DE10226089A1

DE10226089A1 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE10226089A1
Application number: DE10226089A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Iwanami; Yoshiaki Takano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-01-30
Also published as: JP2002370529A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage. Selbst dann, wenn ein Fahrzeugmotor (9) gestoppt ist, kann der Verdichter (1) durch einen Elektromotor (102) angetrieben werden. Wenn eine Kühlfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, wird eine Kühlbetriebsart in einem Kältekreislauf (R) derart gewählt, dass die Kühlfunktion durch einen Verdampfer (4) erhalten wird. Wenn eine Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, wird eine Heizbetriebsart in dem Kältekreislauf (R) gewählt und Hochtemperatur-Kältemittel, das aus dem Verdichter (1) ausgetragen wird, wird in den Verdampfer (4) derart eingeleitet, dass die Heizfunktion unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs erhalten wird.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage mit einer Klimatisierungsfunktion, wie etwa einer Kühlfunktion und einer Heizfunktion, wenn der Fahrzeugmotor gestoppt ist.
In einer herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage wird ein Verdichter eines Kältekreislaufs unter Verwendung von Kraft angetrieben, die von einem Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) über einen Riemen übertragen wird, um Kältemittel in dem Kältekreislauf umzuwälzen. Eine mechanische Wasserpumpe wird außerdem unter Verwendung der Kraft von dem Motor angetrieben, um heißes Wasser in einem Fahrzeugwasserkreislauf umzuwälzen, der einen Heizerkern, einen Radiator und dergleichen enthält. Ein wirtschaftlich betriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug und dergleichen sind in jüngster Zeit aus Umweltschutzgründen und zur Energieeinsparung entwickelt worden. In einem derartigen Fahrzeug wird der Fahrzeugmotor automatisch gestoppt, während das Fahrzeug vorübergehend gestoppt wird, um auf ein Verkehrsampelsignal und dergleichen zu warten. In dieser Zeit werden in der herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage der Verdichter und die Wasserpumpe gestoppt und die Kühlfunktion und die Heizfunktion können deshalb nicht aufrechterhalten bleiben.
Um dieses Problem zu überwinden, ist in der JP-A-2000-296715 ein Hybridantriebsverfahren vorgeschlagen. In dem Hybridantriebsverfahren werden ein Verdichter und eine Wasserpumpe durch Kraft von einem Verbrennungsmotor angetrieben, und sowohl der Verdichter wie die Wasserpumpe werden durch einen Elektromotor angetrieben, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt ist. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird jedoch Luft unter Verwendung von heißem Wasser als Heizquelle erwärmt, und heißes Wasser muss in den Heizerkern in der Heizbetriebsart stets umgewälzt werden. Wenn deshalb die Temperatur des heißen Wassers abnimmt, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, wird auch das Heizvermögen zum Erwärmen von Luft in den Heizerkern verringert.
Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Fahrzeugklimaanlage mit Heizfunktion zu schaffen, ohne dass heißes Wasser von einem (Verbrennungs-)Motor in einem Heizerkern umgewälzt werden muss, während der (Verbrennungs-)Motor gestoppt ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugklimaanlage zu schaffen, welche die Heizkapazität zum Heizen einer Fahrgastzelle selbst dann verbessert, wenn der (Verbrennungs-) Motor gestoppt ist, während der elektrische Stromverbrauch verringert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst demnach in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugmotor, der stoppt, wenn Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor für das Fahrzeug nicht erforderlich ist, ein Kältekreislaufsystem, einen Wärmetauscher, der in einem Klimatisierungsgehäuse zum Durchführen eines Wärmetausches mit Luft angeordnet ist, und einen Verdichter zum Ansaugen und Verdichten von Kältemittel, das ausgehend von dem Wärmetauscher strömt. Ein Elektromotor zum Antreiben des Verdichters, wenn der Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) stoppt und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Kältekreislaufs sind in der Klimaanlage angeordnet. Außerdem umfasst die Steuereinheit eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob oder ob nicht eine Kühlfunktion oder eine Heizfunktion in dem Kältekreislauf erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor gestoppt ist. Wenn die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Kühlfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor stoppt, führt die Steuereinheit die Steuerung so durch, dass der Kältekreislauf in einer Kühlbetriebsart betrieben wird, in welcher der Verdichter durch den Elektromotor betätigt ist, wobei der Wärmetauscher Luft kühlt. Wenn andererseits die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor stoppt, führt die Steuereinheit die Steuerung so durch, dass der Kältekreislauf in einer Heizbetriebsart unter Verwendung eines Heizerkreislaufs betrieben wird, wobei der Verdichter durch die Kraft von dem Elektromotor angetrieben ist, und wobei der Wärmetauscher Luft erwärmt durch Einleiten von gasförmigem Kältemittel, das aus dem Verdichter ausgetragen wird, in einen. Wärmetauscher durch den Heißgas-Heizerkreislauf. Selbst dann, wenn der Fahrzeugmotor gestoppt ist, wird demnach der Verdichter durch den Elektromotor derart betätigt, dass sowohl die Kühlfunktion wie die Heizfunktion erhalten werden können. Wenn insbesondere der Fahrzeugmotor gestoppt ist, wird die Heizbetriebsart unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs durchgeführt. Es ist deshalb nicht erforderlich, Kühlwasser (heißes Wasser) von dem Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) in einem Wasserkreislauf umzuwälzen, während der Motor stoppt, wodurch verhindert wird, dass die Wärmekapazität abnimmt aufgrund des Niedertemperaturwassers von dem Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor).
In dem Fall, dass ein Heizerkern zum Heizen von Luft unter Verwendung von Kühlwasser (heißem Wasser) von dem Motor (Verbrennungsmotor) in dem Klimatisierungsgehäuse angeordnet ist, wird dann, wenn eine physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur des heißen Wassers, das in den Heizerkern strömt, größer ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) stoppt, eine elektrische Wasserpumpe betätigt, um heißes Wasser in den Heizerkern derart umzuwälzen, dass den Heizerkern durchsetzende Luft unter Verwendung des heißen Wassers als Wärmequelle erwärmt wird. Wenn andererseits die physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur des heißen Wassers, das in den Heizerkern strömt, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wenn die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeug stoppt, führt die Steuereinheit die Steuerung so durch, dass der Kältekreislauf in der Heizbetriebsart unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs betätigt wird. Die physikalische Größe in bezug auf die Temperatur des heißen Wassers ist dabei die Temperatur des heißen Wassers, die in den Heizerkern strömt, eine Oberflächentemperatur des Heizerkerns oder die Temperatur von Luft, die von dem Heizerkern oder dergleichen ausgehend geblasen wird. Wenn demnach die Temperatur des heißen Wassers hoch ist, wird die elektrische Wasserpumpe betätigt und Luft wird in dem Heizerkern unter Verwendung des heißen Wassers als Heizquelle erwärmt. Der Stromverbrauch bzw. Energieverbrauch der Klimaanlage kann dadurch verringert werden, weil der Stromverbrauch in der elektrischen Wasserpumpe deutlich geringer ist als in dem Kältekreislauf. Da andererseits der Kältekreislauf betrieben wird, wenn die Temperatur des heißen Wassers niedrig ist, wird die Heizkapazität zum Heizen der Fahrgastzelle ausreichend selbst dann verbessert, wenn der Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) stoppt.
