DE102010038406A1 - System for e.g. warming up and/or cooling inner space of hybrid motor car, has vaporizer coupled with refrigerant circuit, where heat removed from heat exchanger is recovered due to hydraulic connection between heat exchanger and vaporizer - Google Patents
System for e.g. warming up and/or cooling inner space of hybrid motor car, has vaporizer coupled with refrigerant circuit, where heat removed from heat exchanger is recovered due to hydraulic connection between heat exchanger and vaporizer Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7.The invention relates to a system for a motor vehicle for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine and a method for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine.
Hybridkraftfahrzeuge sind mit einem Elektromotor und mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeuges ausgestattet. In dem Hybridkraftfahrzeug, z. B. einem Plug-in-Hybridkraftfahrzeug mit Range-Extender oder einem Vollhybridkraftfahrzeug, steht während des Betriebes des Hybridkraftfahrzeuges bei einem ausschließlichen Antrieb mit dem Elektromotor ohne eines Betriebes des Verbrennungsmotors keine oder im Wesentlichen keine Abwärme der Antriebseinheit, insbesondere des Verbrennungsmotors, zur Erwärmung des Kraftfahrzeuginnenraumes zur Verfügung. Daher ist bei einem reinen Elektrobetrieb des Hybridkraftfahrzeuges erforderlich, mit elektrischer Energie aus den Batterien die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, sofern ein Bedarf zum Erwärmen des Kraftfahrzeuginnenraumes besteht bei niedrigen Außentemperaturen. Diese elektrische Energie zur Erwärmen der Luft in dem Kraftfahrzeuginnenraum steht jedoch für den Antrieb des Hybridkraftfahrzeuges nicht mehr zur Verfügung, so dass dadurch die elektrische Reichweite des Hybridkraftfahrzeuges reduziert ist.Hybrid motor vehicles are equipped with an electric motor and with an internal combustion engine for driving the motor vehicle. In the hybrid motor vehicle, e.g. B. a plug-in hybrid motor vehicle with range extender or a full hybrid motor vehicle is during operation of the hybrid motor vehicle with an exclusive drive with the electric motor without an operation of the engine no or substantially no waste heat of the drive unit, in particular of the internal combustion engine, for heating the Automotive interior available. Therefore, in a pure electric operation of the hybrid motor vehicle is required to heat with electrical energy from the batteries to be supplied to the vehicle interior air, if there is a need for heating the motor vehicle interior at low outdoor temperatures. However, this electrical energy for heating the air in the motor vehicle interior is no longer available for driving the hybrid motor vehicle, so that thereby the electric range of the hybrid motor vehicle is reduced.
Die
Es ist bereits bekannt, einen Kältekreis mit einem Verdichter, einem Verdampfer und einem Kondensator zur Kühlung der einem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft dahingehend umzuschalten, dass dieser im Wärmepumpenbetrieb eingesetzt werden kann zum Erwärmen der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft. Hierzu wird der Kältekreis als Wärmepumpe betrieben und durch eine Abkühlung der Umgebungsluft die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführte Luft erwärmt. Dadurch kann elektrische Energie zur Erwärmung des Kraftfahrzeuginnenraumes eingespart werden, weil von dem Kältekreis im Wärmepumpenbetrieb mehr Wärme an den Kraftfahrzeuginnenraum abgegeben wird als zum Antrieb des Verdichters an elektrischer Energie aus der Batterie des Hybridkraftfahrzeugs erforderlich ist. Ein im Kühlbetrieb vorhandener Kondensator wird dabei im Wärmepumpenbetrieb als Verdampfer verwendet, so dass dieser kälter als die Umgebungsluft ist. Ein im Kühlbetrieb vorhandener Verdampfer Wird als Kondensator genutzt. Aus diesem Grund schlägt sich an diesem Verdampfer Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft an und diese gefriert oder geht direkt durch Desublimation in Form von Reif oder Eis auf den Verdampfer nieder.It is already known to switch a refrigerant circuit with a compressor, an evaporator and a condenser for cooling the air supplied to a motor vehicle interior in such a way that it can be used in heat pump operation for heating the air to be supplied to the motor vehicle interior. For this purpose, the refrigerant circuit is operated as a heat pump and heated by cooling the ambient air, the motor vehicle interior supplied air. As a result, electrical energy can be saved for heating the motor vehicle interior, because more heat is emitted from the refrigerant circuit in heat pump operation to the vehicle interior than is required to drive the compressor to electrical energy from the battery of the hybrid motor vehicle. A condenser present in cooling operation is used in heat pump operation as an evaporator, so that it is colder than the ambient air. An existing in cooling evaporator is used as a condenser. For this reason, moisture from the ambient air is applied to this evaporator and it freezes or settles directly on the evaporator by desublimation in the form of frost or ice.
