DE10213094C1 - Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content - Google Patents

Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content

Info

Publication number
DE10213094C1
DE10213094C1 DE10213094A DE10213094A DE10213094C1 DE 10213094 C1 DE10213094 C1 DE 10213094C1 DE 10213094 A DE10213094 A DE 10213094A DE 10213094 A DE10213094 A DE 10213094A DE 10213094 C1 DE10213094 C1 DE 10213094C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
heat exchanger
interior
mass
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10213094A
Other languages
German (de)
Inventor
Ralph Trapp
David Michalek
Johannes Gremme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Behr Hella Thermocontrol GmbH
Original Assignee
Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr Hella Thermocontrol GmbH filed Critical Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority to DE10213094A priority Critical patent/DE10213094C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10213094C1 publication Critical patent/DE10213094C1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00792—Arrangement of detectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/81—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the air supply to heat-exchangers or bypass channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00785—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by the detection of humidity or frost
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20—Humidity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

The humidity sensor for a motor vehicle air conditioning control has a first temperature sensor (40,42) for measuring upstream airflow temperature passing through a heat exchanger (18) into the passenger compartment. A second sensor measures the downstream temperature of the airflow for the heat exchanger. An airflow volume meter determines flow through the heat exchanger. A computer (50) determines the moisture content from the sensed values.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Luftfeuchte für die Klimatisie­ rung des Innenraums eines Fahrzeuges.The invention relates to a device for determining the air humidity for air conditioning tion of the interior of a vehicle.

Derzeitig wird im Rahmen der Kraftfahrzeugklimatisierung die Luftfeuchtigkeit im Fahr­ zeuginneren und/oder im Fahrzeugäußeren explizit gemessen. Neben Komfortverbesserun­ gen hinsichtlich der Klimatisierung verspricht man sich hiervon auch Vorteile unter sicher­ heitsrelevanten Aspekten, z. B. Vermeidung von Scheibenbeschlag. Seitdem Kältekreis­ läufe mit Kompressoren ausgerüstet werden, deren thermische Förderleistung kontinuier­ lich einstellbar ist, kann dieser Grad der Feuchte der Luft, die ins Fahrzeuginnere strömt, direkt Einfluss genommen werden. Je stärker die Luft abgekühlt wird, umso geringer ist die absolute Feuchte der Luft, nachdem diese das Kühlsystems passiert hat.At the moment, the air humidity in the vehicle is being controlled as part of the vehicle air conditioning explicitly measured inside the vehicle and / or inside the vehicle. In addition to comfort improvements In terms of air conditioning, one also hopes to benefit from this safety-related aspects, e.g. B. Avoiding window fogging. Since then refrigeration cycle barrels can be equipped with compressors whose thermal capacity is continuous is adjustable, this degree of moisture in the air flowing into the vehicle interior can be directly influenced. The more the air is cooled, the less it is the absolute humidity of the air after it has passed the cooling system.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den messtechnischen Aufwand zur Luftfeuchteermitt­ lung zu reduzieren.An object of the invention is to measure the technical effort for air humidity to reduce lung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in einer Vorrichtung zur Ermittlung der Luftfeuchte für die Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeuges zu sehen, die ver­ sehen ist mit:
The solution to this problem is to be seen according to the invention in a device for determining the air humidity for the air conditioning of the interior of a vehicle, which is seen with:

  • - einem Kältemittelkreislauf, der einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher auf­ weist, welche von einem gemeinsamen Arbeitsfluid durchströmbar sind, wobei der erste Wärmetauscher in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids hinter einer Hochdruck­ pumpe angeordnet sowie außerhalb eines Luftzuführkanals zum Leiten von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges positioniert ist und der zweite Wärmetauscher in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids hinter dem ersten Wärmetauscher angeordnet sowie innerhalb des Luftzuführkanals positioniert ist,- A refrigerant circuit, which has a first and a second heat exchanger points, which can be flowed through by a common working fluid, the first heat exchanger in the flow direction of the working fluid behind a high pressure arranged pump and outside of an air supply duct for guiding air into the interior of a vehicle is positioned and the second heat exchanger in  Flow direction of the working fluid is arranged behind the first heat exchanger and positioned within the air supply duct,
  • - mindestens einem ersten Temperatursensor zur Messung der Temperatur der dem Innenraum zuzuführenden Luft vor dem Passieren des zweiten Wärmetauschers,- At least a first temperature sensor for measuring the temperature of the Air to be supplied to the interior before passing through the second heat exchanger,
  • - mindestens einem zweiten Temperatursensor zur Messung der Temperatur der dem Innenraum zuzuführenden Luft nach dem Passieren des zweiten Wärmetauschers,- At least one second temperature sensor for measuring the temperature of the Air to be supplied to the interior after passing through the second heat exchanger,
  • - mindestens einem Drucksensor zur Messung des Drucks des Arbeitsfluids vor dem Passieren des zweiten Wärmetauschers,- At least one pressure sensor for measuring the pressure of the working fluid before Passing the second heat exchanger,
  • - mindestens einer Luftmassenermittlungsvorrichtung zur Ermittlung der Masse an an dem ersten Wärmetauscher vorbeiströmenden Luft und der Masse an dem Innenraum zuzuführenden an dem zweiten Wärmetauscher vorbeiströmenden Luft und- At least one air mass determination device for determining the mass on air flowing past the first heat exchanger and the mass of the interior air to be fed past the second heat exchanger and
  • - einer Auswerteeinheit, die anhand der Messwerte des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Temperatursensors sowie des mindestens einen Druck­ sensors und der Ausgabe der Luftmassenermittlungsvorrichtung die Feuchte der dem Innenraum zuzuführenden Luft vor und/oder nach dem Passieren des zweiten Wär­ metauschers ermittelt.- An evaluation unit, which is based on the measured values of the at least one first and of the at least one second temperature sensor and the at least one pressure sensors and the output of the air mass determination device the humidity of the Air to be supplied to the interior before and / or after passing through the second heat metauschers determined.

