DE19910584A1 - Kühl- bzw. Kältemittelzyklus für eine Fahrzeug-Klimaanlage - Google Patents

Kühl- bzw. Kältemittelzyklus für eine Fahrzeug-Klimaanlage

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Abstract

In einem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus mit einem Bypass-Durchtritt (19) für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel, durch den hindurch gasförmiges Hochtemperatur-Kühl- bzw. Kältemittel von einem Kompressor (10) aus in einen Verdampfer (18) eingeführt wird, wobei es einen Kondensator (14) im Bypass umgeht, wird der Überhitzungsgrad (SH) des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, entsprechend den Signalen eines Drucksensors (26) und eines Temperatursensors (27) bestimmt, die an der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kompressors angeordnet sind. Entsprechend dem Überhitzungsgrad des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben wird, wird das in dem Kondensator befindliche Kühl- bzw. Kältemittel so geregelt, daß die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittelmenge in geeigneter Weise geregelt wird. Auf diese Weise wird das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses, der von dem Bypass-Durchtritt für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel Gebrauch macht, verbessert, während der Kompressor geschützt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühl- bzw. Kältemittelzyklus mit einem Bypass-Durch­ tritt für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel, durch den hindurch gasför­ miges Kühl- bzw. Kältemittel, das von einem Kompressor abgegeben wird, in einen Verdampfer eingeführt wird, nachdem es dekomprimiert worden ist, während es einen Kondensator im Bypass umgeht. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kühl- bzw. Kältemittelzyklus für eine Fahrzeug-Klimaanlage, in der die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Käl­ temittelmenge entsprechend einem Überhitzungsgrad (SH) des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels in geeigneter Weise gere­ gelt wird.
Bei einer herkömmlichen Fahrzeug-Klimaanlage zirkuliert Heißwasser (Motor­ kühlwasser) in einem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher während der Heiz-Betriebsart, und wird Luft, die in einen Fahrgastraum eingeblasen wird, mittels des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers erhitzt. Wenn die Tem­ peratur des Heißwassers niedrig ist, ist die in den Fahrgastraum eingeblasene Luft mittels des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers nicht ausreichend erhitzt.
Zur Überwindung dieses Problems ist ein Kühl- bzw. Kältemittelzyklus mit einem Bypass-Durchtritt für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel in JP-A-5-272 817 beschrieben. Bei dem herkömmlichen Kühl- bzw. Kältemittelzyklus wird, wenn die Temperatur des Heißwassers, das in den Heizzwecken dienenden Wärmetauscher einströmt, niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, von dem Kompressor abgegebenes gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel direkt in einen Verdampfer eingeführt, während es den Kondensator im Bypass um­ geht, so daß die durch die Verdampfer hindurchtretende Luft mittels des gas­ förmigen Kühlmittels erhitzt wird, das in den Verdampfer eingeführt wird. Des weiteren wird der Druck des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels oder der Überhitzungsgrad des Kühl- bzw. Kältemittels an dem Auslaß des Verdampfers festgestellt, und wird bestimmt, ob die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittelmenge übergroß oder nicht ausreichend ist. Jedoch wird der Druck des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels entsprechend dem Zustand des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses, beispielsweise entsprechend der Wärmelast des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses, der Drehzahl des Kompressors, des Kom­ primierungsgrades einer Dekomprimierungseinheit, die in dem Bypass-Durch­ tritt für das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel angeordnet ist, verändert. Daher ist es schwierig, die Kühl- bzw. Kältemittelmenge ausschließlich mittels des Drucks des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels genau zu regeln.
In Hinblick auf die vorstehend angegebenen Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Kühl- bzw. Kältemittelzyklus mit einem Bypass-Durchtritt zu schaffen, durch den hindurch gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel, das von einem Kompressor abgegeben wird, direkt in einen Wärmetauscher einge­ führt wird, nachdem es dekomprimiert worden ist, wobei es einen Kondensa­ tor im Bypass umgeht. In dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus mit dem Bypass-Durch­ tritt ist das Heizvermögen des Wärmetauschers unter Verwendung des Bypass-Durchtritts verbessert, während der Kompressor geschützt ist.