Diese Bereifung oder Vereisung des Verdampfers führ zu einem Rückgang der Durchlässigkeit des Verdampfers für die Umgebungsluft und damit auch zu einem Rückgang der Wärmeübertragungsfähigkeit von der Umgebungsluft auf den Verdampfer, so dass dadurch die Leistung und Effizienz des Kältekreises im Wärmepumpenbetrieb reduziert wird. Darüber hinaus können auch kritische Betriebsparameter, beispielsweise ein Unterdruck in dem Kältekreis, erreicht werden, so dass ein Betrieb des Kältekreises im Wärmepumpenbetrieb nicht mehr möglich ist. Dann ist es erforderlich, dass das Eis an dem Verdampfer durch geeignete Maßnahmen beseitigt wird. Dies wird üblicherweise durch eine Änderung des Prozesses erreicht, wobei der Verdampfer mit dem Kältekreis beheizt wird. Dadurch kann das Eis oder der Reif auf den Verdampfer geschmolzen werden. In nachteiliger Weise sind für diese Enteisung des äußeren, an der Umgebungsluft angeordneten Verdampfers zusätzliche Komponenten, z. B. Schaltventile oder Expansionsventile, erforderlich. Ferner ist während der Enteisung des äußeren Verdampfers eine Erwärmung des Kraftfahrzeuginnenraumes mit dem Kältekreis bzw. der Wärmepumpe nicht möglich, so dass der Verbrennungsmotor für diesen Zweck gestartet werden muss, damit genügend Abwärme des Verbrennungsmotors zur Erwärmung des Kraftfahrzeuges zur Verfügung steht.This frosting of the evaporator leads to a decrease in the permeability of the evaporator to the ambient air and thus to a decrease in the heat transfer capability of the ambient air to the evaporator, thereby reducing the performance and efficiency of the refrigerant circuit in heat pump operation. In addition, critical operating parameters, such as a negative pressure in the refrigerant circuit, can be achieved, so that operation of the refrigerant circuit in heat pump mode is no longer possible. Then it is necessary that the ice is removed at the evaporator by appropriate measures. This is usually achieved by changing the process whereby the evaporator is heated with the refrigerant circuit. This will melt the ice or frost on the evaporator. Disadvantageously, for this de-icing of the outer, arranged on the ambient air evaporator additional components, eg. As switching valves or expansion valves required. Furthermore, heating of the motor vehicle interior with the cooling circuit or the heat pump is not possible during the de-icing of the outer evaporator, so that the internal combustion engine must be started for this purpose, so that sufficient waste heat of the internal combustion engine is available for heating the motor vehicle.
Dabei verfügt der Verbrennungsmotor jedoch im Allgemeinen gerade nach dem Motorstart nicht über genügend eigene Abwärme, so dass für eine ausreichende Beheizung des Kraftfahrzeuginnenraumes eine elektrische Zusatzheizung an der Kraftfahrzeugklimaanlage erforderlich ist, beispielsweise eine elektrische Widerstandheizeinrichtung als PTC-Heizeinrichtung. In Kraftfahrzeugen ist dieser Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb bzw. der Kondensator im Kühlbetrieb vor einem Kühlmittelkühler bzw. einem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zur Kühlung des Verbrennungsmotors angeordnet. Bei einer spontanen Notwendigkeit der Kühlung des Verbrennungsmotors, z. B. bei einer Autobahnfahrt, wird der Umgebungsluft-Wärmeübertrager bzw. Kühlmittelkühler nur gering durch Umgebungsluft durchströmt, weil der vor dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager angeordnete Verdampfer bzw. Kondensator aufgrund der Vereisung im Wesentlichen keine oder eine deutlich reduzierte Menge Umgebungsluft durchströmen lässt, so dass der Verbrennungsmotor nur unzureichend gekühlt wird.In this case, however, the internal combustion engine generally does not have sufficient waste heat of its own, especially after the engine has started, so that an additional electrical heating to the motor vehicle air conditioning system is required for adequate heating of the motor vehicle interior, for example an electrical resistance heater as a PTC heating device. In motor vehicles, this evaporator is arranged in heat pump operation or the condenser in cooling operation in front of a coolant radiator or an ambient air heat exchanger for cooling the internal combustion engine. In a spontaneous need to cool the engine, z. As in a highway ride, the ambient air heat exchanger or coolant radiator is only slightly flowed through by ambient air, because the arranged in front of the ambient air heat exchanger evaporator or condenser due to the icing essentially no or one significantly reduced amount of ambient air can flow through, so that the internal combustion engine is insufficiently cooled.