DE19908043C2 - Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem eines KraftfahrzeugesInfo
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- F25B31/00—Compressor arrangements
- F25B31/006—Cooling of compressor or motor
Description
Die Erfindung betrifft ein Kompressionskältesystem einer Kraftfahrzeugklima
anlage mit einem von einem Elektromotor mit Motorsteuereinrichtung angetrie
benen Verdichter, einem Verflüssiger, einem Expansionsorgan und einem
Verdampfer, wobei diese mittels Kältemittelleitungen so verbunden sind, dass
ein zirkulierender Umlauf eines Kältemittels vom Verdichter über den Verflüssi
ger, das Expansionsorgan und den Verdampfer zurück zum Verdichter erfolgt.
Kompressionskältesysteme in heutigen Kraftfahrzeugklimaanlagen werden
direkt vom Verbrennungsmotor des Fahrzeuges über einen Riementrieb
angetrieben. Hierdurch hängt die Drehzahl des durch den Riementrieb ange
triebenen Verdichters direkt mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu
sammen. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors variiert jedoch sehr stark
unter den verschiedenen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. So wird
beispielsweise bei schneller Autobahnfahrt eine hohe Drehzahl vorherrschen,
während bei Stadtfahrten oder insbesondere auch im Stau niedrige Umdre
hungszahlen dominierend sind. Somit steht gerade bei langsamer Fahrt, bei der
die geforderte Kälteleistung der Klimaanlage in der Regel am größten ist, das
niedrigste Drehzahlniveau zur Verfügung. Um eine Regelung der Kälteleistung
bei diesen Anlagen unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu
gewährleisten, weisen diese Anlagen Verdichter mit einem variablen Hubraum
auf. Hierbei handelt es sich beispielsweise um sogenannte Taumelscheibenverdichter.
Diese Anlagen weisen mehrere Nachteile auf, wie beispielsweise
die erforderliche Anhebung der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors, um
ein Absterben desselben zu verhindern oder die Verschlechterung des volu
metrischen Wirkungsgrades bei Abregelung der Anlage aufgrund des konstruk
tiv bedingten Rückexpansionsvolumens. Eine Verschlechterung des
Wirkungsgrades wirkt sich insbesondere auf den Energieverbrauch negativ
aus.
Um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, wurden auch bereits elektrisch
angetriebene Kompressionskältesysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen,
wie beispielsweise in der DE 37 31 360 A1. Bei elektrisch angetriebenen
Kompressionskältesystemen kann die Kälteleistung direkt dem aktuell zur
Kühlung des Fahrzeuginnenraums erforderlichen Wert angepasst werden.
Insbesondere kann eine nachträgliche Erwärmung der abgekühlten Luft
unterbleiben. Elektrisch angetriebene Kompressionskältesysteme bieten daher
eine gute Möglichkeit, den Primärenergieeinsatz zu optimieren. Allerdings sind
mit der neuen Antriebsart auch zusätzliche Probleme verbunden. Zu erwähnen
ist insbesondere das Problem der Wärmeentwicklung des Elektromotors und
der Motorsteuerung. In der DE 37 31 360 A1 wird daher vorgeschlagen, die
vom Fahrer gewählten Komforteinstellungen sequentiell zu übersteuern bzw.
außer Acht zu lassen, um eine Überbelastung des Elektromotors zu vermeiden.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Temperatur am Elektromotor
bestimmt wird und bei Erreichen eines kritischen Grenzwertes eine Abregelung
erfolgt. Durch diese Maßnahme wird aber unter Umständen gerade dann,
wenn eine hohe Kälteleistung erforderlich wird, eine Reduzierung derselben
vorgenommen.
Aus der DE 42 12 162 A1 ist ein Kompressionskältesystem mit einem elektrisch
angetriebenen Verdichter bekannt, wobei der Elektromotor durch das Kältemit
tel des Kompressionskältesystems gekühlt wird. Hierzu ist eine zusätzliche
Kältemittelleitung vorgesehen, über die ein Teil des Kältemittels zum Elektromotor
strömt. Die Aufteilung der Kältemitteleitungen erfolgt in einer Öl-
Kältemittel-Trennneinrichtung, die zwischen dem Kondensator und dem
Elektromotor angeordnet ist. Diese Zweigleitung wird mit der Hauptkältemittel
leitung zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter wieder zusammenge
führt. Aus der DE 197 26 943 A1 ist weiterhin ein Kältemittelkompressor
bekannt, der elektrisch angetrieben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrisch angetriebenes Kompressi
onskältesystem anzugeben, bei dem die Nachteile der bekannten Systeme
vermieden werden und das gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad und somit
einen geringen Primärenergieeinsatz aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Kompressionskältesystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 oder 7 gelöst.
