DE19745028A1 - Verfahren und Vorrichtung zur verdampfervereisungsgeschützten Klimaanlagensteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung einer Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendet. Mit den Mitteln zur steuerbaren Zuführung des Kältemittels zum Verdampfer mit variabler Menge und/oder variabler Temperatur läßt sich die Kälteleistung der Klimaanlage variabel einstellen. Eine bekannte Anforderung gerade auch an Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen besteht dar­ in, daß stets gewährleistet sein muß, daß zu keinem Zeitpunkt eine Verdampfervereisung auftritt, da dies unter anderem eine Unterbrechung der Zufuhr von Klimatisierungsluft in die Fahr­ zeugkabine zur Folge hat. Zu diesem Zweck sind bereits ver­ schiedentlich Verfahren und Vorrichtungen zur verdampferver­ eisungsgeschützten Klimaanlagensteuerung vorgeschlagen wor­ den.

So sind aus der Offenlegungsschrift DE 195 07 667 A1 ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art be­ kannt, bei denen die Abschalttemperatur eines als Kältemit­ tel-Zuführungsmittel fungierenden Kompressors dynamisch in Abhängigkeit von der Leistung eines dem Verdampfer zugeordne­ ten Gebläses und/oder von der Temperatur der vom Verdampfer­ gebläse angesaugten Luft mit steigender Gebläseleistung bzw. steigender Ansauglufttemperatur fallend vorgegeben wird.

Ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art sind in der Offenlegungsschrift EP 0 557 747 A2 beschrieben. Als relevante Meßgröße für den dortigen dynamischen Vereisungsschutz dient der Saugdruck eines Kom­ pressors bzw. dessen Anstiegsrate nach einer jeweiligen Kom­ pressordeaktivierung. Der Kompressorsaugdruck entspricht da­ bei dem Kältemitteldruck am Verdampferausgang. Der Kompressor wird deaktiviert, wenn der Saugdruck unter einen vorgegebenen Abschaltdruck fällt, und wieder aktiviert, wenn der Saugdruck über einen vorgegebenen Anschaltdruck ansteigt. Gleichzeitig wird die Zeitdauer vom Abschaltzeitpunkt bis zum Wiederan­ schalten des Kompressors gemessen. Der Abschaltdruck wird dann als Funktion dieser gemessenen Zeitdauer variabel aktua­ lisiert, wobei er um so kleiner gewählt wird, je größer diese gemessene Zeitdauer ist.

In der deutschen Patentanmeldung Nr. 197 36 818 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei denen laufend die Verdampfertemperatur er­ faßt und daraus der Verdampfertemperaturgradient während Be­ triebsphasen mit deaktiviertem und/oder aktiviertem Kompres­ sor ermittelt wird. Der Kompressor wird deaktiviert, wenn die Verdampfertemperatur unter eine Abschalttemperatur absinkt, die in Abhängigkeit vom ermittelten Verdampfertemperaturgra­ dient variabel vorgegeben wird. Die Anpassung der Abschalt­ temperatur an den ermittelten Verdampfertemperaturgradient erfolgt so, daß einerseits eine Verdampfervereisung zuverläs­ sig verhindert und andererseits das Leistungspotential der Klimaanlage möglichst gut ausgenutzt wird.

Ein generelles Problem bei Klimaanlagen mit einem auf einer Verdampfertemperaturüberwachung basierenden Verdampferverei­ sungsschutz liegt darin, daß stets ein ausreichender Sicher­ heitsabstand der momentanen Verdampfertemperatur zum Verei­ sungspunkt eingehalten werden muß, so daß es schwierig ist, die maximal mögliche Kälteleistung der Klimaanlage in allen Betriebspunkten stets voll auszunutzen, ohne Kälteleistung durch frühzeitiges Herunterregeln der Kältemittel- Zuführungsmittel ungenutzt zu lassen. Zudem wird durch her­ kömmliche Verdampfertemperaturfühler in Form von Luft- oder Einstecksensoren immer nur die lokale Verdampfertemperatur am Sensorort gemessen, so daß eine nur teilweise Verdampferver­ eisung unter Umständen nicht erkannt wird.

Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereit­ stellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit denen sich mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine Verdampfervereisung zuverlässig ver­ hindern und das Leistungspotential der Klimaanlage möglichst gut ausnutzen läßt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ei­ ner Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4.