Erfindungsgemäß ist in einem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus ein Bypass-Durch­ tritt, durch den hindurch von einem Kompressor abgegebenes Kühl- bzw. Kältemittel in einen Wärmetauscher eingeführt wird, während es einen Kondensator im Bypass umgeht, vorgesehen. Eine Ventileinheit ist in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus vorgesehen, um eine Verbindung zwischen einem Abgabeanschluß des Kompressors und einem Einlaß des Kondensa­ tors zu schalten und um eine Verbindung zwischen dem Abgabeanschluß des Kompressors und dem Bypass-Durchtritt zu schalten. Eine Feststellungsein­ heit für ein Überhitzungssignal zum Feststellen eines Signals, das einem Überhitzungsgrad des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Käl­ temittels entspricht, ist an der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kom­ pressors vorgesehen, und der Überhitzungsgrad wird auf der Grundlage des Signals von dem Signalfeststellungsmittel für die Überhitzung mittels einer Steuereinheit bestimmt. Des weiteren regelt die Regeleinheit die Ventileinheit, um die in dem Kompressor komprimierte Kühl- bzw. Kältemittelmenge ent­ sprechend dem Überhitzungsgrad zu regeln. Weil in dem Kühl- bzw. Käl­ temittelzyklus der Überhitzungsgrad des von dem Kompressor abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels in einen vorbestimmten Bereich geregelt wird, kann die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittel­ menge in einem vorbestimmten Bereich während der Bypass-Betriebsart ge­ halten werden, bei der das von dem Kompressor aus in den Wärmetauscher durch den Bypass-Durchtritt hindurch eingeführte Kühl- bzw. Kältemittel in dem Wärmetauscher gekühlt wird. Demzufolge ist es möglich, eine vorbe­ stimmte Menge des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels zu der Kühl- bzw. Käl­ temittel-Ansaugseite des Kompressors zurückzuführen, und kann das Heiz­ vermögen des Wärmetauschers während der Bypass-Betriebsart verbessert werden.
Während der Bypass-Betriebsart verschließt die Ventileinheit den Kondensa­ tor, und öffnet sie den Bypass-Durchtritt, wenn sich der Überhitzungsgrad in einem Bereich zwischen einem ersten vorbestimmten Wert und einem zwei­ ten vorbestimmten Wert, der größer als der erste vorbestimmte Wert ist, be­ findet, so daß die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittelmenge leicht in geeigneter Weise in dem vorbestimmten Bereich geregelt werden kann. Wenn während der Bypass-Betriebsart in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus der Überhitzungsgrad kleiner als der erste vorbe­ stimmte Wert ist, wird bestimmt, daß die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittelmenge übergroß ist, und öffnet die Ven­ tileinheit den Kondensator, so daß ein Teil des von dem Kompressor abgege­ benen Kühl- bzw. Kältemittels in den Kondensator eingeführt wird. Somit kann die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittel­ menge in geeigneter Weise verkleinert werden, und kann verhindert werden, daß eine große Menge des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels in dem Kom­ pressor komprimiert wird. Wenn andererseits der Überhitzungsgrad größer als der zweite vorbestimmte Wert ist, wird bestimmt, daß die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierende Kühl- bzw. Kältemittelmenge ungenügend ist, und verschließt die Ventileinheit den Bypass-Durchtritt, und öffnet sie den Kondensator, so daß das in dem Kondensator befindliche Kühl- bzw. Käl­ temittel in den Wärmetauscher abgegeben wird. Somit wird die zu der Kühl- bzw. Kältemittelansaugseite des Kompressors zurückkehrende Menge des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels in geeigneter Weise geregelt, so daß das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses verbessert wird, während verhindert werden kann, daß die Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels übermäßig ansteigt. Demzufolge wird das Heizvermögen des Wärmetau­ schers während der Bypass-Betriebsart verbessert, während der Kompressor in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus geschützt wird.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform bei deren gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses für eine Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Fließdiagramm für die Regelung der in dem Kühl- bzw. Käl­ temittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittelmenge bei der Ausführungsform;
Fig. 3A ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen dem Überhitzungsgrad (SH) des von einem Kompressor abgegebenen gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels und der in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittelmenge;
Fig. 3B ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen der in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Käl­ temittelmenge und dem Heizvermögen; und
Fig. 4 ein Mollierdiagramm, in dem Gleichgewichtspunkte, die der in Fig. 3 dargestellten Kühl- bzw. Kältemittelmenge entsprechen, angege­ ben sind.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bei der Ausführungsform der Erfindung findet ein Kühl- bzw. Kältemittelzyklus typischerweise bei einer Fahrzeug-Klimaanlage Anwendung. Gemäß Dar­ stellung in Fig. 1 wird ein Kompressor 10 mittels des Motors 12 des Fahr­ zeugs über eine elektromagnetische Kupplung 11 angetrieben. Die Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kompressors 10 steht mit einem Kondensator 14 über ein erstes elektromagnetisches Ventil 13 in Verbindung, und die Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kondensators 14 steht mit einem Aufnah­ mebehälter 15 in Verbindung. In dem Aufnahmebehälter 15 wird gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel aus dem flüssigen Kühl- bzw. Kältemittel abgeschie­ den, und das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel wird dort gespeichert.