Wenn rasches Heizen erforderlich ist, wenn die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) gestoppt ist, wird die elektrische Wasserpumpe betätigt und die Heizbetriebsart in dem Kältekreislauf wird durchgeführt. Die Heizkapazität kann deshalb rasch erhöht werden und die Fahrgastzelle kann rasch geheizt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines typischerweise in der ersten Ausführungsform zum Einsatz kommenden Verdichters,
Fig. 3 ein Flussdiagramm von Steuerprozessen der Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine schematische Ansicht des Gesamtaufbaus einer Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 8 ein Flussdiagramm der Steuerprozesse der Fahrzeugklimaanlage in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform.
Nunmehr wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In Fig. 1 kommt eine erfindungsgemäße Klimaanlage typischerweise in einem Fahrzeug zum Einsatz, das für einen wirtschaftlichen Betrieb ausgelegt ist, in welchem ein Fahrzeugmotor (Verbrennungsmotor) automatisch gestoppt wird, während es nicht erforderlich ist, dass für die Fahrt des Fahrzeugs erforderliche Kraft von dem Verbrennungsmotor abgegriffen wird. Der Verbrennungsmotor wird beispielsweise dann automatisch gestoppt, wenn das Fahrzeug vorübergehend auf eine Verkehrsampel oder dergleichen wartet.
Ein Kältekreislauf R für die Fahrzeugklimaanlage umfasst einen Verdichter 1, einen Verflüssiger 2, eine Kühldekompressionseinrichtung 3, einen Verdampfer 4 (Wärmetauscher), eine Ventilvorrichtung 5, einen Heißgas-Umgehungsdurchlass 6, eine Heizdekompressionseinrichtung 7, ein Rückschlagventil 8 und dergleichen. Der Verdichter 1 verdichtet Kältemittel zum Umwälzen des Kältemittels in den Kältekreislauf R und der Verflüssiger dient dazu, Kältemittel zu verflüssigen, das ausgehend von dem Verdichter 1 strömt. Die Kühldekompressionseinrichtung 3 ist ein thermisches Expansionsventil und dergleichen und es dekomprimiert Kältemittel von bzw. aus dem Verflüssiger 2. Die Ventileinrichtung 5 dient dazu, zwischen einer Kühlbetriebsart unter Verwendung eines Kühlkreislaufs und einer Heizbetriebsart unter Verwendung eines Heißgas-Heizerkreislaufs umzuschalten. Beispielsweise handelt es sich bei der Ventileinrichtung 5 um ein Solenoidventil, dessen Umschaltvorgang elektrisch gesteuert werden kann. In einem Heißgas-Heizerkreislauf wird gasförmiges Kältemittel aus dem Verdichter 1 ausgetragen und direkt in den Verdampfer 4 eingeleitet, während der Verflüssiger 2 mittels des Heißgas-Umgehungsdurchlasses 6 umgangen wird. Die Heizdekompressionseinrichtung 7 ist in dem Heißgas- Umgehungsdurchlass 6 angeordnet und besteht aus einer feststehenden Drossel (Klappe) und dergleichen beispielsweise. Die fest stehende Drossel dient zum Dekomprimieren von gasförmigem Kältemittel, das aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird. Das Rückschlagventil 8 dient dazu, zu verhindern, dass Kältemittel in den Verflüssiger 2 von bzw. aus dem Heißgas- Umgehungsdurchlass in den Heißgas-Heizerkreislauf strömt.
In der ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem Verdichter 1 um einen Hybridantriebsverdichter, der durch einen Verbrennungsmotor 9 und einen Elektromotor 102 antreibbar ist. Der Verdichter 1 umfasst eine Riemenscheibe 101, einen Verdichtungsmechanismus 103 und einen Kapazitätssteuermechanismus 104. Kraft wird von einer Kurbelwellenriemenscheibe 9a des Fahrzeugsmotors (Verbrennungsmotor) der Riemenscheibe 101 über einen Riemen 9b zugeführt. Der Verdichtungsmechanismus 103 wird betätigt unter Verwendung von Kraft von der Riemenscheibe 101 und Kraft vom Elektromotor 102. Der Kapazitätssteuermechanismus 104 dient zum Steuern der Kältemittelmenge, die aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Verdichters 1, der durch das Hybridantriebsverfahren angetrieben wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Riemenscheibe 101 mit einer Drehwelle 106 über eine Einwegkupplung 105 verbunden, und der Verdichtungsmechanismus 103 wird durch die Drehung der Drehwelle 106 betätigt. Wenn der Verbrennungsmotor 9 läuft bzw. betrieben wird, wird die Kraft von der Riemenscheibe 101 auf die Drehwelle 106 über die Einwegkupplung 105 übertragen. Wenn andererseits der Elektromotor 102 betrieben wird, während der Verbrennungsmotor 9 stoppt, wird die Kraftübertragung von der Riemenscheibe 101 auf die Drehwelle 106 durch die Einwegkupplung 105 unterbrochen.
Bei dem Verdichtungsmechanismus 103 handelt es sich um einen Taumelplattenmechanismus, der eine Taumelplatte 103a umfasst, die gemeinsam mit der Drehwelle 106 gedreht wird. In dem Verdichtungsmechanismus 103 werden mehrere Kolben 103b hin- und herlaufend bewegt durch die Drehung der Taumelplatte 103a in axialer Richtung der Drehwelle 106. Ein Kippwinkel θ der Taumelplatte 103a kann eingestellt werden durch einen Gelenkmechanismus 103c und ein Hub von jedem Kolben 103b wird durch Ändern des Kippwinkels θ geändert, wodurch die Kältemittelmenge geändert wird, die aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird.
Wenn insbesondere der Druck (gesteuerter Druck) in einer Taumelplattenkammer 103d, in der die Taumelplatte 103a enthalten ist, erhöht wird, wird der Kippwinkel θ vergrößert und der Hub von jedem Kolben 103b wird verringert, wodurch die Kältemittelmenge verringert wird, die aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird. Wenn hingegen der Druck in der Taumelplattenkammer 103d abnimmt, wird der Kippwinkel θ verkleinert und der Hub von jedem Kolben 103b wird erhöht, wodurch die Kältemittelmenge vergrößert wird, die aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird. Der Steuermechanismus 104 ändert den Druck in der Taumelplattenkammer 103d durch Ändern der elektromagnetischen Kraft eines elektromagnetischen Mechanismus, der in dem Steuermechanismus 104 enthalten ist.
