DE112011105603T5

DE112011105603T5 - Fahrzeug mit Temperatursteuerungssystem

Info

Publication number: DE112011105603T5
Application number: DE112011105603.6T
Authority: DE
Inventors: Pekka Ollila; Bo Janeling; Michael Willix
Original assignee: Volvo Construction Equipment AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2031-09-10
Also published as: DE112011105603B4; WO2013035907A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem. Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem eine Kabine, in der sich eine Bedienungsperson aufhält; einen Verdampfer, der ein Klimatisierungssystem zum Kühlen des Kabineninnenraums bildet; einen Heizkern, der in der Nähe des Verdampfers installiert ist und der einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen wird, während ein Kühlmittel in ihm strömt; eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern verbunden ist und erlaubt, dass das durch den Motor erwärmte Kühlmittel zwischen dem Heizkern und dem Motor zirkuliert; eine Kühlmittelspeicherung, in der das Kühlmittel durch den Heizkern gespeichert wird; und eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, durch die der Heizkern und die Kühlmittelspeicherung verbunden sind und die erlaubt, dass das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung zirkuliert, wobei die Kühlmittelspeicherung innerhalb des Rahmens der Kabine installiert ist, und wobei beim Betrieb des Klimatisierungssystems das in dem Heizkern durch den Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer und dem Heizkern gekühlte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung zirkuliert, um in der Kühlmittelspeicherung gespeichert zu werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem, das zur Ergänzung der Energie zum Kühlen und Erwärmen verwendet werden kann, indem es erlaubt, dass die gekühlte oder erwärmte Luft für eine Weile nach dem Ausgehen des Motors zugeführt wird. Das Temperatursteuerungssystem der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf allgemeine Fahrzeuge, sondern auch speziell auf Baufahrzeuge, wie etwa einen Bagger, einen Lader, einen Dozer etc., anwendbar.
Technischer Hintergrund
Wenn ein Klimatisierungs- und Heizsystem für Autos in Betrieb ist, kann eine Kältemittelleckage globale Erwärmung verursachen, was bei der Konstruktion eines Klimatisierungs- und Heizsystems berücksichtigt werden muss.
Das Verhältnis für die Erwärmung der Atmosphäre, die durch die Verwendung eines Kältemittels verursacht wird, ist als das Globale Erwärmungspotential (GWP) definiert. R134a, das am häufigsten als Kältemittel für Klimatisierungs(AC)-Systeme verwendet wird, weist ein GWP auf, das höher als 1300 ist.
Im Jahr 2006 legte die Europäische Union fest, dass von 2011 an Kältemittel in neu entwickelten Fahrzeugen kein GWP aufweisen dürfen, das größer als 150 ist; und dass von 2017 an dies für alle neu registrierten Autos gilt. Als alternatives Kältemittel ist R1234yf entwickelt worden. R1234yf weist zwar ein sehr niedriges GWP (4) auf; die Anfangskosten des Produkts sind jedoch sehr viel höher als die von R134a. In Reparaturwerkstätten könnte das Produkt auf die gleiche Weise gehandhabt werden wie R-134a, obwohl die Durchführung des Servicevorgangs eine unterschiedliche, spezialisierte Ausrüstung erfordern würde. Einer der Gründe hierfür ist die schwache Entflammbarkeit von HFO-1234yf. Innen in der Kabine ist keine Kältemittelverbindung erlaubt (siehe ISO 13043). Da es noch eine geringe Auswirkung auf die globale Erwärmung und die Sicherheitshandhabung hat, ist es dennoch erforderlich, die Verwendung des neuen Kältemittels R1234yf einzuschränken.
Es ist nötig, für diesen Zweck ein Kühl- und Heizsystem für Fahrzeuge zu konzipieren, das eine relativ kleine Menge an Kältemittel verwendet und bei dem keine Kältemittelleckage auftritt. Die Reduzierung des Volumens eines Klimatisierungssystems kann als eine Art zur Reduzierung der erforderlichen Menge eines Kältemittels angesehen werden. Die Minimierung der Verbindung zwischen den Komponenten, die das Klimatisierungssystem bilden, kann als eine Art zur Verhinderung einer Kältemittelleckage betrachtet werden.
Ein Klimatisierungssystem umfasst normalerweise einen Kompressor, einen Kondensator, einen Aufnahmebehälter-Trockner, eine Expansionsvorrichtung (siehe ISO 13043) und einen Verdampfer. Zur Modifizierung der Auslegung des Klimatisierungssystems wären verschiedene Tests unter vielen unterschiedlichen Bedingungen erforderlich. Somit würde es viele Anstrengungen erfordern, die Auslegung des Systems zu modifizieren.
Insbesondere wird der Betrieb eines Kompressors sehr empfindlich durch den Zustand des zur Schmierung des Kompressors verwendeten Öls beeinflusst; und somit wäre eine Modifizierung der Auslegung des Klimatisierungssystems sehr schwierig, wie nachstehend erläutert.
Zur Schmierung ist ein Kompressor mit Öl überzogen, wenn zur Komprimierung eines Kältemittels ein Kolben arbeitet. Wenn die Klimaanlage in Betrieb ist, wird das Öl zusammen mit einem Kältemittel abgeführt und zirkuliert in dem Klimatisierungssystem. Da das Öl im Vergleich zum Kältemittel die größere Viskosität und das größere spezifische Gewicht aufweist, kommt es nicht zu einer Phasenänderung, wenn der Wärmeaustausch in dem Kondensator und in dem Verdampfer zu einer Phasenänderung eines Kältemittels führt. Somit werden aufgrund verzögerter Wärmeabsorptions- und -freigaberaten die Effizienz und die Leistungsfähigkeit eines Wärmetauschers herabgesetzt. Falls das Öl, das in dem Klimatisierungssystem zirkuliert, in zu geringer Menge zu dem Kompressor zurückgeführt wird, ist es weiterhin wahrscheinlich, dass der Kompressor aufgrund schlechter Schmierung beschädigt wird. Falls dem System zusätzliches Öl hinzugefügt wird, kann dies zu einer schlechten Kühlleistung des Systems führen.
Falls durch Modifizierung des Klimatisierungssystems zusätzliche Pfade ausgebildet werden, wird das Öl, das in dem Klimatisierungssystem zirkuliert, in die zusätzlichen Pfade geströmt, und somit kann die Menge an zu dem Kompressor zurückgeführtem Öl weiter verringert werden. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass das von dem Öl verursachte Problem schwerwiegender ist, und die Lösung eines derartigen Problems ist schwierig.
