DE102005005430A1 - Method for operating of air conditioning system in motor vehicle in which in heating mode compressed cooling medium is directed through 3/2 directional valve through gas cooler to transfer heat to air flowing into interior of vehicle - Google Patents

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Abstract

The method is for the operating of an air conditioning system in a motor vehicle, in which in the cooling mode a circulating cooling medium is compressed in a compressor (2), cooled in heat exchangers, and expanded in an expansion valve (7) to a lower pressure and cooled to a lower temperature. In a heating mode of the air conditioning system the cooling medium compressed in the compressor is directed through a 3/2 directional valve (3) connected to the compressor through a gas cooler (14) of an interior space heat exchanger (8) in order to transfer the heat produced by the compression to the air flowing in through the heat exchanger into the interior (10) of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to a method for operating an air conditioning system in a motor vehicle according to the closer defined in the preamble of claim 1 Art.

Bei verbrauchsarmen Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Fahrzeugen mit direkt einspritzenden Diesel-Brennkraftmaschinen, ist die Fahrzeugheizung häufig nicht mehr in der Lage, den Fahrzeuginnenraum innerhalb einer vertretbaren Zeitdauer ausreichend zu erwärmen. Zur Lösung dieses Problems wird in einem allgemeinen Stand der Technik vorgeschlagen, elektrische Zuheizelemente, die auch als PTC's bezeichnet werden, zu verwenden. Diese belasten jedoch das zum Großteil bereits an seiner Leistungsgrenze betriebene elektrische Bordnetz zusätzlich. Andere Lösungsansätze sehen vor, Brennstoffheizer einzusetzen, die jedoch Kraftstoff verbrauchen und zusätzliche Abgasemissionen erzeugen.at low-consumption motor vehicles, especially in vehicles with Direct injection diesel engines, is the vehicle heater often no longer able to control the vehicle interior within a reasonable amount To heat the time sufficiently. To the solution this problem is proposed in a general state of the art, electric Zuheizelemente, which are also referred to as PTC's to use. These However, this burden a lot already at its power limit operated electrical system additionally. See other solutions to use fuel heaters, but consume fuel and additional Generate exhaust emissions.

Aus der DE 44 32 272 C2 sind Kälte-Erzeugungsanlagen für das Klimatisieren der Fahrzeugkabinenluft in Fahrzeugen bekannt, bei denen auf der Hochdruckseite eines integralen, geschlossenen Dampf-Kompressions-Kreislaufes, der einen Verdichter, einen Gaskühler/Kondensator, einen inneren Wärmetauscher, eine Drosseleinrichtung und mindestens einen Verdampfer beinhaltet, die in Reihe geschaltet sind, zum Angebot von Kälteleistung bzw. Heizleistung ein hinsichtlich des kritischen Drucks im Kreislauf überkritischer Druck erzeugt und gleichzeitig auf der Niederdruckseite des Kreislaufes ein unterkri tischer Druck erreicht wird. Dabei wird dem auf der Niederdruckseite abgekühlten Kältemittel über den Verdampfer Wärmeenergie zugeführt bzw. Kälteenergie abgeführt und der Kältemittel-Massenstrom wird im Kreislauf durch Regulierung desselben im Verdichter geregelt.From the DE 44 32 272 C2 refrigeration plants are known for air conditioning the vehicle cabin air in vehicles in which on the high pressure side of an integral, closed steam compression cycle, which includes a compressor, a gas cooler / condenser, an internal heat exchanger, a throttle device and at least one evaporator, the are connected in series, for the supply of cooling capacity or heating power generated in terms of the critical pressure in the circuit supercritical pressure and at the same time on the low pressure side of the circuit a subcri tic pressure is achieved. In this case, the refrigerant cooled down on the low-pressure side is supplied with thermal energy via the evaporator or cooling energy is discharged and the refrigerant mass flow is regulated in the circuit by regulation thereof in the compressor.

