DE19807341A1

DE19807341A1 - Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE19807341A1
Application number: DE19807341A
Authority: DE
Inventors: Holger Grosmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-02-21
Also published as: DE19807341C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeug- Klimaanlage mit einem von Kältemittel durchströmten Wärmetauscher zur Abkühlung eines in den Fahrzeuginnenraum eintretenden Luftstromes sowie mit einem Kältemittelverdichter und weiteren Einbauaggregaten, wobei Vorkehrungen getroffen sind, um einen übermäßigen Feuchtigkeitseintrag in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern.

Entsprechende Betriebsweisen für Fahrzeug-Klimaanlagen sind im Stand der Technik bekannt. So wird in der DE 38 36 049 C1 vorgeschlagen, daß nach Beendigung des Kühlbetriebes der Kältemittelkreislauf über eine defi nierte Zeitspanne mit verminderter Kälteleistung weiter betrieben wird. Die DE 39 07 201 A1 beschreibt eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einem von Kühlen auf Heizen umschaltbaren Kreislauf, in welchem ein von der zu klimatisierenden Luft durchströmter Wärmetauscher vorgesehen ist. Dabei ist ein dem im Kühlbetrieb als Verdampfer wirkenden Kühl-Wärmetauscher parallel geschalteter Heiz-Wärmetauscher vorgesehen, welcher im Heizbe trieb anstelle des Kühl-Wärmetauschers in den Kreislauf eingebunden ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere, kostengünstig umzusetzende Möglichkeit vorzuschlagen, um einen über mäßigen Feuchtigkeitseintrag in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Patentanspruch 1 zu sehen. Vorteil hafte Weiterbildungen und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht dabei von folgenden Überlegungen/Erkenntnissen aus:
Es gibt verschiedene Fahrzeug-Betriebsweisen, bei denen ein erhöhter Feuchtigkeitseintrag in den Fahrzeuginnenraum auftritt, der einen die Sicherheit beeinträchtigenden Scheibenbeschlag zur Folge haben kann. Wird beispielsweise das Fahrzeug unterhalb von ca. 10°C betrieben und ist die Klimaanlage eingeschaltet, so sammelt sich am Verdampfer Wasser, welches teilweise vereist. Wird das Fahrzeug geparkt, so schmilzt das Eis. Das Wasser kann im Stand jedoch nicht richtig ablaufen. Die Folge ist, daß der Verdampfer vollständig naß ist. Wird das Fahrzeug dann unterhalb von z. B. 5°C wieder gestartet, so ist der Kompressor (Kältemittelverdichter) der Klimaanlage ausgeschaltet. Das Abschalten des Kompressors bei Temperaturen von etwa 30°C bis 50°C erfolgt nämlich, um einer Vereisung des Verdampfers vorzubeugen, die insbesondere dann möglich ist, wenn die Temperatur der angesaugten Luft sehr niedrig ist.

Strömt bei abgeschaltetem Kompressor die Frischluft durch den nassen Verdampfer und sättigt sich bis zu einer relativen Feuchte von etwa 100%, so führt dies zu einem Scheibenbeschlag. Wird nun beispielsweise auf - Defrostung - geschaltet und damit die Gebläseleistung erhöht, so kann sich die Beschlagbildung sogar noch erhöhen. Eine Absenkung der Kompressor- Ausschalttemperatur z. B. unter 0°C könnte hier zwar Verbesserungen brin gen, dafür besteht aber die Gefahr des vollständigen Vereisens des Ver dampfers.

Die Scheibenbeschlag-Problematik kann aber auch beispielsweise bei Bergfahrten auftreten. Beträgt die Außentemperatur im Tal etwa 10°C, so schaltet nach einer Höhendifferenz von etwa 600 m der Klimaanlagen- Kompressor ab, da die Lufttemperatur dann bereits unter 5°C sinkt. Wie im zuvor beschriebenen Fall beschlagen nun die Fahrzeugscheiben spontan.