Nach der Erfindung können für die zur Ermittlung der Luftfeuchte erforderlichen messtechnischen Komponenten bereits bei Kfz-Klimaanlagen vorhandene Sensoren heran­ gezogen werden. So ist z. B. der erste Temperatursensor, der in Luftströmungsrichtung hinter dem zweiten Wärmetauscher (auch Verdampfer genannt) angeordnet ist, bei Kfz- Kühlaggregaten grundsätzlich vorhanden. Aus Sicherheitsgründen verfügen die Kühlag­ gregate von Kfz-Klimaanlagen über einen Drucksensor zur Messung des Druckes, dem das wechselweise komprimier- und expandierbare Arbeitsfluid (Kühlmittel) nach einer (Hochdruck-)Pumpe ausgesetzt ist. Die Luftmassenermittlung, d. h. die Ermittlung einer­ seits des den Verdampfer passierenden, dem Innenraum zuzuführenden Luftstroms und andererseits des den zweiten Wärmetauscher (sogenannter Kondensator) passierenden nicht dem Innenraum zuzuführenden Luftstroms können indirekt über z. B. die Fahrgeschwindig­ keit, die Gebläsestellung, die Luftverteil- und gegebenenfalls Stauklappenstellungen er­ mittelt werden. Hierfür könnte man selbstverständlich auch Luftmassensensoren vorsehen, mittels derer Luftströmungsgeschwindigkeiten messbar sind, aus denen dann anhand der Größe der durchströmten Querschnitte die Luftmassen ermittelbar sind. Ein Beispiel für eine derartige Sensorik ist in EP-A-0 1080 956 beschrieben.According to the invention can be used to determine the humidity metrological components already available in automotive air conditioning systems to be pulled. So z. B. the first temperature sensor in the air flow direction is arranged behind the second heat exchanger (also called evaporator) Cooling units generally available. For safety reasons, the cooling days gregate of automotive air conditioning systems via a pressure sensor to measure the pressure that the alternately compressible and expandable working fluid (coolant) after one (High pressure) pump is exposed. The air mass determination, i. H. the determination of a on the part of the air flow passing through the evaporator and to be supplied to the interior on the other hand that of the second heat exchanger (so-called condenser) does not pass the interior air flow can be indirectly via z. B. the driving speed speed, the fan position, the air distribution and, if necessary, the damper positions be averaged. Of course, you could also provide air mass sensors for this,  by means of which air flow velocities can be measured, from which then the Size of the cross-sections through which the air masses can be determined. An example for such a sensor system is described in EP-A-0 1080 956.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.Further advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims ben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen dabeiThe invention is described below with reference to the drawing. In detail show thereby

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kfz-Klimaanlage mit einem Beispiel für einen erfindungsgemäß nutzbaren Kältemittelkreislauf und Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle air conditioning system with an example of a refrigerant circuit usable according to the invention and

Fig. 2 das ph-Diagramm des Kältemittelkreislaufs der Klimaanlage nach Fig. 1. Fig. 2, the ph diagram of the refrigerant circuit of the air conditioner of FIG. 1.

Der Kältekreis (Kältemittelkreislauf 10) ist ein zentrales Element fast jeder klimatech­ nischen Anlage. Er besteht bei heutigen Fahrzeugen vereinfacht betrachtet im Wesent­ lichen aus vier Komponenten, nämlich dem Kompressor 12 (Druckpumpe), dem Konden­ sator 14 (erster Wärmetauscher), dem Expansionsventil 16 und dem Verdampfer 18 (zweiter Wärmetauscher) sowie den Leitungen zwischen den Komponenten (siehe Fig. 1). Die vier Komponenten werden dabei von einem Arbeitsfluid, dem sogenannten Kältemit­ tel, in einem Kreisprozess durchströmt. Der Kondensator 14 wird zu Kühlungszwecken von Luft durch- bzw. umströmt, die mittels eines Ventilators 19 zugeführt wird. Für die Ermittlung der Lufttemperatur nach dem Kühlprozess beziehungsweise für die Bestim­ mung der Kühlleistung des Verdampfers ist es notwendig, den gesamten Kreisprozess zu betrachten und Energiebilanzen der Komponenten aufzustellen. Daraus ergibt sich ein Ar­ beitspunkt des Kältekreises, der mehreren Einflussfaktoren unterliegt. Die Einflussfaktoren des Kältekreisarbeitspunktes werden zum einen durch die Umgebung (Temperatur, Luft­ feuchte) und zum anderen durch das Fahrzeug sowie seinen Fahrzustand vorgegeben. The refrigeration circuit (refrigerant circuit 10 ) is a central element of almost every air conditioning system. In today's vehicles, it essentially consists of four components, namely the compressor 12 (pressure pump), the condenser 14 (first heat exchanger), the expansion valve 16 and the evaporator 18 (second heat exchanger) and the lines between the components (see Fig. 1). A working fluid, the so-called refrigerant, flows through the four components in a cycle. For cooling purposes, air flows through or around the condenser 14 , which is supplied by means of a fan 19 . To determine the air temperature after the cooling process or to determine the cooling capacity of the evaporator, it is necessary to consider the entire cycle and draw up an energy balance for the components. This results in an operating point of the refrigeration cycle that is subject to several influencing factors. The influencing factors of the refrigeration circuit operating point are given on the one hand by the environment (temperature, air humidity) and on the other hand by the vehicle and its driving state.

