DE102006041156A1 - Collant circuit for vehicle air conditioning system, has compressor and distribution of collant quantity used in cicuit is almost equal during operation and non-operation - Google Patents

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Abstract

The collant circuit has a compressor(1), a refrigerant condenser (2) connected with the exit and an expansion organ regulates collant flow.The distribution of the collant quantity used in the cicuit is almost equal or nearly equal during the operation and non operation and /or when the air conditioning sytem is switched off a pressure compensation does not take place in the system.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemitel-Kreislauf für eine Fahrzeug-Klimaanlage, bei dem der Kältemittelfluss durch einen Kompressor erzeugt wird.The The invention relates to a refrigeration cycle for one Vehicle air conditioning in which the flow of refrigerant through a Compressor is generated.

Eine Fahrzeugklimaanlage weist einen dem Kompressor nachgeschalteten Kältemittelkühler, der in Abhängigkeit vom eingesetzten Kältemittel als Gaskühler oder Kondensator fungiert, ein den Kältemittelfluss regelndes Expansionsorgan und einen mit diesem und der Eingangsseite des Kompressors verbundenen Verdampfer sowie diese Komponenten verbindende Kältemittelleitungen auf. Wenn der Kompressor abgeschaltet wird, kommt der Kältemittelfluss zum Erliegen, und es findet über eine Veränderung der Verteilung des Kältemittels im Kreislauf ein Druckausgleich statt. Bei erneutem Anschalten des Kompressors steht demzufolge kein oder nicht in ausreichendem Maße verdichtetes Kältemittel zur Verfügung, so dass es einige Zeit dauert, bis die Fahrzeug-Klimaanlage eine abgeforderte Kälteleistung erbringen kann. Um das Kältemittel nach dem Anschalten des Kompressors wieder zu verdichten und wieder Druck aufzubauen und eine abgeforderte Kälteleistung zur Verfügung zu stellen, wird Energie benötigt, was bei einem vom Fahrzeugmotor angetriebenen Kompressor mit einem Mehrverbrauch an Kraft verbunden ist. Zudem hat der Kompressor infolge des anfänglich noch ausgeglichenen Druckes im Kältemittelkreislauf ein schlechtes Drehmoment- und Anlaufverhalten, was als nachteilig angesehen wird.A Vehicle air conditioning has a compressor downstream Refrigerant cooler, which in dependence of the refrigerant used as a gas cooler or condenser, a refrigerant flow regulating expansion organ and one connected to this and the input side of the compressor Evaporator and these components connecting refrigerant pipes. If the compressor is switched off, the refrigerant flow comes to a halt, and it finds over a change the distribution of the refrigerant in the circulation pressure equalization instead. When you turn on the Compressor is therefore not or not sufficiently compacted refrigerant to disposal, so it takes some time for the vehicle air conditioning to take one requested cooling capacity can provide. To the refrigerant after turning on the compressor again to compress and again Pressure build up and a requested cooling capacity available put, energy is needed, what with a powered by the vehicle engine compressor with a More consumption of power is connected. In addition, the compressor has due of the initial still balanced pressure in the refrigerant circuit a poor torque and startup behavior, which is disadvantageous is seen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kältemittelkreislauf für eine Fahrzeug-Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu gestalten, dass das Anlaufverhalten des Kompressors und damit des Kältekreislaufs verbessert ist.It Object of the invention, a refrigerant circuit for a vehicle air conditioning According to the preamble of claim 1 to be designed such that the Start-up of the compressor and thus the refrigeration cycle is improved.

Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittel-Kreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnendes Merkmal gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These Task becomes with a refrigerant cycle according to the preamble of claim 1 by the characterizing Feature solved. Advantageous embodiments are listed in the subclaims.

Die Erfindung besteht darin, dass die Verteilung der in einem Kältemittel-Kreislauf für eine Fahrzeug-Klimaanlage eingesetzten Kältemittelmenge während des Betriebes und des Nichtbetriebes gleich oder nahezu gleich ist und ein Druckausgleich im System nicht erfolgt, wobei der Kältemittel-Kreislauf einen Kompressor, einen mit dessen Ausgang verbundenen Kältemittelkühler, ein den Kältemittfluss regelndes Expansionsorgan und einen mit diesem und dem Eingang des Kompressors verbundenen Verdampfer und die genannten Komponenten verbindenen Kältemittelleitungen aufweist. Das bedeutet, dass die Verteilung des Kältemittels beim Abschalten des Kompressors, so wie diese im Betriebszustand der Klimaanlage gegeben ist, aufrecht erhalten bleibt. Damit entsprechen die Druckverhältnisse im Kältemittel-Kreislauf im Nichtbetriebszustand denen des Betriebszustandes, wobei die Umgebungstemperatur einen gewissen Einfluss auf die Drücke im System hat.The Invention is that the distribution of in a refrigerant circuit for one Vehicle air conditioning used refrigerant amount during the Operation and non-operation is equal or almost equal and a pressure equalization in the system does not take place, the refrigerant circuit a Compressor, a connected to the output of the refrigerant cooler, a regulating the flow of refrigerant Expansion organ and one with this and the input of the compressor Connected evaporator and the components mentioned connect Refrigerant lines having. That means the distribution of the refrigerant when switching off the compressor, as this in the operating state the air conditioner is given, is maintained. With that correspond the pressure conditions in the Refrigerant circulation in the non-operating state those of the operating condition, the ambient temperature has some influence on the pressures in the system.