Beim Verfahren nach Anspruch 1 wird der Druck des Klimatisie­ rungsluftstroms am Verdampfer erfaßt, und die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels werden in Abhängigkeit vom erfaßten Druck des Klimatisie­ rungsluftstroms am Verdampfer eingestellt. Durch die erfin­ dungsgemäß vom gemessenen Druck des Klimatisierungsluftstroms am Verdampfer erfolgende Einstellung der Menge und/oder der Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels läßt sich die Kälteleistung der Klimaanlage in Abhängigkeit von diesem Klimatisierungsluftstromdruck steuern, insbesondere so, daß einer beginnenden Verdampfervereisung entgegengewirkt wird. Dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß im Fal­ le einer einsetzenden Verdampfervereisung wegen der daraus folgenden Verengung des Luftdurchtrittsquerschnitts am Ver­ dampfer der Druck des über den Verdampfer hinweggeführten Klimatisierungsluftstroms stromaufwärts des Verdampfers, d. h. an dessen Vorderseite, bezogen auf den Druck stromabwärts des Verdampfers, d. h. an dessen Rückseite, steil anzusteigen be­ ginnt. Auf diese Weise kann die volle Kühlleistung der Anlage bis zu einer beginnenden Verdampfervereisung genutzt werden, die an einem steilen Anstieg des Druckabfalls über den Ver­ dampfer hinweg erkannt wird, wonach dann unverzüglich die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels kälteleistungsreduzierend verändert werden kön­ nen, so daß die Verdampfervereisung nicht fortschreitet bzw. sich wieder zurückbildet. Mit dieser Vorgehensweise kann da­ her der Betriebspunkt der Anlage vergleichsweise nahe am Ver­ eisungspunkt des Verdampfer gewählt werden.

Der Sensoraufwand kann gering gehalten werden, da es gegebe­ nenfalls genügt, einen signifikanten Anstieg des verdampfer­ vorderseitigen Klimatisierungsluftstromdrucks bzw. des Druck­ abfalls, d. h. des Differenzdrucks, über den Verdampfer hinweg sicher zu erkennen, was mit einer relativ einfachen Drucksen­ sorik möglich ist. Insbesondere muß nicht unbedingt eine Drucksensorik benutzt werden, mit der das absolute Druckni­ veau gemessen werden kann. Die vorliegende Methode der Erken­ nung einer drohenden Verdampfervereisung durch Messung des Klimatisierungsluftstromdrucks hat zudem den Vorteil, daß dies eine nichtlokale Erfassung der Verdampfervereisung rea­ lisiert, mit der schon eine teilweise Verdampfervereisung we­ gen des dann schon geringer werdenden Gesamtdurchtrittsquer­ schnitts für den Klimatisierungsluftstrom durch den Verdamp­ fer unabhängig vom genauen Druckmeßort sicher erkannt werden kann.

Die Vorrichtung nach Anspruch 4 eignet sich zur Durchführung des Verfahrens, wozu insbesondere eine entsprechende Druck­ sensorik im Klimatisierungsluftkanal vorgesehen und die Steu­ ereinheit zur Ansteuerung der Kältemittel-Zuführungsmittel, wie eines Kompressors, geeignet ausgelegt ist.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren beinhal­ tet die Druckerfassung eine Erfassung wenigstens des Klimati­ sierungsluftstromdrucks stromaufwärts des Verdampfers oder des Druckabfalls über den Verdampfer hinweg und eine Auswer­ tung der gemessenen Druckgröße zur kälteleistungsreduzieren­ den Veränderung der Menge und/oder der Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels dann, wenn der erfaßte verdampferfrontseitige Druck oder dessen Änderungsrate, d. h. der Druckgradient, oder die Druckdifferenz oder deren Gra­ dient einen jeweils vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Die Auswertung des Druckgradienten hat dabei den Vorteil, daß diese Größe vom absoluten Druckniveau und damit von der Kli­ maanlagendimensionierung weitestgehend unabhängig ist und durch einen entsprechend steilen Anstieg des Druckgradienten dennoch eine drohende Verdampfervereisung zuverlässig erkannt wird. Die nach Anspruch 5 weitergebildete Vorrichtung eignet sich speziell zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Verfahren wird festgestellt, ob eine erkannte Erhöhung des verdampferfront­ seitigen Drucks oder dessen Gradienten oder der Druckdiffe­ renz oder deren Gradienten um mehr als ein vorgebbares Maß auf eine erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit, eine erhöhte Luft­ förderleistung eines Klimatisierungsluftgebläses und/oder ei­ ne Austrittsquerschnittsveränderung des Klimatisierungsluft­ kanals zurückzuführen ist und somit nicht auf einer drohenden Verdampfervereisung beruht. Nur wenn dies nicht der Fall ist, werden die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels kälteleistungsreduzierend verändert, um eine Verdampfervereisung zu unterbinden. Ansonsten kann diese Maßnahme unterbleiben. Die nach Anspruch 6 weitergebil­ dete Vorrichtung eignet sich speziell zur Durchführung dieses Verfahrens.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Klimaanlage mit einer Vorrichtung zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung derselben,