Durch die Abführung der Verlustwärme des Motors und/oder der Motorsteuer
einrichtung über das Kältemittel wird eine sehr effiziente Kühlung dieser
Elemente erreicht. Im Bereich zwischen dem Ausgang des Expansionsorgans
und dem Eingang des Verdichters (Kompressors) weist das Kältemittel eine
Temperatur von nur wenigen Grad Celsius auf. Sowohl die Temperatur des
Motors als auch der Motorsteuereinrichtung können daher durch die erfin
dungsgemäße Maßnahme auf ein Temperaturniveau abgesenkt werden, bei
dem die Verluste des Motors und der Motorsteuereinrichtung wesentlich
niedriger sind, als bei den hohen Temperaturen, die üblicherweise im Motor
raum herrschen. Durch das niedrige Temperaturniveau wird so beispielsweise
der Wicklungswiderstand der Motorwicklungen deutlich abgesenkt. Allein durch
die Absenkung der Betriebstemperatur des Motors und/oder der Motorsteuer
einrichtung kann daher bereits der Primärenergieeinsatz reduziert werden, da
weniger Verlustwärme entsteht.
Es wurde erkannt, daß durch die Verlustwärme des Motors und/oder der
Motorsteuereinrichtung, die dem Kältemittel zugeführt wird, bei ansonsten
unverändertem Gesamtsystem eine Verschlechterung des Wirkungsgrades
der Kompressionskälteanlage eintreten kann. Durch die Zuführung
zusätzlicher Wärme an das Kältemittel kann die Überhitzung des Kältemittels
am Eingang des Kompressors überhöht sein. Durch eine erhöhte
Verdichteraustrittstemperatur erfolgt nun weiterhin eine Erhöhung des
Druckes und der spez. Enthalpie am Verflüssigereintritt, so daß infolge
dieses Prozesses der Wirkungsgrad der Anlage sinkt. Um diese
unerwünschte Wirkung sicher zu vermeiden, sind daher vorzugsweise
weiterhin Mittel zur Einstellung der Überhitzung des Kältemittels am
Verdichtereingang vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Überhitzung
am Verdichtereingang den gewünschten Wert nicht überschreitet.
Insbesondere wird dabei die Aufnahme der Abwärme des Motors und/oder
der Motorsteuereinrichtung berücksichtigt. Zur Einstellung der Überhitzung
am Verdichtereingang kann insbesondere ein thermostatisches
Expansionsventil oder ein elektronisch geregeltes Expansionsventil
vorgesehen sein. Durch Regelung des Durchlasses des Ventils und damit
des Kältemittelmassenstroms wird dabei die Überhitzung des Kältemittels
am Verdichtereintritt eingestellt. Die Referenzüberhitzung für die Regelung
des Expansionsorgans wird dabei erfindungsgemäß direkt am
Verdichtereingang abgenommen. Hierdurch wird automatisch der Einfluß der
Abwärme des Motors und/oder der Motorsteuereinrichtung berücksichtigt.
In einer bevorzugten Anordnung ist der Elektromotor zusammen mit dem
Verdichter in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß Undichtigkeiten an einer drehenden Welle,
die bei Anordnung des Elektromotors außerhalb des Verdichtergehäuses
auftreten können, von Anfang an vermieden werden. Eine besonders
effektive Kühlung des Elektromotors wird dabei dann erreicht, wenn der
Elektromotor direkt vom Kältemittel umflossen wird. In einer bekannten
Ausführungsform weist der Elektromotor 5 eine Hohlwelle auf, durch die das
Kältemittel von der Kältemittelleitung zum Verdichter 6 befördert wird. Bei
dieser bekannten Ausführungsform wird der Elektromotor 5 somit höchstens
in geringem Maße durch das Kältemittel gekühlt.