Vorteilhaft ist dazu zwischen dem Kältemittelkühler und dem Expansionsorgan ein Absperrorgan angeordnet, das die Kältemittelleitung beim Abschalten des Kompressors sperrt und beim Anschalten freigibt. Das Absperrorgan verhindert einen Druckausgleich nach Abschalten des Kompressors.Advantageous is to between the refrigerant radiator and the expansion element arranged a shut-off, which the refrigerant line when switching off the compressor locks and releases when turning on. The shut-off prevents pressure equalization after switching off of the compressor.

Beim Einschalten der Fahrzeug-Klimaanlage steht sofort ausreichend verdichtetes Kältemittel zur Verfügung, wodurch das Anlaufverhalten des Kompressors bzw. dessen Drehmomentverhalten verbessert ist und die Energie eingespart wird, die erforderlich wäre, um den Kältemittel-Kreislauf in den vorbestimmten Betriebszustand mit den erforderlichen Druckverhältnissen zu versetzen. Die Klimaanlage spricht spontan an.At the Turning on the vehicle air conditioner is immediately sufficiently compacted refrigerant to disposal, whereby the start-up behavior of the compressor or its torque behavior is improved and the energy saved is needed would be to the refrigerant circuit in the predetermined operating condition with the required pressure ratios to move. The air conditioning is spontaneous.

Das Absperrorgan kann dabei ein elektrisches Ventil sein, das mit dem Kompressor über ein Steuergerät wirkverbunden ist und das beim Abschalten des Kompressors geschlossen und beim Anschalten desselben geöffnet wird.The Shut-off can be an electric valve that with the Compressor over a control unit is operatively connected and closed when switching off the compressor and when turned on the same opened becomes.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Invention will be explained below with reference to an embodiment. In the associated Drawings show:

1: einen Kältemittel-Kreislauf für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Absperrventil, 1 : a refrigerant circuit for a vehicle air conditioner with a shut-off valve,

2: die Änderung des Drehmomentes des Kompressors und des Hoch- und Saugdruckes nach dem Abschalten des Kompressors in einem Kältemittel-Kreislauf ohne Absperrventil, 2 the change of the torque of the compressor and the high and suction pressure after switching off the compressor in a refrigerant circuit without shut-off valve,

3: die Änderung dieser Parameter nach dem Abschalten des Kompressors und 3 : the change of these parameters after switching off the compressor and

4: die Änderung dieser Parameter in dem Kältemittel-Kreislauf mit Absperrventil nach 1 nach dem Anschalten des Kompressors und Öffnen des Absperrventils. 4 : the change of these parameters in the refrigerant circuit with shut-off valve after 1 after switching on the compressor and opening the shut-off valve.

Der in 1 dargestellte Kältemittel-Kreislauf weist nacheinander, jeweils über eine Kältemittelleitung L miteinander verbunden, einen von einem nicht dargestellten Fahrzeugmotor angetriebenen und über eine Kupplung mit diesem verbundenen Kompressor 1, einen Kältemittelkühler 2, ein Absperrventil 3, ein Expansionsventil 4 und einen Verdampfer 5 auf, der mit der Saugseite des Kompressors 1 verbunden ist, wobei das Absperrventil 3 in geringem Abstand vor dem Expansionsventil 4 angeordnet ist. In der Ausgangs-Kältemittelleitung La des Kompressors 1 befindet sich ein Drucksensor 6, der über eine Signalleitung 7 mit einem Steuergerät 8 verbunden ist, das wiederum über eine Steuerleitung 9 in Verbindung mit dem Absperrventil 3 steht.The in 1 shown refrigerant circuit has successively connected to each other via a refrigerant line L, one of a vehicle engine, not shown, and connected via a clutch with this compressor 1 , a refrigerant cooler 2 , a shut-off valve 3 , an expansion valve 4 and an evaporator 5 on that with the suction side of the compressor 1 is connected, wherein the shut-off valve 3 at a short distance in front of the expansion valve 4 is arranged. In the outlet refrigerant line La des compressor 1 there is a pressure sensor 6 that has a signal line 7 with a control unit 8th connected, in turn, via a control line 9 in connection with the shut-off valve 3 stands.