Demgemäß wäre es vorteilhaft, wenn das neu gestaltete Temperatursteuerungssystem den Aufbau des existierenden Systems möglichst beibehalten würde. Das heißt, es wäre nötig, die Änderung des Aufbaus minimal zu halten.
Zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz oder als Gegenmaßnahme gegen die Umweltverschmutzung gemäß der Abgassteuerung ist in letzter Zeit ein Hybridfahrzeug oder ein Idle-Stop-Fahrzeug entwickelt worden.
Das Hybridfahrzeug oder Idle-Stop-Fahrzeug ist so konfiguriert, dass es dem Motor erlaubt, automatisch auszugehen, wenn das Fahrzeug anhält, um auf die Ampelschaltung zu warten. Falls in einem derartigen Fahrzeug ein normales Klimatisierungssystem eingesetzt wird, wird auch der Betrieb des Kompressors des Klimatisierungssystems, der mit dem Motor verbunden ist, angehalten, und die Zuführung einer Wärmequelle zum Abkühlen wird ausgesetzt oder verkürzt, wodurch die Annehmlichkeit innen im Fahrzeug herabgesetzt wird.
Zur Lösung dieses Problems sind Forschungen zum Betrieb der Klimaanlage während der Stillstandszeit durch Bereitstellung einer Speicherfunktion oder einer separaten Batterie im Inneren des Klimatisierungssystems vorangetrieben worden.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2000-318431 betrifft ein Klimatisierungssystem für Fahrzeuge und offenbart ein Klimatisierungssystem mit einer Speicherfunktion darin.
1 zeigt ein Klimatisierungssystem für Fahrzeuge gemäß der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2000-318431 .
Ein derartiges Klimatisierungssystem für Fahrzeuge umfasst ein Klimatisierungsgehäuse (1), in dem eine Innenluft-zu-Außenluft-Übertragungstür (7) zur Aufnahme von Innenluft und Außenluft im Einlass angeordnet ist, und Entlüftungen, deren Öffnungen durch Türen (9, 10, 11) gesteuert werden, im Auslass angeordnet sind; ein Luftgebläse (5), das im Einlass des Klimatisierungsgehäuses (1) angeordnet ist; einen Verdampfer (3) und einen Heizkern (6), die auf dem Innenpfad des Klimatisierungsgehäuses (1) angeordnet sind; eine Temperatursteuerungstür (8) zur Steuerung der Öffnung des Kaltgangs und des Warmgangs des Klimatisierungsgehäuses (1); und einen Kühlluftakkumulator (2), der parallel zum Verdampfer (3) angeordnet ist und die Kühlluft speichert, die durch den Verdampfer (3) hindurchgegangen ist.
In dem Klimatisierungssystem für Fahrzeuge, das wie oben ausgebildet ist, arbeitet ein (in den Zeichnungen nicht gezeigter) Kompressor, der mit dem Motor verbunden ist, und somit ist ein den Verdampfer (3) umfassender Kältemittelzyklus in Betrieb, und die Innenluft und die Außenluft, die durch die Innenluft-zu-Außenluft-Übertragungstür (7) geströmt werden, werden in dem Verdampfer (3) einem Wärmeaustausch unterzogen, um dann zur jeweiligen Entlüftung abgeführt zu werden. Während dieses Prozesses wird die Kühlluft, die einem Wärmeaustausch mit dem Verdampfer (3) unterzogen wird, in dem Kühlluftakkumulator (2) gespeichert.
In einem Hybridfahrzeug steht der Motor über eine bestimmte Zeit still, falls das Fahrzeug aufgrund eines Verkehrslichtsignals oder eines Verkehrsstaus stehenbleibt. Falls in einem derartigen Hybridfahrzeug ein Kältemittelzyklus aufgrund des Motorstillstands nicht in Betrieb ist, wird die in dem Kühlluftakkumulator (2) gespeicherte Kühlluft freigegeben, um das Innere des Fahrzeugs zu kühlen.
Jedoch sollte das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2000-318431 geoffenbarte Klimatisierungssystem für Fahrzeuge mit einem separaten Wärmetauscher, wie etwa einem Kühlluftakkumulator (2) ausgestattet werden, was Schwierigkeiten beim Sicherstellen eines Raums für den Einbau mit sich bringt und die Kosten für den Einbau erhöht. Insbesondere muss der Kühlluftakkumulator (2) zum Speichern von ausreichend Kühlluft eine große Kapazität aufweisen. Es wäre jedoch schwierig, einen derartigen Kühlluftakkumulator (2) in das Klimatisierungsgehäuse mit beschränktem Raum einzubauen. Es gibt auch eine Beschränkung für die Ausgestaltung, da der Kühlluftakkumulator in der Nähe des Verdampfers installiert werden sollte.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die obengenannten Probleme zu lösen. Das Beispiel für die vorliegende Erfindung betrifft die Minimierung der Menge eines verwendeten Kältemittels und eines möglichen Austritts des Kältemittels, wobei sie leicht auf das herkömmliche Klimatisierungs- und Heizsystem anwendbar ist, und die Minimierung des Raums für den Einbau durch Zuführen der gekühlten oder erwärmten Luft für eine bestimmte Zeit nach dem Ausgehen des Motors, wobei das herkömmliche Klimatisierungssystem für Fahrzeuge nicht modifiziert wird. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die effiziente Übertragung der gekühlten oder erwärmten Energie in das Innere der Kabine und die Verhinderung einer Verschwendung derartiger Energie während ihrer Übertragung.
Lösung des Problems
Ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem gemäß dem bevorzugten Beispiel für die vorliegende Erfindung umfasst: eine Kabine, in der sich eine Bedienungsperson aufhält; einen Verdampfer, der das Klimatisierungssystem zum Kühlen des Kabineninnenraums bildet; einen Heizkern, in dem ein Kühlmittel strömt und der einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen wird; eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern verbunden ist und entlang der das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und dem Motor zirkuliert; eine Kühlmittelspeicherung, in der das Kühlmittel durch den Heizkern gespeichert wird; und eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung verbunden ist und entlang der das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung zirkuliert, wobei die Kühlmittelspeicherung innerhalb des Rahmens der Kabine installiert ist, und der Rahmen an der Außenseite der Kabine, aber nicht an der Innenseite der Kabine isoliert ist; und wobei beim Betrieb des Klimatisierungssystems das in dem Heizkern durch den Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer und dem Heizkern gekühlte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung zirkuliert und in der Kühlmittelspeicherung gespeichert wird; und beim Anhalten des Betriebs des Klimatisierungssystems das in der Kühlmittelspeicherung gespeicherte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulierungsleitung zirkuliert und dem Heizkern zugeführt wird.