Um eine effiziente Kühlung der Motorsteuereinrichtung zu erreichen, ist
diese in engem thermischen Kontakt zum Kältemittel, vorzugsweise im
Bereich zwischen dem Ausgang des Expansionsorgans und dem Eingang
des Verdichters, also im Bereich niedriger Kältemitteltemperaturen,
angeordnet. Gemäß einer speziellen Ausführungsform wird die
Motorsteuereinrichtung direkt vom Kältemittel umflossen. Es ist jedoch
beispielsweise auch möglich, die Motorsteuereinrichtung außerhalb des
Kältemittelflusses am Gehäuse des Verdichters oder an den
Kältemittelleitungen in gutem thermischen Kontakt zum Kältemittel
anzuordnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines
Kompressionskältesystems eines Fahrzeuges geht von einem Kältesystem
aus, das einen von einem Elektromotor mit Motorsteuereinrichtung
angetriebenen Verdichter, einen Verflüssiger, ein regelbares
Expansionsorgan und einen Verdampfer sowie einen Kältemittelkreislauf mit
einem Kältemittel aufweist. Bedingt durch die bekannte Arbeitsweise eines
solchen Kompressionskältesystems weist dieses Bereiche mit einem
niedrigen und einem höheren Temperaturniveau auf.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, daß der Elektromotor oder die
Motorsteuereinrichtung durch das Kältemittel im Bereich des niedrigen
Temperaturniveaus gekühlt wird. Weiterhin ist vorgesehen, daß der
Kältemitteldurchlaß des Expansionsorgans so geregelt wird, daß das
Kältemittel am Eingang des Verdichters eine nahezu konstante Überhitzung
aufweist. Durch diese Verfahrensweise wird ein energieeffizienter Betrieb
des Kompressionskältesystems erreicht. Der Elektromotor und/oder die
Motorsteuereinrichtung arbeiten in einem Bereich mit einem reduzierten
Temperaturniveau, so daß verringerte Verluste bei diesen Elementen
auftreten. Gleichzeitig wird am Eingang des Verdichters eine nahezu
konstante Überhitzung des Kältemittels eingestellt. Durch diese
Vorgehensweise wird die Temperatur- bzw. Überhitzungserhöhung des
Kältemittels durch die Abwärme des Elektromotors und/oder der
Motorsteuereinrichtung berücksichtigt. Die Überhitzung am
Verdichtereingang wird dabei so eingestellt werden, daß sogenannte
Flüssigkeitsschläge im Verdichter ausgeschlossen werden können.
Flüssigkeitsschläge im Verdichter entstehen durch nicht hundertprozentig
verdampftes Kältemittel. Ein vorhandener Flüssigkeitsanteil im gasförmigen
Kältemittel ist nicht kompressibel. Aufgrund des hochdynamischen
Verdichtungsvorganges und der Trägheit der Auslaßventile, kann es daher
zum Flüssigkeitsschlag im Kompressionsraum kommen. Dieser Effekt kann
bis zum Ausfall des Verdichters führen.
Zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen wird die Überhitzung des
Kältemittels am Verdichtereingang so gewählt werden, daß eine leichte
Überhitzung von beispielsweise etwa 5-15 K vorliegt. Ein hoher Wert für die
Überhitzung ist zwar an sich zulässig, wirkt sich jedoch negativ auf den
Wirkungsgrad der Gesamtanlage aus.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Kompressionskältesystem mit elektrisch angetriebenem
Verdichter und verschiedenen Einbauorten der
Motorsteuereinrichtung im Kältemittelkreislauf,
Fig. 2 ein Kompressionskältesystem mit elektrisch angetriebenem
Verdichter und verschiedenen Einbauorten der
Motorsteuereinrichtung in thermisch engem Kontakt zum
Kältemittelkreislauf, jedoch außerhalb desselben,
Fig. 3 ein Kompressionskältesystem mit elektrisch angetriebenem
Kompressor mit Mitteln zur Einstellung der
Kältemittelüberhitzung am Verdichtereingang,
Fig. 4 eine Darstellung des im Kompressionskältesystem ablaufenden
Kreisprozesses im Mollier-h, Ig p-Diagramm,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Heizungs- und
Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Kompressionskältesystem schematisch
dargestellt. Es weist einen von einem Elektromotor 5 angetriebenen
Verdichter 6 auf. Bei dem Verdichter 6 kann es sich insbesondere um einen
an sich bekannten Spiralverdichter handeln. Mit Hilfe eines Spiralverdichters
wird insbesondere eine kontinuierliche pulsationsarme Förderung eines nicht
dargestellten Kältemittels erreicht. Das Kältesystem weist ferner einen
Verflüssiger 7, ein Expansionsorgan 8 und einen Verdampfer 9 auf. Der
Verdichter 6, Verflüssiger 7, Expansionsorgan 8 und Verdampfer 9 sind in
der dargestellten Weise mittels Kältemittelleitungen 10 verbunden, so daß
ein kontinuierlicher Kreislauf eines Kältemittels vom Verdichter 6 über den
Verflüssiger 7, das Expansionsorgan 8 und den Verdampfer 9 zurück zum
Verdichter 6 erzielt wird.