Die einzelnen Komponenten des Kältemittelkreislaufs 10 sind gemäß Fig. 1 in einer luft­ seitig gesteuerten Klimaanlage eines Kfz 20 angeordnet. Die Klimaanlage weist einen Luftzuführkanal 22 mit einem Frischluftansaugkanal 24 und einem Umluftansaugkanal 26 auf, die gemeinsam in einen in den Innenraum führenden Luftzuführkanal 28 münden. An dieser Stelle befindet sich eine Umluft/Frischluftklappe 30.The individual components of the refrigerant circuit 10 are arranged according to FIG. 1 in an air-conditioned air conditioning system of a motor vehicle 20 . The air conditioning system has an air supply duct 22 with a fresh air intake duct 24 and a recirculating air intake duct 26 , which together lead into an air supply duct 28 leading into the interior. At this point there is a circulating air / fresh air flap 30 .

Im Luftzuführkanal 28 sind ein Gebläse 32, der Verdampfer 18, ein Heizaggregat 34, eine Temperaturmischklappe 36 sowie Luftverteilklappen 38 angeordnet. Ferner sind ein Außentemperatursensor 40, ein Innentemperatursensor 42, ein hinter dem Verdampfer 18 angeordneter Temperatursensor 44 und ein Arbeitsfluid-Drucksensor 46 vorgesehen.A fan 32 , the evaporator 18 , a heating unit 34 , a temperature mixing flap 36 and air distribution flaps 38 are arranged in the air supply duct 28 . Furthermore, an outside temperature sensor 40 , an inside temperature sensor 42 , a temperature sensor 44 arranged behind the evaporator 18 and a working fluid pressure sensor 46 are provided.

Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden einer Auswerteeinheit 50 zugeführt, die darüber hinaus auf Informationen über die aktuellen Betriebszustände des Gebläses 32 und der diversen Klappen 30,36,38 zurückgreift. Anhand dieser Mess- und Betriebszu­ standsdaten wird von einer z. B. als Teil der Auswerteeinheit 50 ausgebildeten Luftmas­ senermittlungsvorrichtung 52 der Luftdurchsatz durch den Verdampfer 18 und durch den Kondensator 14 des Kältemittelkreislaufs 10 ermittelt. Hierzu weist der Kältemittelkreis­ lauf z. B. Sensoren 54, 56 auf.The output signals of these sensors are fed to an evaluation unit 50 which also uses information about the current operating states of the blower 32 and the various flaps 30 , 36 , 38 . Based on this measurement and operational status data from a z. B. as part of the evaluation unit 50 Luftmas senermittlungsvorrichtung 52 determined the air flow through the evaporator 18 and through the condenser 14 of the refrigerant circuit 10 . For this purpose, the refrigerant circuit runs z. B. sensors 54 , 56 .

Allgemein gesprochen, wird über den Kältekreis der Wärmestrom V bei einem niedrigen Temperaturniveau am Verdampfer aufgenommen, und auf einem höheren Niveau, nämlich über den Verdampfer, wird ein Wärmestrom K wieder abgegeben. Die dem Prozess vom Kompressor zugeführte mechanische Leistung PC hält den Kreisprozess dabei in Bewe­ gung. Die Wirkungsweise ist also die eines Kältemittelkreislaufs, der Wärmeenergie von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau pumpt. Hierbei steht die Kühlung und damit die Energieaufnahme des Fluids im Vordergrund. Dabei ist das physikalische Ver­ halten des Fluids und seine Eigenschaften von wesentlicher Bedeutung für die Wirkungs­ weise des Kältekreises. Insbesondere spielt hier die Charakteristik der Dampfdruckkurve des Fluids, die den Zusammenhang zwischen Verdampfungs- beziehungsweise Konden­ sationstemperatur und dem Druck beschreibt, eine wesentliche Rolle für die technische Nutzbarkeit und die thermischen Eigenschaften des Kältekreises. Die Änderung des Käl­ temittelzustandes innerhalb des Kreisprozesses ist schematisch in Fig. 2 in einem ph-Dia­ gramm dargestellt, das die Darstellung der Druckänderung des Kältemittels über seiner spezifischen Enthalpie ermöglicht.Generally speaking, the heat flow V is recorded via the refrigeration circuit at a low temperature level at the evaporator, and at a higher level, namely via the evaporator, a heat flow K is released again. The mechanical power P C supplied to the process by the compressor keeps the cycle in motion. The mode of operation is that of a refrigerant circuit that pumps thermal energy from a low to a higher temperature level. The focus here is on cooling and thus the energy consumption of the fluid. The physical behavior of the fluid and its properties are essential for the effectiveness of the refrigeration circuit. In particular, the characteristic of the vapor pressure curve of the fluid, which describes the relationship between the evaporation or condensation temperature and the pressure, plays an essential role for the technical usability and the thermal properties of the refrigeration circuit. The change in the refrigerant state within the cycle is shown schematically in FIG. 2 in a ph diagram, which enables the pressure change of the refrigerant to be represented via its specific enthalpy.