Die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung sind an der Position, an der sich der Heizkern befindet, miteinander kombiniert.
Da, wo die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung kombiniert sind, ist an der Leitung ein erstes Ventil zum Erlauben oder Verhindern der Zirkulation des Kühlmittels installiert. Das Klimatisierungssystem arbeitet in der Reihenfolge des ersten Modus und des zweiten Modus. Im ersten Modus ist das erste Ventil geschlossen und im zweiten Modus ist es offen.
Weiterhin sind eine Zirkulationspumpe, die die Zirkulation des Kühlmittels entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung erlaubt, und ein zweites Ventil, das die Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung erlaubt oder verhindert, an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung installiert. Im ersten Modus steht die Zirkulationspumpe still und das zweite Ventil ist geschlossen. Im zweiten Modus arbeitet die Zirkulationspumpe und das zweite Ventil ist offen.
An der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung ist ein drittes Ventil installiert, das die Strömung des Kühlmittels von der Kühlmittelspeicherung zum Motor erlaubt oder verhindert. Wenn der zweite Modus und das Klimatisierungssystem stillstehen, ist das dritte Ventil geschlossen.
Das Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge gemäß dem bevorzugten Beispiel für die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin einen Kompressor, der vom Motor betrieben wird und das Klimatisierungssystem bildet, wobei der Betrieb des Klimatisierungssystems angehalten wird, wenn der Betrieb des Kompressors angehalten wird.
Das System umfasst auch ein Klimatisierungsgehäuse, das den Verdampfer und den Heizkern aufnimmt.
Das Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem gemäß einem weiteren Beispiel für die vorliegende Erfindung umfasst: eine Kabine, in der sich eine Bedienungsperson aufhält; einen Heizkern, in dem ein Kühlmittel strömt und der einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen wird; eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern verbunden ist und entlang der das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und dem Motor zirkuliert; eine Kühlmittelspeicherung, in der das durch den Motor erwärmte Kühlmittel gespeichert wird; und eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung verbunden ist und entlang der das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung zirkuliert, wobei die Kühlmittelspeicherung innerhalb des Rahmens der Kabine installiert ist, und der Rahmen an der Außenseite der Kabine, aber nicht an der Innenseite der Kabine isoliert ist; wobei während des Betriebs des Motors einiges des durch den Motor erwärmten Kühlmittels in der Kühlmittelspeicherung gespeichert wird; und beim Stillstand des Motors das in der Kühlmittelspeicherung gespeicherte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulierungsleitung zirkuliert und dem Heizkern zugeführt wird.
Die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung sind an der Position, an der sich der Heizkern befindet, miteinander kombiniert.
Weiterhin sind eine Zirkulationspumpe, die die Zirkulation des Kühlmittels entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung erlaubt, und ein zweites Ventil, das die Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung erlaubt oder verhindert, an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung installiert. Der Motor arbeitet in der Reihenfolge des ersten Modus und des zweiten Modus. Im ersten Modus steht die Zirkulationspumpe still und das zweite Ventil ist geschlossen. Im zweiten Modus arbeitet die Zirkulationspumpe und das zweite Ventil ist offen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einem Beispiel für die vorliegende Erfindung wie oben angegeben, ist die Kühlmittelspeicherung durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung mit dem Heizkern verbunden und wird das durch den Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer und dem Heizkern gekühlte Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung gespeichert. Da die erwärmte Luft während einer bestimmten Zeitdauer sogar nach dem Ausgehen des Motors zugeführt werden kann, kann der Kühl- und Heizeffekt verbessert werden. Zusätzlich nimmt die erforderliche Menge an Kältemittel nicht zu und wird das mögliche Austreten des Kältemittels minimiert, ohne dass eine Modifizierung am herkömmlichen Klimatisierungssystem für Fahrzeuge, wie etwa an der Rohrverbindung, vorgenommen wird.
Außerdem wird die Energieeffizienz verbessert, da ein Weg zwischen der Kühlmittelspeicherung und dem Heizkern verkürzt wird, da die Kühlmittelspeicherung ein Rahmenwerk der Kabine bildet und innerhalb des Rahmens installiert ist, dessen Außenseite isoliert ist, und falls es zu einem Entweichen der Kühl- oder Erwärmungsenergie kommt, die entwichene Energie zum Kühlen oder Heizen verwendet werden kann. Zudem kann eine Bedienungsperson den Innenraum des Rahmens effizient nutzen, ohne dass ein separater Raum angeordnet werden muss, in dem die Kühlmittelspeicherung installiert ist, und es ist nicht erforderlich, die Auslegung des herkömmlichen Klimatisierungs- und Heizsystems zu ändern.
Da die vorliegende Erfindung konfiguriert werden kann, indem eine Kühlmittelspeicherung, eine Zirkulationspumpe und ein zweites Ventil mit der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung verbunden werden, die das herkömmliche Heizsystem bildet, das zum Kühlen eines Motors verwendet wird, lässt es sich einfach auf das herkömmliche Klimatisierungs- und Heizsystem anwenden. Weiterhin erfordert die vorliegende Erfindung keinen separaten Wärmetauscher, was zu einer Minimierung der Kosten und des Raums für den Einbau führt.
In dem Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gesamte Kälteenergie durch den Betrieb des Klimatisierungssystem im ersten Modus, der ein anfänglicher Prozess zum Betrieb des Klimatisierungssystems ist, zum Kühlen verwendet, und wird die Kälteenergie durch den Betrieb des Klimatisierungssystems im zweiten Modus, der nach dem ersten Modus arbeitet, zum Kühlen des Kühlmittels verwendet, wodurch die Kabine schnell gekühlt wird und das gekühlte Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung gespeichert wird.
Weiterhin speichert das Temperatursteuerungssystem gemäß einem weiteren Beispiel für die vorliegende Erfindung beim Betrieb des Motors das erwärmte Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung und wird durch Verwendung des in der Kühlmittelspeicherung gespeicherten erwärmten Kühlmittels die Kabine geheizt, wenn der Betrieb des Motors angehalten wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden Text wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Diese Zeichnungen werden nur zur Veranschaulichung verwendet und beschränken in keiner Weise den Umfang der Erfindung.
