more cooled, which has a positive effect on lubrication and wear reduction. The invention avoids the pressure peaks otherwise to be expected in the case of CO 2 plants, which would occur as a result of high uncontrolled mass flows and due to the absence of a liquid buffer on the pressure side. It can be used for the invention all today conventional compressor designs. The advantage according to the invention is also reflected in more favorable energy balances than in the bypass arrangements used today. The invention can preferably be applied to automotive air conditioning systems which are operated with CO 2 . In general, however, the invention is valuable for all refrigerant gases which are operated in an air conditioning supercritical, ie with non-liquefied phases. Compared with displacement-controlled machines with adjustable swashplates or swash plates, the invention with a Fixhubmaschine and a Sauggasdrosseleinrichtung is cheaper. Thus, the invention is especially advantageous for so-called low-cost air conditioning systems.
- 1–61-6
- Einbauorte Sauggasdrosseleinrichtunginstallation locations Sauggasdrosseleinrichtung
- 1010
- Klimakompressorair compressor
- 1212
- Leitungsabschnittline section
- 1414
- Gaskühlergas cooler
- 1616
- Leitungsabschnittline section
- 1818
- Hochdruckseite interner WärmetauscherHigh pressure side internal heat exchanger
- 2020
- Niederdruckseite interner WärmetauscherLow pressure side internal heat exchanger
- 2222
- Leitungsabschnittline section
- 2424
- Expansionsventilexpansion valve
- 2626
- Leitungsabschnittline section
- 2828
- VerdampferEvaporator
- 3030
- Leitungsabschnittline section
- 3232
- Receiverreceiver
- 3434
- Leitungsabschnittline section
- 3636
- Leitungsbereichmanagement area
- 4040
- Ansaugbereich Kompressorsuction compressor
- 5050
- Gehäuse KompressorHousing compressor
- 5252
- Zylinderkopf Kompressorcylinder head compressor
- 5454
- Riemenscheibepulley
- 5656
- Ansaugbereichsuction
- 5858
- Ausstoßbereichdischarge area
- 6060
- SaugkanalbereichSaugkanalbereich
- 7070
- Kompressorgehäusecompressor housing
- 7272
- Zylinderkopfcylinder head
- 7474
- Zylinderblockcylinder block
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- Zylinderbohrungencylinder bores
- 7878
- Kolbenpiston
- 8080
- Pleuelpleuel
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- AufnahmekugelpfannenRecording Kugelpfannen
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- Schrägscheibeswash plate
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- Riemenscheibepulley
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- Wellewave
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- Ansaugbereichsuction
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- Auslassbereichoutlet
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- Auslassöffnungenoutlet
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- Auslassventileexhaust
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- Saugöffnungensuction ports
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- AnsauglamellenventileAnsauglamellenventile
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- Ventilplattevalve plate
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- SauggasdrosseleinrichtungenSauggasdrosseleinrichtungen
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- KompressorgehäuseteilCompressor housing part
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- Öffnungopening
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- Kolbenpiston
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- Kolbenseitepiston side
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- Federfeather
- 120120
- Gegenseite Kolbenother side piston
- 122122
- Federfeather
- 124124
- Stellschraubescrew
- 126126
- Kolbenteilpiston part
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- Saugdruckkanalsuction pressure
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- Auslassdruckkanaldischarge pressure passage
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- Elektromagnetelectromagnet
- 132132
- Magnetankerarmature
- 134134
- Federfeather
- 136136
- SpuleKitchen sink
- 138138
- Stößelstangepushrod
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- Kolbenpiston
- 142142
- Sackbohrungblind hole
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- Kolbenteilpiston part
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- Drucksignalpressure signal
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- Regeleinrichtungcontrol device
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- VerdampfertemperatursignalEvaporator temperature signal
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- Ausgangssignal Regeleinrichtungoutput control device
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