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des von der Vor­ richtung von Fig. 1 durchgeführten Verfahrens zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung der Klima­ anlage,

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer in einem Kraft­ fahrzeug verwendeten Modifikation der Klimaanlage von Fig. 1 und

Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des von der Vor­ richtung von Fig. 3 durchgeführten Verfahrens zur verdampfervereisungsgeschützten Klimaanlagensteue­ rung.

In Fig. 1 ist schematisch eine beispielsweise für ein Kraft­ fahrzeug verwendbare Klimaanlage mit einem Kältemittelkreis­ lauf dargestellt, der einen von einem geeigneten Kältemittel durchströmbaren Verdampfer 1 und als Mittel zur steuerbaren Zuführung des Kältemittels zum Verdampfer 1 mit variabler Menge und Temperatur einen Kompressor 2 umfaßt, der über eine Magnetkupplung 3 an einen nicht gezeigten mechanischen An­ trieb angekoppelt ist, z. B. an den Antriebsmotor eines Kraft­ fahrzeuges. Das vom Kompressor verdichtete Kältemittel wird in herkömmlicher Weise durch einen mittels eines Kondensator­ luftstroms 4 gekühlten Kondensator 5 hindurchgeleitet und dort kondensiert, wonach es über ein Expansionsorgan 6 in den Verdampfer 1 geleitet wird. Der Verdampfer 1 befindet sich in einem Klimatisierungsluftkanal 7, in welchem mittels eines Lüfters 8 Frischluft oder Umluft 9 angesaugt und als Klimati­ sierungsluftstrom 10 über den Verdampfer 1 hinweg geleitet, d. h. durch den Luftdurchtrittsquerschnitt desselben hindurch­ geführt, und dann in üblicher, nicht gezeigter Weise in einen zu klimatisierenden Raum, z. B. eine Fahrzeugkabine, ausgebla­ sen wird. Bei aktiviertem Kältemittelkreislauf, d. h. einge­ schaltetem Kompressor 2, wird der Klimatisierungsluftstrom 10 am Verdampfer 1 von dem mit ihm dort in Wärmekontakt stehen­ den Kältemittel abgekühlt. Bei Bedarf kann zusätzlich ein Heizelement im Klimatisierungsluftkanal 7 vorgesehen sein, wenn dem zu klimatisierenden Raum nicht nur abgekühlte, son­ dern zeitweise auch aufgeheizte Luft zugeführt werden soll.