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, bei dem im Wärmepumpenbetrieb an einem Wärmeübertrager zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft das Enteisen des Wärmeübertragers während des Wärmepumenbetriebes mit einem geringen technischen Aufwand möglich ist.The object of the present invention is therefore to provide a system for a motor vehicle for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine and a method for a motor vehicle for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine in which, in heat pump operation on a heat exchanger for receiving heat from the ambient air, the deicing of the heat exchanger during the heat pump operation with a low technical complexity is possible.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem System für ein Kraftfahrzeug zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, umfassend einen Kühlmittelkreislauf zum Kühlen des Verbrennungsmotors mit einem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zur Abgabe von Wärme von dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes an die Umgebungsluft, Kühlmittelleitungen und einer Kühlmittelpumpe, wobei von dem Verbrennungsmotor Wärme an das Kühlmittel übertragbar ist, einen Kältekreis mit einem Kondensator, einem Verdichter und einem ersten, von einem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführender Luft umstömbarer Verdampfer zum Kühlen des Kraftfahrzeuginnenraumes im Kühlbetrieb, wobei in einem Wärmepumpenbetrieb mit dem Kältekreis die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmbar und die Umgebungsluft kühlbar ist, wobei der Kältekreislauf einen zweiten Verdampfer umfasst und der zweite Verdampfer als ein Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet ist und damit thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist, so dass in dem Wärmepumpenbetrieb die von dem zweiten Verdampfer aufgenommene Wärme von dem Kühlmittel aufnehmbar ist und aufgrund einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager und dem zweiten Verdampfer die von dem zweiten Verdampfer aufgenommene Wärme mit dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager aus der Umgebungsluft aufnehmbar ist.This object is achieved with a system for a motor vehicle for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine, comprising a coolant circuit for cooling the internal combustion engine with an ambient air heat exchanger for emitting heat from the coolant of the coolant circuit to the ambient air, coolant lines and a coolant pump, wherein from the engine heat to the coolant is transferable, a refrigerant circuit with a condenser, a compressor and a first, from a motor vehicle interior umzuführender air umstömbarer evaporator for cooling the motor vehicle interior in the cooling mode, wherein in a heat pump operation with the refrigerant circuit the Air supplied to the motor vehicle interior can be heated and the ambient air can be cooled, wherein the refrigeration cycle comprises a second evaporator and the second evaporator is designed as a coolant heat exchanger i is thermally coupled to the coolant circuit, so that in the heat pump operation, the heat absorbed by the second evaporator of the coolant is receivable and due to a hydraulic connection between the ambient air heat exchanger and the second evaporator, the heat absorbed by the second evaporator with the Ambient air heat exchanger from the ambient air is receivable.
Der Kältekreis des Systems bzw. eine Kraftfahrzeugklimaanlage verfügt über einen ersten Verdampfer zur Nutzung in einem Kühlbetrieb. und über den zweiten Verdampfer zur Nutzung in dem Wärmepumpenbetrieb. Der zweite Verdampfer ist dabei ein Kühlmittel-Wärmeübertrager und dabei mit dem Kühlmittelkreislauf thermisch gekoppelt, so dass zu dem zweiten Verdampfer das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes geleitet wird und dadurch am zweiten Verdampfer aus dem Kühlmittel Wärme von dem Kältemittel aufgenommen werden kann. Der zweite Verdampfer kühlt somit im Wärmepumpenbetrieb das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes und das gekühlte Kühlmittel wird nach dem Durchströmen durch den zweiten Verdampfer zu dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager geleitet. Der Umgebungsluft-Wärmeübertrager nimmt aus der Umgebungsluft Wärme auf und das an dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager erwärmte Kühlmittel wird anschließend wieder zu dem zweiten Verdampfer als Kühlmittel-Wärmeübertrager geleitet.The refrigeration circuit of the system or an automotive air conditioning system has a first evaporator for use in a cooling operation. and via the second evaporator for use in the heat pump operation. The second evaporator is a coolant heat exchanger and thereby thermally coupled to the coolant circuit, so that the coolant of the coolant circuit is passed to the second evaporator and thereby heat from the refrigerant can be absorbed at the second evaporator from the coolant. The second evaporator thus cools the coolant of the coolant circuit in heat pump operation and the cooled coolant is passed to the ambient air heat exchanger after flowing through the second evaporator. The ambient air heat exchanger receives heat from the ambient air and the heated at the ambient air heat exchanger coolant is then passed back to the second evaporator as a coolant heat exchanger.
