DE102008029873A1

DE102008029873A1 - Viscous heating, cooling compressor and control

Info

Publication number: DE102008029873A1
Application number: DE102008029873A
Authority: DE
Inventors: Carlton T. Howell Davis; Frank B. Washington Miller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2009-01-02
Also published as: US20090000765A1

Abstract

Ein HLK-System für ein Kraftfahrzeug kann einen Kühlkompressor und eine viskose Heizung enthalten, die benachbart zueinander angeordnet sind und durch eine Durchgangswelle angetrieben werden. Sie können eine variable Kapazität bzw. Leistungsfähigkeit haben, wobei die Kapazitäten durch einen HLK-Controller gesteuert werden, um die erwünschte HLK-Ausgabe zu liefern, während sie innerhalb einer maximalen Drehmomentbegrenzung für einen zusätzlichen Antrieb bleiben.An HVAC system for a motor vehicle may include a refrigerant compressor and a viscous heater disposed adjacent to each other and driven by a through-shaft. They may have variable capacity, with capacities controlled by an HVAC controller to provide the desired HVAC output while remaining within a maximum torque limit for an additional drive.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine viskose Heizung und einen Kühlkompressor zur Verwendung bei einem Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK-)System eines Kraftfahrzeugs.The The present invention relates to a viscous heater and a refrigerant compressor for use with a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system of a motor vehicle.

In einem typischen Kraftfahrzeug mit Eigenantrieb wird durch Erwärmen des Motorkühlmittels, durch Führen von einigem des Motorkühlmittels durch einen Heizungskern und durch Erwärmen der Luft, wenn sie durch den Heizungskern strömt, bevor sie in den Fahrgastraum eintritt, Wärme zum Fahrgastraum geliefert. Während dieses herkömmliche Verfahren zum Liefern von Wärme noch weithin im Einsatz ist, arbeiten sowohl herkömmliche als auch neue Typen von Motoren, die zum Einsatz gelangen, weit effizienter, um dadurch weniger übermäßige Wärme zu erzeugen, die in das Motorkühlmittel absorbiert wird. Beispielsweise kann es sein, dass Motoren für Dieselkraftstoff, für Hochleistungsbenzin und für variablen Hubraum keine ausreichende Kraftstoffverbrennungswärmezurückweisung in das Motorkühlmittel zur Verfügung stellen, um Anforderungen in Bezug auf ein Wärmen eines Fahrgastraums oder ein Freimachen einer Windschutzscheibe zu erfüllen. Das heißt, dass die langen Aufwärmzeiten für das Kühlmittel in diesen Kraftfahrzeugen für Fahrzeuginsassen inakzeptabel sein können, wenn sie ihre Kraftfahrzeuge während kalter Wintermonate in Betrieb nehmen.In a typical motor vehicle is powered by heating the Engine coolant, through To lead from some of the engine coolant a heater core and by heating the air as it flows through the heater core before entering the passenger compartment enters, heat delivered to the passenger compartment. While this conventional method to supply heat Still widely used, work both conventional as well as new types of engines that are used, far more efficient, thereby producing less excessive heat, into the engine coolant is absorbed. For example, it may be that engines for diesel fuel, for heavy-duty gasoline and for variable Engine capacity insufficient fuel combustion heat rejection in the engine coolant to disposal to meet requirements relating to a warming of a passenger compartment or to accomplish a clearing of a windshield. It means that the long warm-up times for the coolant in these motor vehicles for Vehicle occupants may be unacceptable when using their motor vehicles while put cold winter months into operation.

Als Ergebnis suchen einige nach Wegen zum Liefern ergänzender Wärme, um für das weniger effektive herkömmliche Verfahren zum Erwärmen zu entschädigen, um Anforderungen von Kunden in Bezug auf Komfort zu erfüllen. Einige ergänzende Wärme- bzw. Heizquellen, die versucht worden sind, erhalten ihre Energie direkt vom Kraftstoff im Kraftstofftank (über eine externe Kraftstoffverbrennung), um die zusätzliche Wärme zu liefern. Aber diese Verfahren vereiteln den Zweck eines Verwendens der Hochleistungsmotoren von vornherein etwas. Ein weiterer Typ einer ergänzenden Heizung ist eine Heizung mit elektrischem Widerstand – aber diese kann mehr elektrische Last vom elektrischen System des Fahrzeugs erfordern, als es erwünscht ist. Andere Typen von ergänzenden Heizungen empfangen mechanische Energie von der Motorkurbelwelle oder einem zusätzlichen Antriebsriemen. Solche Heizungen können beispielsweise Umgehungssysteme für heißes Gas enthalten, die den Klimatisierungskreis verwenden, und viskose Heizungen, die mechanische Energie auf das Motorkühlmittel anwenden, um es schneller zu erwärmen. Umgehungssysteme für heißes Gas können aber ein mehr an Komplexität und Kosten zu dem Klimatisierungssystem hinzufügen, als es erwünscht ist.When Result some look for ways to delivering complementary Warmth, around for the less effective conventional Method of heating to compensate, to meet customer requirements in terms of comfort. Some supplementary Warmth- or heat sources that have been tried, get their energy directly from the fuel in the fuel tank (via external fuel combustion), around the extra Heat too deliver. But these methods thwart the purpose of using the high-performance engines from the outset something. Another guy a supplementary Heating is a heater with electrical resistance - but this can more electrical load from the electrical system of the vehicle require as desired is. Other types of complementary Heaters receive mechanical energy from the engine crankshaft or an additional one Drive belt. Such heaters can, for example, bypass systems for hot gas containing the air-conditioning circuit and viscous heaters, apply the mechanical energy to the engine coolant to make it faster to warm up. Bypass systems for hot gas can but more complexity and add costs to the air conditioning system, as desired.