Durch die erfindungsgemäße Betriebsweise der Fahrzeug-Klimaanlage wird einem übermäßigen Feuchtigkeitseintrag in den Fahrzeuginnenraum und damit einem Beschlagen der Scheiben zuverlässig vorgebeugt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b einen schematisierten Ausschnitt aus einer Fahrzeug- Klimaanlage in den Betriebsweisen-Kompressor ein/aus-,

Fig. 2a und 2b einen entsprechenden Ausschnitt aus einer Fahrzeug- Klimaanlage mit einem geteilten Verdampfer und in den Betriebsweisen-Kompressor ein/aus-,

Fig. 3 eine Ansicht -A- gemäß Fig. 2a mit dem Verdampfer zugeordnete Ventile/Drosseln,

Fig. 4 ein erstes Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfin dungsgemäßen Betriebsweise der Fahrzeug-Klimaanlage (Varianten I und III) und

Fig. 5 ein weiteres Flußdiagramm zur erfindungsgemäßen Be triebsweise der Fahrzeug-Klimaanlage (Varianten II und III).

Die Fig. 1a und 1b zeigen schematisiert einen einen Verdampfer 1 enthaltenden Abschnitt einer Fahrzeug-Klimaanlage. Dieser ist innerhalb eines Luftführungskanales 2 angeordnet. Ein ihn durchsetzender Luftstrom 3 wird dabei abgekühlt. Stromabwärts des Verdampfers 1 sind innerhalb des Luftführungskanales 2 Absperrklappen 4 angeordnet und schwenkbar gelagert, über die der Luftführungskanal 2 verschlossen werden kann. Parallel zu letzterem ist ein Bypasskanal 5 angeordnet, der gleichfalls über eine Absperrklappe 6 verschlossen werden kann.

Die Vorgehensweise (Variante I) bei der Anordnung gemäß den Fig. 1a und 1b ist, daß die Absperrklappe 6 bei ausgeschaltetem Kältemittelverdichter (Kompressor, nicht dargestellt) geöffnet, bei eingeschaltetem Kältemittelverdichter hingegen geschlossen ist. Vorzugsweise ist der Bypasskanal 5 so ausgestaltet, daß der Luftstrom 3 dabei einen dem Durchtritt durch den Verdampfer 1 entsprechenden Druckabfall erfährt, so daß bei den Umschaltvorgängen keine (wesentlichen) Änderungen in der Luftströmung auftreten. Die dem Verdampfer 1 nachgeordneten Absperrklappen 4 sind so lange geöffnet, wie auch der Kältemittelverdichter eingeschaltet ist. Auf die Absperrklappen 4 könnte ggf. verzichtet werden, wenn der Durchflußwiderstand (und damit der Druckabfall) im Bypasskanal 5 wesentlich geringer wäre als im Verdampfer 1, da dann bei offener Absperrklappe 6 der Luftstrom 3 fast ausschließlich durch den Bypasskanal 5 strömen würde.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform nach den Fig. 2a und 2b ist ein separater Bypasskanal entbehrlich. Statt dessen ist der Verdampfer 7 etwa mittig geteilt und weist einen oberen und unteren Verdampferteil 7.1, 7.2 auf. Jedem Verdampferteil 7.1, 7.2 ist eine Absperrklappe 8, 9 zugeordnet.

Wie Fig. 3 (Ansicht A nach Fig. 2a) zeigt, ist in einer hochdruckseitigen, sich verzweigenden Leitung 10 des Verdampfers 7 sowohl dem oberen Verdamp ferteil 7.1 als auch dem unteren Verdampferteil 7.2 eine Drossel 12, 13 zu geordnet, wobei in den Leitungsabschnitt 14 für den oberen Verdampferteil 7.1 noch ein Ventil 15 geschaltet ist. Saugseitig münden die beiden Ver dampferteile 7.1 und 7.2 in eine gemeinsame Saugleitung 16.

Das vorzugsweise elektromagnetisch schaltende Ventil 15 ist bei höherer Kompressor- bzw. Verdampferleistung geöffnet (z. B. Sommerbetrieb). Für die Absperrklappen 8, 9 und für das Ventil 15 sind im übrigen folgende Einstellungen vorgesehen (Variante II): Unterhalb von ca. 10°C sind bei geschlossenem Ventil 15 die Absperrklappe 8 geschlossen und die Absperrklappe 9 geöffnet, wenn gleichzeitig der Kältemittelverdichter (Kompressor) eingeschaltet ist (vgl. Fig. 2a). Analog sind die Absperrklappe 8 geöffnet und die Absperrklappe 9 geschlossen, wenn der Kältemittelverdichter ausgeschaltet ist (vgl. Fig. 2b). Oberhalb von 10°C oder ab einem bestimmten Kompressor-Leistungsbedarf sind das Ventil 15 und die Absperrklappen 8, 9 offen.