Insbesondere ist der zweite Verdampfer als Kühlmittel-Wärmeübertrager mit einer ersten Pumpe und/oder einem ersten und/oder vierten Rückschlagventil in den Kühlmittelkreislauf hydraulisch integriert. Von der ersten Pumpe wird in dem Kühlmittelkreislauf das Kühlmittel durch den zweiten Verdampfer und den Umgebungsluft-Wärmeübertrager geleitet, so dass dadurch im Wärmepumpenbetrieb von dem zweiten Verdampfer aus der Umgebungsluft mittelbar mit Hilfe des Umgebungsluft-Wärmeübertragers Wärme aufgenommen werden kann.In particular, the second evaporator is hydraulically integrated as a coolant heat exchanger with a first pump and / or a first and / or fourth check valve in the coolant circuit. From the first pump, the coolant is passed through the second evaporator and the ambient air heat exchanger in the coolant circuit, so that heat can be absorbed by the second evaporator from the ambient air in the heat pump operation indirectly by means of the ambient air heat exchanger.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Kühlmittelkreislauf einen Luft-Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme von dem Kühlmittel an der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführenden Luft, so dass die Luft von dem Luft-Wärmeübertrager erwärmbar ist und/oder umgekehrt. Mit dem Luft-Wärmeübertrager kann zusätzlich auch die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft gekühlt werden, d. h. ist kühlbar. Der Luft-Wärmeübertrager ist dabei von Kühlmittel durchströmt und zusätzlich wird der Luft-Wärmeübertrager von der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft umströmt, so dass Wärme von dem Kühlmittel auf die Luft und umgekehrt übertragbar ist.In a further embodiment, the coolant circuit comprises an air-heat exchanger for transmitting heat from the coolant to the air supplied to the motor vehicle interior, so that the air from the air-heat exchanger can be heated and / or vice versa. In addition, with the air heat exchanger, the air to be supplied to the vehicle interior can be cooled, d. H. is coolable. Coolant flows through the air-heat exchanger and, in addition, the air-heat exchanger flows around the air to be supplied to the motor vehicle interior, so that heat can be transferred from the coolant to the air and vice versa.
In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst der Kältekreislauf einen zweiten Kondensator und der zweite Kondensator ist als ein Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet und ist damit thermisch mit dem Kühlmittelkreislauf gekoppelt, so dass in dem Wärmepumpenbetrieb die von dem zweiten Kondensator abgegebenen Wärme von dem Kühlmittel aufnehmbar ist und aufgrund einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Luft-Wärmeübertrager und dem zweiten Kondensator die von dem zweiten Kondensator abgegebenen Wärme mit dem Luft-Wärmeübertrager an die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft abgebbar ist. Der Luft-Wärmeübertrager dient somit nicht zur zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft aus Abwärme des Verbrennungsmotors, sondern kann auch genutzt werden, dass die an dem zweiten Kondensator abgegebene Wärme durch den Kühlmittelkreislauf zu dem Luft-Wärmeübertrager geleitet wird und dort die an dem zweiten Kondensator abgegebene Wärme an die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführten Luft abgegeben wird.In an additional embodiment, the refrigeration cycle comprises a second condenser and the second condenser is configured as a coolant heat exchanger and is thermally coupled to the coolant circuit, so that in the heat pump operation the heat emitted by the second condenser can be absorbed by the coolant and due to a hydraulic connection between the air-heat exchanger and the second capacitor, the heat emitted by the second capacitor with the air-heat exchanger to the motor vehicle interior to be supplied air can be delivered. The air-heat exchanger thus does not serve to heat the motor vehicle interior to be supplied air from waste heat of the engine, but can also be used that the heat emitted at the second capacitor heat is passed through the coolant circuit to the air heat exchanger and there at the second Capacitor emitted heat is delivered to the air supplied to the vehicle interior.