1 veranschaulicht grob das Beispiel für das herkömmliche Klimatisierungssystem.
2 veranschaulicht ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 veranschaulicht eine innen in einer Kabine installierte Kühlmittelspeicherung gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht einige Aufbauten des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Konzeptzeichnung des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Konzeptzeichnung einiger Aufbauten des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Kühlbetrieb des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Konzeptzeichnung des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge
20: Fahrzeug mit Temperatursteuerungssystem
100, 200, 300: Temperatursteuerungssystem
110: Klimatisierungssystem
111: Kompressor
112: Kondensator
113: Aufnahmebehälter-Trockner
114: thermostatisches Expansionsventil
120: Heizsystem
121: erste Kühlmittelzirkulationsleitung
122: Motor
123: Heizkern
124: erstes Ventil
125: drittes Ventil
130: Kühlmittelspeicherung
131: zweite Kühlmittelzirkulationsleitung
132: Zirkulationspumpe
133: zweites Ventil
140: Klimatisierungsgehäuse
150: Kabine
151: Rahmen

Beste Art zur Ausführung der Erfindung
2 veranschaulicht ein Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem (20) gemäß der vorliegenden Erfindung, und 3 veranschaulicht eine innen in einer Kabine (150) des Fahrzeugs installierte Kühlmittelspeicherung (130) gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem (20) gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein durch einen Verbrennungsmotor betriebenes Fahrzeug, nämlich, jedoch nicht nur, ein allgemeines Fahrzeug, aber auch ein Baufahrzeug, wie etwa ein Lastwagen, ein Radlader, ein Bagger, etc.
Das Temperatursteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird grundsätzlich zur Steuerung der Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs, wie etwa einer Kabine von Baufahrzeugen, verwendet. Außerdem wird das Temperatursteuerungssystem zur effizienten Zuführung und Ergänzung der Kühl- oder Erwärmungsenergie verwendet, und dafür ist die Kühlmittelspeicherung (130), die das Temperatursteuerungssystem bildet, innen in dem Rahmen (151) der Kabine (150) installiert.
Das Innere des Rahmens (151) der Kabine (150) ist üblicherweise leer. Bei der vorliegenden Erfindung erlaubt jedoch die Zusammensetzung, bei der die Kühlmittelspeicherung (130) innen im Rahmen (151) der Kabine (150) installiert ist, eine effiziente Nutzung des Raums, und es ist leicht, Änderungen bei der Konstruktion und dem Aufbau minimal zu halten und die Fahrzeuge herzustellen, da, um nur eine Sache zu nennen, für den Einbau der Kühlmittelspeicherung (130) der vorhandene Raum, in dem andere Teile des Temperatursteuerungssystems installiert sind, nicht verwendet werden braucht. Insbesondere kann der Aufbau der vorliegenden Erfindung in sehr geeigneter Weise auf die in letzter Zeit entwickelten Hybridfahrzeuge angewendet werden, deren Raum für den Einbau aufgrund verschiedener zusätzlicher Teile beschränkt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Rahmen (151) an der Außenseite der Kabine (150), aber nicht an der Innenseite der Kabine (150) isoliert. Die Kühlmittelspeicherung (130) ist eine Einrichtung zur Speicherung der Kühl- oder Erwärmungsenergie, und durch den Rahmen (151), dessen Außenseite isoliert ist, wird ein Entweichen der in der Kühlmittelspeicherung (130) gespeicherten Energie zu der Umgebungsluft verhindert. Außerdem wird im Falle eines Entweichens der Energie aus der Kühlmittelspeicherung (130) aufgrund der Wärmeleitung die entwichene Energie durch den Rahmen (151), dessen Innenseite nicht isoliert ist, zur Innenseite der Kabine (150) übertragen und kann dann zum Kühlen oder Heizen der Kabine (150) verwendet werden.
4 veranschaulicht einige Aufbauten des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 ist eine Konzeptzeichnung des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Temperatursteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Klimatisierungssystem (110) und ein Heizsystem zur Ergänzung einer unzureichenden Kühl- oder Wärmequelle nach dem Ausgehen des Motors (122) und ist für die Verwendung eines normalen Klimatisierungssystems (110) und Heizsystems (120) konfiguriert, das in herkömmlichen Fahrzeugen verwendet wird.
Das heißt, das Temperatursteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung bildet keinen neuen Aufbau und Typ von Klimatisierungssystem (110) oder Heizsystem (120), sondern ist so konfiguriert, dass es auf den allgemeinen Typ von Klimatisierungssystem (110) und Heizsystem (120) für Fahrzeuge anwendbar ist.
Zur Unterstützung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird ein Klimatisierungssystem (110) und Heizsystem (120) nachstehend erläutert.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst ein Klimatisierungssystem (110) einen Kompressor (111), einen Kondensator (112), einen Aufnahmebehälter-Trockner (113), ein thermostatisches Expansionsventil (TXV, 114) und einen Verdampfer (115), und durch eine Leitung (116), durch die alle Komponenten verbunden sind, zirkuliert ein Kältemittel.
Ein Kältemittelgas, das bei hoher Temperatur und mit hohem Druck in einem Kompressor, der mit einem Motor (122) des Fahrzeugs verbunden ist, komprimiert wird, zirkuliert wie folgt: in dem Kondensator (112) wird das Kältemittelgas zwangsweise gekühlt und kondensiert; durch den Aufnahmebehälter-Trockner (113) werden Wasser und fremde Substanzen, die in dem Kältemittel enthalten sind, entfernt; dann wird das gereinigte flüssige Kältemittel zu dem thermostatischen Expansionsventil (114) geführt und tritt im Zustand einer niedrigen Temperatur und eines niedrigen Drucks in den Verdampfer (115) ein; das Kältemittel in dem Verdampfer (115) nimmt die Wärme aus der Umgebungsluft auf, d. h. es kühlt die Umgebungsluft herab, und dann wird ein Zyklus abgeschlossen, wenn das Kältemittel zum Kompressor zurückkehrt.
Die gekühlte Luft um den Verdampfer (115) herum wird in den Innenraum des Fahrzeugs geleitet, und somit wird das Fahrzeug gekühlt.
Nachstehend wird ein Heizsystem (120) der vorliegenden Erfindung kurz erläutert.
