-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältekreislauf für den Fahrzeuginnenraum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Klimaanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Es ist bekannt, dass Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einer Klimaanlage ausgestattet werden, die von einem Kühlbetrieb in einen Wärmebetrieb und umgekehrt geschaltet werden können. Im Kühlbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels ein Kompressor, ein mit einem Kühlerlüfter in Wirkverbindung stehender Kondensator, ein Expansionsventil und ein Verdampfer durchströmt werden, wobei der Verdampfer Teil eines Klimagerätes des Fahrzeugs ist, welches neben dem Verdampfer für den Wärmebetrieb einen Wärmetauscher aufweist. Dem Verdampfer ist ein Lüfter eines Innengebläses zugeordnet, welcher einen von dem Verdampfer gekühlten Luftstrom für den Fahrzeuginnenraum erzeugt. Dieser gekühlte Luftstrom wird über mehrere verstellbare Lüfterklappen in unterschiedliche Bereiche des Fahrzeuginnenraums geleitet. Der Kompressor wird in der Regel von dem Fahrzeugmotor, bspw. einer Brennkraftmaschine als mechanischer Kompressor oder von einem Elektromotor als elektrischer Kompressor angetrieben.
-
Ferner ist es bekannt, dass für Klimaanlagen in Fahrzeugen, welche für sehr heiße Länder vorgesehen sind, mit einer Funktion „A/C MAX” auszustatten, welche vom Benutzer durch Drücken einer Taste aktivierbar ist um dadurch die maximal mögliche Kälteleistung abzurufen.
-
Ein gattungsbildendes Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage ist beispielsweise aus der
EP 1 285 788 A2 bekannt, bei der zur Schaffung einer konstruktiv einfachen und intuitiv zu bedienenden Klimaanlage die Kompressorleistung des Kompressors bei einer Minimal-Einstellung eines Temperaturstellers zur Erreichung bzw. Aufrechterhaltung einer vorgegebenen niedrigen Verdampfertemperatur und bei von der Minimal-Einstellung abweichender Einstellung des Temperaturstellers zur Erreichung bzw. Aufrechterhaltung einer erhöhten Verdampfertemperatur eingeregelt wird bzw. einregelbar ist. Damit wird die Verdampfertemperatur bei ”normalen” Einstellungen des Temperaturtellers auf einem erhöhten Wert gehalten, um damit Energie einzusparen. Um dennoch bei extrem hohen Außenlufttemperaturen eine erhöhte Kälteleistung zu ermöglichen, kann der Sollwert für die Verdampfertemperatur bei extremen Außenlufttemperaturen in vorgegebener Weise abgesenkt werden, gegebenenfalls bis auf eine vorgegebene niedrige Verdampfertemperatur.
-
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei dieser bekannten Klimaanlage in Extremsituationen oder in ungünstigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie zum Beispiel in einem Idle-Modus die zur Verfügung stehende Kälteleistung nicht ausreichend ist.
-
Weiterhin schlägt die
DE 103 44 554 A1 eine Klimaanlage für ein Fahrzeug vor, deren Kompressor von einem Fahrzeugmotor angetrieben wird und die Klimaanlage eine Steuerung aufweist, die anhand von Messwerten und vorgegebenen Werten die Zeitdauer für eine komfortable Klimatisierung bei einem Idle-Stop-Betrieb und/oder einer verringerten Motordrehzahl berechnet. Hierbei ist ein oder sind mehrere Speicher oder andere Maßnahmen wie Nachverdampfung von Kältemittel vorgesehen, welche im Falle eines Idle-Stop-Betriebes oder einer verringerten Motordrehzahl die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums aufrechterhalten. Insbesondere kann der Fahrzeugmotor angeschaltet oder die Motordrehzahl erhöht werden, wenn ein Speicher oder das Nachverdampfungssystem so weit entladen ist, dass keine optimale Klimatisierung mehr möglich ist.
-
Mit dieser bekannten Klimaanlage ist es ebenso nicht möglich, unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere bei ungünstigen Betriebsbedingungen und in Extremsituationen ausreichende Kälteleistung zur Verfügung zu stellen.