In der DE 198 13 674 C1 wird eine Kälteanlage mit einer Wärmepumpenfunktion beschrieben, die über den Kältekreislauf Wärmeleistung auf die Kabinenluft von Fahrzeugen überträgt. Dabei besteht das Ziel darin, unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Wirksamkeit der Heizung zu erhöhen und deren Ansprechzeit zu verkürzen. Dies geschieht durch die Nutzung der Kälteanlage als Wärmepumpe, wobei der Wärmeeintrag in das Kältemittel im Umgebungswärmetauscher mit Außenluft erfolgt, welche in einem Abgaswärmetauscher mit den Abgasen der Brennkraftmaschine weiter erwärmt wird. Das Kältemittel wird im Kältemittelverdichter komprimiert und im Innenraumwärmetauscher mit angesaugter kalter Fahrzeuginnenraumluft durchströmt, wodurch sich die Fahrzeuginnenraumluft im Innenraumwärmetauscher erwärmt und die Fahrzeugkabine beheizt wird.In the DE 198 13 674 C1 describes a refrigeration system with a heat pump function, which transfers thermal power to the cabin air of vehicles via the refrigeration cycle. The aim is to increase the effectiveness of the heater immediately after commissioning the vehicle and to shorten their response time. This is done by the use of the refrigeration system as a heat pump, wherein the heat input into the refrigerant in the ambient heat exchanger takes place with outside air, which is further heated in an exhaust gas heat exchanger with the exhaust gases of the internal combustion engine. The refrigerant is compressed in the refrigerant compressor and flows through in the interior heat exchanger with sucked cold vehicle interior air, whereby the vehicle interior air is heated in the indoor heat exchanger and the vehicle cab is heated.

Eine Einrichtung zur Innenraumklimatisierung eines mit einem Abwärme erzeugenden Antriebs ausgerüsteten Fahrzeugs ist in der DE 43 18 255 A1 beschrieben. Diese Einrichtung enthält einen Kältemittelkreislauf und einen Heizmittelkreislauf, die beide nur über zumindest einen ersten Wärmetauscher wärmeübertragend koppelbar sind. Während im Heizmittelkreislauf ein Wärmetauscher zur Erfassung der Abwärme des Antriebes und ein im Wege der zum Innenraum zu transportierenden Luft angeordneter Heizungswärmetauscher liegen, enthält der Kältemittelkreislauf im Wege der Luft einen Verdampfer, einen Umgehungskanal und einen Abluftkanal zu diesem und einen Abluftstutzen sowie einen Kältemittelverdichter. Über Umschaltventile lassen sich für den Fall des Kühlbetriebs ein Kondensator und Kühler in die beiden Kreisläufe integrieren. Des weiteren ist, auch der Heizungswärmetauscher mittels eines ven tilbestückten Bypasses abschaltbar. Auf diese Weise sollen energiesparend verschiedene Klimaaufgaben im Fahrzeug lösbar werden.A device for the interior air conditioning of a vehicle equipped with a waste heat generating drive vehicle is in the DE 43 18 255 A1 described. This device contains a refrigerant circuit and a heating medium circuit, both of which can be coupled to transfer heat only via at least one first heat exchanger. While in the heating medium circuit, a heat exchanger for detecting the waste heat of the drive and a arranged to be transported to the interior air to be arranged heat exchanger, contains the refrigerant circuit by way of air an evaporator, a bypass duct and an exhaust duct to this and an exhaust pipe and a refrigerant compressor. Switching valves allow a condenser and cooler to be integrated into the two circuits in the case of cooling operation. Furthermore, even the heating heat exchanger by means of a ven tilbestückten bypass can be switched off. In this way, energy-saving various climate tasks in the vehicle are solvable.

Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass die Erwärmung der dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführten Luft nicht direkt erfolgt, sondern über einen Heizungswärmetauscher im Wärmeträgerkreislauf als Teil des Motorkühlsystems. Aufgrund der thermischen Massen ergibt sich eine hohe Trägheit der Anlage, was die Dynamik beim Aufheizen vermindert und der Verkehrssicherheit abträglich ist.adversely at these solutions is that warming the air supplied to the interior of the motor vehicle does not occur directly, but about a heating heat exchanger in the heat transfer circuit as part of the engine cooling system. Due to the thermal masses results in a high inertia of Plant, which reduces the dynamics during heating and road safety detrimental is.