Ein Heizsystem (120) umfasst einen (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Wassermantel, der erlaubt, dass der Motor (122) normal betrieben wird, indem er die hohe Verbrennungstemperatur, die aus dem Kontakt mit einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Verbrennungskammer resultiert, als ein Kühlmittelpfad, der in einem (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Zylinderblock des Motors (122) und einem (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Zylinderkopf ausgebildet ist, auf eine angemessene Temperatur senkt; einen zum Heizen verwendeten Heizkern (123); und eine (in den Zeichnungen nicht gezeigte) Wasserpumpe, die das Kühlmittel zu dem Wassermantel und dem Heizkern (123) führt und zirkuliert und zwangsbetrieben wird, wobei das Kühlmittel durch ein Rohr (eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung (121)) zirkuliert, durch das alle Komponenten verbunden sind.
Der Heizkern (123) kann einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen werden und ist in nächster Nähe zu dem Verdampfer (115) installiert. Es ist wünschenswert, den Heizkern (123) und den Verdampfer (115) in das Klimatisierungsgehäuse einzubauen, um die gegenseitige Wärmeaustauscheffizienz zu erhöhen und die gekühlte oder erwärmte Luft der Kabine sanft zuzuführen.
Wie oben erwähnt, wird der Motor (122) einerseits gekühlt, indem die im Motor (122) erzeugte Hochtemperaturwärme zur Außenseite des zu kühlenden Motors (122) bewegt wird, und wird auf der anderen Seite die von dem Motor (122) erwärmte hohe Wärme zum Heizen des Fahrzeugs der Innenseite des Fahrzeugs zugeführt.
Beispiel 1
Das Temperatursteuerungssystem gemäß Beispiel 1 ist ein System zur Ergänzung einer unzureichenden Wärmequelle zum Kühlen nach dem Ausgehen des Motors (122) und verwendet ein Klimatisierungssystem (110) und ein Heizsystem.
Das Temperatursteuerungssystem (100) gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kühlmittelspeicherung (130) und eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) zusätzlich zu dem Verdampfer (115), der das vorgenannte Klimatisierungssystem (110) bildet, dem Heizkern (123), der das vorgenannte Heizsystem (120) bildet, und der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121).
Die Kühlmittelspeicherung (130) ist durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) mit dem Heizkern (123) verbunden und speichert das Kühlmittel durch den Heizkern (123). Es ist wünschenswert, die Außenwand der Kühlmittelspeicherung (130) zu isolieren, um die Temperatur des darin gespeicherten Kühlmittels aufrechtzuerhalten.
Wie oben angegeben, wird ein Abstand zwischen dem Verdampfer (115) und dem Heizkern (123) verkürzt, da die Kühlmittelspeicherung (130) innen im Rahmen der Kabine installiert ist, was zu einer Verbesserung der Energieeffizienz führt, da das Entweichen der Energie während der Bewegung des Kühlmittels zwischen der Kühlmittelspeicherung (130) und dem Heizkern (123) verringert wird und jegliche entwichene Energie zum Kühlen des Innenraums der Kabine genutzt werden kann. Das Gleiche gilt für den Fall, dass die Kühlmittelspeicherung (130) zum Heizen verwendet wird, was in den folgenden Abschnitten beschrieben wird.
Obwohl die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) einen Weg bildet, auf dem das Kühlmittel zirkuliert, ist sie von der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) unterscheidbar und so konfiguriert, dass sie das Kühlmittel zwischen dem Heizkern (123) und der Kühlmittelspeicherung zirkulieren lässt. Die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) kann so konfiguriert sein, dass sie an der Position, an der der Heizkern (123) ausgebildet ist, mit der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) kombiniert ist, wie in 3 gezeigt. Das heißt, die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) ist teilweise mit der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) integriert, was sie von Beispiel 2 unterscheidet.
Das Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge (100) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zusätzlich zu den vorgenannten Komponenten ein erstes Ventil (124), eine Zirkulationspumpe (132), ein zweites Ventil (133) und ein drittes Ventil (125).
Das erste Ventil (124) ist an der Leitung installiert, wo die erste Kühlmittelzirkulationsleitung (121) und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) kombiniert sind, und verhindert, dass das Kühlmittel von dem Heizkern (123) abgeführt wird oder in den Heizkern (123) strömt. Das heißt, wenn das erste Ventil (124) geschlossen ist, wird die Strömung des Kühlmittels in dem Heizkern (123) angehalten. In einem solchen Fall kann die gesamte Strömung des Kühlmittels an der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) angehalten werden, wohingegen das vom Motor (122) zu dem ersten Ventil (12) geströmte Kühlmittel vor dem ersten Ventil (124) umgeleitet wird und somit so konfiguriert werden kann, dass es in Richtung des Motors (122) strömt.
Die Zirkulationspumpe (132) ist an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) installiert und zwingt das Kühlmittel dazu, entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) zirkuliert zu werden.
An der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) ist auch das zweite Ventil (133) installiert und steuert die Strömung des Kühlmittels in die Kühlmittelspeicherung (130) oder die Abführung des Kühlmittels zu der Kühlmittelspeicherung (130).
Das dritte Ventil (125) ist an der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) ausgebildet und steuert die Strömung des Kühlmittels in Richtung des Motors (122). Das dritte Ventil (125) ist eher eine Einrichtung, die verhindert, dass das Kühlmittel von der Kühlmittelsteuerung (130) in Richtung des Motors (122) strömt, als eine Einrichtung, die verhindert, dass das Kühlmittel von dem Heizkern (123) in Richtung des Motors (122) strömt.
Gemäß dem bevorzugten Beispiel der vorliegenden Erfindung sind das erste Ventil (124), das zweite Ventil (133) und das dritte Ventil (125) elektrisch gesteuerte An/Aus-Solenoid-Ventile und ist die Zirkulationspumpe (132) eine Elektropumpe.
Beispiel 2
6 ist eine Konzeptzeichnung, die einige Aufbauten des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Ein Klimatisierungssystem (110) ist in 6 nicht lediglich weggelassen. Das Klimatisierungssystem (110) mit dem Verdampfer (115), der einem Wärmeaustausch mit dem Heizkern (123) unterzogen wird, ist in Beispiel 2 natürlich eingeschlossen.
Das Temperatursteuerungssystem (200) gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist das gleiche wie das Temperatursteuerungssystem (100) gemäß dem vorgenannten Beispiel 1, mit Ausnahme der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131).