Ein Verwenden von viskosen Heizungen zum Liefern der ergänzenden Wärme bietet im Vergleich mit diesen anderen Technologien für eine ergänzendes Wärmen bzw. Heizen potentielle Vorteile in Bezug auf die Leistungsfähigkeit und das System. Aber ein Packungsraum ist in den Motorräumen moderner Kraftfahrzeuge knapp, und diese Schwierigkeit ist verbunden mit der Tatsache, dass die viskose Heizung einen Zugriff auf die Kurbelwelle oder den zusätzlichen Antriebsriemen erfordert, um angetrieben zu werden. Dieser Nachteil hat ein Verwenden von viskosen Heizungen zu einer signifikant weniger erwünschten Option zum Liefern von ergänzender Wärme in Kraftfahrzeugen gemacht.One Using viscous heaters to deliver the complementary Offers warmth in comparison with these other technologies for supplementary heating or heating potential Benefits in terms of performance and the system. But A packing room is in the engine compartments of modern motor vehicles scarce, and this difficulty is connected with the fact that the viscous heater gives access to the crankshaft or the extra Drive belt requires to be driven. This disadvantage has a significantly less desirable use of viscous heaters Option to provide supplemental heat in motor vehicles made.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ein Ausführungsbeispiel betrachtet eine Anordnung aus Kühlkompressor und viskoser Heizung zum Einsatz bei einem Kraftfahrzeug-HLK-System. Diese Anordnung kann eine Durchgangswelle enthalten, und einen Antriebsmechanismus, der rotatorisch mit der Durchgangswelle gekoppelt ist, um ein Antriebsmoment zur Durchgangswelle zu liefern. Ein Kühlkompressor steht betrieblich in Eingriff mit der Durchgangswelle, um durch die Durchgangswelle angetrieben zu werden, und eine viskose Heizung ist benachbart zum Kühlkompressor angeordnet und steht auch betrieblich mit der Durchgangswelle in Eingriff, um durch die Durchgangswelle angetrieben zu werden.One embodiment considers an arrangement of refrigerant compressor and viscous heater for use in an automotive HVAC system. These Arrangement may include a through shaft, and a drive mechanism, which is rotatably coupled to the through shaft to a drive torque to deliver to the through shaft. A cooling compressor is operational engaged with the through shaft to be driven by the through shaft and a viscous heater is adjacent to the refrigerant compressor arranged and is also operatively engaged with the through shaft, to be driven by the through shaft.

Ein Ausführungsbeispiel betrachtet ein HLK-System zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug. Das HLK-System kann einen Kühlkreis mit einem Kühlkompressor, einen Kühlkreis mit einer viskosen Heizung, die benachbart zum Kühlkompressor angeordnet ist, und eine Durchgangswelle, die betrieblich in Eingriff mit dem Kühlkompressor und der viskosen Heizung steht und ein Antriebsmoment zu diesen liefert, enthalten. Das HLK-System kann auch einen Antriebsmechanismus enthalten, der rotatorisch mit der Durchgangswelle gekoppelt ist, um das Antriebsmoment zur Durchgangswelle zu liefern, und eine HLK-Steuerung bzw. einen HLK-Controller zum Steuern des Kühlkompressors und der viskosen Heizung.One embodiment considers an HVAC system for use in a motor vehicle. The HVAC system can be a cooling circuit with a cooling compressor, a cooling circuit with a viscous heater disposed adjacent to the refrigerant compressor, and a through shaft operatively engaged with the refrigerant compressor and the viscous heater is available and a driving momentum to these supplies, included. The HVAC system may also include a drive mechanism that rotates with the through shaft is coupled to the drive torque to the through shaft and an HVAC controller for controlling of the refrigerant compressor and the viscous heater.

Ein Ausführungsbeispiel betrachtet ein Verfahren zum Betreiben eines HLK-Systems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Antreiben eines Kühlkompressors und einer viskosen Heizung, die benachbart zum Kühlkompressor angeordnet ist, mit einer Durchgangswelle; Auswählen eines HLK-Betriebsmodus; Einstellen einer Kühlkompressionsleistungsfähigkeit bzw. -kapazität des Kühlkompressors basierend wenigstens teilweise auf dem ausgewählten HLK-Betriebsmodus; und Einstellen einer Wärmeausgabeleistungsfähigkeit bzw. -kapazität der viskosen Heizung basierend wenigstens teilweise auf dem ausgewählten HLK-Betriebsmodus.One embodiment contemplates a method of operating an HVAC system of a motor vehicle, the method comprising the steps of: driving a refrigerant compressor and a viscous heater disposed adjacent to the refrigerant compressor with a through-shaft; Selecting an HVAC operating mode; Adjusting a refrigerant compression capacity of the refrigerant compressor based at least in part on the selected HVAC mode of operation; and adjusting a heat output capacity of the viscous heater at least partially based on the selected HVAC operating mode.