Die verschiedenen steuerbaren Komponenten der Klimaanlage werden von einer Steuereinheit 12 gesteuert. Soweit dies in herkömmlicher Weise erfolgt, ist dies in Fig. 1 nicht weiter dargestellt. Charakteristisch an der vorliegenden Klimaanla­ gensteuerung ist, daß die Steuereinheit 12 den Kompressor 2 in Abhängigkeit vom ihr zugeführten Ausgangssignal einer Drucksensorik 13 steuert, die im Klimatisierungsluftkanal 7 am Verdampfer 1 angeordnet ist. Die nur schematisch gezeigte, herkömmliche Drucksensorik 13 ist so ausgelegt, daß sie den Druckabfall, d. h. die Druckdifferenz, des Klimatisierungs­ luftstroms 10 am Verdampfer erfaßt, d. h. den Luftdruck strom­ aufwärts des Verdampfers 1 bezogen auf den Luftdruck stromab­ wärts des Verdampfers 1. Dieser Druckabfall ist in eindeuti­ ger Weise vom Luftdurchtrittsquerschnitt des Verdampfers 1 abhängig, d. h. eine Änderung des Luftdurchtrittsquerschnitts hat unmittelbar eine zugehörige, von der Drucksensorik 13 er­ faßte Änderung des Druckabfalls am Verdampfer 1 zur Folge. Die Steuereinheit 12 nutzt diese Tatsache dazu, die Klimaan­ lage nach einem Verfahren zu steuern, mit dem eine Vereisung des Verdampfers zuverlässig verhindert bzw. eine teilweise eingetretene Vereisung wieder rückgängig gemacht wird. Dieses Steuerverfahren wird nachfolgend unter Bezunahme auf das Dia­ gramm von Fig. 2 erläutert.

Das obere Teilbild von Fig. 2 zeigt während einer typischen Betriebsphase der Klimaanlage den von der Drucksensorik 13 am Verdampfer 1 gemessenen Druckabfall dp als Funktion der Zeit t. Solange die Steigung der gemessenen Druckabfall-Kennlinie K_dp im aktiven Klimaanlagenbetrieb einen vorgebbaren Schwell­ wert m_s nicht überschreitet, erfolgt die Anlagensteuerung durch die Steuereinheit 12 und damit insbesondere die Steue­ rung des Kompressors 2 in üblicher Weise. Dies ist im Dia­ gramm von Fig. 2 vom Ausgangszeitpunkt t₀ bis zu einem ange­ nommenen Zeitpunkt t₁ der Fall. Die Steuereinheit 12 hält in diesem Zeitraum die Magnetkupplung 3 eingeschaltet, d. h. ein zugehöriges, im unteren Teilbild von Fig. 2 dargestelltes Kupplungssteuersignal M befindet sich auf seinem Einschaltpe­ gel, so daß der Kompressor 2 mechanisch angetrieben wird.

Je nach gewähltem Kompressortyp kann die Kompressoransteue­ rung anstelle oder zusätzlich zur gezeigten schaltbaren me­ chanischen An- und Abkopplung des Kompressors 2 von einem me­ chanischen Antrieb weitere Steuerungsmaßnahmen beinhalten. Nur bei einem sogenannten ungeregelten Kompressortyp erfolgt die Regelung von Menge und Temperatur des dem Verdampfer 1 zugeführten Kältemittels allein durch getaktetes Ein- und Ausschalten der Magnetkupplung 3. Bei einem intern geregelten Kompressortyp, bei dem die Magnetkupplung 3 nur optional vor­ gesehen ist, kann der Kompressor 2 durch die Steuereinheit 12 in nicht näher gezeigter, herkömmlicher Weise intern mit kon­ stantem Saugdruck oder durch eine vorhandene externe Saug­ druck- bzw. Hubvolumen-Einstellmöglichkeit geregelt werden. Eine solche Hubvolumen-Regelbarkeit ist im mittleren Teilbild von Fig. 2 veranschaulicht, das eine entsprechende Hubvolu­ men-Kennlinie K_H des Kompressor-Hubvolumens H als Funktion der Zeit t wiedergibt.