Im Verdichter 6 wird das Kältemittel verdichtet und anschließend dem
Verflüssiger 7 zugeführt. Im Verflüssiger 7 erfolgt eine Wärmeabgabe an ein
äußeres Medium, so daß das Kältemittel verflüssigt wird. Im
Expansionsorgan 8 erfolgt eine Entspannung des Kältemittels und damit
eine Abnahme des Druckes. Der Bereich zwischen dem Kompressor 6 über
den Verflüssiger 7 bis zum Expansionsorgan 8 bildet daher die
Hochdruckseite des Kältesystems. Das durch das Expansionsorgan 8
entspannte Kältemittel tritt in den Verdampfer 9 ein und geht dort durch
Wärmeaufnahme von einem äußeren Medium in den gasförmigen Zustand
über. Das gasförmige Kältemittel wird schließlich vom Verdichter 6
angesaugt und der gesamte Vorgang startet von neuem. Der Bereich vom
Expansionsorgan 8 über den Verdampfer 9 bis zum Eingang des Verdichters
6 bildet die Niederdruckseite des Kältesystems. Gleichzeitig ist dies auch der
Bereich mit einem niedrigen Temperaturniveau, verglichen mit dem
Temperaturniveau der Hochdruckseite.
Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform befinden sich der
Elektromotor 5 und der Verdichter 6 in einem gemeinsamen Gehäuse 11,
und der Elektromotor 5 wird von dem Kältemittel umflossen. Somit findet
eine sehr gute Kühlung des Elektromotors 5 durch das Kältemittel statt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist nun weiter
vorgesehen, daß auch die Motorsteuereinrichtung 12 in engem thermischen
Kontakt zum Kältemittel angeordnet ist. Durch die Darstellungsweise in der
schematischen Darstellung der Fig. 1 soll angedeutet werden, daß sich die
Motorsteuereinrichtung 12 im Kältekreislauf befindet, d. h. die
Motorsteuereinrichtung 12 wird von dem Kältemittel umflossen. Hierdurch
wird eine optimale Abführung der Abwärme der Motorsteuereinrichtung
erzielt. In der Fig. 1 sind verschiedene alternative Einbaulagen 12a der
Motorsteuereinrichtung innerhalb des Kältemittelkreislaufes gestrichelt
dargestellt. Insbesondere kann die Motorsteuereinrichtung zusammen mit
dem Elektromotor 5 und dem Verdichter 6 in einem gemeinsamen Gehäuse
11 untergebracht werden. Alternative Anbringungsorte liegen zwischen dem
Expansionsorgan 8 und dem Verdampfer 9, im Verdampfer und zwischen
dem Verdampfer 9 und dem Elektromotor 5 bzw. dem Verdichter 6. Durch
die Anordnung der Motorsteuereinrichtung 12 auf der Niederdruckseite und
damit auch auf der Niedertemperaturseite des Kältemittelkreislaufes wird
eine besonders effiziente Kühlung der Motorsteuereinrichtung 12 erreicht. In
diesem Bereich beträgt die Kältemitteltemperatur nur wenige Grad Celsius.