Ein Vorteil eines Ausführungsbeispiels besteht in der Fähigkeit zum Liefern ergänzender Wärme, während irgendein nachteiliger Einfluss auf eine Packung des Kraftfahrzeugs bzw. eine Unterbringung von Teilen im Kraftfahrzeug minimiert wird. Die verbesserte Packung kann zwischen dem Kühlkompressor und der viskosen Heizung eine Riemenscheibe und Befestigungsbügel enthalten, die gemeinsam genutzt werden, sowie eine minimale Belastung des Zusatzantriebssystems, das einen restlichen zusätzlichen Riemen oder eine vereinfachte Riemenführung enthalten kann. Diese verbesserte Packung kann zulassen, dass ein auf einer viskosen Heizung basierendes ergänzendes Heizen bei einer größeren Anzahl von Motoren und Fahrzeugplattformen verwendet wird. Darüber hinaus kann dies potentielle Gewichtseinsparungen gegenüber einem Bereitstellen einer ergänzenden Erwärmung mit separaten Komponenten hervorbringen. Weiterhin ist dieses ergänzende Heizen bzw. Erwärmen mit einer minimalen Erhöhung bezüglich einer elektrischen Last und nicht mit der Notwendigkeit einer externen Kraftstoffverbrennung versehen, wie es der Fall bei einigen anderen Typen eines ergänzenden Heizens für Kraftfahrzeuge ist.One Advantage of an embodiment consists in the ability to deliver complementary Warmth, while any adverse effect on a package of the motor vehicle or a placement of parts in the motor vehicle is minimized. The improved pack can be between the refrigerant compressor and the viscous one Heating a pulley and mounting bracket included that together be used, as well as a minimum load of the auxiliary drive system, the one remaining additional Belt or a simplified belt guide may contain. These improved pack can allow one on a viscous heater based supplementary Heating with a larger number used by engines and vehicle platforms. Furthermore This may be potential weight savings over providing one supplementary warming with separate components. Furthermore, this is supplementary heating or heating with a minimal increase in terms of an electrical load and not with the need for external fuel combustion provided, as is the case with some other types of a supplementary Heating for Is motor vehicles.

Ein Vorteil eines Ausführungsbeispiels besteht in geringeren Kosten gegenüber einer separaten viskosen Heizung oder einigen anderen Typen von Technologien für ein ergänzendes Heizen. Die Kosteneinsparungen gegenüber einer separaten viskosen Heizung können das Vermeiden eines zusätzlichen Riemens, einer zusätzlichen Riemenscheibe und zusätzlicher Bügel sowie der Kosten zum Zusammenbauen von allen einzelnen Komponenten enthalten. Ebenso werden dann, wenn die viskose Heizung und der Kühlkompressor beide eine variable Leistungsfähigkeit haben (d. h. ein direktes Antreiben für ein Ausschalten von dem zusätzlichen Riemen), nicht nur die Kosten einer Kupplung vermieden, sondern es kann ebenso Gewichtseinsparungen geben. Die viskose Heizung kann die Motorwasserpumpenfunktion zur Verfügung stellen, wenn sie von dem zusätzlichen Antriebsriemen ohne eine dazwischen liegende Kupplung direkt angetrieben wird. Dies kann wiederum potentiell Kosten- und Gewichtseinsparungen hervorbringen. Diese Gewichtseinsparungen können weiter verbessert werden, sollten die viskose Heizung und der Kühlkompressor vollständig in ein einziges Gehäuse integriert sein.One Advantage of an embodiment Compared to a separate viscous one, it costs less Heating or some other types of technologies for a supplementary Heat. The cost savings over a separate viscous Heating can avoiding an extra Belt, an additional Pulley and additional Temple as well the cost of assembling all the individual components. Likewise, if the viscous heater and the refrigerant compressor both a variable efficiency have (i.e., a direct drive for turning off the extra Belt), not only the cost of a clutch avoided, but it can also give weight savings. The viscous heater can Provide the engine water pump function when off the additional Drive belt directly driven without an intermediate clutch becomes. This in turn can potentially reduce costs and weight bring forth. These weight savings can be further improved should the viscous heater and the refrigerant compressor completely in a single case be integrated.

Ein Vorteil eines Ausführungsbeispiels besteht darin, dass eine Steuerungsstrategie zum Betreiben der viskosen Heizung und des Kühlkompressors zwischen Notwendigkeiten zum Kühlen und zum Heizen ruhig übergeht. Dies kann durch Verwenden einer viskosen Heizung variabler Leistungsfähigkeit und eines Kühlkompressors variabler Leistungsfähigkeit in einer Direktantriebsanordnung erreicht werden. Eine solche Strategie kann auch die viskose Heizung und den Kühlkompressor managen, um sicherzustellen, dass das Riemenlastmoment innerhalb eines akzeptablen Bereichs für das Zusatzantriebssystem beibehalten wird.One Advantage of an embodiment is that a control strategy for operating the viscous Heating and cooling compressor between needs for cooling and quietly goes on for heating. This can be done by using a variable capacity viscous heater and a cooling compressor variable efficiency be achieved in a direct drive arrangement. Such a strategy can also manage the viscous heater and the refrigerant compressor to make sure that the belt load torque is within an acceptable range for the auxiliary drive system is maintained.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-HLK-Systems mit Kühlmittel- und Kühlkreisen. 1 is a schematic representation of a motor vehicle HVAC system with coolant and cooling circuits.

2 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung aus Kühlkompressor und viskoser Heizung und eines Controllers bzw. einer Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 is a schematic representation of an arrangement of refrigerant compressor and viscous heater and a controller or a controller according to a first embodiment.

3 ist eine schematische Darstellung gleich der 2, stellt aber ein zweites Ausführungsbeispiel dar. 3 is a schematic representation of the same 2 but represents a second embodiment.

4 ist ein Blockdiagramm einer Steuerstrategie, die beim Kraftfahrzeug-HLK-System verwendet werden kann. 4 Figure 10 is a block diagram of a control strategy that may be used in the automotive HVAC system.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die 1–2 stellen einen Teilabschnitt eines Kraftfahrzeugs 10 dar, das einen Motorraum 12 und einen Fahrgastraum 14 hat. Innerhalb des Motorraums und des Fahrgastraums 12, 14 sind ein Kühlkreis 16 und ein Kühlmittelkreis 18 angeordnet.The 1 - 2 represent a section of a motor vehicle 10 That's an engine room 12 and a passenger compartment 14 Has. Inside the engine room and the passenger compartment 12 . 14 are a cooling circuit 16 and a coolant circuit 18 arranged.