Sobald während des aktiven Kühlbetriebs der Klimaanlage der Verdampfer 1 zu vereisen beginnt, hat dies eine entsprechende Verengung der Luftdurchtritte am Verdampfer 1 und damit eine Verengung von dessen Luftdurchtrittsquerschnitt zur Folge. Dies wirkt sich unmittelbar auf den von der Drucksensorik 13 gemessenen Druckabfall dp am Verdampfer 1 dahingehend aus, daß es zu einem raschen Anstieg des Druckabfalls dp kommt, da sich der Klimatisierungsluftstrom 10 wegen des enger werden­ den Luftdurchtrittsquerschnitts des Verdampfers 1 stromauf­ wärts desselben anstaut, während der Luftdruck stromabwärts des Verdampfers 1 im wesentlichen gleichbleibt. Dieser rasche Anstieg des Druckabfalls dp hat zur Folge, daß die Steigung m=tanα der Druckdifferenz-Kennlinie K_dp den vorgegebenen Schwellwert m_s übersteigt, wie in Fig. 2 etwa zum Zeitpunkt t₁ angenommen. Die Steuereinheit 12 erkennt diese Überschrei­ tung des Schwellwertes m- und steuert daraufhin den Kompres­ sor 2 so, daß die Menge und die Temperatur des dem Verdampfer 1 zugeführten Kältemittels kälteleistungsreduziert verändert werden. Beim ungeregelten Kompressortyp bedeutet dies ein Ausschalten der Magnetkupplung 3 zu diesem Zeitpunkt t₁, in­ dem das Kupplungssteuersignal M auf seinen Abschaltpegel wechselt, wie im unteren Teilbild von Fig. 2 dargestellt, so daß der Kompressor 2 durch Abkopplung von seinem mechanischen Antrieb abgeschaltet wird. Bei dem in seinem Hubvolumen re­ gelbaren Kompressortyp steuert die Steuereinheit 12 den be­ treffenden Kompressor 2 so an, daß er bei erkannter Verdamp­ fervereisung mit verringertem Hubvolumen H betrieben wird, wie im mittleren Teilbild von Fig. 2 veranschaulicht, wobei das Hubvolumen H bei Bedarf bis auf null heruntergeregelt werden kann.

Wie aus dem oberen Teilbild von Fig. 2 hervorgeht, beginnt sich der Druckabfall dp am Verdampfer 1 sehr rasch nach Ab­ schalten der Magnetkupplung 3 bzw. der Reduzierung des Hubvo­ lumens H wieder zu verringern, was signalisiert, daß der Ver­ dampfer wieder vereisungsfrei geworden ist. Wenn der Druckab­ fall dp wieder auf seinen normalen, die Vereisungsfreiheit des Verdampfers 1 anzeigenden Wert abgefallen ist, veranlaßt die Steuereinheit 12, wenn weiterhin ein Kälteleistungsbedarf besteht, ein Wiedereinschalten der Magnetkupplung 3 bzw. ein Wiederanheben des Kompressor-Hubvolumens H, so daß wieder kälteres Kältemittel in größerer Menge durch den Verdampfer 1 geleitet wird, um den Klimatisierungsluftstrom 10 zu kühlen. Auf diese Weise stellt die Steuereinheit 12 für die Klimaan­ lage stets einen Arbeitspunkt im Grenzbereich sehr nahe der Verdampfervereisung ein, sofern ausreichend Kälteleistung zur Verfügung steht.

Wie am gezeigten Beispiel erläutert, kann somit erfindungsge­ mäß die maximal mögliche Kälteleistung in allen Betriebspunk­ ten immer voll ausgenutzt werden, ohne daß Kälteleistung durch frühzeitiges Abschalten der Magnetkupplung 3 bzw. Zu­ rückregeln des Kompressor-Hubvolumens H ungenutzt bleibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die für die Steuerung der Klimaanlage hinsichtlich Verdampfervereisungsschutz verwende­ te Messung des Druckabfalls am Verdampfer 1 schon auf eine nur teilweise Verdampfervereisung und unabhängig davon an­ spricht, an welcher Stelle des Verdampfers 1 diese partielle Vereisung vorliegt. Die Heranziehung des Gradienten des Druckabfalls über dem Verdampfer 1 als Maß für eine beginnen­ de Verdampfervereisung erfordert zudem nur vergleichsweise geringen Sensoraufwand, da ein signifikanter Anstieg dieser Druckdifferenz am Verdampfer 1 relativ einfach detektierbar ist und das von vielen Anlagen- und Umgebungsparametern ab­ hängige absolute Druckniveau im Klimatisierungsluftkanal 7 nicht unbedingt exakt bestimmt werden muß. Falls gewünscht, können selbstverständlich die Drucksensorik 13 und die Steuer­ einheit 12 so ausgelegt sein, daß das absolute Druckniveau im Klimatisierungsluftkanal 7 strömungsaufwärts und gegebenen­ falls auch strömungsabwärts des Verdampfers 1 hinreichend ge­ nau bestimmbar ist. Dann könnte als Kriterium für eine begin­ nende Verdampfervereisung statt, wie am gezeigten Beispiel beschrieben, des Druckdifferenzgradienten die Druckdifferenz dp selbst bzw. der Druck des Klimatisierungsluftstroms 10 stromaufwärts des Verdampfers 1, d. h. an der Verdampfervor­ derseite, herangezogen werden.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Modifikation des Ausführungsbei­ spiels der Fig. 1 und 2 veranschaulicht, wobei die in Fig. 3 dargestellte Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug verwendet wird und gegenüber der Anlage von Fig. 1 dahingehend modifi­ ziert ist, daß der Steuereinheit 12 als weitere Eingangs­ signale ein Gebläsespannungssignal 14, ein Klappenstellungs­ signal 15 und ein Fahrgeschwindigkeitssignal 16 zugeführt und von ihr bei der verdampfervereisungsschützenden Regelung von Menge und Temperatur des dem Verdampfer 1 zugeführten Kälte­ mittels durch entsprechende Ansteuerung der Magnetkupplung 3 oder entsprechende Einstellung des Hubvolumens eines Kompres­ sors 2 vom intern geregelten Typ berücksichtigt werden. An­ sonsten entspricht der Aufbau der Anlage von Fig. 3 demjeni­ gen von Fig. 1, so daß für die einzelnen Komponenten überein­ stimmende Bezugszeichen verwendet sind und auf die Beschrei­ bung zu Fig. 1 verwiesen werden kann.