Während die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) gemäß Beispiel 1 (100) so ausgebildet ist, dass sie an dem Abschnitt, wo der Heizkern (123) ausgebildet ist, mit der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) kombiniert ist, sind in dem Temperatursteuerungssystem (200) gemäß Beispiel 2 die erste Kühlmittelzirkulationsleitung (121) und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) nicht kombiniert. Demgemäß bewegt sich das Kühlmittel individuell entlang der ersten Zirkulationsleitung (121) und der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) und kann sich in dem Heizkern (123) kreuzen.
Betrieb des Temperatursteuerungssystems gemäß den Beispielen 1 und 2
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7 der Prozess zum Kühlen des Innenraums der Kabine unter Verwendung des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Zum Betreiben des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge (100, 200) gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die Bedienungsperson eine erste eingestellte Temperatur (Teingestellt1) ein (S101).
Sobald die erste eingestellte Temperatur durch die Bedienungsperson eingestellt worden ist, ist der Kompressor (111) durch den Motor (122) in Betrieb und arbeitet das Klimatisierungssystem (110). Demgemäß absorbiert zur Senkung der Temperatur des Innenraums des Klimatisierungsgehäuses (140) das durch den Kompressor (111), den Kondensator (112), den Aufnahmebehälter-Trockner (113) und das thermostatische Expansionsventil (114) durchgeführte Kältemittel die Umgebungswärme, während es durch den Verdampfer (115) hindurchgeht. Die herabgesetzte Luft in dem Klimatisierungsgehäuse (140) wird zu der Entlüftung abgeführt und kühlt den Innenraum der Kabine. In einem solchen Fall sind das erste Ventil (124) und das zweite Ventil (133) geschlossen, und der Betrieb der Zirkulationspumpe (132) ist angehalten (S102).
Wie oben erwähnt, strömt, wenn das Klimatisierungssystem (110) bei der vorliegenden Erfindung anfangs betrieben wird, das Kühlmittel in dem Heizkern (123) weder in Richtung des Motors (122) entlang der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121) noch in Richtung der Kühlmittelspeicherung (130) entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131). Dieser Schritt entspricht einem ersten Modus.
Das heißt, im ersten Modus des Betriebs des Klimatisierungssystems (110) wird die Kühlenergie durch den Betrieb des Klimatisierungssystems (110) nicht zum Kühlen des Kühlmittels verwendet, das entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) vorhanden ist. Der größte Teil derartiger Kühlenergie wird zum Senken der Temperatur (TKab) des Innenraums der Kabine verwendet, um den Innenraum der Kabine schnell zu kühlen.
Wenn die Temperatur (TKab) des Innenraums der Kabine die erste eingestellte Temperatur erreicht (S103), sind das erste Ventil (124) und das zweite Ventil (133) offen und ist die Zirkulationspumpe (132) in Betrieb.
Demgemäß zirkuliert das Kühlmittel durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (133). Da ein Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer (115) und dem Heizkern (123) stattfindet, wird das innen in dem Heizkern (123) strömende Kühlmittel allmählich gekühlt und wird das Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung (130) auch allmählich gekühlt. In einem solchen Fall ist das dritte Ventil (125) geschlossen, um zu verhindern, dass das Kühlmittel wieder erwärmt wird, nachdem sich das Kühlmittel zum Motor bewegt hat (122) (S104).
Wie oben angegeben, strömt, wenn das Klimatisierungssystem arbeitet, nachdem die Temperatur des Innenraums der Kabine die erste eingestellte Temperatur (Teingestellt1) erreicht hat, das durch den Wärmeaustausch mit dem Verdampfer (115) innen in dem Heizkern (123) gekühlte Kühlmittel in Richtung der Kühlmittelspeicherung (130) entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) und nicht in Richtung des Motors (122) entlang der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung (121). Dieser Schritt entspricht einem zweiten Modus.
Das heißt, im zweiten Modus des Betriebs des Klimatisierungssystems (110) wird, da die Temperatur des Innenraums der Kabine in ausreichendem Maße gesenkt worden ist, die Kühlenergie durch den Betrieb des Klimatisierungssystems (110) auch zum Kühlen des Kühlmittels verwendet, das entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) vorhanden ist und kann die Temperatur des Kühlmittels in der Kühlmittelspeicherung (130) allmählich abkühlen.
Beim Prozess des Abkühlens des Kühlmittels, das an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) vorhanden ist, kann der Motor (122) ausgehen, wie etwa für den Fall, dass der Motor automatisch ausgeht, wenn das Hybridfahrzeug oder Idle-Stop-Fahrzeug anhält, um auf die Ampelschaltung zu warten, oder andere Gründe vorliegen, die ein kurzes Anhalten des Fahrzeugs verursachen (S105).
Wenn der Motor (122) ausgeht, wird der Betrieb des Kompressors (111), der mit dem Motor (122) verbunden ist, angehalten, und somit kann der Innenraum der Kabine durch das Klimatisierungssystem (110) nicht gekühlt werden. Jedoch bewegt sich das gekühlte Kühlmittel, das innen in der Kühlmittelspeicherung (130) vorhanden ist, entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) und geht durch die Heizkerne (123) hindurch, um den Innenraum der Kabine durch den Wärmeaustausch durch den Heizkern (123) zu kühlen. Dies wird nachstehend weiter erläutert (S112).
Wenn der Kompressor (111) kontinuierlich arbeitet, während der Motor nicht angehalten ist, tritt ein kontinuierlicher Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer (115) und dem Heizkern (123) auf und wird das Kühlmittel an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) in ausreichendem Maße herabgesetzt. Eine derart ausreichend gesenkte Temperatur wird zu einer zweiten eingestellten Temperatur (Teingestellt2). Durch die zweite eingestellte Temperatur (Teingestellt2) wird die Temperatur (TSpeicherung) des Innenraums der Kühlmittelspeicherung (130) eingestellt; sie hängt von der ersten eingestellten Temperatur (Teingestellt1) ab. Wenn beispielsweise die erste eingestellte Temperatur (Teingestellt1) als 23°C eingestellt ist, könnte die zweite eingestellte Temperatur (Teingestellt2) als 10°C eingestellt werden (S106).
Wenn die Temperatur (TSpeicherung) des Innenraums der Kühlmittelspeicherung (130) die zweite eingestellte Temperatur (Teingestellt2) erreicht, da die Temperatur (TKab) des Innenraums der Kabine unter der ersten eingestellten Temperatur (Teingestellt1) ist und das Kühlmittel innen in der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) in ausreichendem Maße heruntergekühlt ist, ist der Betrieb des Klimatisierungssystems (110) nicht mehr notwendig und wird zusammen mit dem Kompressor (111) angehalten (S107).