Aus energetischen Gründen werden die momentan verfügbaren Kompressoren mit einem variablen Hubvolumen ausgestattet. Üblicherweise wird durch einen mechanischen Regel­ kreis der Druck des Kältemittels vor dem Kompressor (der sogenannte Saug- oder Nieder­ druck) über die Variation des Hubvolumens geregelt. Der Sollwert für diesen Druck, der in direktem Zusammenhang mit der Verdampfertemperatur steht, wird durch ein Steuergerät vorgegeben. Das Hubvolumen ist eine innere Größe des Kompressors und wird im allge­ meinen nicht gemessen.For energy reasons, the compressors currently available are replaced with a variable displacement. Usually, by a mechanical rule circle the pressure of the refrigerant in front of the compressor (the so-called suction or low pressure) regulated by varying the stroke volume. The setpoint for this pressure, which in is directly related to the evaporator temperature is controlled by a control unit specified. The stroke volume is an internal size of the compressor and is generally mean not measured.

Der Arbeitspunkt des Kältekreises, der durch die Temperaturen und Drücke des Kältemit­ tels an den einzelnen Komponenten bestimmt ist, hängt im Wesentlichen von den Einfluss­ größen Kompressordrehzahl, Kompressorhubvolumen, Lufttemperatur vor dem Ver­ dampfer und vor dem Kondensator, Luftmassenströme durch Verdampfer und Kondensator und der Feuchtigkeit der Außenluft ab. Im Kraftfahrzeug sind im allgemeinen die Größen Außentemperatur, Lufttemperatur nach dem Verdampfer, Kompressordrehzahl und der Druck des Kältemittels nach dem Kompressor (Hochdruckseite) durch Messungen bekannt. Durch die Messung der Außentemperatur kann auf die Lufttemperatur vor dem Ver­ dampfer und dem Kondensator geschlossen werden, wenn ausschließlich Frischluft (Außenluft) durch das System geleitet wird. Im Umluftbetrieb, bei dem die Luft aus dem Fahrzeuginneren durch den Verdampfer geleitet wird, kann über die Messung der Innen­ temperatur diese Größe ermittelt werden. Die Luftmassenströme durch Kondensator und Verdampfer sind aus Fahrgeschwindigkeit und Lüfterleistungen ableitbar. Der Kältemittel­ druck vor dem Kompressor (Niederdruckseite) kann im sogenannten Teillastbetrieb, bei dem das Hubvolumen des Kompressors noch nicht maximal ist, über die mechanische Re­ gelung vorgegeben werden. Dieser Druck beeinflusst unmittelbar die Verdampfertempe­ ratur. Im Teillastbetrieb sind somit nur die Einflussgrößen Feuchte der Außenluft und das Hubvolumen des Kompressors unbekannt.The working point of the refrigeration cycle, which is determined by the temperatures and pressures of the refrigerant is determined on the individual components essentially depends on the influence large compressor speed, compressor stroke volume, air temperature before Ver steamer and in front of the condenser, air mass flows through evaporator and condenser and the humidity of the outside air. In the motor vehicle, the sizes are generally Outside temperature, air temperature after the evaporator, compressor speed and the Pressure of the refrigerant after the compressor (high pressure side) known from measurements. By measuring the outside temperature, the air temperature before Ver steamer and the condenser are closed if only fresh air (Outside air) is passed through the system. In recirculation mode, in which the air from the Vehicle interior passed through the evaporator can be measured by measuring the interior temperature this quantity can be determined. The air mass flows through condenser and Evaporators can be derived from driving speed and fan power. The refrigerant pressure in front of the compressor (low pressure side) can in so-called partial load operation which the stroke volume of the compressor is not yet maximum, via the mechanical Re be specified. This pressure directly affects the evaporator temperature  temperature. In partial-load operation, only the influencing variables are the humidity of the outside air and that Displacement of the compressor unknown.