Die Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Aufnahmebehälters 15 steht mit einem Ventil für eine thermische Expansion (d. h. einer ersten Dekomprimie­ rungseinheit) 17 über ein Rückschlagventil 16 in Verbindung. Die Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Ventils 17 für die thermische Expansion steht mit einem Verdampfer 18 (d. h. einem Wärmetauscher) in Verbindung, und die Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Verdampfers 18 steht mit der Kühl- bzw. Kältemittelansaugseite des Kompressors 10 in Verbindung. Das Ventil 17 für die thermische Expansion stellt die Menge des in den Verdampfer 18 einströmenden Kühl- bzw. Kältemittels ein, so daß der Überhitzungsgrad des Kühl- bzw. Kältemittels an der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Ver­ dampfers 18 auf einen vorbestimmten Wert geregelt wird.
Ein Bypass-Durchtritt 19 für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel ist zwischen der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kompressors 10 und der Ansaug­ seite des Verdampfers 18 vorgesehen. Durch den Bypass-Durchtritt 19 für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel hindurch wird gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel mit einer hohen Temperatur, das von dem Kompressor 10 abge­ geben worden ist, beispielsweise im Bypass zum Kondensator 14 geführt. Ein zweites elektromagnetisches Ventil 20 und eine zweite Dekomprimierungs­ einheit 21 sind in dem Kühl- bzw. Kältemittel-Bypass-Durchtritt 19 vorgese­ hen. Bei der Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Dekomprimie­ rungseinheit 21 ein Kapillarröhrchen.
Der Verdampfer 18 ist in einem Klimatisierungsgehäuse 22 angeordnet, das einen Luftdurchtritt bildet. Mittels eines Gebläses 23 geblasene Luft wird mit­ tels des Verdampfers 18 während der Kühl-Betriebsart im Sommer gekühlt. Andererseits strömt während der Heiz-Betriebsart im Winter gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel mit hoher Temperatur, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, in den Verdampfer 18 durch den Bypass-Durchtritt 19 für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel hindurch ein, so daß die Luft mittels des Verdampfers 12 erhitzt wird. In diesem Fall wird der Verdampfer 12 als ein Kühler bzw. Radiator verwendet.
Ein Heizzwecken dienender Wärmetauscher 24 ist in dem Klimatisierungsge­ häuse 22 an der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 13 angeordnet. Der Heizzwecken dienende Wärmetauscher 24 erhitzt Luft, die dort hindurch­ tritt, unter Verwendung von Heißwasser (Motorkühlwasser) des Motors 12 als Heizquelle. Des weiteren ist ein Auslaß, durch den hindurch klimatisierte Luft in einen Fahrgastraum des Fahrzeugs eingeblasen wird, in dem Klimatisie­ rungsgehäuse 22 an der luftstromabwärtigen Seite des Heizzwecken dienen­ den Wärmetauschers 24 vorgesehen. Ein Heißwasserventil 25 ist in einem Heißwasserkreis vorgesehen, durch den hindurch Heißwasser zwischen dem Motor 12 und dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 24 strömt, und die Menge des in den Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 24 einströ­ menden Heißwassers wird mittels des Heißwasserventils geregelt.