-
Schließlich beschreibt die
WO 2006/063658 A1 eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die durch eine mit Schubabschaltung ausgerüsteten Brennkraftmaschine angetrieben werden, wobei auch der Kompressor dieser Klimaanlage von der Brennkraftmaschine zum Einstellen einer vorgegebenen Verdampfer-Solltemperatur angetrieben wird. Der Betrieb dieser Klimaanlage wird in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert. Hierzu ist der Kompressor als extern geregelter Kompressor mit einer verstellbaren Taumelscheibe zum variablen Einstellen der Verdampfertemperatur ausgebildet und eine Steuerung für die Klimaanlage vorgesehen, so dass im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine die Taumelscheibe derart verstellt wird, dass sich die Verdampfertemperatur unter die vorgegebene Verdampfer-Solltemperatur absenkt. Mit einer solchen Klimaanlage soll im Schubbetrieb, bei dem die Brennkraftmaschine keinen Treibstoff verbraucht, durch eine Vergrößerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe des Kompressors der Saugdruck gesenkt und dadurch die Verdampfertemperatur für die Dauer des Schubbetriebes ohne Treibstoffverbrauch unter die Verdampfer-Solltemperatur abgesenkt werden. Damit soll zusätzliche Kälte im Verdampfer gespeichert werden, die später freigesetzt werden kann. Gleichzeitig soll durch die Vergrößerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe des Kompressors zusätzlich die Motorbremswirkung erhöht werden.
-
Auch bei dieser bekannten Klimaanlage kann nicht ausgeschlossen werden, dass unter Extremsituationen oder ungünstigen Betriebsbedingungen die zur Verfügung stehende Kälteleistung ausreichend ist.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass in Extremsituationen oder ungünstigen Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel bei einem Idle-Mode kurzzeitig eine erhöhte Kälteleistung abgerufen werden kann bzw. zur Verfügung gestellt wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
-
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältekreislauf für den Fahrzeuginnenraum, welcher einen von dem Fahrzeugmotor angetriebenen Verdichter, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer umfasst, wobei dem Kondensator zur Kühlluftbeaufschlagung ein Kühlerlüfter und dem Verdampfer ein Innenraumlüfter zur Erzeugung eines gekühlten Luftstromes für den Fahrzeuginnenraum zugeordnet ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zur kurzzeitigen Erhöhung der Kälteleistung ein Kurzzeitkühlmodus aktivierbar ist, bei welchem die Drehzahl des Fahrzeugmotors kurzzeitig angehoben wird und/oder kurzzeitig die Verdampfertemperatur durch Steuerung des Verdichters abgesenkt wird und/oder die Drehzahl des Kühlerlüfters kurzzeitig angehoben wird.
-
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, unabhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs oder der Klimaanlage die abrufbare Kälteleistung temporär zu erhöhen, so dass ein schnelles Abkühlen, beispielsweise einer heißen Fahrzeugkabine möglich ist.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich die Lüfterklappen eines Innenraumgebläses des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Belegung des Beifahrersitzplatzes und der Fondsitzplätze derart gesteuert werden, dass der gekühlte Luftstrom nur in Bereiche des Fahrzeuginnenraums mit belegten Fahrzeugsitzplätzen geleitet wird. Damit ist es möglich, die zusätzlich erzeugte Kälteleistung in diejenigen Bereiche des Fahrzeuginnenraums zu leiten, wo die Kälteleistung gebraucht wird, also dort wo die Fahrzeugsitzplätze belegt sind.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur manuellen Aktivierung des Kurzzeitkühlmodus eine mit einem Klimasteuergerät verbundene Bedieneinheit vorgesehen. Durch Betätigen dieser Bedieneinheit, die in der Regel als Bedientaste ausgeführt ist, kann ein Nutzer jederzeit diesen Kurzzeitkühlmodus aktivieren.
-
Alternativ oder zusätzlich ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Fahrzeugs und/oder der Luftfeuchte der Fahrzeuginnenraumluft der Kurzzeitkühlmodus automatisch aktivierbar ist.
-
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Klimaanlage gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
-
Eine solche Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem von dem Fahrzeugmotor angetriebenen Verdichter, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer, wobei dem Kondensator zur Kühlluftbeaufschlagung ein Kühlerlüfter und dem Verdampfer ein Innenraumlüfter zur Erzeugung eines gekühlten Luftstromes für den Fahrzeuginnenraum zugeordnet ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zur Durchführung eines eine kurzzeitige Erhöhung der Kälteleistung bewirkender Kurzzeitkühlmodus ein Klimasteuergerät vorgesehen ist, welches ausgebildet ist die Drehzahl des Fahrzeugmotors kurzzeitig zu erhöhen und/oder kurzzeitig die Verdampfertemperatur durch Steuerung des Verdichters abzusenken und/oder die Drehzahl des Kühlerlüfters kurzzeitig zu erhöhen.