Anhand des zugeführten Gebläsespannungssignals 14, das die Speisespannung des Lüftergebläses 8 angibt, erkennt die Steu­ ereinheit 12 die Luftförderleistung des Lüfters 8 und damit die Menge an angesaugter Luft 9. Anhand des Klappenstellungs­ signals 15 erkennt die Steuereinheit 12 die Stellung von in üblicher Weise austrittsseitig des sich in mehrere Ausström­ zweige verzweigenden Klimatisierungsluftkanals 7 vorgesehenen Luftklappen und damit den jeweils momentanen Gesamtaustritts­ querschnitt des Klimatisierungsluftkanals 7. Über das Fahrge­ schwindigkeitssignal 16 erhält die Steuereinheit 12 die In­ formation über die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit. Damit ist die Steuereinheit 12 in der Lage, der Tatsache Rechnung zu tragen, daß sich schon ohne drohende Verdampfervereisung der Druckabfall dp des Klimatisierungsluftstroms 10 über den Verdampfer 1 hinweg mit zunehmender Luftfördermenge des Lüf­ ters 8, zunehmendem Gesamtaustrittsquerschnitt des Klimati­ sierungsluftkanals 7 und zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.

Die Steuereinheit 12 ist nun so ausgelegt, daß sie bei Erken­ nung eines sprunghaften Anstiegs des Druckabfalls dp des Kli­ matisierungsluftstroms 10 am Verdampfer 1 nicht sofort auf eine drohende Verdampfervereisung schließt, sondern zunächst feststellt, ob mit dem erkannten, plötzlichen Anstieg des Druckabfalls dp eine Erhöhung der Speisespannung des Lüfter­ gebläses 8, eine vorgenommene Klappenstellungsänderung in Richtung erhöhtem Gesamtaustrittsquerschnitt des Klimatisie­ rungsluftkanals 7 oder eine Steigerung der Fahrgeschwindig­ keit korrespondiert. Ist dies der Fall, schließt die Steuer­ einheit 12 daraus, daß der festgestellte Anstieg des Druckab­ falls dp am Verdampfer 1 durch eine solche Änderung der Luft­ förderleistung des Lüfters 8, der Stellung der Luftklappen des Klimatisierungsluftkanals 7 bzw. der Fahrgeschwindigkeit und nicht durch eine Verminderung des Luftdurchtrittsquer­ schnitts des Verdampfers 1 aufgrund beginnender Verdampfer­ vereisung verursacht ist. Sie unterläßt in diesem Fall eine kälteleistungsreduzierende Veränderung von Menge und Tempera­ tur des durch den Verdampfer 1 hindurchgeleiteten Kältemit­ tels. Wenn die Steuereinheit 12 hingegen feststellt, daß ein erkannter Anstieg des Druckabfalls dp am Verdampfer 1 weder auf eine zum betreffenden Zeitpunkt erfolgte Erhöhung der Ge­ bläsespannung, noch des Gesamtaustrittsquerschnitts des Kli­ matisierungsluftkanals 7, noch der Fahrzeuggeschwindigkeit zurückzuführen ist, schließt sie auf eine Reduzierung des Luftdurchtrittsquerschnitts des Verdampfers 1 aufgrund begin­ nender Verdampfervereisung und nimmt dann die kälteleistungs­ reduzierende Veränderung von Menge und/oder Temperatur des dem Verdampfer 1 zugeführten Kältemittels vor.