Der Kühlmittelkreis 18 liefert eine Kühlfunktion für einen Motor 20 und über einen Heizungskern 22 eine Heizfunktion für den Fahrgastraum 14. Der Kühlmittelkreis 18 enthält eine viskose Heizung 24, die als Pumpe für das Kühlmittel im Kreis fungieren kann (wenn es so erwünscht ist), sowie zum Liefern von Wärme zum Kühlmittel. Die viskose Heizung 24 ist ein Teil einer Anordnung 26 aus Kühlkompressor und viskoser Heizung, die nachfolgend detaillierter diskutiert werden wird. Von der viskosen Heizung 24 gepumptes Kühlmittel kann durch eine Kühlmittelleitung 28 zum Motor 20 geführt werden. Die Kühlmittelleitungen in 1 sind durch die gestrichelten Linien angezeigt, wobei die Pfeile die Flussrichtung des Kühlmittels anzeigen. Auf ein Verlassen des Motors 20 hin führt eine Kühlmittelleitung 30 den Kühlmittelfluss zu sowohl einer Kühlmittelleitung 32, die zum Heizungskern 22 führt, als auch zu einem Thermostatventil 34. Das Thermostatventil 34 kann auf herkömmliche Weise arbeiten, wobei der Kühlmittelfluss dort hindurch blockiert wird, bis das Kühlmittel eine erwünschte Temperatur erreicht. Kühlmittel, das durch das Thermostatventil 34 fließt, wird über eine Kühlmittelleitung 36 zu ei nem Kühler 38 geführt. Kühlmittelleitungen 40 und 42 führen jeweils Kühlmittel vom Heizungskern 22 und vom Kühler 38 zurück zur viskosen Heizung 24, was den Kühlmittelkreis 18 vervollständigt.The coolant circuit 18 provides a cooling function for a motor 20 and over a heater core 22 a heating function for the passenger compartment 14 , The coolant circuit 18 contains a viscous heater 24 which can act as a pump for the coolant in the circuit (if so desired), as well as for supplying heat to the coolant. The viscous heater 24 is part of an arrangement 26 refrigerant compressor and viscous heater, which will be discussed in more detail below. From the viscous heater 24 pumped coolant can through a coolant line 28 to the engine 20 be guided. The coolant lines in 1 are indicated by the dashed lines, the arrows indicating the flow direction of the coolant. On leaving the engine 20 leads to a coolant line 30 the coolant flow to both a coolant line 32 leading to the heater core 22 leads, as well as to a thermostatic valve 34 , The thermostatic valve 34 may operate in a conventional manner with the coolant flow blocked therethrough until the coolant reaches a desired temperature. Coolant passing through the thermostatic valve 34 flows, is via a coolant line 36 to a cooler 38 guided. Coolant lines 40 and 42 each lead Kühlmit tel from the heater core 22 and from the radiator 38 back to the viscous heater 24 what the coolant circuit 18 completed.

Der Kühlkreis 16 enthält einen Kühlkompressor 44, der benachbart zu und axial ausgerichtet mit der viskosen Heizung 24 angebracht ist. Eine Kühlleitung 46 führt Kühlmittel vom Kompressor 44 zu einem Kondensator bzw. Verflüssiger 48. Die Kühlleitungen in 1 sind durch die strichpunktierten Leitungen angezeigt, wobei die Pfeile die Flussrichtung des Kühlmittels anzeigen. Kühlmittel, das vom Kondensator 48 fließt, tritt in eine Kühlleitung 50 ein, die das Kühlmittel zu einer Expansionsvorrichtung 52 führt, die ein Kapillarrohr oder ein Ventil für eine thermische Expansion sein kann. Eine weitere Kühlleitung 54 führt das Kühlmittel zu einem Verdampfer 56 in einem HLK-Modul 58 im Fahrgastraum 14, bevor das Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung 60 zurück zu dem Kompressor 44 geführt wird, was den Kühlkreis 16 vervollständigt.The cooling circuit 16 contains a cooling compressor 44 that is adjacent to and axially aligned with the viscous heater 24 is appropriate. A cooling line 46 carries coolant from the compressor 44 to a condenser or condenser 48 , The cooling pipes in 1 are indicated by the dot-dash lines, the arrows indicating the flow direction of the coolant. Coolant coming from the condenser 48 flows, enters a cooling line 50 a that the coolant to an expansion device 52 which may be a capillary tube or a thermal expansion valve. Another cooling line 54 the coolant leads to an evaporator 56 in an HVAC module 58 in the passenger compartment 14 before the coolant passes through a coolant line 60 back to the compressor 44 is guided, what the cooling circuit 16 completed.

Das HLK-Modul 58 kann ein Gebläse 62 enthalten, um frische oder rückgeführte Luft über eine Mischklappe für rückgeführte/frische Luft 64 in das Modul 58 zu bringen und sie durch den Verdampfer 56 zu führen. Die Luft kann, angetrieben durch das Gebläse 62, selektiv durch den oder an dem Heizungskern 22 vorbei geführt werden, indem die Position einer Heizungskern-Mischklappe 66 gesteuert wird, bevor sie selektiv durch Öffnungen 68 in den Fahrgastraum 14 geführt wird.The HVAC module 58 can be a fan 62 Contain fresh or recirculated air through a recirculating / fresh air mixing valve 64 in the module 58 and bring them through the evaporator 56 respectively. The air can, powered by the blower 62 , selectively through or on the heater core 22 Be guided past by the position of a heater core mixing damper 66 is controlled before being selectively through openings 68 in the passenger compartment 14 to be led.