Ein Drucksensor 26 zum Feststellen des Drucks des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, und ein Temperatursensor 27 zum Feststellen der Temperatur des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, sind an der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kompressors 10 vorgesehen. Bei der Ausführungsform der Erfindung kann der Überhitzungsgrad des gasförmi­ gen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, mittels des Drucksensors 26 und des Temperatursensors 27 festgestellt werden. Signale, die mittels des Drucksensors 26 und des Temperatursen­ sors festgestellt worden sind, werden in eine elektronische Regeleinheit (ECU) 28 eingegeben, und der Öffnungsgrad sowohl des ersten als auch des zweiten elektromagnetischen Ventils 13, 20 wird mittels der ECU 28 geregelt.
Signale von einer Sensorgruppe 29 und Signale von Betätigungsschaltern 30 einer Betätigungstafel werden in die ECU 28 eingegeben, und die Arbeits­ weise von Bauteilen, wie der elektromagnetischen Kupplung 11, des Geblä­ ses 23 und des Heißwasserventils 25, können mittels der ECU 28 geregelt werden.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses für die Fahrzeug-Klimaanlage beschrieben. Während der Kühl-Betriebsart wird das erste elektromagnetische Ventil 13 geöffnet, und wird das zweite elektroma­ gnetische Ventil 20 geschlossen, und zwar mittels der ECU 28. Daher strömt, wenn der Kompressor 10 mittels des Motors 12 angetrieben wird, das von dem Kompressor 10 abgegebene gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel in den Kondensator 14 durch das erste elektromagnetische Ventil 13 hindurch ein. Das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel von dem Kompressor 10 wird in dem Kondensator 14 mit Hilfe von mittels eines Kühllüfters geblasener Außenluft gekühlt und kondensiert. Das kondensierte Kühl- bzw. Kältemittel des Kon­ densators 14 wird in gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel und flüssiges Kühl- bzw. Kältemittel in dem Aufnahmebehälter 15 aufgeteilt, und ausschließlich das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel von dem Aufnahmebehälter 15 strömt in das Ventil 17 für die thermische Expansion ein, nachdem es durch das Rück­ schlagventil 16 hindurchgetreten ist. Das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel von dem Aufnahmebehälter 15 wird in dem Ventil 17 für die thermische Expansion in gasförmiges/flüssiges Zweiphasen-Kühl- bzw. Kältemittel mit einer niedri­ gen Temperatur und einem niedrigen Druck dekomprimiert. Das gasför­ mige/flüssige Zweiphasen-Kühl- bzw. Kältemittel von dem Ventil 17 für die thermische Expansion strömt in den Verdampfer 18 ein und wird durch Ab­ sorbieren von Wärme aus der mittels des Gebläses 23 geblasenen Luft ver­ dampft. Daher wird die Luft, die durch den Verdampfer 18 hindurchtritt, ge­ kühlt und in den Fahrgastraum eingeblasen, um den Fahrgastraum zu kühlen. Das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel, das in dem Verdampfer 18 verdampft worden ist, wird in den Kompressor 10 eingesaugt und in dem Kompressor 10 komprimiert.
Andererseits wird während der Heiz-Betriebsart das erste elektromagnetische Ventil 13 geschlossen, und wird das zweite elektromagnetische Ventil 20 ge­ öffnet, und zwar mittels der ECU 28. Daher wird der Bypass-Durchtritt 19 für das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel geöffnet. Somit wird gasförmiges Hochtemperatur/Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittel (überhitztes gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel), das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, in der Dekomprimierungseinheit 21 dekomprimiert, und wird das dekompri­ mierte gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur. In dem Verdampfer 18 durch Luft gekühlt, die durch den Verdampfer 18 hin­ durchtritt. Daher wird Luft, die durch den Verdampfer 18 hindurchtritt, mittels von dem Kühl- bzw. Kältemittel abgestrahlter Wärme erhitzt, und kann diese Luft mittels des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 24 wieder erhitzt werden, wenn Heißwasser von dem Motor 12 aus in den Heizzwecken die­ nenden Wärmetauscher 24 durch das Heißwasserventil 25 hindurch ein­ strömt. Das gasförmige Kühl- bzw. Kältemittel, das in dem Verdampfer 18 ge­ kühlt worden ist und Wärme abgestrahlt hat, wird in den Kompressor 10 ein­ gesaugt und in dem Kompressor 10 komprimiert.