Fig. 4 veranschaulicht diese Funktionsweise der Steuereinheit 12 anhand eines Beispiels, bei dem der Druckabfall dp am Ver­ dampfer 1, wie im oberen Teilbild dargestellt, zu einem Zeit­ punkt t₂ und zu einem späteren Zeitpunkt t₃ zweimal eine plötzliche signifikante Steigerung erfährt, die beispielswei­ se, wie zum Fall von Fig. 2 beschrieben, dadurch erkannt wird, daß der Gradient der Kennlinie K_dp1 des zeitlichen Ver­ laufs des Druckabfalls dp einen vorgebbaren Schwellwert über­ schreitet. Wie aus dem mittleren, dem Verlauf der Speisespan­ nung U_G für den Lüfter 8 darstellenden Teilbild hervorgeht, ist der erstmalige Anstieg des Druckabfalls dp zum Zeitpunkt t₂ auf eine vorgenommene Erhöhung dieser Lüfterspeisespannung U_G zurückzuführen. Dementsprechend schließt die Steuereinheit 12 daraus nicht auf eine drohende Verdampfervereisung und hält die Magnetkupplung 3 durch das entsprechende, auf hohem Pegel liegende Kupplungssteuersignal M weiterhin eingeschal­ tet. Denn eine Reduzierung der Kälteleistung der Klimaanlage ist in dieser Situation nicht erforderlich. Hingegen stellt die Steuereinheit 12 zum späteren Zeitpunkt t₃ fest, daß der dortige Anstieg des Druckabfalls dp nicht auf eine Änderung der Lüfterspeisespannung U_G beruht. Es sei weiter angenommen, daß zu diesem Zeitpunkt t₃ auch keine signifikante Änderung der Fahrgeschwindigkeit und der Stellung der austrittsseiti­ gen Luftklappen des Klimatisierungsluftkanals 7 erfolgt sei. Die Steuereinheit 12 schließt dann aus dem detektierten An­ stieg des Druckabfalls dp zum Zeitpunkt t₃ auf eine beginnen­ de Verdampfervereisung und begegnet dieser mittels Ausschal­ ten der Magnetkupplung 3 durch Wechsel des Pegels des Kupp­ lungssteuersignals M auf den niedrigen Pegel, wie im unteren Teilbild von Fig. 4 dargestellt und bezüglich des Zeitpunktes t₁ von Fig. 2 oben erläutert.

Es versteht sich, daß neben den gezeigten Ausführungsbeispie­ len weitere Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich sind. So können statt des Kompressors 2 alle anderen herkömmlichen, ansteuer­ baren Mittel zur steuerbaren Zuführung eines Kältemittel­ stroms zum Verdampfer einer Klimaanlage verwendet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung einer Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, der wenig­ stens einen Verdampfer (1) und Mittel (2) zur steuerbaren Zu­ führung des Kältemittels zum Verdampfer mit variabler Menge und/oder Temperatur umfaßt, und einem Klimatisierungsluftka­ nal (7), in welchem ein Klimatisierungsluftstrom (10) über den Verdampfer hinweggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Druck (dp) des Klimatisierungsluftstroms (10) am Ver­ dampfer (1) erfaßt wird und
• - die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zuge­ führten Kältemittels in Abhängigkeit vom erfaßten Druck des Klimatisierungsluftstroms am Verdampfer eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Druckerfassung eine Erfassung des verdampferfrontsei­ tigen Drucks des Klimatisierungsluftstroms (10) stromaufwärts des Verdampfers (1) oder der Druckdifferenz (dp) zwischen der luftstromaufwärtigen und der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers (1) beinhaltet und
• - die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zuge­ führten Kältemittels kälteleistungsreduzierend verändert wer­ den, wenn der erfaßte verdampferfrontseitige Druck bzw. die erfaßte Druckdifferenz oder der zugehörige Druckgradient bzw. Druckdifferenzgradient (m) einen zugehörig vorgegebenen Schwellwert (m_s) überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Druckerfassung eine Erfassung des verdampferfrontsei­ tigen Drucks des Klimatisierungsluftstroms (10) stromaufwärts des Verdampfers (1) oder der Druckdifferenz (dp) zwischen der luftstromaufwärtigen und der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfer (1) beinhaltet und
• - festgestellt wird, ob eine detektierte Erhöhung des ver­ dampferfrontseitigen Drucks bzw. der Druckdifferenz oder des zugehörigen Druckgradienten bzw. Druckdifferenzgradienten um ein vorgebbares Maß auf eine korrespondierende Änderung der geförderten Luftmenge für den Klimatisierungskanal (7) und/oder des Austrittsquerschnitts des Klimatisierungsluftka­ nals (7) und/oder der Fahrgeschwindigkeit eines mit der Kli­ maanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeuges zurückzuführen ist, und nur verneinendenfalls die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels kälteleistungsre­ duzierend verändert werden.