Die Kühlkompressor/viskose Heizungs-Anordnung 26 enthält eine Durchgangswelle 70, die rotatorisch mit sowohl der viskosen Heizung 24 als auch dem Kühlkompressor 44 gekoppelt ist und diese antreibt. Eine Riemenscheibe 72 ist auch rotatorisch mit der Durchgangswelle 70 gekoppelt und liefert das Drehmoment zum Antreiben dieser Welle 70. Während sich die Länge der Anordnung 26 um die ungefähre Dicke der viskosen Heizung 24 (relativ zu einer herkömmlichen Anordnung mit nur einem Kompressor) erhöhen wird, wobei sowohl die viskose Heizung 24 als auch der Kühlkompressor axial ausgerichtet benachbart zueinander sind und von derselben Welle 70 angetrieben werden, kann eine einzige Gruppe von Montagebauteilen (nicht gezeigt) verwendet werden, um ein Gehäuse 25 für eine viskose Heizung und ein Kompressorgehäuse 45 im Motorraum 12 anzubringen. Ebenso liefert die einzige Riemenscheibe 72 das Drehmoment zum Antreiben von sowohl der viskosen Heizung 24 als auch dem Kühlkompressor 44. Somit kann diese Konfiguration sowohl Gewicht als auch Packungsraum im Vergleich mit einer Konfiguration mit einer ergänzenden Heizquelle, die separat von einem Kühlkompressor angeordnet ist, einsparen.The refrigeration compressor / viscous heater arrangement 26 contains a through shaft 70 Rotating with both the viscous heater 24 as well as the cooling compressor 44 is coupled and this drives. A pulley 72 is also rotatory with the through shaft 70 coupled and provides the torque for driving this shaft 70 , While the length of the arrangement 26 around the approximate thickness of the viscous heater 24 (relative to a conventional arrangement with only one compressor) will increase, with both the viscous heater 24 and the refrigerant compressor are axially aligned adjacent to each other and from the same shaft 70 a single group of mounting components (not shown) may be used to form a housing 25 for a viscous heater and a compressor housing 45 in the engine compartment 12 to install. Likewise, the only pulley delivers 72 the torque to drive both the viscous heater 24 as well as the cooling compressor 44 , Thus, this configuration can save both weight and packing space compared to a configuration with a supplemental heating source disposed separately from a refrigerant compressor.

Darüber hinaus kann dann, wenn die Riemenscheibe 72 (ohne eine dazwischen liegende Kupplung) direkt mit der Welle 70 verbunden ist und der Kühlkompressor 44 und die viskose Heizung 24 Konfigurationen variabler Leistungsfähigkeit sind (welche im Stand der Technik bekannt sind), das Kühlmittel durch die viskose Heizung 24 durch den Kühlmittelkreis 18 angetrieben werden. In einem solchen Fall würde die viskose Heizung 24 auch anstelle der herkömmlichen Wasserpumpe (nicht gezeigt) fungieren bzw. arbeiten, die zum Pumpen von Kühlmittel durch den Kühlmittelkreis 18 verwendet wird. Das bedeutet, dass dann, wenn keine Klimatisierung und keine ergänzende Wärme erforderlich sind, die Kühlmittelpumpleistungsfähigkeit des Kompressors 44 und die Heizleistungsfähigkeit der viskosen Heizung 24 auf ihre minimalen Werte reduziert werden könnten, während eine Pumpaktion der viskosen Heizung 24 ein Pumpen des Kühlmittels durch den Kühlmittelkreis 18 fortsetzt. Die Elimination der Kupplung und einer separaten Wasserpumpe kann gegenüber einem her kömmlichen System eine Packung verbessern und ein Gewicht reduzieren.In addition, then, if the pulley 72 (without an intermediate coupling) directly to the shaft 70 connected and the cooling compressor 44 and the viscous heater 24 Variable capacity configurations (which are known in the art), the coolant through the viscous heater 24 through the coolant circuit 18 are driven. In such a case, the viscous heater would 24 also function instead of the conventional water pump (not shown) for pumping coolant through the coolant circuit 18 is used. That is, when no air conditioning and no supplemental heat are required, the refrigerant pumping performance of the compressor 44 and the heating efficiency of the viscous heater 24 could be reduced to their minimum values during a pumping action of viscous heating 24 a pumping of the coolant through the coolant circuit 18 continues. The elimination of the clutch and a separate water pump can improve over a conventional system ago a pack and reduce weight.

Die Riemenscheibe 72 steht in Eingriff mit einem Zusatzantriebsriemen 74 und wird durch diesen angetrieben, welcher wiederum von einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 20 angetrieben wird. Während der Mechanismus, der zum Erzeugen eines Drehmoments zum Antreiben der Durchgangswelle 70 gezeigt ist, als die Riemenscheibe 72 gezeigt ist, die durch den Riemen 74 von der Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird, könnte er alternativ dazu eine Ketten- und Kettenradanordnung (nicht gezeigt) oder eine Getriebeanordnung (nicht gezeigt) sein, die von der Kurbelwelle (oder Nockenwelle) angetrieben wird, oder ein Elektromotor (nicht gezeigt), der das Antriebsmoment zur Durchgangswelle 70 liefert. Zusätzlich kann ein Lüfter 76 von der Motor-Kurbelwelle angetrieben werden oder durch einen Elektromotor angetrieben werden, um Luft durch den Kühler 38 und den Kondensator 48 zu ziehen.The pulley 72 engages with an auxiliary drive belt 74 and is driven by this, which in turn from a crankshaft (not shown) of the engine 20 is driven. While the mechanism for generating a torque for driving the through shaft 70 shown as the pulley 72 shown by the strap 74 driven by the crankshaft (not shown), it could alternatively be a chain and sprocket assembly (not shown) or a gear assembly (not shown) driven by the crankshaft (or camshaft) or an electric motor (not shown). , which is the drive torque to the through shaft 70 supplies. In addition, a fan 76 be powered by the engine crankshaft or powered by an electric motor to air through the radiator 38 and the capacitor 48 to draw.