Bei der Heiz-Betriebsart entspricht die Wärmemenge, die von dem gasförmi­ gen Kühl- bzw. Kältemittel in dem Verdampfer 18 abgestrahlt worden ist, dem Kompressionsarbeitsausmaß des Kompressors 10. Daher ist es für die Ver­ größerung der Abstrahlungsmenge von dem gasförmigen Kühl- bzw. Käl­ temittel in dem Verdampfer 18 notwendig, das Kompressionsarbeitsausmaß des Kompressors 10 zu vergrößern. Somit ist es in diesem Fall notwendig, die Menge des in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels auf einen geeigneten Wert zu regeln. Bei der Ausführungsform der Erfindung wird, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel den Kondensator 14 wäh­ rend der Heiz-Betriebsart im Bypass umgeht, die Arbeit des Kühl- bzw. Käl­ temittelzyklusses entsprechend der Regelungsroutine des Fließdiagramms, das in Fig. 2 dargestellt ist, geregelt.
Wenn die Bypass-Betriebsart für gasförmiges Kühl- bzw. Kältemittel, bei der gasförmiges Hochtemperatur-Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kompres­ sor 10 abgegeben worden ist, den Kondensator 14 im Bypass umgeht, ge­ wählt wird, wird die in Fig. 2 dargestellte Regelungsroutine begonnen. Als er­ stes werden in Schritt S100 das Drucksignal "Ph" des Drucksensors 26 und das Temperatursignal "Th" des Temperatursensor 27 eingegeben. In Schritt S110 wird der Überhitzungsgrad (SH) des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemit­ tels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, auf der Grundlage des Drucksignals "Ph" von dem Drucksensor 26 und des Temperatursignals "Th" von dem Temperatursensor 27 berechnet. Das heißt, ein Plan des Über­ hitzungsgradausmaßes, der auf der Grundlage des Drucks und der Tempe­ ratur des Kühl- bzw. Kältemittels (beispielsweise von R134a) des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses bestimmt worden ist, ist in dem ROM der ECU 28 vorge­ speichert, und das Ausmaß des Überhitzungsgrades SH des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, wird aus dem Plan berechnet.
Als nächstes wird in Schritt S120 bestimmt, ob der berechnete Überhitzungs­ grad SH gleich oder größer als ein erster eingestellter Wert (beispielsweise 3°C) ist oder nicht. Wenn der Überhitzungsgrad SH des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, kleiner als der erste eingestellte Wert ist, wird bestimmt, daß die Menge des in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels bei der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels übermäßig groß ist, und werden sowohl das erste elektromagnetische Ventil 13 als auch das zweite elektromagnetische Ventil 20 geöffnet. Daher strömt ein Teil des gas­ förmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, in den Kondensator 14 ein, wird es gekühlt und kondensiert, und zwar in dem Kondensator 14. Somit wird die Menge des Kühl- bzw. Kältemit­ tels, das sich in dem Kondensator 14 befindet, vergrößert, so daß die Menge des in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels während der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels ver­ kleinert wird.
Wenn im Gegensatz hierzu der Überhitzungsgrad SH, der in Schritt S120 be­ rechnet worden ist, gleich dem ersten eingestellten Wert (beispielsweise 3°C) ist oder größer als dieser ist, wird bestimmt, ob der Überhitzungsgrad SH gleich einem zweiten eingestellten Wert (beispielsweise 20°C) ist oder kleiner als dieser ist, und zwar in Schritt S140. Wenn der Überhitzungsgrad SH grö­ ßer als der zweite eingestellte Wert ist, wird bestimmt, daß die Menge des in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels wäh­ rend der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels unzurei­ chend ist, und wird das erste elektromagnetische Ventil 13 geöffnet, und wird das zweite elektromagnetische Ventil 20 geschlossen, und zwar in Schritt S150. Daher arbeitet der Kühl- bzw. Kältemittelzyklus generell. Somit wird das kondensierte flüssige Kühl- bzw. Kältemittel, das sich in dem Kondensator 14 befindet, in Richtung zu dem Verdampfer 18 gedrückt so daß das Kühl- bzw. Kältemittel von dem Kondensator 14 aus in den Verdampfer 18 eingeführt wird. Die Arbeit der elektromagnetischen Ventile 13, 20 wird in Schritt S150 durchgeführt, bis das in dem Kondensator befindliche Kühl- bzw. Kältemittel in den Verdampfer 18 einströmt. Bei der Ausführungsform der Erfindung wird ein Zeitnehmer in Schritt S160 eingestellt, so daß die Arbeit der elektromagneti­ schen Ventile 13, 20 in Schritt S150 in einer vorbestimmten Zeit fortgesetzt wird.