Arbeitet das System im Volllastbetrieb, ist das Hubvolumen maximal und der Kältemittel­ druck auf der Niederdruckseite ist nicht mehr einstellbar. Da in diesem Fall jedoch das Hubvolumen bekannt ist (maximal), ergeben sich wiederum nur zwei Unbekannte (Feuchtigkeit der Luft und der Niederdruck). Sowohl im Teil- als auch im Volllastfall kön­ nen die beiden Unbekannten rechnerisch bestimmt werden.If the system is operating at full load, the maximum stroke volume and the refrigerant pressure on the low pressure side is no longer adjustable. However, in this case Stroke volume is known (maximum), there are only two unknowns (Air humidity and low pressure). Both in partial and full load cases the two unknowns are determined mathematically.

Für den stationären Fall, d. h. nach dem Abklingen jeglicher Ausgleichsvorgänge, kann der jeweilige Arbeitspunkt des Kältekreises unter Berücksichtigung zweier Bedingungen er­ mittelt werden. Zum einen muss die Summe aller in den Kältekreisprozess ein- und ausge­ leiteten Leistungen gleich Null sein (Leistungsbilanzgleichung (1); wegen der in dieser Gleichung sowie in der folgenden Abhandlung verwendeten Abkürzungen siehe die am Ende der Beschreibung aufgeführten verwendeten Größen und Indizes).For the stationary case, d. H. after any compensatory processes have subsided, the respective operating point of the refrigeration circuit taking two conditions into account be averaged. On the one hand, the sum of all has to be included in the refrigeration cycle process services are zero (current account equation (1); because of the Equation and abbreviations used in the following treatise see the am Used sizes and indices listed at the end of the description).

Zum anderen muss der Kältemittelmassenstrom durch alle Kreiskomponenten den gleichen Wert annehmen (Kontinuitätsgleichung (2)).
On the other hand, the refrigerant mass flow through all circuit components must have the same value (continuity equation (2)).

GC = GK = GV (2)G C = G K = G V (2)

Die Leistungen der einzelnen Kältekreiskomponenten sind über Kennfelder und mathema­ tische Zusammenhänge beschreibbar.The performance of the individual refrigeration circuit components are via maps and mathema table relationships can be described.

Die Kondensatorleistung K kann über ein Leistungskennfeld, das entweder berechnet oder mittels Messungen gewonnen werden kann, bestimmt werden. Das Kennfeld oder ordnet allen auf die Kondensatorleistung einflussnehmenden Größen genau eine Konden­ satorleistung zu, die an die Kondensatorkühlluft in Form von Wärme abgegeben wird. Die Kondensatorleistung kann somit nach (3) als Funktion der aufgeführten Größen angegeben werden. The capacitor power K can be determined via a power map, which can either be calculated or obtained by means of measurements. The characteristic diagram or assigns exactly one capacitor output to all variables influencing the capacitor output, which output is delivered to the capacitor cooling air in the form of heat. The capacitor power can thus be specified according to (3) as a function of the quantities listed.

Ebenso wie die Kondensatorleistung lässt sich auch die Verdampferleistung V durch ein Kennfeld beschreiben, die von einigen relevanten Größen abhängt. Auch hier kann das Kennfeld berechnet oder über Messungen ermittelt werden. Das Kennfeld ordnet allen auf die Verdampferleistung einflussnehmenden Größen genau eine Verdampferleistung zu, die der Klimanutzluft in Form von Wärme entzogen wird. Die Verdampferleistung kann somit nach (4) als Funktion der aufgeführten Größen angegeben werden.Just like the condenser power, the evaporator power V can also be described by a map that depends on some relevant variables. Here, too, the map can be calculated or determined using measurements. The characteristic map assigns exactly one evaporator output to all variables influencing the evaporator output, which is extracted from the compressed air in the form of heat. The evaporator output can thus be specified according to (4) as a function of the quantities listed.

Mit einer bekannten Enthalpiedifferenz Δh kann der Kältemittelmassenstrom G durch den Verdampfer oder den Kondensator für den dazugehörigen Wärmestrom nach Gleichung (5) bestimmt werden.With a known enthalpy difference Δh, the refrigerant mass flow G can flow through the Evaporator or the condenser for the associated heat flow according to the equation (5) can be determined.

Für den Kompressor sind Kennfelder für seinen Liefergrad λ als Funktion des Druckver­ hältnisses pR,CA/pR,CE und der Drehzahl rC nach Gleichung (6) sowie den isentropen Ver­ dichterwirkungsgrad ηis als Funktion der Drehzahl nach Gleichung (7) vorhanden. Die Variablen a bis f sind dabei kompressorspezifische Konstanten. Mit Hilfe dieser beiden Kennfelder kann nach Gleichung (8) der Kältemittelmassenstrom durch den Kompressor berechnet werden. Des Weiteren ist auch die Berechnung der Enthalpiedifferenz aufgrund der Annahme einer isentropen Verdichtung Δhis nach Gleichung (9) möglich. Hiermit lässt sich schließlich die hydraulische Verdichterleistung PC nach Gleichung (10) bestimmen.For the compressor there are maps for its delivery rate λ as a function of the pressure ratio p R, CA / p R, CE and the speed r C according to equation (6) and the isentropic compressor efficiency η is as a function of the speed according to equation (7) , The variables a to f are compressor-specific constants. With the help of these two maps, the refrigerant mass flow through the compressor can be calculated according to equation (8). Furthermore, the enthalpy difference can also be calculated based on the assumption of an isentropic compression Δh is according to equation (9). Finally, the hydraulic compressor power P C can be determined using equation (10).

