DE19513710A1 - Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und Anordnung derselben in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und Anordnung derselben in einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Klima­ anlage und die Anordnung derselben in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 2.
Aus der deutschen Patentanmeldung P 43 34 210.8 ist beispiels­ weise bekannt, daß die Brennkraftmaschine eines gattungsgemäßen Kraftfahrzeuges am Ende einer antriebslosen Schwungnutzphase durch den Fahrer wieder gestartet und in den Antriebsstrang eingekuppelt werden kann. Dies geschieht in der Regel durch eine Betätigung des Gangwahlhebels oder des Fahrpedals. Zudem ist z. B. aus der Zeitschrift mot auto technik zukunft Nr. 23, 1992 bekannt geworden, daß sich die Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Motorbremsbetriebes mittels eines Schalters an einem Schalthebel eines derartigen Kraftfahrzeuges auch manuell starten und in den Antriebsstrang einkuppeln läßt.
Außerdem ist aus der deutschen Patentanmeldung P 43 43 834.2 ein Parallel-Hybridfahrzeug bekannt, bei dem zwischen einer der Brennkraftmaschine nachgeordneten und einer weiteren dem Getriebe vorgeordneten Kupplung eine Motor-Generator-Maschine angeordnet ist. Kraftfahrzeuge mit einem derartigen Aggregate­ aufbau erlauben es, dieses von der Kupplungsbetätigung entweder elektromotorisch oder über die Brennkraftmaschine anzutreiben. Zudem kann die Motor-Generator-Maschine im verbrennungsmotori­ schen Antriebsmodus als Generator arbeiten und so eine in dem Kraftfahrzeug vorhandene elektrische Batterie aufladen. Außer­ dem kann mit einem derartigen Antriebsstrangkonzept ebenso wie bei dem vorerwähnten Konzept in Betriebsphasen, in denen das Kraftfahrzeug keine Vortriebskraft benötigt, die Brennkraft­ maschine abgeschaltet und das Fahrzeug im sogenannten Schwung­ nutzbetrieb langsam ausrollen.
Schließlich ist aus dieser Druckschrift bekannt, auf der dem Getriebe abgewandten Seite der Brennkraftmaschine eine dritte Kupplung vorzusehen, mit der ein weiterer Generator zum Auf­ laden der Batterie in den Antriebsstrang einkuppelbar ist.
Als nachteilig wird bei derartigen Antriebsanordnungen angese­ hen, daß komfortsteigernde und von der Brennkraftmaschine direkt anzutreibende Nebenaggregate in der Regel nicht zum Ein­ satz kommen können, weil ihr Betrieb immer dann unterbrochen wird, wenn die Brennkraftmaschine außer Betrieb ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für Kraftfahrzeuge mit gattungsgemäßen Antriebsaggregateaufbau ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage sowie deren bauliche Einbindung in einen solchen Antriebsstrang vorzuschlagen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für das Steuerungsverfahren aus den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, während die erfin­ dungsgemäße Anordnung der Klimaanlage in einem gattungsgemäßen Antriebsstrang durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gekenn­ zeichnet ist.
Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der dem Getrie­ be abgewandten Seite der Brennkraftmaschine zwei weitere Kupp­ lungen angeordnet sind, zwischen denen der Kompressor der Klimaanlage angeordnet ist. Die beiden zusätzlichen Kupplungen sind über Steuerleitungen mit einem Steuergerät verbunden, das auch die Betätigung der der Brennkraftmaschine auf der Getriebe­ seite nachgeordneten Kupplungen steuert. Zudem ist ein Schalter vorgesehen, der mit dem Steuerungsgerät verbunden ist und zur Ein- oder Ausschaltung der Klimaanlage über das Steuergerät dient. Auf der von der Brennkraftmaschine abgewandten Seite des Kompressors der Klimaanlage ist zudem ein Elektromotor vorgese­ hen, der über die auf dieser Seite angeordneten Kupplung mit dem Kompressor verbindbar ist.
Gemäß dem beanspruchten Verfahren zum Betrieb der Klimaanlage an dem gattungsgemäßen Fahrzeug wird vorgeschlagen, daß immer dann, wenn die Brennkraftmaschine aus dem Antriebsstrang abge­ kuppelt und stillgesetzt wird, die Kupplung zwischen der Brenn­ kraftmaschine und dem Klimaanlagenkompressor geöffnet, und die Kupplung zwischen dem Kompressor und dem Elektromotor geschlos­ sen wird. Durch die anschließende Aktivierung des Elektromotors kann so die Klimaanlage trotz Stillstandes der Brennkraft­ maschine ohne Komfortverlust für den Fahrer des Kraftfahrzeuges in Betrieb bleiben.