Aufgrund des gegenüber anderen Ausführungsformen deutlich niedrigeren
Temperaturniveaus der Motorsteuereinrichtung 12 treten in dieser auch nur
deutlich niedrigere Verluste auf. Ursache hierfür ist die niedrigere
Verlustwärme der in der Motorsteuereinrichtung eingesetzten Bauelemente
bei niedrigerem Temperaturniveau. Derselbe Effekt tritt auch bei dem durch
das Kühlmittel auf ein niedrigeres Temperaturniveau abgekühlten
Elektromotor 5 auf. Insbesondere sind dessen Wicklungsverluste deutlich
niedriger als bei Betrieb auf hohem Temperaturniveau im Motorraum des
Kraftfahrzeuges.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auch
hier befindet sich der Elektromotor 5 zusammen mit dem Kompressor 6 in
einem gemeinsamen Gehäuse 11. Der Elektromotor wird vorzugsweise vom
Kühlmittel umflossen und gekühlt. Abweichend von der Ausführungsform der
Fig. 1 ist hier jetzt jedoch die Motorsteuereinrichtung 12 nicht direkt im
Kältemittelkreislauf eingeschlossen, sondern die Motorsteuereinrichtung 12
befindet sich in engem thermischem Kontakt zum Kältemittel, ohne von
diesem umflossen zu werden. So kann die Motorsteuereinrichtung 12
beispielsweise direkt am Gehäuse 11 angebracht sein, wobei das Innere des
Gehäuses mit Kältemittel ausgefüllt ist. Besteht das Gehäuse 11 aus einem
metallischen Werkstoff, so findet ein sehr guter Wärmeübergang von der
Motorsteuereinrichtung 12 zum Kältemittel innerhalb des Gehäuses statt.
Auch durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß die
Motorsteuereinrichtung 12 im wesentlichen durch das Kältemittel gekühlt
wird. Alternative Einbauorte der Motorsteuereinrichtung sind in Fig. 2
wiederum gestrichelt dargestellt. Insbesondere kann die
Motorsteuereinrichtung auf der Niederdruckseite des Kältesystems direkt an
eine Kältemittelleitung 10 angeflanscht sein. Weiterhin ist ein Einbau der
Motorsteuereinrichtung am Verdampfer 9 möglich.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Motorsteuereinrichtung 12 bzw.
des Elektromotors 5 mit Kühlung über das Kältemittel wird das Kältemittel
auf der Niederdruckseite mit einer zusätzlichen Wärmemenge beaufschlagt.
Hierdurch kann die Überhitzung des Kältemittels am Eingang des
Verdichters 6 damit auf einem höheren Niveau liegen, als bei bekannten
Kältesystemen. Falls dies aus energetischer Sicht nicht wünschenswert
erscheint, kann durch weiter unten beschriebene zusätzliche erfinderische
Maßnahmen Abhilfe geschaffen werden.
Fig. 4 zeigt ein Mollier-Diagramm mit der spezifischen Enthalpie h und dem
Logarithmus des Druckes p. Für das Kältemittel werden drei Bereiche A, B,
C unterschieden. Im Bereich A liegt das Kältemittel flüssig und im Bereich C
gasförmig vor. Im Bereich B liegt das Kältemittel dagegen als sogenannter
Naßdampf vor, d. h. gasförmig mit Flüssigkeitströpfchen. Im Diagramm der
Fig. 4 ist der im Kältesystem ablaufende Kreisprozeß eingezeichnet. Hierin
sind gemäß der standardisierten Bezeichnungsweise mit 1 der
Verdichtereintritt, mit 2 der Verdichteraustritt, mit 3 der
Expansionsorganseintritt und mit 4 der Verdampfereintritt bzw. der
Expansionsorgansaustritt bezeichnet. Wie eingangs bereits erwähnt, wird die
Überhitzung am Verdichtereintritt und damit auch die spez. Enthalpie im
Punkt 1 so gewählt, daß das Kältemittel keine Flüssigkeitströpfchen enthält.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der Punkt 1 im Bereich C liegen
muß. Dies wird bei bekannten Kältemittelsystemen dadurch erreicht, daß die
Überhitzung am Verdampferausgang auf einen nahezu konstanten Wert
eingestellt wird. Dies wird durch Regelung des durch das Expansionsorgan 8
fließenden Kältemittelmenge erreicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann je nach Anbringungsort der Motorsteuereinrichtung 12 eine von der
aktuellen Verlustleistung der Motorsteuereinrichtung abhängige
Wärmemenge dem Kältemittel zugeführt werden, so daß am Eingang des
Verdichters 6 eine Überhitzungs- und damit Enthalpieerhöhung auftreten
kann. Der Punkt 1 kann somit zum Punkt 1' verschoben werden. Durch die
Verdichtung des Kältemittels im Verdichter 6 ergibt sich dadurch auch eine
Verschiebung des Punktes 2 zum Punkt 2', d. h. daß ein höherer Druck am
Verdichteraustritt vorliegt. Eine solche mögliche Verschiebung des
Diagramms des ablaufenden Kreisprozesses hat eine Verschlechterung des
Wirkungsgrades des Kältesystems zur Folge. Durch die nachfolgend anhand
der Fig. 3 beschriebene weitere erfinderische Ausgestaltung wird eine
solche mögliche Verschlechterung der Wirkungsgrades des Kältesystems
sicher vermieden.