Vorzugsweise ist der zweite Kondensator mit einer dritten Pumpe und/oder einem zweiten und/oder dritten Rückschlagventil in den Kühlmittelkreislauf hydraulisch integriert. Preferably, the second capacitor is hydraulically integrated with a third pump and / or a second and / or third check valve in the coolant circuit.
In einer Variante umfasst der Kältekreis ein erstes und zweites Stellorgan, so dass bei einem geöffneten ersten Stellorgan und einem geschlossenen zweiten Stellorgan der Kältekreis zur Kühlung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführenden Luft fungiert und bei einem geschlossenen ersten Stellorgan und einem geöffneten zweiten Stellorgan der Kältekreis im Wärmepumpenbetrieb zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführenden Luft fungiert und/oder von dem System ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist. Das erste und zweite Stellorgan kann. dabei auch als ein einheitliches Bauteil, beispielsweise als ein 3/2-Wegehahn, ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, mit nur einem Verdichter sowie dem ersten und zweiten Kondensator sowie dem ersten und zweite Verdampfer im Kühlbetrieb die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen mit Hilfe des Kältekreises und im Wärmepumpenbetrieb mit Hilfe des Kältekreises die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, indem aus der Umgebungsluft des Kraftfahrzeuges Wärme entnommen wird.In a variant of the refrigerant circuit comprises a first and second actuator, so that when an open first actuator and a closed second actuator of the refrigerant circuit for cooling the motor vehicle interior supplying air acts and at a closed first actuator and an open second actuator of the refrigerant circuit in the heat pump mode Heating of the motor vehicle interior supplying air acts and / or by the system a method described in this patent application process is executable. The first and second actuator can. It can also be designed as a unitary component, for example as a 3/2-way cock. This makes it possible, with only one compressor and the first and second condenser and the first and second evaporator to cool the motor vehicle interior to be supplied with cooling air by means of the refrigerant circuit and heat pump operation with the aid of the refrigerant circuit to heat the air supplied to the vehicle interior by the first and second evaporator Heat is taken from the ambient air of the motor vehicle.
Erfindungsgemäßes Verfahren zum Erwärmen und/oder Kühlen eines Kraftfahrzeuginnenraumes und zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, insbesondere mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen System, wobei von einem Verbrennungsmotor Warme an Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufes abgegeben und damit das Kühlmittel erwärmt wird, das Kühlmittel zu einem Umgebungsluft-Wärmeübertrager gefördert wird und in dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager Wärme von dem Kühlmittel an Umgebungsluft abgegeben wird und das Kühlmittel in einem Kreislauf von dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zu dem Verbrennungsmotor gefördert wird und/oder mit einem Kaltekreis an einem ersten Kondensator Warme an die Umgebungsluft abgegeben wird und an einem ersten Verdampfer die einem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft gekühlt wird und/oder mit dem Kältekreis in einem Wärmepumpenbetrieb die Umgebungsluft gekühlt wird und die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt wird, wobei in dem Wärmepumpenbetrieb die Umgebungsluft gekühlt wird, indem von einem zweiten Verdampfer Wärme von dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes aufgenommen wird, das an dem zweiten Verdampfer gekühlte Kühlmittel zu dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager geleitet wird und an dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager Wärme aus der Umgebungsluft an das Kühlmittel abgegeben wird.Method according to the invention for heating and / or cooling a motor vehicle interior and for cooling an internal combustion engine, in particular with a system described in this patent application, wherein heat is given off to the coolant of a coolant circuit by an internal combustion engine and thus the coolant is heated, the coolant is conveyed to an ambient air heat exchanger is and is discharged in the ambient air heat exchanger heat from the coolant to ambient air and the coolant is conveyed in a circuit from the ambient air heat exchanger to the engine and / or is discharged with a cold circuit to a first condenser heat to the ambient air and at one first evaporator, the air to be supplied to a motor vehicle interior is cooled and / or the ambient air is cooled with the refrigerant circuit in a heat pump operation and the air supplied to the motor vehicle interior is heated, wob in the heat pump mode, the ambient air is cooled by receiving heat from the coolant of the coolant loop from a second evaporator, the coolant cooled at the second evaporator being directed to the ambient air heat exchanger, and heat from the ambient air to the coolant at the ambient air heat exchanger is delivered.