Zur Erläuterung des Aufbaus und der Steuerung des Betriebes der Klimaanlage sind in der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele dargestellt die im folgenden näher erläutert werden. Im einzel­ nen zeigt
Fig. 1 einen Antriebsstrang mit einer Klimaanlage und einer Kupplung zwischen der Brenn­ kraftmaschine und dem Getriebe, sowie
Fig. 2 einen Antriebsstrang mit einer Klimaanlage und zwei zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordneten Kupplungen.
In dem in Fig. 1 dargestellten Antriebsstrang ist mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Kurbelwelle 2 über eine Kupplung 11 mit einem Getriebe 3 verbindbar ist. Dem Getriebe nachgeordnet ist ein Differentialgetriebe 4, von dem zwei Achs­ wellen 5, 6 mit Fahrzeugrädern 7, 8 abgehen.
Zu dem Antriebsstrang gehört zudem ein Steuergerät 22, das über gestrichelt dargestellte Steuerleitungen unter anderen mit den Kupplungen 9 bis 11, dem Fahrpedal 23 und dem Betätigungs­ schalter 11 für die Klimaanlage verbunden ist.
Auf der dem Getriebe abgewandten Seite der Brennkraftmaschine ist ein Klimaanlagenkompressor 12 angeordnet, der über eine Kupplung 9 mit der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Zudem ist eine dritte Kupplung 10 vorgesehen, mit der der Klimaanlagen­ kompressor 12 mit einem Elektromotor 16 koppelbar ist. Der Elektromotor 16 ist seinerseits über elektrische Zuleitungen mit einer elektrischen Batterie 17 verbunden.
Die Klimaanlage als solche umfaßt in bekannter Weise den schon erwähnten Kompressor 12, der über eine Leitung für ein Wärme­ tauschermedium mit einem Verdampfer 13, einem Entspannungsven­ til 14 und einem Kondensator 15 verbunden ist. Im Kondensator 15 ist eine Kühlleitung 18 angeordnet, die mit einem nicht wei­ ter dargestellten Wärmetauscher verbunden ist.
Der Antriebsstrang gemäß Fig. 2 stellt den eines an sich be­ kannten Parallel-Hybridfahrzeuges dar. Er unterscheidet sich von dem Antriebsstrang nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Getriebe 3 eine zweite Kupplung 20 angeordnet ist und daß zwischen den beiden Kupplungen 11, 20 eine Motor-Generator-Maschine 21 befindlich ist.
Mit Hilfe dieser Elektromaschine 21 läßt sich ein derart aus­ gerüstetes Kraftfahrzeug auch elektromotorisch betreiben. Für den elektromotorischen Betrieb wird dazu die Kupplung 11 von dem Steuergerät 22 veranlaßt geöffnet und die Brennkraft­ maschine 1 stillgesetzt. Eine in dieser Darstellung nicht wei­ ter gezeigte elektrische Verbindungsleitung zu der Batterie 17 ermöglicht bei geschlossener Kupplung 20 den elektromotorischen Antrieb mittels der Motor-Generator-Maschine 21. Der verbren­ nungsmotorische Betrieb wird dadurch erreicht, daß beide Kupp­ lungen 11, 20 geschlossen sind. Auf diese Weise ist ein direkter Durchtrieb von der Kurbelwelle 2 der Brennkraft­ maschine 1 zu dem Getriebe 3 möglich. In dieser Betriebsart kann die Elektromaschine 21 als Generator arbeiten und die Batterie 17 aufladen.
Ähnlich wie bei der Antriebsanordnung gemäß Fig. 1 kann auch bei diesem Parallel-Hybridfahrzeug in sogenannten Schwungnutz­ phasen die Brennkraftmaschine aus dem Antriebsstrang durch öff­ nen der Kupplung 11 herausgenommen und stillgesetzt werden. Um den Betrieb des eingeschalteten Klimaanlagenkompressors 12 auch weiterhin zu gewährleisten, ist auch hier auf der vom Getriebe wegweisenden Seite der Brennkraftmaschine 1 eine Kupplung 9 vorgesehen, mit den der Kompressor 12 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine an- oder abkuppelbar ist. Zudem ist auch hier auf der von der Brennkraftmaschine wegweisenden Seite des Kompressors 12 eine weitere Kupplung 10 vorgesehen, mit dem ein mit einer Batterie 17 verbundener Elektromotor 16 an den Klimaanlagenkompressor 12 ankuppelbar ist.