Fig. 3 zeigt wiederum das Kältesystem mit Verdichter 6, Verflüssiger 7,
Expansionsorgan 8 und Verdampfer 9. Zusätzlich ist ein
Flüssigkeitsabscheider 14 zwischen Verdampfer 9 und Verdichter 6
vorgesehen. Der Verdichter 6 befindet sich zusammen mit dem Elektromotor
5 in einem gemeinsamen Gehäuse 11. Der Elektromotor 5 wird vom
Kältemittel direkt umflossen. Die Motorsteuereinrichtung 12 ist am Gehäuse
11 angeordnet und wird auf diese Weise ebenfalls durch das Kältemittel
gekühlt. Durch die Abwärme des Elektromotors 5 und die
Motorsteuereinrichtung 12 wird die spez. Enthalpie des Kältemittels auf dem
Weg vom Verdampfer 9 zum Eingang des Verdichters 6 erhöht. Damit am
Eingang des Verdichters 6 eine energetisch günstige Überhitzung vorliegt,
ist nun vorgesehen, daß am Eingang des Verdichters 6 ein Temperaturfühler
13 angebracht ist, der mit dem Expansionsorgan 8 über eine Fühlerleitung
25 in Verbindung steht. Der Kältemittelmassenstrom durch das
Expansionsorgan 8 wird nun so geregelt, daß am Verdichtereingang stets
nahezu die gleiche gewünschte Überhitzung anliegt. Die zeitlich variierende
Wärmeabgabe der Motorsteuereinrichtung 12 und des Elektromotors 5 an
das Kältemittel kann somit ausgeglichen werden. Durch Wahl der optimalen
Kältemittelparameter am Verdichtereingang kann somit ein hoher
Wirkungsgrad des Kältesystems bei gleichzeitig sicherem Betrieb ohne
Flüssigkeitsschläge im Verdichter 6 erreicht werden. Durch die aufgrund der
niedrigeren Temperatur des Elektromotors 5 und der Motorsteuereinrichtung
12 verringerten Wärmeverluste dieser Elemente wird der Wirkungsgrad des
Gesamtsystems zudem weiter erhöht. Hinzu kommt schließlich noch die
optimale Regelung des Kältesystems in Abhängigkeit von der geforderten
Kälteleistung durch die gute Regelbarkeit des Elektromotors 5.
In der Fig. 5 ist eine Lüftungs- und Klimatisierungseinrichtung eines
Kraftfahrzeuges schematisch dargestellt, in der das beschriebene
Kompressionskältesystem zum Einsatz kommt. Zur Luftzuführung in den
Innenraum des Kraftfahrzeuges weist die Klimaanlage einen Luftkanal 15
auf, der die Luft von der Lufteinströmöffnung 16 mittels eines Gebläses 17
über die Kühlvorrichtung 18 und die Heizvorrichtung 19 zu den
Ausströmöffnungen 20, 21, 22 in den Innenraum leitet. Die Klimaregelung
erfolgt über den Klimaregler 23, der das Gebläse 17, die Kühlvorrichtung 18
und die Heizvorrichtung 19 ansteuert. Eingangssignal für den Klimaregler
sind neben der Innenraumtemperatur T, die mittels eines Temperatursensors
gemessen wird, auch die Einstellgrößen, die über die Bedienelemente der
Bedieneinheit 24 gewählt werden. Die Kühlvorrichtung 18 beinhaltet nun das
zuvor beschriebene Kompressionskältesystem. Im Luftstrom des Luftkanals
15 ist dabei der Verdampfer 9 des Kompressionskältesystems angeordnet.