Wird der Kompressor 1 angeschaltet, wird am Drucksensor 6 eine geringe Druckerhöhung erkannt, die dem Steuergerät 8 signalisiert wird. Diese löst im Steuergerät einen Stromimpuls aus, durch den das Absperrventil 3 geöffnet wird. Da durch das vorangegangene Sperren der Kältemittelleitung beim Abschalten des Kompressors 1 der Kältemittelstrom angehalten, die Verteilung des Kältemittels im System jedoch aufrecht erhalten wurde, hat ein Druckausgleich im System nicht oder nahezu nicht stattgefunden. Die Anordnung des Absperrventils 3 dicht vor dem Expansionsventil 4 hat den diesbezüglichen Vorteil, dass möglichst eine große Druckdifferenz erhalten bleibt und überdies, dass das Regelorgan (4) schnell anspricht. An der Ausgangsseite des Kompressors 1, am Absperrventil 3 und auch am Expansionsventil 4 steht daher hochkomprimiertes Kältemittel zur Verfügung, so dass der Kompressor 1 beim Anschalten lediglich den Kältemittelstrom in Bewegung zu versetzen braucht, ohne jedoch den Betriebsdruck im System wieder aufbauen zu müssen. Das bedeutet, das die Klimaanlage in kürzester Zeit ihren Soll-Betriebszustand erreicht (4).Will the compressor 1 turned on, is at the pressure sensor 6 a slight pressure increase detected, the control unit 8th is signaled. This triggers a current pulse in the control unit, through which the shut-off valve 3 is opened. Because the previous locking of the refrigerant line when switching off the compressor 1 the flow of refrigerant was stopped, but the distribution of the refrigerant in the system was maintained, a pressure equalization in the system has not or almost not occurred. The arrangement of the shut-off valve 3 close to the expansion valve 4 has the advantage in this respect that as far as possible a large pressure difference is maintained and, moreover, that the control element ( 4 ) reacts quickly. At the outlet side of the compressor 1 , on the shut-off valve 3 and also at the expansion valve 4 is therefore highly compressed refrigerant available, so that the compressor 1 when switching on only needs to move the refrigerant flow in motion, but without having to rebuild the operating pressure in the system. This means that the air conditioner reaches its desired operating state in a very short time ( 4 ).

In den 2 bis 4 sind jeweils das Kompressordrehmoment KD in durchgezogener Linie, der kompressorausgangsseitige Hochdruck Dh in gestrichelter Linie und der kompressoreingangseitige Saugdruck Ds in strichpunktierter Linie nach dem Abschalten des Kompressors 1 (2) und dem Anschalten desselben (3) in einem Kältemittelkreislauf ohne Absperrventil und in 4 in einem Kältemittelkreislauf mit einem Absperrventil 3 beim und nach dem Anschalten Kompressors 1 und dem diesem zugeordneten Öffnen des Absperrventils 3 schematisch dargestellt. Dabei sind die genannten Paramter zum Zeitpunkt des An- bzw. Abschaltens A des Kompressors 1 jeweils auf der Ordinate des jeweiligen Diagramms dargestellt.In the 2 to 4 are each the compressor torque KD in a solid line, the compressor output side high pressure D h in dashed line and the compressor input side suction pressure D s in dotted line after switching off the compressor 1 ( 2 ) and turning it on ( 3 ) in a refrigerant circuit without shut-off valve and in 4 in a refrigerant circuit with a shut-off valve 3 during and after switching on the compressor 1 and the associated opening of the shut-off valve 3 shown schematically. The parameters mentioned are at the time of switching on or off A of the compressor 1 each represented on the ordinate of the respective diagram.

2 zeigt, dass nach dem Abschalten des Kompressors 1 das Kompressordrehmoment KD sinkt und dass nach einiger Zeit ein Druckausgleich im System stattfindet, indem sich Hoch- und Saugdruck aufeinander zu bewegen und angleichen. 2 shows that after switching off the compressor 1 The compressor torque KD decreases and after some time a pressure equalization takes place in the system, by moving the high and suction pressure on each other and align.