Der Aufbau der Klimaanlage als solche entspricht dem wie er zur Fig. 1 erläutert wurde. Die Arbeitsweise des Antriebsstranges steuert auch hier ein Steuergerät 22 das unter anderem über gestrichelt dargestellte Steuerleitungen mit den Kupplungen 9 bis 11 und 20 verbunden ist. Zudem ist auch hier eine Verbin­ dungsleitung zwischen dem Steuergerät 22 und dem Fahrpedal 23 sowie mit dem Betriebsschalter 19 für die Klimaanlage vor­ handen. Zur Sicherstellung eines ununterbrochenen Betriebes der Klimaanlage bei geschlossenem Schalter 19 ist vorgesehen, daß bei geöffneter Kupplung 11 und stillgelegter Brennkraftmaschine 1 die Kupplung 9 zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Klimaanlagenkompressor 12 geöffnet und die Kupplung 10 zwischen dem Kompressor 12 und dem Elektromotor 16 geschlossen ist. Auf diese Weise kann unabhängig davon, ob ein elektromotorischer Betrieb durch die Maschine 21 oder eine Schubbetriebsphase mit Motorstillegung vorliegt, der Klimaanlagenkompressor 12 seine Arbeit verrichten.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage in einem Kraftfahr­ zeug, wobei der Kompressor der Klimaanlage von einer über eine Kupplung mit einem Getriebe verbindbaren Brennkraft­ maschine antreibbar und mittels Schalterbetätigung ein- oder ausschaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei eingeschalteter Klimaanlage, geöffneter erster Kupp­ lung (11) zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe, sowie bei stillstehender Brennkraftmaschine eine zweite Kupplung (9) zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kom­ pressor der Klimaanlage geöffnet, sowie eine dritte Kupplung (10) zwischen dem Kompressor und einem Elektromotor geschlossen ist,
daß bei eingeschalteter Klimaanlage, geschlossener erster Kupplung (11) und laufender Brennkraftmaschine die zweite Kupplung (9) geschlossen und die dritte Kupplung (10) geöff­ net ist,
und daß bei laufender Brennkraftmaschine, geschlossener erster Kupplung (11) und ausgeschalteter Klimaanlage die zweite Kupplung (9) geöffnet und dritte Kupplung (10) ge­ öffnet oder geschlossen ist.
2. Antriebsanordnung zum Betrieb einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug mit einer über wenigstens eine erste Kupplung (11) mit einem Getriebe (3) verbindbaren Brennkraftmaschine (1),
mit einem mit dem Getriebe (3) verbundenen Differential­ getriebe (4), von dem Achswellen (5, 6) mit daran ange­ ordneten Rädern (7, 8) abgehen,
mit einem Steuergerät (22), das über Signal- oder Steuer­ leitungen mit einem Fahrpedal (23), den Kupplungen (11, 20) und mit einem Schalter (19) für die Betätigung der Klima­ anlage verbunden ist,
und mit einem von der Brennkraftmaschine (1) antreibbaren Kompressor (12) einer Klimaanlage,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompressor (12) mit der Brennkraftmaschine (1) über eine zweite Kupplung (9) und mit einem von einer elektri­ schen Batterie (17) speisbaren Elektromotor (16) über eine dritte Kupplung (10) verbindbar ist.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimaanlage einen Kompressor (12), einen Verdampfer (13), einen Entspannungsventil (14) und einen Kondensator (15) umfaßt.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennkraftmaschine (1) und dem Getriebe (3) eine Motor-Generator-Maschine (21) angeordnet ist, die über die erste Kupplung (11) mit der Kurbelwelle (2) der Brenn­ kraftmaschine (1) und über eine weitere Kupplung (20) mit der Eingangswelle des Getriebes (3) verbindbar ist.
5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (9, 10) über Steuer­ leitungen mit dem Steuergerät (22) verbunden sind.
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