4. Vorrichtung zur verdampfervereisungsgeschützten Steuerung einer Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, der wenig­ stens einen Verdampfer (1) und Mittel (2) zur steuerbaren Zu­ führung des Kältemittels zum Verdampfer mit variabler Menge und/oder Temperatur umfaßt, und einem Klimatisierungsluftka­ nal (7), in welchem ein Klimatisierungsluftstrom (10) über den Verdampfer hinweggeführt wird, mit

• - einer Steuereinheit (12) zur Steuerung der Mittel (2) zur Kältemittelzuführung,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - eine Drucksensorik (13) zur Erfassung des Drucks des Kli­ matisierungsluftstroms (10) stromaufwärts des Verdampfers (1) oder der Druckdifferenz (dp) zwischen der luftstromaufwärti­ gen und der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers vorge­ sehen ist und
• - die Steuereinheit (12) das Ausgangssignal der Drucksenso­ rik (13) empfängt und die Mittel (2) zur Kältemittelzuführung in Abhängigkeit vom zugeführten Drucksensorik-Ausgangssignal ansteuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinheit (12) die Mittel (2) zur Kältemit­ telzuführung derart in Abhängigkeit vom zugeführten Drucksen­ sorik-Ausgangssignal ansteuert, daß die Menge und/oder die Temperatur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels kälte­ leistungsreduzierend verändert werden, wenn der erfaßte Druck des Klimatisierungsluftstroms stromaufwärts des Verdampfers bzw. die erfaßte Druckdifferenz (dp) oder der zugehörige Druckgradient bzw. Druckdifferenzgradient (m) einen zugehörig vorgebbaren Schwellwert (m_s) überschreitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß

• - Mittel zur Erfassung der Luftförderleistung des dem Ver­ dampfer (1) im Klimatisierungskanal (7) vorgeschalteten Lüf­ ters (8) und/oder zur Erfassung des momentanen Gesamt­ austrittsquerschnitts des Klimatisierungsluftstromkanals (7) und/oder zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit eines mit der Klimaanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, die entsprechende, der Steuereinheit (12) zugeführte Informa­ tionssignale (14, 15, 16) abgeben, und
• - die Steuereinheit (12) die Mittel (2) zur Kältemittelzu­ führung derart in Abhängigkeit vom zugeführten Drucksensorik- Ausgangssignal ansteuert, daß die Menge und/oder die Tempera­ tur des dem Verdampfer zugeführten Kältemittels nur dann käl­ teleistungsreduzierend verändert werden, wenn der erfaßte Druck des Klimatisierungsluftstroms stromaufwärts des Ver­ dampfers bzw. die erfaßte Druckdifferenz (dp) oder der zuge­ hörige Druckgradient bzw. Druckdifferenzgradient über ein vorgebbares Maß ansteigt und dieser Anstieg nicht von einer korrespondierenden Änderung der Luftförderleistung des Lüf­ ters (8), des Gesamtaustrittsquerschnitts des Klimatisie­ rungsluftkanals (7) oder der Fahrzeuggeschwindigkeit verur­ sacht ist.