-
Alternativ zum Klimasteuergerät oder zusätzlich zu einem solchen Klimasteuergerät können auch im Fahrzeug vorhandene Steuergeräte vernetzt werden und durch entsprechende Steuerungsmechanismen die Funktion eines Klimasteuergerätes übernehmen oder teilweise dessen Funktionen übernehmen.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Klimaanlage ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 6 bis 8.
-
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgeführten Vorteile treffen natürlich auch auf die erfindungsgemäße Klimaanlage zu.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung der Komponenten einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, und
-
2 ein Blockschaltbild von einigen Komponenten der Klimaanlage nach 1 sowie Komponenten eines Fahrzeugs mit Steuergeräten zur Erläuterung einer Klimafunktion „Kurzzeitkühlmodus” gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Der erfindungsgemäße „Kurzzeitkühlmodus” als Klimafunktion einer Klimaanlage erlaubt in Extremsituationen oder ungünstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise in einem Idle-Mode die Kälteleistung einer Klimaanlage eines Fahrzeugs kurzzeitig zu erhöhen, um beispielsweise eine schnellere Abkühlung des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen. Diese Klimafunktion wird nachfolgend anhand einer standardmäßig aufgebauten Klimaanlage gemäß 1 und einem Blockschaltbild mit Steuergeräten gemäß 2 erläutert.
-
Die 1 zeigt eine Klimaanlage 1 eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) mit einer Brennkraftmaschine 10, wobei die Komponenten dieser Klimaanlage 1 über Arbeitsmittelleitungen zur Bildung eines Kältekreislaufs zur Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs verbunden sind.
-
Als Komponenten für diese Klimaanlage 1 sind ein Verdichter 2, der über einen Riemenantrieb von der Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird, ein Kompressor 3, dem ein Kühlerlüfter 6 zugeordnet ist, ein Trockenfilter 9, ein Expansionsventil 4 und einen Verdampfer 5 mit einem Innenraumlüfter 7 vorgesehen. Der Verdampfer 5 ist Teil eines Klimagerätes 8, welches neben diesem Verdampfer 5 und dem Innenraumlüfter 7 einen Kondensator (nicht dargestellt) für den Wärmebetrieb der Klimaanlage 1 und einen Heizungswärmetauscher (nicht dargestellt) umfasst. Mit diesem Innenraumlüfter 7 wird ein gekühlter Luftstrom 7a für den Fahrzeuginnenraum erzeugt, dem zuvor über einen Kontakt mit dem Verdampfer 5 von demselben die Wärme entzogen wurde.
-
Im Kühlbetrieb wird das gasförmig vorliegende Arbeitsmittel in dem Verdichter 2 auf einen hohen Druck komprimiert und über eine Arbeitsmittelleitung dem Kondensator 3 zugeführt. In diesem Kondensator 3 wird durch Kontakt mit einem von dem Kühlerlüfter 6 erzeugten Luftstrom durch Kondensation des Arbeitsmittels Wärme an die Umgebungsluft abgegeben. Von dort fließt das flüssige, unter hohem Druck stehende Arbeitsmittel über ein Druckfilter 9 zu dem Expansionsventil 4, in dem es auf einen niedrigen Druck expandiert wird. Über eine Arbeitsmittelleitung fließt das flüssige Arbeitsmittel in den Verdampfer 5 des Klimagerätes 8, wo es die von dem Innenraumlüfter 7 angesaugte Umgebungsluft kühlt (d. h. Wärme entzieht) bzw. entfeuchtet und in den Innenraum des Kraftfahrzeuges leitet. Über eine Arbeitsmittelleitung strömt nun das gasförmige Arbeitsmittel wieder zurück in den Verdichter 2.
-
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Klimafunktion „Kurzzeitkühlmodus” ist gemäß 2 ein Klimasteuergerät 11 vorgesehen, welches über jeweils eine Steuerleitung 11a, 11b, 11c bzw. 11b mit dem Verdichter 2 der Klimaanlage 1, mit einem Kühlersteuergerät 15, mit einem Motorsteuergerät 13 bzw. mit Lüfterklappen 14 des Fahrzeuginnenraums verbunden ist.