Das in der DE 39 07 201 C2 beschriebene Kraftfahrzeug ist mit einer heizenden, d.h. auch als Wärmepumpe arbeitenden Klimaanlage ausgerüstet. Um im Heizbetrieb die Aufnahme von sich möglicherweise im vorangegangenen Kühlbetrieb am Verdampfer niedergeschlagener Feuchtigkeit durch die zu klimatisierende Luft zu verhindern, werden verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen. So wird für den Heizbetrieb ein separater Wärmetauscher vorgesehen. Des weiteren kann am Innenraumwärmetauscher ein Feuchtensensor angebracht werden, welcher in Abhängigkeit von der ermittelten Feuchtigkeit entweder den Heizbetrieb unterbindet oder eine stromab des Kühlverdampfers vorgesehene Entfeuchtungsvorrichtung für die zu klimatisierende Luft aktiviert.That in the DE 39 07 201 C2 described motor vehicle is equipped with a heating, that also works as a heat pump air conditioning. In order to prevent the recording of possibly precipitated in the previous cooling operation on the evaporator moisture in the heating mode by the air to be conditioned, various measures are proposed. Thus, a separate heat exchanger is provided for the heating operation. Furthermore, a humidity sensor can be attached to the indoor heat exchanger which, depending on the determined humidity, either suppresses the heating operation or activates a dehumidifying device provided downstream of the cooling evaporator for the air to be conditioned.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass bei häufig vorkommenden Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie der vorangegangenen Trocknung der Luft für die Fahrzeugkabine bei Außentemperaturen von beispielsweise 0°C bis 10°C kein Heizbetrieb möglich ist oder der Anlage eine nur sehr eingeschränkte Leistung entnommen werden kann.adversely at this solution is that often occurring operating conditions of the vehicle, such as the preceding Drying the air for the vehicle cabin at outside temperatures of for example 0 ° C up to 10 ° C no heating operation possible or the system is only a very limited performance can.

In der EP 0 989 003 A2 ist ein Kältekreislauf mit Wärmepumpe für eine bevorzugte Anwendung in einem nicht verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug beschrieben. Die Anlage enthält ein Klimagerät mit zwei kältemitteldurchströmten Wärmetau schern, einem ersten Kondensator und einem Verdampfer. Im Klimakasten wird der bezüglich der einströmenden Kabinenluft stromabwärts angeordnete Wärmetauscher direkt mit der Hochdruckseite des Verdichters fluidisch verbunden und wird je nach Betriebsfall mit heißem Kältemittel unter hohem Druck durchströmt. Für die benötigte Heizung der Kabine wird der Innenraumluftstrom nur bei Bedarf über diese Komponente geleitet. Im Kühl- und Trocknungsbetrieb strömt das Kältemittel vom Verdichter durch den ersten Kondensator im Klimakasten, wird anschließend im zweiten Kondensator abgekühlt, in einer Drosseleinrichtung entspannt und verflüssigt und gelangt dann zur Wärmeaufnahme zur Abkühlung der Kabinenluft in den Verdampfer. Sinngemäß wird bei reinem Kühlbetrieb kein Luftstrom über den ersten Kondensator geleitet. Bei Kühlbetrieb mit Wiederaufheizung, wie dies zur Entfeuchtung notwendig ist, gelangt lediglich ein Teilstrom über diese Komponente. Zur Entfeuchtung strömt das Kältemittel nacheinander durch den ersten Kondensator, den zweiten Kondensator und die Drosselstelle verflüssigt in den Verdampfer, zum Akkumulator und zurück zum Verdichter. Bei allen drei Betriebsmodi Kühlen, Kühlen und Wiederaufheizen und Heizen wird das gesamte Kältemittel immer zuerst durch den ersten Kondensator, dann durch den zweiten Kondensator, durch den Verdampfer und über den Akkumulator geleitet, wobei sich an verschiedenen Drosselstellen unterschiedliche Drücke und Temperaturen einstellen lassen und verschiedene Bypassstellen den Kreislauf unterschiedlich gestalten können.In the EP 0 989 003 A2 is a heat pump refrigeration cycle for a preferred use in a non-combustion engine powered vehicle described. The system contains an air conditioner with two refrigerant flow through Wärmetau shear, a first condenser and an evaporator. In the air-conditioning box, the heat exchanger arranged downstream with respect to the incoming cabin air is fluidly connected directly to the high-pressure side of the compressor and, depending on the operating situation, flows through high pressure with hot refrigerant. For the required heating of the cabin, the indoor air flow is only routed through this component if necessary. In the cooling and drying operation, the refrigerant flows from the compressor through the first condenser in the air conditioning box, is then cooled in the second condenser, expanded in a throttle device and liquefied and then passes to absorb heat to cool the cabin air in the evaporator. Analogously, no air flow is passed through the first capacitor in pure cooling mode. In cooling mode with reheating, as is necessary for dehumidification, only a partial flow passes through this component. For dehumidification, the refrigerant flows sequentially through the first condenser, the second condenser and the throttle point liquefied in the evaporator, to the accumulator and back to the compressor. In all three operating modes, cooling, cooling and reheating and heating, the entire refrigerant is always passed first through the first condenser, then through the second condenser, through the evaporator and through the accumulator, whereby different pressures and temperatures can be set at different orifices and different Bypass points can make the circuit different.