In 3 sind die genannten Parameter beim Anschalten des Kompressors 1 und in der Anlaufphase des Kältemittel-Kreislaufs dargestellt. Das Kompressordrehmoment KD steigt stark an, da der Kältemittelmassenstrom in Gang gesetzt und der Druckausgleich zwischen Hoch- und Saugdruck abgebaut werden muss. Mit zunehmendem Abbau des Druckausgleiches mit steigendem Hochdruck Dh und sinkenden Saugdruck Ds sinkt das Kompressordrehmoment KD wieder und erreicht seinen Betriebswert, wenn die Soll-Druckwerte erreicht sind.In 3 are the parameters mentioned when switching on the compressor 1 and shown in the start-up phase of the refrigerant circuit. The compressor torque KD increases sharply because the refrigerant mass flow has started and the pressure equalization between high and suction pressure must be reduced. With increasing degradation of pressure equalization with increasing high pressure D h and decreasing suction pressure D s , the compressor torque KD decreases again and reaches its operating value when the desired pressure values are reached.

In 4 sind die genannten Parameter nach dem Abschalten des Kompressors 1 und Schließen des Absperrventils 3 und nach dem Anschalten des Kompressors 1 und dem Öffnen des Absperrventils 3 dargestellt. Nach dem Abschalten bleibt die Verteilung des Kältemittels im System erhalten. Es erfolgt kein bzw. nahezu kein Druckausgleich, Hochdruck Dh und Saugdruck Ds bleiben nahezu gleich. Beim Anschalten steigt das Kompressordrehmoment KD wesentlich geringer an als im System nach 3 und Hochdruck Dh und Saugdruck Ds verändern sich nur wenig. Der Saugdruck verringert sich so weit, dass er dem Verdampfungsdruck entspricht.In 4 are the parameters mentioned after switching off the compressor 1 and closing the shut-off valve 3 and after turning on the compressor 1 and opening the shut-off valve 3 shown. After switching off, the distribution of the refrigerant in the system is maintained. There is no or almost no pressure compensation, high pressure D h and suction pressure D s remain almost the same. When switched on, the compressor torque KD increases considerably less than in the system 3 and high pressure D h and suction pressure D s change only slightly. The suction pressure decreases so much that it corresponds to the evaporation pressure.

11
Kompressorcompressor
22
KältemittelkühlerRefrigerant cooler
33
Absperrventilshut-off valve
44
Expansionsventilexpansion valve
55
VerdampferEvaporator
66
Drucksensorpressure sensor
77
Signalleitungsignal line
88th
Steuergerätcontrol unit
99
Steuerleitungcontrol line
AA
An- oder AbschaltzeitpunktAt- or shutdown time
LL
KältemittelleitungRefrigerant line
LaLa
Ausgangs-KältemittelleitungOutput refrigerant line
Dh D h
Hochdruckhigh pressure
Ds D s
Saugdrucksuction
KDKD
Kompressordrehmomentcompressor torque

Claims (4)

Kältemittel-Kreislauf für eine Fahrzeug-Klimaanlage, mit einem Kompressor, einem mit dessen Ausgang verbundenen Kältemittelkühler, einem den Kältemittelfluss regelnden Expansionsorgan und einem mit diesem und dem Eingang des Kompressors verbundenen Verdampfer sowie mit die aufgeführten Komponenten verbindenden Kältemittelleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der im Kreislauf eingesetzten Kältemittelmenge während des Betriebes und des Nichtbetriebes gleich oder nahezu gleich ist und/oder bei ausgeschalteter Klimaanlage ein Druckausgleich im System nicht erfolgt.Refrigerant circuit for a vehicle air conditioning system, comprising a compressor, a refrigerant radiator connected to its outlet, a refrigerant flow regulating expansion device and a connected thereto and the input of the compressor evaporator and connecting components with the listed refrigerant lines, characterized in that the distribution the amount of refrigerant used in the circuit during operation and non-operation is the same or nearly the same and / or pressure compensation in the system does not occur when the air conditioning is switched off. Kältemittel-Kreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kältemittelkühler (2) und dem Expansionsorgan (4) ein Absperrorgan (3) angeordnet ist, das die Kältemittelleitung (L) beim Abschalten des Kompressors (1) sperrt und beim Anschalten freigibt.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that between the refrigerant radiator ( 2 ) and the expansion organ ( 4 ) a shut-off device ( 3 ) is arranged, which the refrigerant line (L) when switching off the compressor ( 1 ) locks and releases when turned on. Kältemittel-Kreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan ein elektrisches Absperrventil (3) ist, das beim Übergang des Kompressors (1) vom Betriebszustand in den Nichtbetriebszustand und umgekehrt über ein Steuergerät (8) geschlossen bzw. geöffnet wird.Refrigerant circuit according to claim 2, characterized in that the obturator an electric shut-off valve ( 3 ) is that at the transition of the compressor ( 1 ) from the operating state into the non-operating state and vice versa via a control device ( 8th ) is closed or opened. Kältemittel-Kreislauf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (3) im geringen Abstand vor dem Expansionsorgan (4) angeordnet ist.Refrigerant circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the obturator ( 3 ) at a short distance in front of the expansion organ ( 4 ) is arranged.
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