In Fig. 1 ist der Elektromotor 102 an einem Ende des Verdichters 1 in Gegenüberlage zu der Riemenscheibe 101 in axialer Richtung des Verdichters 1 angeordnet. In Fig. 2 ist der Elektromotor 102 hingegen in der Riemenscheibe 101 auf derselben Seite wie die Riemenscheibe 101 in axialer Richtung des Verdichters 1 angeordnet. Der Elektromotor 102 umfasst einen Ankerwicklungsabschnitt (Rotorabschnitt) 102a, der direkt mit der Drehwelle 106 verbunden ist. Ein Feldelement (Statorabschnitt) 102b, bestehend aus einem ringförmigen Permanentmagneten, ist auf einer Außenumfangsseite des Ankerwicklungsabschnitts 102a derart angeordnet, dass zwischen dem Feldelement 102b und dem Ankerwicklungsabschnitt 102a ein kleiner Freiraum bzw. Spalt verbleibt. Das Feldelement 102b ist außerdem auf einer Außenumfangsfläche der Riemenscheibe 101 fest angebracht. Der Ankerwicklungsabschnitt 102a wird über eine Leitung 102c, einen Schleifring 102d, eine Bürste 102e, einen Kommutator 102f und dergleichen mit Strom versorgt, so dass Drehkraft in dem Ankerwicklungsabschnitt 102 erzeugt und die Drehwelle 106 gedreht wird.
In Fig. 1 legt das Klimatisierungsgehäuse 10 einen Luftdurchlass fest, in welchem durch ein Gebläse 11 geblasene Luft in Richtung auf eine Fahrgastzelle strömt. Der Verdampfer 4 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 10 zum Kühlen von Luft angeordnet, die dort hindurch in der Kühlbetriebsart strömt, und zum Heizen von Luft, die dort hindurch in der Heizbetriebsart strömt. In der Kühlbetriebsart wird von dem Verdichter 1 ausgetragenes Kältemittel in dem Verflüssiger 2 verflüssigt und durch die Kühldekompressionseinrichtung 3 in gasförmiges und flüssiges Kältemittel mit niedrigem Druck dekomprimiert. Das gasförmige/flüssige Kältemittel aus der Kühldekompressionseinrichtung 3 strömt daraufhin in den Verdampfer 4 zum Absorbieren von Wärme von der Luft, so dass Kältemittel in dem Verdampfer 4 verdampft wird und durch den Verdampfer 4 strömende Luft gekühlt wird. Andererseits strömt in der Heizbetriebsart Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel, das aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird, in den Heißgas-Umgehungsdurchlass 6 und wird durch die Heizdekompressionseinrichtung 7 dekomprimiert. Das dekomprimierte Kältemittel aus der Heizdekompressionseinrichtung 7 wird daraufhin direkt in den Verdampfer 4 geleitet. Kältemittelwärme wird deshalb in die Luft abgestrahlt und den Verdampfer 4 durchsetzende Luft wird erwärmt. Das heißt, in der Heizbetriebsart wird der Verdampfer 4 als Heizwärmetauscher zum Erwärmen von Luft durch Strahlungswärme von dem Kältemittel genutzt, das aus dem Verdichter 1 ausgetragen wird.
Das Gebläse 11 umfasst einen Zentrifugalgebläselüfter 11a zum Blasen von Luft und einen elektrischen Antriebsmotor 11b zum Antreiben des Gebläselüfters 11a. Außenluft oder Innenluft wird von einer Ansaugöffnung 11c angesaugt, die in einem Innen-/Außenluft-Umschaltkasten (nicht gezeigt) vorgesehen ist, und diese Luft wird in das Klimatisierungsgehäuse 10 geleitet. Ein Heizerkern 12 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 10 auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 4 angeordnet. Der Heizerkern 12 bildet einen Heizwärmetauscher zum Erwärmen von Luft, die dort hindurchtritt, unter Verwendung von heißem Wasser (Kühlwasser) des Verbrennungsmotors 9 als Heizquelle. Heißes Wasser von dem Motor 9 wird durch eine (nicht gezeigte) mechanische Wasserpumpe umgewälzt, die durch den Verbrennungsmotor 9 angetrieben ist.
Der Heizerkern 12 ist in dem Klimatisierungsgehäuse 10 angeordnet, um einen Umgehungsdurchlass 13 auf einer Lateralseite des Heizerkerns derart festzulegen, dass Luft durch den Umgehungsdurchlass hindurchtritt, während sie den Heizerkern 12 umgeht. Eine Luftmischklappe in Plattenform ist drehbar benachbart zu dem Heizerkern 12 vorgesehen, um ein Strömungsverhältnis einer Luftmenge einzustellen, die den Heizerkern 12 durchsetzt, und einer Luftmenge, die den Umgehungsdurchlass 13 durchsetzt. Klimatisierte Luft mit einer gewünschten Temperatur kann erhalten werden durch Einstellen des Öffnungsgrads der Luftmischklappe 14, und sie wird in die Fahrgastzelle durch einen Luftauslassbetriebsartumschaltmechanismus (nicht gezeigt) geblasen.
Nunmehr wird ein elektronischer Steuerabschnitt der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten Ausführungsform erläutert. Eine elektronische Klimatisierungssteuereinheit (Klimatisierungs- ECU) 15 besteht aus einem Mikrocomputer und seiner peripheren Schaltung. Der Mikrocomputer besteht aus einer Zentralprozessoreinheit (CPU), einem Nur-Lesespeicher (ROM), einem Zufallszugriffspeicher (RAM) und dergleichen. Die Klimatisierungs-ECU 15 steuert Betriebsabläufe der Klimatisierungskomponenten, wie etwa des Elektromotors 102 und des Steuermechanismus 104 des Verdichters 1, der Ventileinrichtung 5 des Kältekreislaufs R, des Gebläses 11 und der Klimatisierungsklappe 14 in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm.
Sensorsignale werden von einer Sensorgruppe 16-20 an die Klimatisierungs-ECU 15 ausgegeben. Schalterbetätigungssignale werden außerdem von einem Klimatisierungspaneel 21, das in der Fahrgastzelle im Bereich eines Armaturenbretts angeordnet ist, in die Klimatisierungs-ECU 15 eingegeben. Die Sensorgruppe 16-20 umfasst einen Außenlufttemperatursensor 16, einen Innenlufttemperatursensor 17, einen Sonnenstrahlungssensor 18, einen Verdampfertemperatursensor 19, einen Wassertemperatursensor 20 und dergleichen. Der Außentemperatursensor 16 ermittelt eine Außenlufttemperatur Tam außerhalb der Fahrgastzelle und der Innenlufttemperatursensor 17 ermittelt eine Innenlufttemperatur Tr in der Fahrgastzelle. Der Sonnenstrahlungssensor 18 ermittelt einen Sonnenstrahlungsausmaß Ts, das in die Fahrgastzelle gelangt, und der Verdampfertemperatursensor 19 ermittelt eine Temperatur (Blastemperatur) Te von Luft, die unmittelbar von dem Verdampfer 4 geblasen wird. Der Wassertemperatursensor 20 ermittelt eine Temperatur (Wassertemperatur) Tw von heißem Wasser, das in den Heizerkern 12 strömt. Das Klimatisierungspaneel 21 umfasst einen Temperaturwahlschalter 22, einen Luftmengenwahlschalter 23, einen Luftauslassbetriebsartwahlschalter 24, einen Innen-/Außenlufteinleitschalter 25 und dergleichen als Betätigungsschalter, die durch einen Fahrgast bzw. Fahrer in der Fahrgastzelle manuell betätigt werden. Der Temperaturwahlschalter 22 erzeugt ein Temperaturwahlsignal Tset und der Luftmengenwahlschalter 23 erzeugt ein Luftdurchsatzsignal. Der Luftartbetriebsartwahlschalter 24 erzeugt ein Luftauslassbetriebsartsignal und der Innen-/Außenlufteinleitschalter 25 erzeugt ein Innen-/Außenlufteinleitsignal.