Weiter ist die Kenntnis der Kältemittelzustände an den bilanzrelevanten Kreispunkten not­ wendig. Man erhält sie aus Stoffdaten und Gleichungen des Kältemittels, die allgemein bekannt sind.It is also necessary to know the refrigerant states at the circle points relevant to the balance sheet manoeuvrable. They are obtained from refrigerant substance data and equations, the general are known.

Da die Anzahl der vorhandenen Gleichungen mit der Anzahl der Unbekannten überein­ stimmt ist das Gleichungssystem zwar eindeutig lösbar, jedoch ist die Lösung aufgrund der teilweise tabellarischen und verkoppelten Zusammenhänge nicht explizit bestimmbar. Die jeweils zwei Unbekannten im Teillast- und Volllastfall werden daher durch Minimierung eines positiv semidefiniten Kostenfunktionals, das z. B. die Abweichung in der Kontinui­ tätsgleichung bewertet, die sich für eine Lösung ergeben, numerisch errechnet.Because the number of existing equations matches the number of unknowns true, the system of equations is clearly solvable, but the solution is due to the Connections, some of which are tabular and linked, cannot be determined explicitly. The Two unknowns in the partial load and full load case are therefore minimized a positive semidefinite cost functional, e.g. B. the deviation in the continuity factual equation that results for a solution, calculated numerically.

Bei der Berechnung wird auch die Verdampferleistung berechnet. Mit ihrer Kenntnis und der ermittelten Luftfeuchte vor dem Verdampfer lässt sich über eine weitere Energiebilan­ zierung nach Gleichung (11) der Grad der Lufttrocknung und so auch der Wert der Luft­ feuchte hinter dem Verdampfer bestimmen.The evaporator capacity is also calculated in the calculation. With their knowledge and The determined air humidity in front of the evaporator can be viewed via a further energy balance the degree of air drying and thus also the value of the air according to equation (11) determine moisture behind the evaporator.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Kältemittelkreislauf
Refrigerant circulation