Nachteilig ist, dass in dem Klimakasten ständig eine hohe Wärmelast eingebracht wird, dass der Heizungswärmetauscher hoher Temperatur- und Druckbelastung widerstehen muss, dass die Verrohrung der Anlage im Fahrzeug komplex und bauraumintensiv ist und dass sich vermeidbare Druckabfälle mit Effizienzminderung einstellen. Die Anlage erfüllt daher nicht die allgemein gültigen Anforderungen an Komplexität, Kosten, Effizienz, Leistungsfähigkeit und Ökologie.adversely is that in the air conditioning box constantly a high heat load is introduced that the heating heat exchanger high temperature and pressure load must withstand that the piping of the plant In the vehicle complex and space-consuming and that is avoidable With pressure drops Adjust efficiency. The plant therefore does not meet the general requirements valid Complexity requirements, Cost, efficiency, performance and ecology.

Aus Gründen der Beschlagfreihaltung der Scheiben wird gemäß den im Stand der Technik beschriebenen Lösungen bei Temperaturen von ca. –4°C und 10°C der eintretende Luftmassenstrom durch die Kälteanlage im Kühlbetrieb abgekühlt und damit getrocknet und danach im Heizungswärmetauscher auf die benötigte Lufttemperatur im sogenannten "Reheat Betrieb" erwärmt. Bei Nutzung des kältemitteldurchströmten Wärmetauschers zum Heizen kann die Funktion des Abkühlens und damit des Trocknens nicht gleichzeitig ausgeführt werden.Out establish the fogging of the discs is according to those in the prior art described solutions at temperatures of about -4 ° C and 10 ° C entering the Air mass flow through the refrigeration system in cooling mode chilled and dried and then in the heating heat exchanger to the required air temperature in the so-called "reheat Operation "heated Use of the refrigerant flow through the heat exchanger for heating, the function of cooling and thus drying not executed at the same time become.

In der WO 03/053726 A1 sind verschiedene Ausführungsformen von Wärmepumpensystemen und entsprechende Verfahren zum Betreiben derselben beschrieben.In WO 03/053726 A1 are various embodiments of heat pump systems and corresponding method for operating the same described.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem im Heizmodus eine verbesserte Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erreicht werden kann.It It is an object of the present invention to provide a method of operation to provide an air conditioning system in a motor vehicle, in which in heating mode, an improved heating of the vehicle interior can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Problem solved by the features mentioned in claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, mit sehr geringem Aufwand die Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zu einer Wärmepumpe zu erweitern, wodurch sowohl im Stand als auch bei der Fahrt Wärme zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung gestellt werden kann. Eine derartige Wärmepumpe besitzt einen beispielsweise gegenüber einem PTC erheblich erhöhten Wirkungsgrad, wodurch das Bordnetz des Kraftfahrzeugs erheblich weniger belastet wird und es auch bei verbrauchsarmen Kraftfahrzeugen möglich ist, in sämtlichen Betriebszuständen eine ausreichende Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu erreichen.The inventive method allows it, with very little effort, the air conditioning in a motor vehicle to a heat pump to expand, thereby providing heat in both the state and while driving Heating of the vehicle interior can be provided. Such a heat pump has a considerably increased efficiency compared with a PTC, for example, whereby the electrical system of the motor vehicle significantly less burden and it is also possible for low-consumption motor vehicles, in all operating conditions sufficient heating of the vehicle interior.

Erfindungsgemäß wird das Kältemittel durch einen Gaskühler des Innenraumwärmetauschers geleitet, wodurch dieser ebenfalls zum Heizen genutzt und damit die Wärmeaustauschfläche wesentlich erhöht wird. Dabei kann durch die Verwendung des 3/2-Wegeventils die Anzahl der Schaltventile begrenzt und somit der Aufwand der Klimaanlage verringert werden.According to the invention refrigerant through a gas cooler of the indoor heat exchanger passed, whereby this also used for heating and thus the heat exchange surface essential elevated becomes. It can by using the 3/2-way valve, the number the switching valves limited and thus the cost of air conditioning be reduced.

Da die Wärmeaufnahme über die Umgebung stattfindet, wird der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine während des Kaltstarts nicht erhöht und es ergeben sich Vorteile bezüglich des Verschleißes der Brennkraftmaschine.There the heat absorption over the Environment takes place, the fuel consumption of the internal combustion engine while the cold start does not increase and there are advantages regarding of wear the internal combustion engine.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die dem Innenraum zugeführte Luft getrocknet, so dass das Beschlagen der Scheiben des Kraftfahrzeugs verhindert werden kann.By the inventive method will be fed to the interior Air dried, allowing fogging of the windows of the motor vehicle can be prevented.