Steuersignale werden außerdem zwischen der Klimatisierungs-ECU 15 und einer Verbrennungsmotorsteuereinheit (Verbrennungsmotor-ECU) 26 kommuniziert. Die Verbrennungsmotor-ECU 26 steuert vollständig die Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor 9 eingespritzt wird, den Zündtakt und dergleichen auf Grundlage von Signalen von einer (nicht gezeigten) Sensorgruppe zum Ermitteln einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 9 und dergleichen. In einem wirtschaftlich betriebenen Fahrzeug und dergleichen ermittelt die Verbrennungsmotor-ECU 26, ob oder ob nicht das Fahrzeug gestoppt ist auf Grundlage eines Drehzahlsignals des Verbrennungsmotors 9, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, eines Bremssignals und dergleichen. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug gestoppt ist, unterbricht die Verbrennungsmotor-ECU 26 eine Stromquelle für eine Zündeinrichtung und stoppt die Kraftstoffeinspritzung, wodurch der Verbrennungsmotor 9 automatisch gestoppt wird.
Wenn ein Fahrer das Fahrzeug startet, nachdem der Verbrennungsmotor 9 gestoppt war, ermittelt die Verbrennungsmotor-ECU 26 einen Startzustand des Fahrzeugs auf Grundlage eines Beschleunigungssignals und dergleichen, so dass der Fahrzeugverbrennungsmotor 9 automatisch gestartet wird. Signale zum Anzeigen eines Fahr-/Stoppzustands des Fahrzeugs und des Antriebs-/Stoppzustands des Verbrennungsmotors 9 werden von der Verbrennungsmotor-ECU 26 in die Klimatisierungs-ECU 15 eingegeben.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des vorstehend genannten Systems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform erläutert. Die Klimaanlage wird auf Grundlage des in Fig. 3 gezeigten Steuerprogramms durch die Klimatisierungs-ECU 15 gesteuert. Im Schritt S10 wird zunächst ermittelt, ob das Fahrzeug fährt. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug fährt, d. h., wenn die Ermittlung im Schritt S10 JA lautet, wird eine normale Klimatisierungssteuerung im Schritt S20 durchgeführt. Wenn im Schritt S10 ermittelt wird, dass das Fahrzeug gestoppt ist, wird im Schritt S30 ermittelt, ob oder ob nicht der Verbrennungsmotor 9 betrieben wird. Wenn im Schritt S30 ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor 9 betrieben wird bzw. läuft, schreitet die Steuerroutine zum Schritt S20 weiter und die normale Klimatisierungssteuerung wird im Schritt S20 durchgeführt.
In der normalen Klimatisierungssteuerung wird deshalb, weil der Verbrennungsmotor 9 läuft, die Kraft von dem Verbrennungsmotor 9 auf die Drehwelle 106 über die Kurbelwellenriemenscheibe 9a, den Riemen 9b, die Riemenscheibe 101 und die Einwegkupplung 105 derart übertragen, dass der Verdichtungsmechanismus 103 des Verdichters 1 durch die Kraft von dem Verbrennungsmotor 9 betätigt wird. In diesem Fall wird der Elektromotor 102 des Verdichters 1 mit Energie bzw. Strom versorgt. Die Ventileinrichtung 5 schließt den Heißgas-Umgehungsdurchlass 6 und öffnet den Einlassdurchlass des Verdichters 1 in dem Kältekreislauf R. Wenn eine normale Kühlerbetriebsart durchgeführt wird, strömt demnach Kältemittel von der Austragseite des Verdichters 1 durch die Ventileinrichtung 5, den Verflüssiger 2, die Kühldekompressionseinrichtung 3, das Rückschlagventil 8 und den Verdampfer 4 und kehrt zur Ansaugseite des Verdichters 1 in den Kältekreislauf R zurück. Durch den Verdampfer 4 in dem Klimatisierungsgehäuse 10 strömende Luft kann deshalb gekühlt werden unter Verwendung von Verdampfungslatentwärme des Kältemittels in dem Verdampfer 4. Der Steuermechanismus 104 des Verdichters 1 steuert außerdem die Kältemittelmenge, die aus dem Verdichtungsmechanismus 103 ausgetragen wird, derart, dass die Lufttemperatur Te von Luft, die unmittelbar ausgehend vom Verdampfer 4 geblasen wird, auf eine Ziellufttemperatur TEO des Verdampfers 4 gerichtet ist bzw. wird.
Wenn andererseits ein Heizbetrieb während einer kalten Zeit, wie etwa im Winter, gestartet wird, kann die Temperatur des heißen Wassers nicht ausreichend hoch sein, um eine hohe Heizkapazität in dem Heizerkern 1.2 zu erzielen, so dass die Heizkapazität des Heizerkerns 12 unzureichend ist. In diesem Fall schließt in dem Kältekreislauf R die Ventileinrichtung 5 den Einlassdurchlass des Verdichters 1 und öffnet den Heißgas- Umgehungsdurchlass 6, wodurch der Heißgas-Heizerkreislauf (Heizbetriebsartkreislauf) gewählt wird. Das heißt, das gasförmige Kältemittel (überhitztes gasförmiges Kältemittel) mit hoher Temperatur und hohem Druck wird aus dem Verdichter 1 ausgetragen und strömt von der Ventileinrichtung 5 in den Heißgas-Umgehungsdurchlass 6. Das Hochtemperatur-Hochdruck- Kältemittel wird auf einen vorbestimmten Druck durch die Heizdekompressionseinrichtung 7 dekomprimiert. Das Hochtemperatur- Kältemittel von der Heizdekompressionseinrichtung 7 strömt in den Verdampfer 4, so dass durch den Verdampfer 4 (Wärmetauscher) in dem Klimatisierungsgehäuse 10 strömende Luft durch die Wärme erwärmt wird, die von dem Kältemittel abgestrahlt wird. Gasförmiges Kältemittel von dem Verdampfer wird daraufhin zu dem Verdichter 1 rückgeführt. Wenn in der ersten Ausführungsform die Heizkapazität des Heizerkerns 12 unzureichend ist, wird der Verdampfer 4 als Heizwärmetauscher betätigt, wodurch ein Mangel an Heizkapazität verhindert wird. In dem Heißgas-Heizerkreislauf entspricht eine Wärmeabstrahlmenge des Verdampfers 4 der Verdichtungsarbeit des Verdichters 1.