1212

Kompressor
compressor

1414

Kondensator
capacitor

1616

Expansionsventil
expansion valve

1818

Verdampfer
Evaporator

1919

Ventilator
fan

2020

Kfz
automotive

2222

Luftzuführkanal
air supply duct

2424

Frischluftansaugkanal
for fresh

2626

Umluftansaugkanal
Umluftansaugkanal

2828

Luftzuführkanal
air supply duct

3030

Umluft/Frischluftklappe
Inside / outside air damper

3232

Gebläse
fan

3434

Heizaggregat
heater

3636

Temperaturmischklappe
Temperature mixing flap

3838

Luftverteilklappen
Luftverteilklappen

4040

Außentemperatursensor
Outside temperature sensor

4242

Innentemperatursensor
Internal temperature sensor

4444

Temperatursensor
temperature sensor

4646

Arbeitfluid-Drucksensor
Working fluid pressure sensor

5050

Auswerteeinheit
evaluation

5252

Luftmassenermittlungsvorrichtung
Air mass detecting device

5454

Luftmengensensor
Air flow sensor

5656

Luftmengensensor
Air flow sensor

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Luftfeuchte für die Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeuges mit
einem Kältemittelkreislauf (10), der einen ersten und einen zweiten Wärme­ tauscher (14, 18) aufweist, welche von einem gemeinsamen Kältemittel bzw. Ar­ beitsfluid durchströmbar sind, wobei der erste Wärmetauscher (14) in Strö­ mungsrichtung des Arbeitsfluids hinter einer Hochdruckpumpe (12) angeordnet sowie außerhalb eines Luftzuführkanals (28) zum Leiten von Luft in den Innen­ raum eines Fahrzeuges positioniert ist und der zweite Wärmetauscher (18) in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids hinter dem ersten Wärmetauscher (14) an­ geordnet sowie innerhalb des Luftzuführkanals (28) positioniert ist,
mindestens einem ersten Temperatursensor (40, 42) zur Messung der Temperatur der dem Innenraum zuzuführenden Luft vor dem Passieren des zweiten Wärme­ tauschers (18),
mindestens einem zweiten Temperatursensor (44) zur Messung der Temperatur der dem Innenraum zuzuführenden Luft nach dem Passieren des zweiten Wär­ metauschers (18),
mindestens einem Drucksensor (46) zur Messung des Drucks des Arbeitsfluids vor dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18),
mindestens einer Luftmassenermittlungsvorrichtung (52) zur Ermittlung der Masse an an dem ersten Wärmetauscher (14) vorbeiströmenden Luft und der Masse an dem Innenraum zuzuführenden an dem zweiten Wärmetauscher (18) vorbeiströmenden Luft und
einer Auswerteeinheit (50), die anhand der Messwerte des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Temperatursensors (40, 42, 44) sowie des mindestens einen Drucksensors (46) und der Ausgabe der Luftmassener­ mittlungsvorrichtung (52) die Feuchte der dem Innenraum zuzuführenden Luft vor und/oder nach dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18) ermittelt. 1. Device for determining the air humidity for the air conditioning of the interior of a vehicle with
a refrigerant circuit ( 10 ) having a first and a second heat exchanger ( 14 , 18 ) through which a common refrigerant or Ar beitsfluid can flow, the first heat exchanger ( 14 ) in the flow direction of the working fluid behind a high pressure pump ( 12 ) is arranged and outside an air supply channel ( 28 ) for guiding air into the interior of a vehicle and the second heat exchanger ( 18 ) is arranged in the flow direction of the working fluid behind the first heat exchanger ( 14 ) and positioned within the air supply channel ( 28 ) .
at least one first temperature sensor ( 40 , 42 ) for measuring the temperature of the air to be supplied to the interior before passing through the second heat exchanger ( 18 ),
at least one second temperature sensor ( 44 ) for measuring the temperature of the air to be supplied to the interior after passing through the second heat exchanger ( 18 ),
at least one pressure sensor ( 46 ) for measuring the pressure of the working fluid before it passes the second heat exchanger ( 18 ),
at least one air mass determination device ( 52 ) for determining the mass of air flowing past the first heat exchanger ( 14 ) and the mass of air to be fed past the second heat exchanger ( 18 ) and
an evaluation unit ( 50 ) which uses the measured values of the at least one first and the at least one second temperature sensor ( 40 , 42 , 44 ) and the at least one pressure sensor ( 46 ) and the output of the air mass determination device ( 52 ) to determine the humidity of the interior Air determined before and / or after passing through the second heat exchanger ( 18 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Versor­ gung des Innenraums mit Frischluft in den Innenraum (Frischluftbetrieb) der Mess­ wert für die Temperatur der Luft vor dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18) von mindestens einem Außentemperatursensor (40) lieferbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that in the case of supplying the interior with fresh air into the interior (fresh air operation), the measured value for the temperature of the air before passing through the second heat exchanger ( 18 ) from at least one outside temperature sensor ( 40 ) is available. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Ver­ sorgung des Innenraums mit aus diesem entnommener Luft (Umluftbetrieb) der Messwert für die Temperatur der Luft vor dem Passieren des zweiten Wärmetau­ schers (18) von mindestens einem Innenraumtemperatursensor (42) lieferbar ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of supplying the interior with air taken from it (recirculation mode), the measured value for the temperature of the air before passing through the second heat exchanger ( 18 ) by at least one interior temperature sensor ( 42 ) is available. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Mischbetriebszustands zwischen reinem Frischluft- und reinem Umluftbetrieb die Temperatur der Luft vor dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18) anhand einer Kombination der Messwerte des mindestens einen Außentemperatursensors (40) und des mindestens einen Innenraumtemperatursensors (42) ermittelbar ist.4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that in the case of a mixed operating state between pure fresh air and pure circulating air operation, the temperature of the air before passing through the second heat exchanger ( 18 ) using a combination of the measured values of the at least one outside temperature sensor ( 40 ) and of the at least one interior temperature sensor ( 42 ) can be determined. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination an­ hand einer Wichtung der Frisch- und Umluftmassenströme erfolgt, und zwar entsprechend der Stel­ lung einer Umluftklappe (30) des Luftzuführkanals (28).5. The device according to claim 4, characterized in that the combination is carried out on the basis of a weighting of the fresh and circulating air mass flows, in accordance with the position of a circulating air flap ( 30 ) of the air supply duct ( 28 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmassenermittlungsvorrichtung (52) die Masse der den ersten Wärmetauscher (14) durchströmenden Luft anhand des Messsignals eines Fahrgeschwindigkeitssen­ sors ermittelt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the air mass determination device ( 52 ) determines the mass of the air flowing through the first heat exchanger ( 14 ) on the basis of the measurement signal of a driving speed sensor. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmassenermittlungsvorrichtung (52) die Masse der den zweiten Wärmetauscher (18) durchströmenden Luft anhand des aktuellen Betriebszustandes eines Innenraum- Belüftungsgebläses (32) ermittelt.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the air mass determination device ( 52 ) determines the mass of the air flowing through the second heat exchanger ( 18 ) on the basis of the current operating state of an interior ventilation blower ( 32 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmassenermittlungsvorrichtung (52) die Masse der den zweiten Wärmetauscher (18) durchströmenden Luft anhand der aktuellen Stellung einer Staudruckklappe und/oder von Luftverteilklappen (38) des Luftzuführkanals (28) ermittelbar ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the air mass determining device ( 52 ) the mass of the air flowing through the second heat exchanger ( 18 ) based on the current position of a dynamic pressure flap and / or air distribution flaps ( 38 ) of the air supply channel ( 28 ) can be determined. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) anhand der Temperatur der Luft vor und/oder nach dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18) die relative Feuchte der Luft vor und/oder nach dem Passieren des zweiten Wärmetauschers (18) ermittelt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation unit ( 50 ) based on the temperature of the air before and / or after passing the second heat exchanger ( 18 ), the relative humidity of the air before and / or after passing of the second heat exchanger ( 18 ) determined. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmassenermittlungsvorrichtung (52) Strömungsgeschwindigkeitssensoren (54, 56) zur Erfassung der Geschwindigkeit bzw. Masse der jeweiligen den ersten bzw. zweiten Wärmetauscher (14, 18) durchströmenden Luft aufweist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the air mass determination device ( 52 ) has flow velocity sensors ( 54 , 56 ) for detecting the speed or mass of the respective air flowing through the first and second heat exchangers ( 14 , 18 ).
DE10213094A 2002-03-23 2002-03-23 Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content Expired - Lifetime DE10213094C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10213094A DE10213094C1 (en) 2002-03-23 2002-03-23 Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10213094A DE10213094C1 (en) 2002-03-23 2002-03-23 Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10213094C1 true DE10213094C1 (en) 2003-07-03