Ein HLK-Controller 78 steht in Verbindung mit der und steuert die Leistungsfähigkeit des Kühlkompressors 44 und die Wärmeausgabe der viskosen Heizung 24 (was durch Linien 80 und 82 angezeigt ist). Das Ausmaß einer Kompressorleistungsfähigkeit und einer Wärmeausgabe beeinflussen das durch die Durchgangswelle 70 erforderliche Antriebsmoment, welche wiederum das an der Riemenscheibe 72 erforderliche Drehmoment bestimmt. Das bedeutet, dass die Summe aus dem Drehmoment von beiden Vorrichtungen das Drehmoment an der Riemenscheibe 72 zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt bestimmen wird. Somit besteht eine Funktion des Controllers 78 im Modulieren der Kompressorleistungsfähigkeit und der Wärmeausgabe, wenn es nötig ist, um sicherzustellen, dass das gesamte an der Riemenscheibe 72 erforderliche Drehmoment nicht über Aufbaubeschränkungen des zusätzlichen Antriebs hinausgehen wird.An HVAC controller 78 communicates with and controls the performance of the refrigerant compressor 44 and the heat output of the viscous heater 24 (what by lines 80 and 82 is displayed). The extent of compressor performance and heat output affect that through the through shaft 70 Required drive torque, which in turn the on the pulley 72 required torque determined. This means that the sum of the torque from both devices is the torque at the pulley 72 at any given time. Thus, there is a function of the controller 78 in modulating the compressor performance and heat output, if necessary, to ensure that the entire on the pulley 72 Required Torque Not Over Additional Equipment Construction Restrictions will go out.

Eine weitere Funktion des HLK-Controllers 78 besteht im Überwachen von Systemeingaben und im Steuern des Betriebs der viskosen Heizung 24 und des Kompressors 44 – in Reaktion auf diese Eingaben –, um gegebenenfalls ein Kühlen, eine Entfeuchtung oder ergänzende Wärme zur Verfügung zu stellen. Die Eingaben zum HLK-Controller 78 (der in 2 gezeigt ist) können beispielsweise eine Temperatureinstellstelle 86, eine HLK-Modusauswahl 87, eine äußere Umgebungstemperatur 88, eine Motordrehzahl 89, einen Klimaanlagendruck 80, eine Kühlmitteltemperatur an einem Einlass 91 für eine viskose Heizung und eine Motor-Kühlmitteltemperatur 92 enthalten.Another function of the HVAC controller 78 consists in monitoring system inputs and controlling the operation of viscous heating 24 and the compressor 44 In response to these inputs, to provide, if desired, cooling, dehumidification or supplemental heat. The inputs to the HVAC controller 78 (the in 2 shown) can, for example, a temperature adjustment 86 , an HVAC mode selection 87 , an external ambient temperature 88 , an engine speed 89 , an air conditioning pressure 80 , a coolant temperature at an inlet 91 for a viscous heater and engine coolant temperature 92 contain.

Während die Kompressorleistungsfähigkeit und die Wärmeausgabe kontinuierlich steuerbar sind, arbeitet der HLK-Controller 78 zum Sicherstellen, dass ruhige Drehmomentübergänge auftreten. Wenn eine maximale Kühlung angefordert wird, stellt der Controller 78 die viskose Heizung 24 auf eine Wärmeerzeugung von nahe Null ein und stellt den Kühlkompressor 44 auf seinen maximalen zulässigen Hubraum ein, während er das auf die Durchgangswelle 70 induzierte Drehmoment steuert, um sicherzustellen, dass keine unerwünschten Drehmomentübergänge auftreten. Derselbe ruhige Übergang tritt für Situationen auf, in welchen eine maximale ergänzende Wärme angefordert wird.While compressor performance and heat output are continuously controllable, the HVAC controller operates 78 to ensure that quiet torque transitions occur. When maximum cooling is requested, the controller stops 78 the viscous heater 24 on near-zero heat generation and sets the refrigerant compressor 44 on its maximum allowable displacement, while he on the through shaft 70 Induced torque controls to ensure that no unwanted torque transients occur. The same smooth transition occurs in situations where maximum supplemental heat is required.

3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel dar. Dieses Ausführungsbeispiel hat viele Merkmale gemeinsam mit dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass dieselben Bezugszeichen zum Identifizieren von gleichen Elementen verwendet sein werden, aber unter Verwendung von 100-er Zahlen. Bei diesem Ausführungsbeispiel können der Controller 178 und Eingaben 186–192 zum Steuern der Anordnung 126 dieselben wie beim ersten Ausführungsbeispiel sein. Ebenso können die Riemenscheibe 172 und die Durchgangswelle 170 im Wesentlichen dieselben sein. Der signifikante Unterschied besteht darin, dass das Gehäuse für die viskose Heizung und das Kompressorgehäuse des ersten Ausführungsbeispiels nun ein kombiniertes Gehäuse 125 für den Kompressor/die viskose Heizung sind, das sowohl die viskose Heizung 124 als auch den Kühlkompressor 144 umgibt. Dieses kombinierte Gehäuse 125 kann ein Montieren und eine Installation vereinfachen und kann das Gesamtgewicht der Anordnung 126 reduzieren. 3 illustrates a second embodiment. This embodiment has many features in common with the first embodiment, so that the same reference numbers will be used to identify like elements but using 100 numbers. In this embodiment, the controller 178 and inputs 186 - 192 for controlling the arrangement 126 the same as in the first embodiment. Likewise, the pulley can 172 and the through shaft 170 be essentially the same. The significant difference is that the viscous heater housing and the compressor housing of the first embodiment now have a combined housing 125 for the compressor / the viscous heater, that is both the viscous heater 124 as well as the cooling compressor 144 surrounds. This combined housing 125 can simplify mounting and installation and reduce the overall weight of the assembly 126 to reduce.