Wenn die Temperatur (TKab) des Innenraums der Kabine so steigt, dass sie nach dem Anhalten des Betriebs des Klimatisierungssystems (110) höher als die erste eingestellte Temperatur (Teingestellt1) ist, ist das Klimatisierungssystem (110) wieder zu Kühlen in Betrieb (S108).
Wenn der Motor (122) des Fahrzeugs ausgeht, kann durch das gekühlte Kühlmittel, das innen in der Kühlmittelspeicherung (130) vorhanden ist, der Innenraum der Kabine gekühlt werden, obwohl er nicht durch das Klimatisierungssystem (110) gekühlt wird (S109). Das heißt, das Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung (130) geht entlang der zweiten Kühl mittelzirkulationsleitung (131) durch den Heizkern (123) hindurch und kühlt durch den Wärmeaustausch durch den Heizkern (123) die Luft um den Heizkern (123) herum; dann strömt die gekühlte Luft zum Kühlen in die Kabine (S111).
Das Kühlen durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) wird nicht immer durchgeführt, sondern wird durch Wahl der Bedienungsperson bestimmt (S110).
Das heißt, wenn die Bedienungsperson keine weitere Kühlung wünscht, wird das Kühlen durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131) verhindert und wird die Kühlenergie des Kühlmittels, das innen in der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) vorhanden ist, nicht zum Innenraum der Kabine geführt. Ein derartiger Betrieb kann durch die Eingabe einer Information, die erlaubt, dass das erste Ventil (124) oder das zweite Ventil (133) geschlossen werden, und die Eingabe einer Information durchgeführt werden, die erlaubt, dass die Entlüftung des Klimatisierungsgehäuses (140) geschlossen wird (S112).
Beispiel 3
8 ist eine Konzeptzeichnung des Temperatursteuerungssystems für Fahrzeuge (300) gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
Das Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge (300) gemäß Beispiel 3 ist ein System zur Ergänzung einer unzureichenden Wärmequelle zum Heizen nach dem Ausgehen des Motors (122), verwendet das Heizsystem und ist wie in Beispiel 1 konfiguriert, von dem das Klimatisierungssystem ausgenommen werden sollte.
Demgemäß umfasst das Temperatursteuerungssystem für Fahrzeuge (300) gemäß Beispiel 3 ein Heizsystem (120), das den Heizkern (123) und die erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die Kühlmittelspeicherung (130), die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, das erste Ventil (124) (das zur Zuführung einer Wärmequelle zum Heizen des Innenraums der Kabine immer offen ist), das zweite Ventil (133), das dritte Ventil (125) und die Zirkulationspumpe (132) umfasst.
Das Temperatursteuerungssystem (300) nach Beispiel 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Motor (122) erwärmte Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung (130) gespeichert wird.
Das heißt, dass während des Betriebs des Motors (122) das durch den Motor (122) erwärmte Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung gespeichert wird und dass während des Stillstands des Motors (122) der Innenraum der Kabine durch das in der Kühlmittelspeicherung (130) gespeicherte erwärmte Kühlmittel erwärmt wird.
Betrieb des Temperatursteuerungssystems gemäß Beispiel 3
Zum schnellen Heizen des Innenraums der Kabine arbeitet das Temperatursteuerungssystem (300) gemäß Beispiel 3 in zwei unterschiedlichen Modi, dem ersten Modus und dem zweiten Modus, wie nachstehend beschrieben.
Wenn die Bedienungsperson die Temperatur zum Heizen einstellt oder ein automatisches Klimasteuerungssystem zum Heizen auffordert, strömt das durch den Motor (122) erwärmte Kühlmittel durch die erste Kühlmittelzirkulationsleitung (121) und geht durch den Heizkern (123) hindurch, um der Umgebungsluft Wärme zuzuführen und die Temperatur des Innenraums des Klimatisierungsgehäuses (140) zu erhöhen. Die heraufgesetzte Luft in dem Klimatisierungsgehäuse (140) wird zu der Entlüftung abgeführt und erwärmt den Innenraum der Kabine. In einem solchen Fall sind das erste Ventil (124) und das dritte Ventil (125) offen, das zweite Ventil (133) ist geschlossen, und der Betrieb der Zirkulationspumpe (132) ist angehalten.
Wie oben erwähnt, strömt, wenn das Heizsystem bei der vorliegenden Erfindung anfangs arbeitet, das Kühlmittel in dem Heizkern (123) nicht in Richtung der Kühlmittelspeicherung (130) entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131). Dieser Schritt entspricht einem ersten Modus.
Das heißt, im ersten Modus des Betriebs des Heizssystems (120) wird die Heizenergie durch den Betrieb des Heizsystems (120) nicht zur Erwärmung des Kühlmittels verwendet, das entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) vorhanden ist. Der größte Teil derartiger Energie wird zur Anhebung der Temperatur des Innenraums der Kabine verwendet, um den Innenraum der Kabine schnell zu heizen.
Wenn die Temperatur des Innenraums der Kabine die durch die Bedienungsperson eingestellte Temperatur erreicht, ist das zweite Ventil (133) offen und arbeitet die Zirkulationspumpe (132). Demgemäß zirkuliert das Kühlmittel durch die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung (131). Das innen in der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) strömende Kühlmittel wird allmählich erwärmt und das Kühlmittel in der Kühlmittelspeicherung (130) wird auch allmählich erwärmt.
Wenn, wie oben erwähnt, das Heizsystem (120) in Betrieb ist, nachdem die Temperatur des Innenraums der Kabine die eingestellte Temperatur erreicht hat, strömt das erwärmte Kühlmittel in Richtung der Kühlmittelspeicherung (130) entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131). Dieser Schritt entspricht einem zweiten Modus.
Wenn der Motor (122) des Fahrzeugs ausgeht, wird das durch den Motor (122) erwärmte Kühlmittel dem Heizkern (123) nicht kontinuierlich zugeführt, und somit wird der Innenraum der Kabine durch das Heizsystem (120) nicht erwärmt. Jedoch bewegt sich das erwärmte Kühlmittel, das innen in der Kühlmittelspeicherung (130) vorhanden ist, entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung (131) und geht durch den Heizkern (123) hindurch, um durch den Wärmeaustausch durch den Heizkern (123) den Innenraum der Kabine zu heizen.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass die gekühlte oder erwärmte Luft über einen bestimmten Zeitraum nach dem Ausgehen des Motors zugeführt wird, und modifiziert nicht das herkömmliche Klimatisierungssystem für Fahrzeuge, was dazu führt, dass die erforderliche Menge an Kältemittel nicht erhöht wird und die Möglichkeit minimiert, dass Kältemittel austritt. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung sehr geeignet für Fahrzeuge, für die eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und die Verhinderung von Umweltverschmutzung in Betracht gezogen werden.