Family

ID=7714190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10213094A Expired - Lifetime DE10213094C1 (en) 2002-03-23 2002-03-23 Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10213094C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1588875A1 (en) * 2004-04-10 2005-10-26 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Operating method of an air conditioning device for vehicles
EP2177384A1 (en) 2008-10-15 2010-04-21 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Method for operating a cooling element of a vehicle air conditioning
EP2246208A3 (en) * 2009-04-29 2011-06-29 Behr GmbH & Co. KG Motor vehicle air conditioning
FR3127446A1 (en) * 2021-09-29 2023-03-31 Valeo Systemes Thermiques Cooling module for an electric or hybrid motor vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1588875A1 (en) * 2004-04-10 2005-10-26 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Operating method of an air conditioning device for vehicles
EP2177384A1 (en) 2008-10-15 2010-04-21 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Method for operating a cooling element of a vehicle air conditioning
EP2301779A1 (en) 2008-10-15 2011-03-30 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Method for operating a cooling element of a vehicle air conditioning
EP2246208A3 (en) * 2009-04-29 2011-06-29 Behr GmbH & Co. KG Motor vehicle air conditioning
FR3127446A1 (en) * 2021-09-29 2023-03-31 Valeo Systemes Thermiques Cooling module for an electric or hybrid motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4031113C2 (en)
DE69829806T2 (en) Refrigeration and air conditioning unit and method for determining the refrigerant composition of a refrigeration and air conditioning unit
DE10214519A1 (en) Vapor compression type refrigeration apparatus, for vehicle air-conditioning system, detects amount of remaining refrigerant in refrigeration circuit by comparing actual and theoretical heat dissipation parameters
DE60220091T2 (en) A MOTOR VEHICLE AIR CONDITIONING EQUIPPED WITH AN ELECTRONIC CONTROL DEVICE
CH706736A1 (en) Process for operating a heat exchanger and HVAC system for performing the process.
DE102017202872B4 (en) Method and device for determining the discharge temperatures of an automatic air conditioning system of a vehicle
DE10213094C1 (en) Humidity sensor for motor vehicle air conditioning control, has sensors for upstream and downstream temperatures through heat exchanger and airflow volume meter and computer to determine moisture content
DE602004005745T2 (en) VEHICLE AIR CONDITIONING ARRANGEMENT
DE60016520T2 (en) Automotive air conditioning system
DE10050562A1 (en) Air conditioning system for vehicles controls temperature according to information containing humidity determined or estimated by device for determining interior humidity
DE102014221844A1 (en) A method of determining the ambient humidity of a vehicle with air conditioning, to avoid window fogging and to determine if an evaporator is wet or dry
DE102007007215B4 (en) Method for determining an amount of water remaining after the air conditioner operation on the evaporator
DE10053426A1 (en) Air conditioning system for vehicle with refrigerant circuit and compressor of variable displacement which is controlled and output amount alters in reaction to displacement control signal
DE102015200996A1 (en) Method and device for monitoring the service life of a filter
DE60316318T2 (en) Air conditioning system equipped with an apparatus for detecting and protecting atmospheric fluid
EP1572478B1 (en) Method for air conditioning a motor vehicle
DE60300295T2 (en) Air conditioning with an electronic monitoring device
DE102016015261B4 (en) Method for operating a vehicle air conditioning system with an air conditioning unit
DE3823653C1 (en) Method for operating air-conditioning units and apparatus for carrying out the method
DE102006034231A1 (en) Vehicle air conditioning system controlling method, involves determining interior humidity by measurement of humidity sensor, and controlling operation of air-conditioning system based on measured value determining interior humidity
DE60016332T2 (en) Automotive air conditioning system
EP1830134A1 (en) Device for drying air in buildings, especially in indoor swimming pools
DE102004062221A1 (en) Control unit for an adjustable compressor
DE102009019148A1 (en) Method for regulating air conditioning system of motor vehicle, involves comparing dew point of air at evaporator with temperature of windscreen, and regulating motor vehicle air conditioning system
EP1300266B1 (en) Heat pump power control method for preventing the misting-up of windows

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: BEHR-HELLA THERMOCONTROL GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: BEHR-HELLA THERMOCONTROL GMBH, 70469 STUTTGART, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F24F0011020000

Ipc: F24F0011300000

R071 Expiry of right