Um das Beschlagen von Scheiben noch wirkungsvoller zu verhindern, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei einer Temperatur der Umgebungsluft von mehr als 5°C, vorzugsweise von mehr als 3°C, die dem Innenraum zugeführte Luft in dem Innenraumwärmetauscher getrocknet wird.Around The fogging of discs can be even more effective be provided in an advantageous embodiment of the invention, that at a temperature of the ambient air of more than 5 ° C, preferably of more than 3 ° C, the supplied to the interior Air in the interior heat exchanger is dried.

Wenn bei einer Temperatur der Umgebungsluft von weniger als 0°C, vorzugsweise von weniger als 3°C, die dem Innenraum zugeführte Luft in dem Innenraumwärmetauscher vorgeheizt wird, so ergibt sich eine Erhöhung der Heizleistung der Klimaanlage und damit eine verbesserte Erwärmung des Fahrzeuginnenraums.When at a temperature of the ambient air of less than 0 ° C, preferably less than 3 ° C, the air supplied to the interior in the Interior heat exchanger is preheated, this results in an increase in the heating power of the air conditioner and thus improved heating of the vehicle interior.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the remaining subclaims. Below is an embodiment of the invention shown in principle with reference to the drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Schaltbild einer Klimaanlage im Kühlbetrieb; 1 a circuit diagram of an air conditioner in the cooling mode;

2 ein p-h-Diagramm, das den Betrieb der Klimaanlage im Kühlbetrieb zeigt; 2 a ph diagram showing the operation of the air conditioner in the cooling mode;

3 das Schaltbild der Klimaanlage aus 1 im Heizbetrieb; 3 the wiring diagram of the air conditioner off 1 in heating mode;

4 ein p-h-Diagramm, das den Betrieb der Klimaanlage bei einer Umgebungslufttemperatur von mehr als 3°C zeigt; und 4 a ph diagram showing the operation of the air conditioner at an ambient air temperature of more than 3 ° C; and

5 ein p-h-Diagramm, das den Betrieb der Klimaanlage bei einer Umgebungslufttemperatur von weniger als 3°C zeigt. 5 a ph diagram showing the operation of the air conditioner at an ambient air temperature of less than 3 ° C.

Eine in 1 anhand eines schematischen Schaltbildes dargestellte Klimaanlage 1 ist zum Einbau in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Pfeile entlang der die einzelnen Bauteile der Klimaanlage 1 verbindenden, nicht mit Bezugszeichen versehenen Leitungen zeigen den Verlauf des Kältemittelstroms in dem nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Kühlbetrieb der Klimaanlage 1 auf.An in 1 Air conditioning system illustrated by a schematic diagram 1 is intended for installation in a motor vehicle, not shown. The arrows along the the individual components of the air conditioner 1 connecting, not provided with reference numerals lines show the course of the refrigerant flow in the following with reference to 1 described cooling operation of the air conditioner 1 on.

Ausgehend von einem Verdichter 2, in dem das Kältemittel in an sich bekannter Weise verdichtet wird, strömt dasselbe über ein 3/2-Wegeventil 3 zu einem Umgebungswärmetauscher 4, der das Kältemittel abkühlt und einen Teil seiner Wärme entzieht. Nach dem Umgebungswärmetauscher 4 durchläuft das Kältemittel einen ersten Abschnitt 5 eines inneren Wärmetauschers 6 und gelangt zu einem Expansionsventil 7. Da das Kältemittel beim Durchlaufen des ersten Abschnitts 5 des inneren Wärmetauschers 6 noch unter dem von dem Verdichter 2 erzeugten hohen Druck steht, kann dieser erste Abschnitt 5 auch als Hochdruckseite des inneren Wärmetauschers 6 bezeichnet werden. In dem Expansionsventil 7 wird das Kältemittel auf einen geringeren Druck entspannt und auf eine Temperatur vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0°C bis 5°C gekühlt.Starting from a compressor 2 , in which the refrigerant is compressed in a conventional manner, the same flows through a 3/2-way valve 3 to an ambient heat exchanger 4 which cools the refrigerant and removes some of its heat. After the ambient heat exchanger 4 the refrigerant passes through a first section 5 an internal heat exchanger 6 and arrives at an expansion valve 7 , As the refrigerant passes through the first section 5 of the internal heat exchanger 6 still below that of the compressor 2 generated high pressure, this first section can 5 also as a high-pressure side of the inner heat exchanger 6 be designated. In the expansion valve 7 the refrigerant is depressurized to a lower pressure and cooled to a temperature preferably in a range between 0 ° C to 5 ° C.