Die vorstehend beschriebenen Betriebsweisen gelten jeweils für den Frischluftbetrieb. In einer weiteren Betriebsweise (Variante III) wird eine Klimaanlage kurzzeitig im Umluftbetrieb (z. B. wegen Geruchsbelästigung) bei Minusgraden betrieben. Der Kältemittelverdichter schaltet im Umluftbetrieb erst bei -100°C ab, eine Vereisungsgefahr besteht ja nicht, da der Verdampfer keine kalte Frischluft, sondern warme Umluft ansaugt. Die Absperrklappen 4, 6, 8 und 9 werden wie bei den Varianten I und II gesteuert. Wenn dann wieder auf Frischluft geschaltet wird, gilt der oben bereits erwähnte Ausschaltpunkt von 5°C für den Kältemittelverdichter. Die warme Umluft kondensiert am im Betrieb sich befindenden Verdampferteil (vgl. Fig. 2a und 2b), der nicht betriebene Verdampferteil bleibt dabei trocken. Beim Umschalten auf Frischluft und Ausschalten des Kälte mittelverdichters (bei 5°C) werden die Absperrklappen 4, 6, 8 und 9 ent sprechend geschaltet, die Frischluft strömt dann durch den trockenen Ver dampferteil (Fig. 2a und 2b) bzw. über den Bypasskanal 5 (Fig. 1a und 1b).

Die jeweiligen Betriebsweisen der Fahrzeug-Klimaanlage sind der Über sichtlichkeit halber mit den Flußdiagrammen gemäß Fig. 4 (Varianten I und III) und Fig. 5 (Varianten II und III) nochmals verdeutlicht.

In einer alternativen Betriebsweise könnte vorgesehen sein, daß die entsprechende Ansteuerung der Absperrklappen nicht erst beim Ausschalten des Kältemittelverdichters erfolgt, sondern bereits dann, wenn dieser eine vorgegebene Leistungsaufnahme (KW) unterschreitet.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeug-Klimaanlage mit einem von Kältemittel durchströmten Wärmetauscher zur Abkühlung eines in den Fahrzeuginnenraum eintretenden Luftstromes sowie mit einem Kältemit telverdichter und weiteren Einbauaggregaten, wobei Vorkehrungen ge troffen sind um einen übermäßigen Feuchtigkeitseintrag in den Fahr zeuginnenraum zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unter schreiten einer vorgegebenen unteren Leistungsaufnahme des Kältemit telverdichters der Luftstrom (3) nicht durch den Wärmetauscher (1, 7.2), sondern über einen Bypass (5, 7.1) geleitet wird.

2. Betriebsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft strom (3) bei ausgeschaltetem Kältemittelverdichter über den Bypass (5, 7.1) geleitet wird.

3. Betriebsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be schaltung des Kältemittelverdichters in Abhängigkeit von der herrschen den Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit davon erfolgt, ob die Fahrzeug-Klimaanlage auf Frischluft oder Umluft geschaltet ist.

4. Fahrzeug-Klimaanlage mit einem von Kältemittel durchströmten Wärme tauscher zur Abkühlung eines in den Fahrzeuginnenraum eintretenden Luftstromes sowie mit einem Kältemittelverdichter und weiteren Ein bauaggregaten, wobei Vorkehrungen nach Patentanspruch 1 getroffen sind, um einen übermäßigen Feuchtigkeitseintrag in den Fahrzeuginnen raum zu verhindern, gekennzeichnet durch einen innerhalb eines Luftfüh rungskanales (2) angeordneten Verdampfer (1) und einen parallel ver laufenden Bypasskanal (5), der über eine Absperrklappe (6) verschließ bar ist.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Luftführungskanales (2) dem Verdampfer (1) zugeordnete Absperr klappen (4) vorgesehen sind.

6. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver dampfer (7) etwa mittig geteilt ist und einen ersten und einen zweiten Verdampferteil (7.1, 7.2) aufweist, wobei der erste Verdampferteil (7.1) als Bypass dient.

7. Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ver dampferteil (7.1, 7.2) eine im Luftführungskanal (2) angeordnete Absperr klappe (8, 9) zugeordnet ist.

8. Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer hochdruckseitigen, sich verzweigenden Leitung (10) des Verdampfers (7) sowohl dem ersten Verdampferteil (7.1) als auch dem zweiten Verdamp ferteil (7.2) je eine Drossel (12, 13) zugeordnet ist, wobei in einen Leitungsabschnitt (14) für den ersten Verdampferteil (7.1) des weiteren ein Ventil (15) geschaltet ist.