Zweckmäßig wird das Kühlmittel in einem Kreislauf von einer ersten Pumpe von dem zweiten Verdampfer zu dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager und von dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zu dem zweiten Verdampfer gefördert.Suitably, the coolant is conveyed in a circuit from a first pump from the second evaporator to the ambient air heat exchanger and from the ambient air heat exchanger to the second evaporator.
In einer weiteren Ausführungsform wird in dem Wärmepumpenbetrieb die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführende Luft erwärmt, indem von einem zweiten Kondensator das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes erwärmt wird, das an dem zweiten Kondensator erwärmte Kühlmittel zu einem Luft-Wärmeübertrager geleitet wird und an dem Luft-Wärmeübertrager die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt wird.In a further embodiment, in the heat pump mode, the air supplied to the motor vehicle interior is heated by the coolant of the coolant circuit being heated by a second condenser, the coolant heated to the second condenser being directed to an air-heat exchanger, and the air-heat exchanger the interior of the motor vehicle heated air is heated.
Insbesondere wird das Kühlmittel in einem Kreislauf von einer dritten Pumpe von dem zweiten Kondensator zu dem Luft-Wärmeübertrager und von dem Luft-Wärmeübertrager zu dem zweiten Kondensator gefördert.In particular, the coolant is conveyed in a circuit from a third pump from the second condenser to the air-heat exchanger and from the air-heat exchanger to the second condenser.
In einer weiteren Ausgestaltung wird in dem Wärmepumpenbetrieb die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt, indem die Luft zu einem zweiten Kondensator geleitet wird und an dem zweiten Kondensator erwärmt wird. Das System verfügt somit vorzugsweise nicht über einen zusätzlichen zweiten Kondensator als ergänzender Wärmeübertrager zu dem ersten Kondensator im Kühlbetrieb, sondern der Verdampfer als erster Verdampfer im Kühlbetrieb wird im Wärmepumpenbetrieb als Kondensator genutzt und die von dem Kondensator im Wärmepumpenbetrieb abgegebene Wärme wird nicht mittelbar durch den Kühlmittelkreislauf an die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft abgegeben, sondern die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft umströmt unmittelbar den zweiten Kondensator, welcher im Kühlbetrieb als Verdampfer fungiert. Abweichend hiervon kann der zweite Kondensator ein zusätzlicher Wärmeübertrager in Ergänzung zu dem ersten Verdampfer im Kühlbetrieb sein und in dem Luftkanal angeordnet sein.In a further embodiment, in the heat pump mode, the air to be supplied to the motor vehicle interior is heated by passing the air to a second condenser and being heated at the second condenser. The system thus preferably does not have an additional second condenser as a supplementary heat exchanger to the first condenser in the cooling mode, but the evaporator as the first evaporator in the cooling mode is used in the heat pump operation as a condenser and the heat emitted by the condenser in heat pump operation is not indirectly through the coolant circuit delivered to the motor vehicle interior to be supplied air, but the motor vehicle interior to be supplied with air flows directly around the second capacitor, which acts as an evaporator in the cooling mode. Notwithstanding this, the second capacitor may be an additional heat exchanger in addition to the first evaporator in the cooling mode and be arranged in the air duct.
In einer ergänzenden Variante wird mit einer zweiten Pumpe das Kühlmittel von dem Verbrennungsmotor zu dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager und von dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager zu dem Verbrennungsmotor umgewälzt zur Kühlung des Verbrennungsmotors.In a supplementary variant, the coolant is circulated from the internal combustion engine to the ambient air heat exchanger and from the ambient air heat exchanger to the internal combustion engine with a second pump for cooling the internal combustion engine.