Anschließend durchströmt das Kältemittel einen dem Expansionsventil 7 nachfolgenden Innenraumwärmetauscher 8 und nimmt dabei Energie aus der durch den Pfeil 9 dargestellten, in einen Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs einströmenden Luft auf. Dadurch wird die dem Innenraum 10 zugeführte Luft gekühlt und der eigentliche Zweck des in 1 dargestellten Kühlbetriebs der Klimaanlage 1 erfüllt.Subsequently, the refrigerant flows through an expansion valve 7 following indoor heat exchanger 8th while taking energy out of the by the arrow 9 presented, in an interior 10 of the motor vehicle incoming air. This will change the interior 10 supplied air cooled and the real purpose of in 1 illustrated cooling operation of the air conditioner 1 Fulfills.

Nach dem Durchlaufen des Innenraumwärmetauschers 8 gelangt das Kältemittel über ein in diesem Fall geöffnetes 2/2-Wegeventil 11 zu einem niederdruckseitig angeordneten Sammelbehälter 12 und von dort zu einem zweiten Abschnitt 13 des inneren Wärmetauschers 6. Die Anordnung des Sammelbehälters 12 auf der Niederdruckseite der Klimaanlage 1 ermöglicht eine bessere Regelung der Klimaanlage 1. In dem zweiten Abschnitt 13 des inneren Wärmetauschers 6 nimmt das Kältemittel von dem in diesem Moment den ersten Abschnitt 5 des inneren Wärmetauschers 6 durchströmenden Kältemittel Wärme auf bzw. wird von demselben überhitzt und wird anschließend wieder von dem Verdichter 2 angesaugt, wodurch der Kältekreislauf geschlossen ist. Die Verwendung des inneren Wärmetauschers 6 erhöht die mögliche Kälteleistung und den Wirkungsgrad der Klimaanlage 1, was insbesondere bei der Verwendung von CO2 als Kältemittel, wie dies bei der vorliegenden Klimaanlage 1 der Fall ist, vorteilhaft ist.After passing through the indoor heat exchanger 8th the refrigerant passes through a 2/2-way valve that is opened in this case 11 to a low pressure side arranged collecting container 12 and from there to a second section 13 of the internal heat exchanger 6 , The arrangement of the collection container 12 on the low pressure side of the air conditioning 1 allows better control of the air conditioning 1 , In the second section 13 of the internal heat exchanger 6 takes the refrigerant from that at this moment the first section 5 of the internal heat exchanger 6 By flowing refrigerant heat is or is overheated by the same and is then returned to the compressor 2 sucked, whereby the refrigeration cycle is closed. The use of the internal heat exchanger 6 increases the possible cooling capacity and the efficiency of the air conditioning system 1 which is especially true when using CO 2 as a refrigerant, as with the present air conditioner 1 the case is beneficial.

In dem Druck-Enthalpie-Diagramm gemäß 2 ist dieser Vorgang ebenfalls veranschaulicht, wobei die jeweiligen Verläufe des Drucks über der Enthalpie des Kältemittels durch die Bezugszeichen der jeweiligen Bauteile der Klimaanlage 1 kenntlich gemacht sind. Selbstverständlich sind die Angaben bezüglich der Temperaturen, der spezifischen Enthalpie sowie des Drucks bei sämtlichen p-h-Diagrammen lediglich als beispielhaft anzusehen.In the pressure-enthalpy diagram according to 2 This process is also illustrated, wherein the respective curves of the pressure over the enthalpy of the refrigerant by the reference numerals of the respective components of the air conditioning 1 indicated. Of course, the information regarding the temperatures, the specific enthalpy and the pressure in all ph diagrams are to be considered as exemplary only.