-
Zur Absenkung der Verdampfertemperatur erfolgt über die Steuerleitung 11a eine PWM-Regelung des Verdichters 2. Das Kühlersteuergerät 15 steuert über eine Steuerleitung 15a entsprechend der Vorgabe des Klimasteuergerätes 11 die Drehzahl des Kühlerlüfters 6. Durch eine Erhöhung der Drehzahl des Kühlerlüfters 6 kann die Kühlleistung am Kondensator 3 erhöht werden, wodurch auch die Kälteleistung der Klimaanlage 1 ansteigt. Die Steuerleitung 11c zum Motorsteuergerät 13 entspricht dem CAN-Bus des Fahrzeugs, über die von dem Klimasteuergerät 11 die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine 10 beeinflusst werden kann. Mit einer Drehzahlanhebung der Brennkraftmaschine 10 wird auch die Drehzahl des Verdichters 2 erhöht, so dass hierdurch der Kältemittelmassenstrom durch den Verdichter 2 und damit auch die Kälteleistung der Klimaanlage 1 erhöht wird.
-
Die Steuerleitung 11d entspricht dem LIN-Bus des Fahrzeugs, um hierüber die unterschiedlichen Lüfterklappen im Innenraum des Fahrzeuges mittels des Klimasteuergerätes 11 ansteuern zu können. So sind Sitzbelegungssensoren vorgesehen, die die Belegung des Beifahrersitzes oder der Fondsitzplätze detektieren, um die Lüfterklappen 14 derart anzusteuern, dass nur die Bereiche der belegten Sitzplätze mit gekühltem Luftstrom 7a versorgt werden, im Folgenden als insassengesteuerte Zonenklimatisierung bezeichnet.
-
Zur manuellen Aktivierung des Kurzzeitkühlmodus ist eine Bedientaste 12 vorgesehen, deren Schaltzustand von dem Klimasteuergerät 11 überwacht und ausgewertet wird. Mit der Betätigung dieser Bedientaste 12 durch einen Fahrzeuginsassen werden von dem Klimasteuergerät 11 zur kurzzeitigen Erhöhung der Kühlleistung der Klimaanlage 1 folgende Funktionen durchgeführt:
- – Temporäre Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 durch entsprechende Ansteuerung des Motorsteuergerätes 13 über die Steuerleitung 11c, und/oder
- – Temporäre Absenkung der Verdampfertemperatur des Verdampfers 2 durch dessen Ansteuerung über die Steuerleitung 11a, und/oder
- – Temporäre Anhebung der Drehzahl des Kühlerlüfter 6 durch entsprechende Ansteuerung des Kühlersteuergerätes 10 über die Steuerleitung 11b, und/oder
- – Insassengesteuerte Zonenklimatisierung durch entsprechende Steuerung der Lüfterklappen 14 über die Steuerleitung 11d.
-
Der Kurzzeitkühlmodus kann jeweils nur einer der aufgeführten Funktionen oder mehrere, insbesondere alle aufgeführten Funktionen umfassen. Auch ist es möglich in einer vorgegebenen Reihenfolge sukzessive die aufgeführten Funktionen einzuschalten.
-
Die Aktivierung des Kurzzeitkühlmodus kann auch automatisch erfolgen, indem die in einer Sensoreinheit 16 zusammengefassten Sensoren zur Bestimmung der Innentemperatur des Fahrzeugs sowie der Luftfeuchte der Fahrzeuginnenraumluft erzeugten Sensorsignale von dem Klimasteuergerät 11 ausgewertet werden und in Abhängigkeit vorgegebener Werte der Außentemperatur und/oder Luftfeuchte dieser Kurzzeitkühlmodus automatisch aktiviert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Klimaanlage
- 2
- Verdichter
- 3
- Kondensator
- 4
- Expansionsventil
- 5
- Verdampfer
- 6
- Kühlerlüfter
- 7
- Innenraumlüfter
- 7a
- Luftstrom des Innenraumlüfters
- 8
- Klimagerät
- 9
- Trockenfilter
- 10
- Brennkraftmaschine
- 11
- Klimasteuergerät
- 12
- Bedientaste
- 13
- Motorsteuergerät
- 14
- Lüfterklappen
- 15
- Kühlersteuergerät
- 16
- Sensoreinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1285788 A2 [0004]
- DE 10344554 A1 [0006]
- WO 2006/063658 A1 [0008]