Zusätzlich erlaubt die Zusammensetzung, bei der die Kühlmittelspeicherung innen im Rahmen der Kabine installiert ist, eine effiziente Nutzung des Raums und die Verringerung des Abstands zwischen den Heizkernen. Außerdem wird jegliche entwichene Energie zum Kühlen oder Heizen der Kabine verwendet und dies bringt somit letztlich die verbesserte Energieeffizienz.
Weiterhin wird die vorliegende Erfindung nur durch Verbinden der Kühlmittelspeicherung, der Zirkulationspumpe und des zweiten Ventils mit dem herkömmlichen Heizsystem konfiguriert, und kann somit leicht auf das herkömmliche Klimatisierungs- und Heizsystem angewandt werden. Da kein zusätzlicher separater Wärmetauscher erforderlich ist, können die Kosten und der Raum für den Einbau minimal gehalten werden.

Claims

Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem umfassend: – eine Kabine, in der sich eine Bedienungsperson aufhält; – einen Verdampfer, der ein Klimatisierungssystem zum Kühlen des Kabineninnenraums bildet; – einen Heizkern, der in der Nähe des Verdampfers installiert ist und der einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen wird, während ein Kühlmittel in ihm strömt; – eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern verbunden ist und erlaubt, dass das durch den Motor erwärmte Kühlmittel zwischen dem Heizkern und dem Motor zirkuliert; – eine Kühlmittelspeicherung, in der das Kühlmittel durch den Heizkern gespeichert wird; und – eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, durch die der Heizkern und die Kühlmittelspeicherung verbunden sind und die erlaubt, dass das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung zirkuliert, – wobei die Kühlmittelspeicherung innerhalb des Rahmens der Kabine installiert ist, und wobei beim Betrieb des Klimatisierungssystems das in dem Heizkern durch den Wärmeaustausch zwischen dem Verdampfer und dem Heizkern gekühlte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung zirkuliert, um in der Kühlmittelspeicherung gespeichert zu werden.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rahmen an der Außenseite der Kabine, aber nicht an der Innenseite der Kabine isoliert ist.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei während des Stillstands des Klimatisierungssystems das in der Kühlmittelspeicherung gespeicherte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulierungsleitung zirkuliert, um dem Heizkern zugeführt zu werden.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung an dem Abschnitt, an dem sich der Heizkern befindet, kombiniert sind.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 4, wobei an der Position, an der die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung kombiniert sind, ein erstes Ventil, das die Zirkulation des Kühlmittels erlaubt oder verhindert, installiert ist, wobei das Klimatisierungssystem in der Reihenfolge des ersten Modus und des zweiten Modus arbeitet, wobei das erste Ventil im ersten Modus geschlossen ist und im zweiten Modus offen.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei eine Zirkulationspumpe, die es dem Kühlmittel erlaubt, entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung zu zirkulieren, und ein zweites Ventil, das die Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung erlaubt oder verhindert, an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung installiert sind, wobei im ersten Modus die Zirkulationspumpe stillsteht und das zweite Ventil geschlossen ist und im zweiten Modus die Zirkulationspumpe arbeitet und das zweite Ventil offen ist.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 6, wobei an der ersten Kühlmittelzirkulationsleitung ein drittes Ventil installiert ist, das die Strömung des Kühlmittels von der Kühlmittelspeicherung zum Motor erlaubt oder verhindert, und wobei im zweiten Modus, wenn der Betrieb des Klimatisierungssystem angehalten ist, das dritte Ventil geschlossen ist.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7, das weiterhin einen Kompressor umfasst, der vom Motor betrieben wird und das Klimatisierungssystem bildet, wobei der Betrieb des Klimatisierungssystems angehalten wird, während der Betrieb des Kompressors angehalten ist.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, das ein Klimatisierungsgehäuse umfasst, das den Verdampfer und den Heizkern aufnimmt.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem umfassend: – eine Kabine, in der sich eine Bedienungsperson aufhält; – einen Heizkern, der einem Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft unterzogen wird, während ein Kühlmittel in ihm strömt; – eine erste Kühlmittelzirkulationsleitung, die mit dem Heizkern verbunden ist und erlaubt, dass das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und dem Motor zirkuliert; – eine Kühlmittelspeicherung, die das durch den Motor erwärmte Kühlmittel speichert; und – eine zweite Kühlmittelzirkulationsleitung, durch die der Heizkern und die Kühlmittelspeicherung verbunden sind und die erlaubt, dass das Kühlmittel zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung zirkuliert, – wobei die Kühlmittelspeicherung innerhalb des Rahmens der Kabine installiert ist, und wobei beim Betrieb des Motors einiges des durch den Motor erwärmten Kühlmittels in der Kühlmittelspeicherung gespeichert wird.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 10, wobei der Rahmen an der Außenseite der Kabine, aber nicht an der Innenseite der Kabine isoliert ist.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 10, wobei während des Stillstands des Motors das in der Kühlmittelspeicherung gespeicherte Kühlmittel entlang der zweiten Kühlmittelzirkulierungsleitung zirkuliert, um dem Heizkern zugeführt zu werden.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 12, wobei die erste Kühlmittelzirkulationsleitung und die zweite Kühlmittelzirkulationsleitung an der Position, an der sich der Heizkern befindet, kombiniert sind.
Fahrzeug mit einem Temperatursteuerungssystem nach Anspruch 13, wobei eine Zirkulationspumpe, die es dem Kühlmittel erlaubt, entlang der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung zu zirkulieren, und ein zweites Ventil, das die Zirkulation des Kühlmittels zwischen dem Heizkern und der Kühlmittelspeicherung erlaubt oder verhindert, an der zweiten Kühlmittelzirkulationsleitung installiert sind, wobei der Motor in der Reihenfolge des ersten Modus und des zweiten Modus arbeitet; und wobei im ersten Modus die Zirkulationspumpe stillsteht und das zweite Ventil geschlossen ist und im zweiten Modus die Zirkulationspumpe arbeitet und das zweite Ventil offen ist.