Im Verdampfer nimmt das Kältemittel somit Wärme von der im Luftkanal 15
angesaugten Luft auf und kühlt diese ab bevor sie dem Fahrzeuginnenraum
zugeführt wird. Hierdurch wird die gewünschte Kühlwirkung des
Fahrzeuginnenraums erreicht.
Claims (10)
1. Kompressionskältesystem einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von
einem Elektromotor (5) mit Motorsteuereinrichtung (12) angetriebenen Ver
dichter (6), einem Verflüssiger (7), einem Expansionsorgan (8) und einem
Verdampfer (9), wobei diese mittels Kältemittelleitungen (10) so verbunden
sind, dass ein zirkulierender Umlauf eines Kältemittels vom Verdichter (6)
über den Verflüssiger (7), das Expansionsorgan (8) und den Verdampfer (9)
zurück zum Verdichter (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der E
lektromotor (5) derart an/in dem Kältemittelkreislauf zwischen dem Ver
dampfer (9) und dem Verdichter (6) angeordnet ist, dass die Abführung der
Verlustwärme des Motors (5) im wesentlichen über das Kältemittel des
Kompressionskältesystems erfolgt, und weiterhin Mittel (8, 13) zur Einstel
lung der Überhitzung des Kältemittels an einem Eingang des Verdichters (6)
vorhanden sind.
2. Kompressionskältesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor (5) und der Verdichter (6) in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht sind.
3. Kompressionskältesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) vom Kältemittel um
flossen wird.
4. Kompressionskältesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8, 13) zur Einstellung der Über
hitzung am Eingang des Verdichters (6) ein thermostatisches Expansions
ventil enthalten.
5. Kompressionskältesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8, 13) zur Einstellung der Ü
berhitzung am Eingang des Verdichters (6) ein elektronisch geregeltes Ex
pansionsventil enthalten.
6. Kompressionskältesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Kältemitteldurchlass des Expansions
organs (8) so geregelt wird, dass das Kältemittel am Eingang des Verdich
ters (6) eine nahezu konstante Überhitzung aufweist.
7. Kompressionskältesystem einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem von
einem Elektromotor (5) mit Motorsteuereinrichtung (12) angetriebenen Ver
dichter (6), einem Verflüssiger (7), einem Expansionsorgan (8) und einem
Verdampfer (9), wobei diese mittels Kältemittelleitungen (10) so verbunden
sind, dass ein zirkulierender Umlauf eines Kältemittels vom Verdichter (6)
über den Verflüssiger (7), das Expansionsorgan (8) und den Verdampfer (9)
zurück zum Verdichter (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mo
torsteuereinrichtung (12) derart in engem thermischem Kontakt zum Kälte
mittel zwischen einem Ausgang des Expansionsorgangs (8) und einem
Eingang des Verdichters (6) angeordnet ist, dass die Abführung der Ver
lustwärme der Motorsteuereinrichtung (12) im wesentlichen über das Kälte
mittel des Kompressionskältesystems erfolgt.
8. Kompressionskältesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (8, 13) zur Einstellung der Überhitzung des Kältemittels am Ein
gang des Verdichters (6) vorhanden sind.
9. Kompressionskältesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Elektromotor (5) und der Verdichter (6) in einem ge
meinsamen Gehäuse untergebracht sind.
10. Kompressionskältesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Motorsteuereinrichtung (12) vom Kältemittel umflossen wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19908043A DE19908043C2 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem eines Kraftfahrzeuges |
PCT/EP2000/001238 WO2000050826A1 (de) | 1999-02-24 | 2000-02-16 | Elektrisch angetriebenes kompressionskältesystem eines kraftfahrzeuges |
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DE19908043A DE19908043C2 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem eines Kraftfahrzeuges |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19908043A1 DE19908043A1 (de) | 2000-09-07 |
DE19908043C2 true DE19908043C2 (de) | 2001-08-30 |
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Family Applications (1)
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DE19908043A Expired - Fee Related DE19908043C2 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Elektrisch angetriebenes Kompressionskältesystem eines Kraftfahrzeuges |
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