In einer weiteren Variante wird während des Wärmepumpenbetriebes der Verbrennungsmotor und vorzugsweise die zweite Pumpe betrieben, so dass das an dem Verbrennungsmotor erwärmte Kühlmittel zu dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager gefördert wird und damit mit der Abwärme des Verbrennungsmotors der Umgebungsluft-Wärmeübertrager erwärmt und/oder enteist wird. Damit ist es möglich, auf einfache Art und Weise mit der Abwärme des Verbrennungsmotors den Umgebungsluft-Wärmeübertrager zu enteisen und damit vorzugsweise während des Betriebes des Verbrennungsmotors zur Enteisung des Umgebungsluft-Wärmeübertragers weiterhin den Kältekreis im Wärmepumpenbetrieb zu betreiben, so dass damit eine ausreichende Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Luft gewährleistet. ist, ohne dass eine zusätzliche elektrische Heizeinrichtung, beispielsweise als PTC Heizeinrichtung, an der Kraftfahrzeugklimaanlage erforderlich ist.In a further variant, the internal combustion engine and preferably the second pump is operated during the heat pump operation, so that the coolant heated to the internal combustion engine is conveyed to the ambient air heat exchanger and thus heated with the waste heat of the engine of the ambient air heat exchanger and / or de-iced. This makes it possible, in a simple way with the waste heat of the internal combustion engine to deice the ambient air heat exchanger and thus preferably during operation of the internal combustion engine to de-icing of the ambient air heat exchanger continue to operate the refrigerant circuit in heat pump mode, so as to ensure sufficient heating of the motor vehicle interior supplied air. is, without an additional electric heater, for example, as a PTC heater, is required on the automotive air conditioning system.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das, vorzugsweise an dem Verbrennungsmotor erwärmte Kühlmittel, durch den Umgebungsluft-Wärmeübertrager geleitete Kühlmittel nach dem Durchströmen des Umgebungsluft-Wärmeübertragers zu dem zweiten Verdampfer geleitet, so dass der zweite Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb während des Betriebes des Verbrennungsmotors mit dem Umgebungsluft-Wärmeübertrager Wärme aus der Umgebungsluft mittelbar aufnimmt und/oder das an dem Verbrennungsmotor erwärmte Kühlmittel zu dem Luft-Wärmeübertrager geleitet wird, so dass an dem Luft-Wärmeübertrager die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführende Luft während des Wärmepumpenbetriebes mit Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt wird.In a further embodiment, the coolant, which is preferably heated at the internal combustion engine, is conducted through the ambient air heat exchanger to the second evaporator after it has flowed through the ambient air heat exchanger, so that the second evaporator is connected to the ambient air during heat pump operation during operation of the internal combustion engine. Heat exchanger absorbs heat from the ambient air indirectly and / or the heated to the internal combustion engine coolant is passed to the air heat exchanger, so that at the air heat exchanger, the motor vehicle interior supplying air is heated during the heat pump operation with waste heat of the internal combustion engine.
Insbesondere wird das an dem Luft-Wärmeübertrager gekühlte Kühlmittel zu dem zweiten Kondensator geleitet während des Wärmepumpenbetriebes und an dem zweiten Kondensator erwärmt und vorzugsweise wird von einer dritten Pumpe das durch den zweiten Kondensator geleitet Kühlmittel zu dem Luft-Wärmeübertrager gefördert, um die Temperatur des Kühlmittels auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur zu erwärmen, mit welcher das Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor ausströmt und in den Luft-Wärmeübertrager eingeleitet wird.In particular, the coolant cooled at the air heat exchanger is directed to the second condenser during heat pump operation and to the second condenser, and preferably a third pump conveys the coolant passed through the second condenser to the air heat exchanger to the temperature of the coolant to heat to a temperature above the temperature at which the coolant flows out of the engine and is introduced into the air heat exchanger.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst eine Kraftfahrzeugklimaanlage ein Gehäuse und/oder wenigstens einen Luftkanal und/oder wenigstens ein Gebläse und/oder wenigstens einen Luftfilter.In an additional embodiment, an automotive air conditioning system comprises a housing and / or at least one air duct and / or at least one fan and / or at least one air filter.
Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage oder ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor umfasst ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes System und/oder von der Kraftfahrzeugklimaanlage ist ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.A motor vehicle air conditioning system according to the invention or an internal combustion engine according to the invention comprises a system described in this patent application and / or a method described in this patent application is executable by the motor vehicle air conditioning system.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
In
Der Kühlmittelkreislauf
Im Einsatz des Kältekreises
Bei einem abgeschalteten Verbrennungsmotor
Im Wärmepumpenbetrieb bei einem abgeschalteten Verbrennungsmotor
Im Wärmepumpenbetrieb bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor
Während des Wärmepumpenbetriebes besteht ein Bedarf zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführten Luft mit Hilfe des Luft-Wärmeübertragers
Mit Hilfe des Systems
Das System
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen System
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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