3 zeigt die identische Klimaanlage 1 wie 1, diese wird allerdings in einem Heizbetrieb betrieben. Wiederum wird mittels der Pfeile entlang der die einzelnen Bauteile der Klimaanlage 1 verbindenden Leitungen der Verlauf des Kälte mittelstroms verdeutlicht. Hierbei befindet sich das dem Verdichter 2 nachgeschaltete 3/2-Wegeventil 3 in einer anderen Stellung als gemäß 1, so dass das in dem Verdichter 2 verdichtete Kältemittel über das 3/2-Wegeventil 3 zu einem Gaskühler 14 des Innenraumwärmetauschers 8 geleitet wird. Auf diese Weise wird die durch die Verdichtung in dem Verdichter 2 erzeugte Wärme des Kältemittels an die über den Innenraumwärmetauscher 8 in den Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs einströmende Luft abgegeben und diese Luftmenge wird erwärmt, wodurch sich eine Aufheizung des Innenraums 10 des Kraftfahrzeugs ergibt. Je nach Stellung des 3/2-Wegeventils 3 kann also der Kühl- oder der Heizbetrieb der Klimaanlage 1 eingestellt werden, wodurch eine einfache Umschaltmöglichkeit zwischen diesen beiden Betriebsarten gegeben ist. 3 shows the identical air conditioning 1 as 1 , but this is operated in a heating mode. Again, by means of the arrows along the individual components of the air conditioning 1 connecting lines illustrates the course of the refrigerant flow. This is the compressor 2 downstream 3/2-way valve 3 in a different position than according to 1 so that in the compressor 2 compressed refrigerant via the 3/2-way valve 3 to a gas cooler 14 of the indoor heat exchanger 8th is directed. In this way, the through the compression in the compressor 2 generated heat of the refrigerant to the via the indoor heat exchanger 8th in the interior 10 the air flowing in the motor vehicle and this amount of air is heated, resulting in a heating of the interior 10 of the motor vehicle. Depending on the position of the 3/2-way valve 3 So can the cooling or heating of the air conditioning 1 be set, creating a simple Umschaltmög between these two operating modes.

Nach Durchlaufen des Gaskühlers 14 durchströmt das Kältemittel wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben das Expansionsventil 7 und den Innenraumwärmetauscher 8. Da das 2/2-Wegeventil 11 in diesem Fall jedoch anders als im Kühlbetrieb gemäß 1 geschaltet ist, gelangt das Kältemittel zu einem weiteren Expansionsventil 15, wo es auf einen geringeren Druck entspannt wird und eine Temperatur einnimmt, die deutlich unter der Umgebungstemperatur liegt. Nach dem Expansionsventil 15 strömt das Kältemittel zu dem Umgebungswärmetauscher 4, der in diesem Fall allerdings in umgekehrter Richtung als in 1 durchströmt wird und das Kältemittel verdampfen lässt. Über ein weiteres, in diesem Fall geöffnetes Ventil 16 strömt das Kältemittel schließlich wieder zu dem Verdichter 2 und der Heizkreislauf ist geschlossen.After passing through the gas cooler 14 flows through the refrigerant as described with reference to 1 described the expansion valve 7 and the indoor heat exchanger 8th , Since the 2/2-way valve 11 but in this case different from the cooling mode according to 1 is switched, the refrigerant passes to another expansion valve 15 where it is depressurized to a lower pressure and at a temperature well below ambient. After the expansion valve 15 the refrigerant flows to the ambient heat exchanger 4 However, in this case, however, in the opposite direction than in 1 is flowed through and the refrigerant evaporates. About another, in this case open valve 16 the refrigerant eventually flows back to the compressor 2 and the heating circuit is closed.

Bei einer Temperatur der Umgebungsluft von mehr als 5°C, vorzugsweise bereits bei einer Temperatur von mehr als 3°C, wird die dem Innenraum 10 zugeführte Luft in dem Innenraumwärmetauscher 8 getrocknet. Dies ist in dem Druck-Enthalpie-Diagramm gemäß 4 zu erkennen, wo wiederum die jeweiligen durch entsprechende Linien dargestellten Verläufe des Drucks über der Enthalpie mit den Bezugszeichen der Bauteile der Klimaanlage 1 bezeichnet sind.At a temperature of the ambient air of more than 5 ° C, preferably already at a temperature of more than 3 ° C, which is the interior 10 supplied air in the indoor heat exchanger 8th dried. This is in the pressure-enthalpy diagram according to 4 to recognize, where in turn the respective curves of the pressure over the enthalpy represented by corresponding lines with the reference numerals of the components of the air conditioner 1 are designated.

Dagegen wird bei einer Temperatur der Umgebungsluft von weniger als 0°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 3°C, die dem Innenraum 10 zugeführte Luft wie oben beschrieben vorgeheizt. Dieses Druck-Enthalpie-Diagramm ist in 5 dargestellt.In contrast, at a temperature of the ambient air of less than 0 ° C, preferably at a temperature of less than 3 ° C, the interior 10 supplied air preheated as described above. This pressure-enthalpy diagram is in 5 shown.