Wenn im Schritt S30 ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird ermittelt, ob ein Zündschalter IG des Verbrennungsmotors 9 eingeschaltet ist, und zwar im Schritt S40. Wenn der Zündschalter IG ausgeschaltet ist, wird der Verbrennungsmotor 9 durch Anforderung eines Fahrers gestoppt und der Klimatisierungsvorgang ist nicht erforderlich, wodurch die in Fig. 3 gezeigte Steuerroutine beendet wird.
Wenn andererseits der Zündschalter im Schritt S40 eingeschaltet wird, weil ermittelt wird, dass der Verbrennungsmotor 9 automatisch gestoppt ist (in einem Leerlaufstoppzustand) aufgrund eines Fahrzeugstopps, muss der Klimatisierungsvorgang nicht durchgeführt werden. Im Schritt S50 wird deshalb ermittelt, ob eine Kühlfunktion oder eine Heizfunktion erforderlich ist. Diese Ermittlung im Schritt S50 kann unter Verwendung verschiedener Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann diese Ermittlung durchgeführt werden durch Vergleichen der Zieltemperatur TAO (d. h. der Ziel- bzw. Sollufttemperatur TAO) von Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, mit einer Ansaugtemperatur Tin von Luft, die in das Klimatisierungsgehäuse 10 gesaugt wird.
Die Ziellufttemperatur TAO wird vorliegend durch die Klimatisierungs-ECU 15 als Grundzielwert zum automatischen Steuern des Klimatisierungsvorgangs berechnet. Bei der Ziellufttemperatur TAO handelt es sich um eine Temperatur, die erforderlich ist, eine Lufttemperatur auf einer Solltemperatur Tset in der Fahrgastzelle zu halten, und zwar ungeachtet von Veränderungen der Klimatisierungswärmelasten. Die Ziellufttemperatur TAO kann unter Verwendung der Solltemperatur Tset, der Innenlufttemperatur Tr, der Außenlufttemperatur Tam und des Sonnenstrahlungsausmaßes Ts berechnet, wie in der folgenden Formel (1) dargestellt.

TAO = f(Tset, Tr, Tam, Ts) (1)
Die Ansaugtemperatur Tin von Luft, die in das Klimatisierungsgehäuse 10 gesaugt wird, kann auf Grundlage der Innenlufttemperatur Tin, der Außenlufttemperatur Tam und einer Einstellposition der Innen-/Außenluftumschaltklappe in dem (nicht gezeigten) Innen-/Außenluftumschaltkasten berechnet werden. Wenn Tin gleich oder höher als TAO ist, wird ermittelt, dass die Kühlfunktion erforderlich ist. Wenn Tin niedriger als TAO ist, wird ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist.
Wenn im Schritt S50 die Kühlfunktion erforderlich ist, schaltet die Ventileinrichtung 5 die Klimatisierungsbetriebsart auf die normale vorstehend erläuterte Kühlbetriebsart in dem Kältekreislauf R im Schritt S60 um. Wenn die Heizfunktion im Schritt S50 erforderlich ist, schaltet die Ventileinrichtung 5 die Klimatisierungsbetriebsart auf die Heizbetriebsart (Heißgas-Heizerkreislauf) um, die vorstehend erläutert ist, und zwar in dem Kältekreislauf R im Schritt S70. Im Schritt S80 wird daraufhin der Elektromotor 102 des Verdichters 1 mit Energie bzw. Strom versorgt und betätigt, so dass der Verdichtungsmechanismus 103 durch die Antriebskraft des Elektromotors 102 betätigt wird. Selbst dann, wenn der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, können dadurch sowohl die Kühlfunktion wie die Heizfunktion erzielt werden. Selbst dann, wenn der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird außerdem der Verdichtungsmechanismus 103 durch die Antriebskraft des Elektromotors 102 betätigt, und die Austragkapazität des Verdichters 1 kann gesteuert werden durch Steuern der Austragkapazität des Verdichtungsmechanismus 103 unter Verwendung des Steuermechanismus 104.
Wenn in der ersten Ausführungsform der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird der Heizvorgang durchgeführt unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs, wodurch die folgenden Vorteile erzielt werden. Da es nicht erforderlich ist, dass heißes Wasser in den Heizerkern 12 umgewälzt wird, wenn der Verbrennungsmotor stoppt, muss deshalb eine elektrische Wasserpumpe zum Umwälzen von heißem Wasser in dem Heißwasserkreislauf nicht vorgesehen werden, wenn der Verbrennungsmotor 9 stoppt. Da in dem Verdampfer 4 durch die Wärmemenge abgestrahlte Wärme entsprechend der Verdichtungsarbeit des Verdichters 1 abgestrahlt wird, wird außerdem das Leistungsvermögen aufgrund der Temperaturverringerung des heißen Wassers nicht reduziert. In dem Heißgas-Heizerkreislauf strömt das gasförmige Niederdruck- Kältemittel, das durch die Heizdekompressionseinrichtung 7 dekomprimiert wird, in den Verdampfer 4. Der Verdampfer 4 muss deshalb nicht mit einem Hochdruck-Widerstandspegel betrieben bzw. gewählt werden. In dem Kältekreislauf R kann ferner die Ventileinrichtung 5 zum Umschalten in entweder die Kühlbetriebsart oder die Heizbetriebsart erstellt sein aus einem Öffnungs-/Schließventilmechanismus zum Öffnen und Schließen des einlasseitigen Durchlasses des Verflüssigers 2 und des einlasseitigen Durchlasses des Heißgas-Umgehungsdurchlasses 6 in abwechselnder Weise. Dadurch kann der Aufbau der Ventileinrichtung 5 einfacher sein als im Fall eines Vierwegeventils zum Umschalten zwischen der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart in dem Heizpumpenkreislauf.
Nunmehr wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der vorstehend angeführten ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem Verdichter 1 um einen Hybridantriebsverdichter, der durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor antreibbar ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind in der zweiten Ausführungsform hingegen zwei Verdichter 1A, 1B parallel zwischen einer Einlasseite der Ventileinrichtung 5 und einer Auslasseite des Verdampfers 4 angeordnet. Bei dem Verdichter 1A handelt es sich um einen verbrennungsmotorangetriebenen Verdichter, während es sich bei dem Verdichter 1B um einen elektromotorangetriebenen Verdichter handelt. Der Verdichter 1A umfasst die Riemenscheibe 101, den Verdichtermechanismus 103, den Steuermechanismus 104 und dergleichen, nicht jedoch den Elektromotor 102. Wenn der Verbrennungsmotor 9 angetrieben wird, wird der Verdichter 1A durch den Verbrennungsmotor 9 angetrieben, wodurch der Klimatisierungsvorgang, wie etwa der Kühlvorgang und der Heizvorgang, unter Verwendung des Heißgas- Heizerkreislaufs durchgeführt wird.