4 stellt eine Steuerungsstrategie für die Anordnung aus viskoser Heizung und Kühlkompressor der 1 und 2 dar. Ein Soll-Temperatureinstellungspunkt, Kasten 286, wird basierend auf Auswahlen bestimmt, die durch den Insassen für einen inneren Komfort des Fahrgastraums durchgeführt werden. Diese Information für einen Temperatureinstellungspunkt, Kasten 286, zusammen mit der äußeren Umgebungstemperatur, Kasten 288, werden zu einer automatischen HLK-Steuerungsanfangs-Modusauswahl, Kasten 287, eingegeben. Der HLK-Modus, der nötig ist, um die Insassenanforderung zu erfüllen, wird in der Modusauswahl, Kasten 287, bestimmt, welche beispielsweise Kühlen (Klimatisierung), Kasten 294, Heizen, Kasten 295, oder Beschlag entfernen, Kasten 296, sein kann. 4 provides a control strategy for the arrangement of viscous heater and refrigerant compressor of 1 and 2 A set temperature set point, box 286 is determined based on selections made by the occupant for interior comfort of the passenger compartment. This information for a temperature set point, box 286 , along with the outside ambient temperature, box 288 , become an automatic HVAC control initial mode selection box 287 , entered. The HVAC mode necessary to meet the occupant requirement is set in the Mode Selection box 287 , determines which, for example, cooling (air conditioning), box 294 , Heating, box 295 , or remove fitting, box 296 , can be.

Im Kühlungsmodus wird die Wärmeausgabesteuerung für die viskose Heizung, Kasten 297, zu ihrem minimalen Pegel einer Wärmeeingabe (im Wesentlichen auf aus) gesteuert werden, während die Kühlkompressorleistungsfähigkeit (Hubraum), Kasten 298, eingestellt werden wird, um das erforderliche Kühlen zur Verfügung zu stellen, und kann auf verschiedenen Eingaben basieren, wie beispielsweise einem Klimaanlagendruck (Kasten 290) und einer Motordrehzahl (RPM = U/min), Kasten 289. Da die Kompressorleistungsfähigkeit ein Teilabschnitt der Drehmomentlast des Zusatzantriebs sein wird, wird das Ausmaß einer Kompressorleistungsfä higkeit ausgegeben werden, um eine gesamte Drehmomentlast des Zusatzantriebs, Kasten 299, zu berechnen, und demgemäß eingestellt werden, sollte die erforderliche Drehmomentlast eine maximale akzeptable Riemendrehmomentlast für das Zusatzantriebssystem übersteigen. Ein Übersteigen der Riemendrehmomentlast ist im Kühlungsmodus weniger von Belang als in den Modi für ein Heizen oder eine Beschlagentfernung, weil die Wärmeausgabe für die viskose Heizung im Wesentlichen Null ist.In cooling mode, the heat output control for the viscous heater, box 297 are controlled to their minimum level of heat input (substantially off) while the refrigerant compressor capacity (cubic capacity), box 298 , is set to provide the required cooling, and may be based on various inputs, such as air conditioning pressure (Box 290 ) and an engine speed (RPM = RPM), box 289 , Since the compressor performance will be a portion of the torque load of the auxiliary drive, the amount of compressor performance will be output to provide a total torque load of the auxiliary drive, box 299 To be calculated and adjusted accordingly, the required torque load should exceed a maximum acceptable belt torque load for the auxiliary drive system. Exceeding the belt torque load is less important in the cooling mode than in the heating or defogging modes, because the heat output for the viscous heater is substantially zero.

In einem Modus Heizen, Kasten 295, oder in einem Modus Beschlagentfernen, Kasten 296, kann eine Mischung aus sowohl einer Wärmeausgabe für die viskose Heizung (für ein ergänzendes Heizen), Kasten 300, als auch einem Kühlkompressorbetrieb (zur Beschlagentfernung), Kasten 301, gleichzeitig erforderlich sein. Wenn eine Beschlagentfernung erforderlich ist, dann kann der Kühlkompressor bei einer ausreichenden Leistungsfähigkeit angetrieben werden, um die Feuchtigkeit in der Luft zu erniedrigen, die durch das HLK-Modul fließt. Sonst kann die Kühlkompressorleistungsfähigkeit auf ihr geringstes Ausmaß (nahe Null) eingestellt werden. Die Menge an erforderlicher Wärmeausgabe für die viskose Heizung kann beispielsweise auf der Motor-Kühlmitteltemperatur, Kasten 292, und der Kühlmitteltemperatur am Einlass für die viskose Heizung, Kasten 291, basieren. Wenn die Kühlmitteltemperaturen hoch genug sind, dann kann wenig oder kein ergänzendes Heizen erforderlich sein, in welchem Fall die Wärmeausgabe der viskosen Heizung auf einen niedrigen Pegel reduziert werden kann. Wenn die Kühlmitteltemperaturen niedrig sind, dann kann die Wärmeausgabe für die viskose Heizung auf einen hohen Pegel eingestellt werden.In a mode heating, box 295 , or in a mode defogging, box 296 , can be a mixture of both a heat output for the viscous heating (for a supplementary heating), box 300 , as well as a cooling compressor operation (for defogging), box 301 be required at the same time. If defogging is required, then the refrigerant compressor may be driven at sufficient efficiency to lower the humidity in the air flowing through the HVAC module. Otherwise, the refrigerant compressor performance can be set to its lowest level (near zero). The amount of required heat output for the viscous heater may be, for example, on the engine coolant temperature, box 292 , and the coolant temperature at the inlet for the viscous heater, box 291 , based. If the coolant temperatures are high enough, then little or no supplemental heating may be required, in which case the heat output of the viscous heater may be reduced to a low level. When the coolant temperatures are low, the viscous heater heat output can be set to a high level.