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, wobei in einem Kühlbetrieb der Klimaanlage ein in derselben zirkulierendes Kältemittel nacheinander in einem Verdichter verdichtet, in einem Umgebungswärmetauscher und in einem ersten Abschnitt eines dem Umgebungswärmetauscher nachfolgenden inneren Wärmetauschers gekühlt und in einem Expansionsventil auf einen geringeren Druck entspannt und auf eine niedrigere Temperatur gekühlt wird, wonach das Kältemittel in einem Innenraumwärmetauscher Energie aus der in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs einströmenden Luft aufnimmt und anschließend einen zweiten Abschnitt des inneren Wärmetauschers durchströmt und von dem in diesem Moment den ersten Abschnitt des inneren Wärmetauschers durchströmenden Kältemittel überhitzt und anschließend von dem Verdichter angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Heizbetrieb der Klimaanlage (1) das in dem Verdichter (2) verdichtete Kältemittel über ein dem Verdichter (2) nachgeschaltetes 3/2-Wegeventil (3) durch einen Gaskühler (14) des Innenraumwärmetauschers (8) geleitet wird, um die durch die Verdichtung in dem Verdichter (2) erzeugte Wärme an die über den Innenraumwärmetauscher (8) in den Innenraum (10) des Kraftfahrzeugs einströmende Luft abzugeben.A method for operating an air conditioning system in a motor vehicle, wherein cooled in a cooling operation of the air conditioner one in the same circulating refrigerant in a compressor in an ambient heat exchanger and in a first portion of an ambient heat exchanger downstream internal heat exchanger and expanded in an expansion valve to a lower pressure and is cooled to a lower temperature, after which the refrigerant in an indoor heat exchanger receives energy from the air flowing into an interior of the motor vehicle air and then flows through a second portion of the inner heat exchanger and overheated by the flowing at this moment the first portion of the inner heat exchanger refrigerant and is subsequently sucked by the compressor, characterized in that in a heating operation of the air conditioning ( 1 ) that in the compressor ( 2 ) compressed refrigerant via a compressor ( 2 ) downstream 3/2-way valve ( 3 ) through a gas cooler ( 14 ) of the indoor heat exchanger ( 8th ) is passed through the compression in the compressor ( 2 ) generated heat to the over the indoor heat exchanger ( 8th ) in the interior ( 10 ) of the motor vehicle to give in air. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur der Umgebungsluft von mehr als 5°C, vorzugsweise von mehr als 3°C, die dem Innenraum (10) zugeführte Luft in dem Innenraumwärmetauscher (8) getrocknet wird.A method according to claim 1, characterized in that at a temperature of the ambient air of more than 5 ° C, preferably of more than 3 ° C, the interior ( 10 ) supplied air in the indoor heat exchanger ( 8th ) is dried. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Temperatur der Umgebungsluft von weniger als 0°C, vorzugsweise von weniger als 3°C, die dem Innenraum (10) zugeführte Luft in dem Innenraumwärmetauscher (8) vorgeheizt wird.A method according to claim 1, characterized in that at a temperature of the ambient air of less than 0 ° C, preferably less than 3 ° C, the interior ( 10 ) supplied air in the indoor heat exchanger ( 8th ) is preheated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel in dem Heizbetrieb nach dem Durchlaufen des Gaskühlers (14) des Innenraumwärmetauschers (8) in dem Expansionsventil (7) auf einen geringeren Druck entspannt wird, wonach das Kältemittel den zweiten Abschnitt (13) des inneren Wärmetauschers (6) durchströmt, in einem weiteren Expansionsventil (15) auf einen geringeren Druck entspannt wird, den Umgebungswärmetauscher (4) durchströmt und von dem Verdichter (2) angesaugt wird.Method according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the refrigerant in the heating operation after passing through the gas cooler ( 14 ) of the indoor heat exchanger ( 8th ) in the expansion valve ( 7 ) is relaxed to a lower pressure, after which the refrigerant is the second section ( 13 ) of the internal heat exchanger ( 6 ) flows through, in a further expansion valve ( 15 ) is relieved to a lower pressure, the ambient heat exchanger ( 4 ) flows through and from the compressor ( 2 ) is sucked. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel in einem niederdruckseitigen Sammelbehälter (12) gesammelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the refrigerant in a low-pressure side collecting container ( 12 ) is collected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel CO2 verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that CO 2 is used as the refrigerant.
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