Andererseits handelt es sich bei dem Verdichter 1B um einen elektrischen Verdichter, in welchem der Elektromotor 102 mit dem Verdichtungsmechanismus 103 integriert ist. Wenn der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird der Verdichtungsmechanismus 103 des Verdichters 1B durch den Elektromotor 102 angetrieben, wodurch der Klimatisierungsvorgang, wie etwa der Kühlvorgang und der Heizvorgang, durchgeführt werden. Dieselben betriebsmäßigen Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform können auch bei der zweiten Ausführungsform erzielt werden.
Nunmehr wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform ist der Elektromotor 102 mit dem Verdichter 1 integriert. In der dritten Ausführungsform hingegen wird ein Elektromotorgenerator, der fahrzeugseitig vorgesehen ist, als Elektromotor zum Antreiben des Verdichters 1 genutzt. Wie in Fig. 5 gezeigt, weist in der dritten Ausführungsform ein Elektromotorgenerator 30 Elektromotorfunktion und Generatorfunktion bzw. Stromerzeugungsfunktion auf (der Elektromotorgenerator wird deshalb auch als Elektromotorstromerzeuger bezeichnet). Wenn der Verbrennungsmotor 9 angetrieben wird, wird Drehkraft von dem Verbrennungsmotor 9 auf den Elektromotorgenerator 30 durch die Kurbelwellenriemenscheibe 9a und den Riemen 9b übertragen, und der Elektromotorgenerator 30 wird bezüglich seiner Generator- bzw. Stromerzeugungsfunktion genutzt, wodurch eine (nicht gezeigte) Fahrzeugbatterie geladen wird.
Wenn hingegen der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird der Elektromotorgenerator 30 durch ein Antriebssteuerssignal von der Klimatisierungs-ECU 15 mit Energie bzw. Strom versorgt und erbringt dadurch Elektromotorfunktion. Wenn der Elektromotorgenerator 30 in seiner Elektromotorfunktion genutzt wird, wird die Kraftübertragung unterbrochen durch die Einwegkupplung 9c, die in der Kurbelwellenriemenscheibe 9a zwischen der Kurbelwellenriemenscheibe 9a und der Drehwelle des Verbrennungsmotors 9 enthalten ist. Der Verdichter kann damit durch den Elektromotorgenerator 30 über den Riemen 9b angetrieben werden. Ein Kupplungsmechanismus, wie etwa eine Solenoidkupplung, kann dabei anstelle der Einwegkupplung 9c verwendet werden. In diesem Fall ist die Solenoidkupplung eingerückt, wenn der Verbrennungsmotor 9 läuft bzw. angetrieben ist, und ausgerückt, wenn der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist.
In der dritten Ausführungsform umfasst der Verdichter 1 die Riemenscheibe 101, den Verdichtungsmechanismus 103, den Steuermechanismus 104 und dergleichen, jedoch nicht den Elektromotor 102, wie in dem Verdichter 1A gemäß der zweiten Ausführungsform. Wenn in der dritten Ausführungsform der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird der Verdichter 1 durch den Elektromotorgenerator 30 derart betrieben, dass die Klimatisierungsfunktion ebenso wie die betriebsmäßigen Effekte wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen erzielt werden können.
Nunmehr wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In der vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsform sind beide Verdichter 1A, 1B parallel zwischen die Einlasseite der Ventileinrichtung 5 und die Auslasseite des Verdampfers 4 geschaltet. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist in der vierten Ausführungsform jedoch der Verdichter 1A nicht vorgesehen, sondern ausschließlich der Verdichter 18. Wenn der Klimatisierungsvorgang erforderlich ist, wird der Verdichter 1B stets angetrieben, ungeachtet dessen, ob der Verbrennungsmotor 9 angetrieben oder gestoppt ist. Die Austragkapazität des Verdichters 1B kann durch die Drehzahlsteuerung des Elektromotors 102a gesteuert werden.
Nunmehr wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wenn in den vorstehend erläuterten ersten bis vierten Ausführungsformen die Heizfunktion erforderlich ist, während der Verbrennungsmotor 9 gestoppt ist, wird der Kühlkreislauf R in der Heizbetriebsart unter Verwendung des Heizerkreislaufs betätigt. Wenn hingegen in der fünften Ausführungsform die Heizfunktion erforderlich ist, während der Verbrennungsmotor 9 stoppt, wird der Kältekreislauf R gestoppt, während die Heizfunktion erhalten werden kann unter Verwendung der Heizquelle, bestehend aus dem heißen Wasser. Wenn die Temperatur des heißen Wassers abnimmt und die Heizkapazität der Heizquelle des heißen Wassers unzureichend wird, wird der Kältekreislauf R in der Heizbetriebsart unter Verwendung des Heißgas- Heizerkreislaufs betätigt.
In der in Fig. 7 gezeigten fünften Ausführungsform unterscheidet sich jedoch der Heißwasserkreislauf, durch den heißes Wasser in den Heizerkern 12 umgewälzt wird, von der vorstehend erläuterten und in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform umfasst der Verbrennungsmotor 9 eine durch ihn angetriebene mechanische Wasserpumpe 31. In dem Heißwasserkreislauf, durch welchen heißes Wasser in den Heizerkern 12 strömt, sind eine elektrische Wasserpumpe 32, angetrieben durch einen Elektromotor, und ein Rückschlagventil 33 parallel geschaltet. Ein Heißwasserventil 34 zum Unterbrechen eines Heißwasserstroms in den Heizerkern 12 ist außerdem in dem Heißwasserkreislauf angeordnet. Wenn der Verbrennungsmotor 9 läuft bzw. arbeitet, strömt das heiße Wasser in den Heizerkern 12 über das Rückschlagventil 33 und das Heißwasserventil 34, während heißes Wasser aus dem Verbrennungsmotor 9in einen (nicht gezeigten) Radiator unter Verwendung des Betriebs der mechanischen Wasserpumpe 31 strömt.
In der fünften Ausführungsform wird die Klimatisierungssteuerung auf Grundlage des in Fig. 8 gezeigten Flussdiagramms durchgeführt. In der fünften Ausführungsform sind die Schritte S10 bis S80 identisch zu denjenigen in Fig. 3, so dass sich deren detaillierte Erläuterung erübrigt. Wenn die Heizfunktion als Klimatisierungsfunktion erforderlich ist, wenn der Verbrennungsmotor 9 im Schritt S50 gestoppt ist, wird ermittelt, ob die Temperatur Tw des heißen Wasser gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur To ist, und zwar im Schritt S90. Die vorbestimmte Temperatur To ist vorliegend eine Temperatur, bei welcher eine vorbestimmte Heizkapazität des Heizerkerns erzielt werden kann, beispielsweise beträgt sie 60°C. Wenn die Temperatur des heißen Wassers (Wassertemperatur Tw) gleich oder höher als die vorbestimmte Temperatur To ist, wird die elektrische Pumpe 32 mit Strom versorgt und betätigt, und zwar im Schritt S100.