Der Wärmeausgabepegel und der Kompressorhubraum werden beide ausgegeben, um die Drehmomentlast des Zusatzantriebs, Kasten 299, zu berechnen, um sicherzustellen, dass die maximale Riemendrehmomentlast nicht überschritten wird, und die Ausmaße an Leistungsfähigkeit werden eingestellt, um die Drehmomenterfordernisse zu reduzieren, wenn es nötig ist. Natürlich ist die wahrscheinlichste Situation, in welcher das geforderte Drehmoment die maximale Riemendrehmomentkapazität bzw. -leistungsfähigkeit übersteigen kann, wenn eine Beschlagentfernung zur gleichen Zeit erforderlich ist, zu welcher die Kühlmitteltemperaturen sehr niedrig sind, so dass eine maximale ergänzende Wärme erwünscht ist.The heat output level and the compressor displacement are both output to the torque load of the auxiliary drive, box 299 to calculate to ensure that the maximum belt torque load is not exceeded, and the levels of performance are adjusted to reduce the torque requirements when needed. Of course, the most likely situation is where the requested torque may exceed the maximum belt torque capacity if defogging is required at the same time that the coolant temperatures are very low, so that maximum supplemental heat is desired.

Während bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, werden diejenigen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, auf welchen sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Aufbauten und Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung erkennen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.While certain Embodiments of the The present invention has been described in detail those familiar with the prior art on which This invention relates to various alternative structures and embodiments to run of the invention as defined by the following claims is.

Claims

Arrangement of cooling compressor and viscous heater for use in an automotive HVAC system, the arrangement from cooling compressor and viscous heating comprises: a through shaft; one Drive mechanism rotatably coupled to the through shaft is to provide a drive torque to the through shaft; one Refrigeration compressor, which is operatively engaged with the through shaft to pass through the through shaft to be driven; and a viscous one Heating, which is adjacent to the refrigerant compressor is arranged and operatively engaged with the through shaft is to be driven by the through shaft.

Arrangement according to claim 1, wherein the cooling compressor and the viscous heater within an integrated housing for the compressor / s Viscous heating are included.

Arrangement according to claim 1, wherein the drive mechanism a pulley, which rotatably fixed to the through shaft is, and an auxiliary drive belt, which is operational with the pulley is engaged to provide a drive torque to this is.

Arrangement according to claim 1, wherein the cooling compressor is a variable capacity compressor and is suitable is a cooling compression performance changed by an HVAC controller to have.

Arrangement according to claim 4, wherein the viscous heater a viscous heater with variable heat output is and is suitable for a variable by the HVAC controller Heat output too to have.

Arrangement according to claim 1, wherein the viscous heater a viscous heater with variable heat output is and is capable of a variable by an HVAC controller variable Heat output too to have.

Arrangement according to claim 1, wherein the viscous heater a pump capable of pumping coolant therethrough.

Arrangement according to claim 1, wherein the viscous heater and the cooling compressor are axially aligned.

HVAC system for use in a motor vehicle, which system has the following: a refrigeration cycle with a refrigerant compressor; one Coolant circuit with a viscous heater disposed adjacent to the refrigerant compressor; a Through shaft, which is operational with the refrigerant compressor and the viscous Heating engages and provides a drive torque to these; one Drive mechanism rotatably coupled to the through shaft is to supply the drive torque to the through shaft; and one HVAC controller for controlling the refrigerant compressor and the viscous heater.

HVAC system according to claim 9, wherein the viscous heater a viscous heater with variable heat output is and is suitable for a variable by the HVAC controller Heat output too to have.

HVAC system according to claim 9, wherein the cooling compressor is a variable capacity compressor and is suitable is a cooling compression performance changed by the HVAC controller to have.

HVAC system according to claim 11, wherein the viscous heater a viscous heater with variable heat output is and is suitable for a variable by the HVAC controller Heat output too to have.

HVAC system according to claim 9, wherein the cooling compressor and the viscous heater within an integrated housing for the compressor / viscous Heating are included.

HVAC system according to claim 9, wherein the vis kose heater is a pump that is suitable for pumping coolant through the coolant circuit.

HVAC system according to claim 9, wherein the HVAC controller is suitable for a coolant temperature input to receive and heat output control the viscous heater at least partially on the coolant temperature to be based.

Method for operating an HVAC system Motor vehicle, the method comprising the following steps: (A) Driving a cooling compressor and a viscous heater disposed adjacent to the refrigerant compressor, with a through shaft; (b) selecting an HVAC mode of operation; (C) Adjusting a refrigeration compression efficiency of the refrigerant compressor based at least in part on the selected HVAC mode of operation; and (D) Setting a heat output performance of the viscous heater based at least in part on the selected HVAC operating mode.

The method of claim 16, further comprising the step for (e) rotationally driving the through shaft with a through includes a belt driven pulley.

The method of claim 16, wherein step (d) by further adjusting the heat output efficiency based at least in part on an engine coolant temperature and / or a coolant temperature is defined at an inlet for viscous heating.

The method of claim 16, wherein steps (c) and (d) further by adjusting the cooling compression performance and the heat output efficiency at least partially to at least one external ambient temperature and / or a temperature setting point are defined.

The method of claim 16, further comprising Step to (e) Monitor a torque load of an auxiliary drive and for adjusting at least one of the cooling compression performance and the heat output efficiency contains about the torque load of the auxiliary drive under a predetermined maximum torque load of the auxiliary drive to keep.