Als nächstes wird im Schritt S110 ermittelt, ob oder ob nicht ein rascher Heizvorgang erforderlich ist zum Steuern der Temperatur von Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird. Wenn insbesondere beispielsweise die Ziellufttemperatur TAO gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, kann ermittelt werden, dass ein rascher Heizvorgang erforderlich ist. Wenn der rasche Heizvorgang nicht erforderlich ist, wird der Verdichter 1 im Schritt S120 gestoppt. Das heißt, im Schritt S120 wird der Elektromotor 102 des Verdichters 1 gestoppt. Wenn der rasche Heizvorgang im Schritt S110 nicht erforderlich ist, strömt insbesondere heißes Wasser von dem Verbrennungsmotor 9 in den Heizerkern 12 durch das Heißwasserventil 34 durch Betätigung der elektrischen Wasserpumpe 32 derart, dass die Heizfunktion in ausreichendem Umfang erzielt werden, ausschließlich unter Verwendung der Heizquelle aus heißem Wasser in dem Heizerkern 12.
Wenn hingegen die Wassertemperatur Tw niedriger als die vorbestimmte Temperatur To ermittelt wird, wird die Ventileinrichtung 5 auf die Heizbetriebsart unter Verwendung des Heißgas- Heizerkreislaufs im Schritt S70 umgeschaltet. Daraufhin wird im Schritt S130 der Elektromotör 102 des Verdichters 1 mit Energie bzw. Strom versorgt und betätigt und der Verdichtungsmechanismus 103 wird durch den Strom bzw. die Kraft vom Elektromotor 102 angetrieben. Nachdem die Wassertemperatur Tw weiter abgenommen hat als auf die vorbestimmte Temperatur To, während der Motor 9 gestoppt ist, wird der Heizvorgang unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs durchgeführt.
Wenn die Temperatur Tw von Wasser, das in den Heizerkern 12 strömt, niedriger als die Temperatur von Luft ist, die durch den Verdampfer 4 geheizt wird, wird Wärme aus Luft absorbiert, die den Verdampfer 4 besetzt hat, zu dem heißen Wasser, wodurch die Temperatur der Luft verringert wird. In diesem Fall wird in der fünften Ausführungsform die Betätigungsposition der Luftmischklappe 14 so gesteuert, dass die gesamte den Verdampfer 4 durchsetzende Luft durch den Umgehungsdurchlass 13 unter Umgehung des Heizerkerns 12 strömt. Die Betätigungsposition der Luftmischklappe 14 kann außerdem automatisch durch ein (nicht gezeigtes) Stellglied, wie etwa einen Servomotor, gesteuert werden, das bzw. der unter Verwendung von Steuersignalen von der Klimatisierungs-ECU 15 gesteuert und angetrieben wird.
Wenn in der fünften Ausführungsform im Schritt S110 ein rascher Heizvorgang erforderlich ist, wird der Heizvorgang unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs in den Schritte S70, S130 ebenfalls durchgeführt. Wenn deshalb der rasche Heizvorgang erforderlich ist, können die Heizfunktion unter Verwendung des Heißgas-Heizerkreislaufs und die Heizfunktion unter Verwendung der Heißwasserheizquelle erzielt werden, wodurch die in die Fahrgastzelle geblasene Luft rasch erwärmt wird.
Nunmehr werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist ausschließlich der Verbrennungsmotor 9 in dem Fahrzeug als Antriebsquelle zum Betreiben des Fahrzeugs vorgesehen, und der Verbrennungsmotor 9 wird gestoppt, wenn keine Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 9 zum Fahren des Fahrzeugs erforderlich ist, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug vorübergehend gestoppt ist und auf ein Verkehrsampelsignal wartet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf ein Hybridfahrzeug angewendet werden, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Antriebsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs aufweist. Die Klimatisierungs-ECU 15 und die Verbrennungsmotor- ECU 26 können außerdem in einer einzigen Steuereinheit integriert werden und die Klimatisierungssteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann durch die einzige Steuereinheit durchgeführt werden.
Während die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert worden ist, sind diese zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich, die sämtliche im Umfang der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugmotor (9), der stoppt, wenn Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor (9) für das Fahrzeug benötigt wird, wobei die Klimaanlage aufweist:
Ein Klimatisierungsgehäuse (10), das einen Luftdurchlass festlegt, durch welchen Luft in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs strömt,
einen Kältekreislauf (R), aufweisend
einen Wärmetauscher (4), der in dem Klimatisierungsgehäuse (10) zum Durchführen von Wärmetausch mit Luft angeordnet ist, und
einen Verdichter (1, 1A, 1B) zum Ansaugen und Verdichten von Kältemittel, das aus dem Wärmetauscher (4) strömt,
einen Elektromotor (102, 30) zum Antreiben des Verdichters (1, 1A, 1B), wenn der Fahrzeugmotor (9) stoppt, und
eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Kältekreislaufs, wobei:
Die Steuereinheit eine Ermittlungseinrichtung (S50) zum Ermitteln umfasst, ob oder ob nicht eine Kühlfunktion oder eine Heizfunktion in dem Kältekreislauf (R) erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) gestoppt ist,
wobei dann, wenn die Ermittlungseinrichtung (S50) ermittelt, dass die Kühlfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, die Steuereinheit den Kältekreislauf (R) dahingehend steuert, dass er in der Kühlbetriebsart betrieben wird, in welcher der Verdichter (1, 1A, 1B) durch die Kraft von dem Elektromotor (102, 30) betätigt wird, und der Wärmetauscher (4) Luft kühlt, und
wobei dann, wenn die Ermittlungseinrichtung (S50) ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, die Steuereinheit den Kältekreislauf (R) so steuert, dass er in der Heizbetriebsart unter Verwendung eines Heißgas-Heizerkreislaufs (6) betrieben wird, wobei der Verdichter (1, 1A, 1B) durch die Kraft von dem Elektromotor (102, 30) angetrieben wird, und der Wärmetauscher (4) Luft erwärmt durch Einleiten von gasförmigem Kältemittel, das aus dem Verdichter (1, 1A, 1B) ausgetragen wird, in den Wärmetauscher (4) durch den Heißgas- Heizerkreislauf (6).

2. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugmotor (9), der stoppt, wenn Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor (9) für das Fahrzeug nicht erforderlich ist, wobei die Klimaanlage aufweist:
Ein Klimatisierungsgehäuse (10), das einen Luftdurchlass festlegt, durch welchen Luft in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs strömt,
einen Kältekreislauf (R), aufweisend
einen Wärmetauscher (4), der in dem Klimatisierungsgehäuse (10) zum Durchführen von Wärmetausch mit Luft angeordnet ist, und
einen Verdichter (1, 1A, 1B) zum Ansaugen und Verdichten von Kältemittel, das aus dem Wärmetauscher (4) strömt,
einen Elektromotor (102, 30) zum Antreiben des Verdichters (1, 1A, 1B), wenn der Fahrzeugmotor (9) stoppt,
einen Heizerkern (12), der in dem Klimatisierungsgehäuse (10) zum Heizen von Luft angeordnet ist, die heißes Wasser aus dem Fahrzeugmotor (9) als Heizquelle nutzt,
einen Heißwasserkreislauf, durch welchen heißes Wasser zwischen dem Fahrzeugmotor (9) und dem Heizerkern (12) zirkuliert,
eine elektrische Wasserpumpe (32), die in dem Heißwasserkreislauf zum Umwälzen von heißem Wasser von dem Fahrzeugmotor (9) in den Heizerkern (12) angeordnet ist, und
eine Steuereinheit (15) zum Steuern des Betriebs des Kältekreislaufs, wobei:
die Steuereinheit eine Ermittlungseinrichtung (S50) zum Ermitteln umfasst, ob oder ob nicht eine Kühlfunktion oder eine Heizfunktion in dem Kältekreislauf (R) erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt,
wobei dann, wenn die Ermittlungseinrichtung (S50) ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, die Steuereinheit die Steuerung so durchführt, dass der Kältekreislauf (R) betätigt wird, in einer Kühlbetriebsart, in der der Verdichter (1, 1A, 1B) durch die Kraft von dem Elektromotor (102, 30) angetrieben wird, und wobei der Wärmetauscher (4) Luft kühlt;
wobei dann, wenn eine physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur (Tw) des heißen Wassers, das in den Heizerkern (12) strömt, höher ist als ein vorbestimmter Wert, wenn die Ermittlungseinrichtung (S50) ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) stoppt, die elektrische Wasserpumpe (32) betätigt wird, um heißes Wasser in den Heizerkern (12) derart umzuwälzen, dass den Heizerkern (12) durchsetzende Luft erwärmt wird unter Verwendung des heißen Wassers als Heizquelle, und wobei dann, wenn die physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur (Tw) des heißen Wassers, das in den Heizerkern (12) strömt, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, wenn die Ermittlungseinrichtung (S50)ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor stoppt, die Steuereinheit die Steuerung so durchführt, dass der Kältekreislauf (R) in einer Heizbetriebsart betrieben wird unter Verwendung eines Heißgas-Heizerkreislaufs (6), wobei der Verdichter (1, 1A, 1B) durch die Kraft von dem Elektromotor (102, 30) angetrieben wird, und der Wärmetauscher (4) Luft erwärmt durch Einleiten von gasförmigem Kältemittel, das aus dem Verdichter (1, 1A, 1B) ausgetragen wird, in den Wärmetauscher (4) durch den Heißgas- Heizerkreislauf (6).

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei:
Dann, wenn die physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur (Tw) des heißen Wassers, das in den Heizerkern (12) strömt, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, die elektrische Wasserpumpe (32) gestoppt wird.

4. Klimaanlage nach Anspruch 2 oder 3, wobei:
Der Heizerkern (12) in dem Klimatisierungsgehäuse (10) auf der luftstromabwärtigen Seite des Wärmetauschers (4) angeordnet ist, um einen Umgehungsdurchlass (13) festzulegen, durch welchen Luft von dem Wärmetauscher (4) den Heizerkern (12) umgeht, wobei die Klimaanlage außerdem aufweist:
Eine Luftmischklappe (14), die dazu dient, ein Strömungsverhältnis zwischen der Luftmenge, die den Heizerkern (12) durchsetzt, und der Luftmenge einzustellen, die den Umgehungsdurchlass (13) umgeht, wobei:
Dann, wenn die physikalische Größe in Bezug auf die Temperatur (Tw) des Wassers, das in den Heizerkern (12) strömt, niedriger ist als der vorbestimmte Wert in der Heizbetriebsart, die Luftmischklappe (14) derart betätigt wird, dass sämtliche Luft aus dem Wärmetauscher (4) durch den Umgehungsdurchlass (13) unter Umgehung des Heizerkerns (12) strömt.

5. Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei:
Dann, wenn ein rasches Heizen erforderlich ist, wenn die Ermittlungseinrichtung ermittelt, dass die Heizfunktion erforderlich ist, während der Fahrzeugmotor (9) gestoppt ist, die elektrische Wasserpumpe (32) betätigt wird, und die Heizbetriebsart in dem Kältekreislauf (R) durchgeführt wird.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Der Elektromotor (102) mit dem Verdichter (1) integriert ist;
dann, wenn der Fahrzeugmotor (9) läuft bzw. betrieben wird, Kraft von dem Fahrzeugmotor (9) auf den Verdichter (1) übertragen wird, und der Verdichter (1) durch die Kraft von dem Fahrzeugmotor (9) betrieben wird, und
wenn der Fahrzeugmotor (9) stoppt, der Verdichter (1) durch die Kraft von dem Elektromotor (102) betrieben wird.

7. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Der Elektromotor (30), 102) getrennt von dem Verdichter (1) vorgesehen ist,
wenn der Fahrzeugmotor (9) läuft bzw. betrieben wird, Kraft von dem Fahrzeugmotor (9) auf den Verdichter (1) übertragen wird, und der Verdichter (1) durch die Kraft von dem Fahrzeugmotor (9) betrieben wird, und
wenn der Fahrzeugmotor (9) stoppt, der Verdichter (1) durch die Kraft von dem Elektromotor (30) betrieben wird.

8. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei:
Der Elektromotor, der getrennt von dem Verdichter (1) vorgesehen ist, ein Elektromotorgenerator bzw. eine Lichtmaschine (30) mit Stromerzeugungsfunktion ist, wobei der Motorgenerator so betrieben wird, dass er durch den Fahrzeugmotor (9) geladen wird, wenn der Fahrzeugmotor (9) läuft.

9. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Der Verdichter einen fahrzeugmotorangetriebenen Verdichter (1A) aufweist, der durch die Kraft von dem Fahrzeugmotor (9) angetrieben wird, wenn der Fahrzeugmotor (9) betrieben wird bzw. läuft, und einen elektromotorangetriebenen Verdichter (1B), der durch die Kraft von dem Elektromotor (102) angetrieben wird, wenn der Fahrzeugmotor (9) stoppt, und
der fahrzeugmotorangetriebene Verdichter (1A) und der elektromotorangetriebene Verdichter (1B) in dem Kältekreislauf (R) parallel geschaltet sind.

10. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Der Verdichter ausschließlich aus einem elektromotorangetriebenen Verdichter (1B) besteht, und
der elektromotorangetriebene Verdichter (1B) durch den Strom von dem Elektromotor (102) ungeachtet des Betriebszustands des Fahrzeugmotors (9) angetrieben wird.

11. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei:
Der Kältekreislauf (R) außerdem eine Dekompressionseinheit (7) aufweist, die in dem Heißgas-Heizerkreislauf (6) derart angeordnet ist, dass aus dem Verdichter (1) ausgetragenes Kältemittel in der Dekompressionseinheit (7) dekomprimiert wird, bevor es in den Wärmetauscher (4) in der Heizbetriebsart eingeleitet wird.