Wenn andererseits bestimmt wird, daß der Überhitzungsgrad SH gleich der zweiten eingestellten Temperatur (beispielsweise 20°C) in Schritt S140 oder kleiner als dieser ist, wird das erste elektromagnetische Ventil 13 geschlos­ sen, und wird das zweite elektromagnetische Ventil 20 geöffnet, und zwar in Schritt S170, und wird die Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels fortgesetzt. Durch die obenbeschriebene Betriebsregelung des ersten und des zweiten elektromagnetischen Ventils 13, 20 kann die Menge des in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittels in geeigneter Weise so eingestellt werden, daß das Heizvermögen während der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels maximal wird.
Die Erfinder dieser Erfindung haben im Wege eines Versuches die Beziehung zwischen dem Überhitzungsgrad SH des von dem Kompressor abgegebenen gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels und der in dem Kühl- bzw. Kältemittelzy­ klus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittelmenge während der Bypass-Be­ triebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels gemäß Darstellung in Fig. 3 und die Beziehung zwischen dem Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemit­ telzyklusses und der in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkulierenden Kühl- bzw. Kältemittelmenge während der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels gemäß Darstellung in Fig. 3B untersucht. Bei den Ver­ suchen von Fig. 3A, 3B ist die Menge der durch den Verdampfer 18 hindurch­ strömenden Luft auf 350 m3/h eingestellt, mißt die Temperatur der Außenluft -20°C, und ist die Drehzahl des Kompressors 10 auf 1.500 Upm eingestellt. Fig. 4 zeigt Gleichgewichtspunkte, die der Kühl- bzw. Kältemittelmenge in Fig. 3A, 3B entsprechen, in einem Mollierdiagramm.
Wenn gemäß Darstellung in Fig. 3A, 3B der Überhitzungsgrad SH des gas­ förmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, etwa 0°C mißt, wird das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemit­ telzyklusses bei der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Käl­ temittels maximal. Der Grund hierfür wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Menge des Kühl- bzw. Kältemittels, das in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert, vergrößert wird, wird die Kühl- bzw. Kältemittel-Ansaugdichte des Kompressors vergrößert, weil ein Teil des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels zu dem Kompressor 10 infolge der Vergrößerung der Kühl- bzw. Kältemittel­ menge zurückkehrt, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert. Daher wird die Kompressionsarbeitsgröße des Kompressors 10 vergrößert, und kann das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses während der Bypass-Betriebsart des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels verbessert wer­ den. Wenn jedoch die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert, auf eine vorbestimmte Größe vergrößert wird, wird das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel in dem gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittel an der Kühl- bzw. Kältemittelabgabeseite des Kompressors eingemischt, und wird das rückseitige Kompressionsvermögen des Kompressors infolge des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels herabgesetzt und daher wird das Heizver­ mögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses herabgesetzt. Das heißt, in die­ sem Fall wird das Kompressionsvermögen des Kompressors herabgesetzt, weil das Volumen des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels vergrößert wird, und wird auch das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses herabge­ setzt. Infolge der Kompression des flüssigen Kühl- bzw. Kältemittels kann des weiteren eine übermäßige Beanspruchung des Kompressors 10 bei der Kom­ pressionsarbeit bewirkt werden, und kann der Kompressor 10 gestört werden.
Somit kann bei der Ausführungsform der Erfindung, weil der Überhitzungs­ grad SH des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, in einem vorbestimmten Bereich A (beispielsweise 0°C-20°C) geregelt wird, wie in Fig. 3A dargestellt ist, die Kühl- bzw. Käl­ temittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert, in einem vorbestimmten Bereich B (beispielsweise 60 g-100 g), wie in Fig. 3A, 3B dar­ gestellt ist, geregelt werden. Daher kann das Heizvermögen des Kühl- bzw. Kältemittelzyklusses auf einem hohen Level (beispielsweise 1,2 kW-1,3 kW) eingestellt werden.
Gemäß Darstellung in Fig. 3A, 3B kann bei der Ausführungsform der Erfin­ dung, weil der Überhitzungsgrad SH des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, niedriger als 20°C ein­ gestellt wird, die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Käl­ temittelzyklus zirkuliert, auf größer als 60 g geregelt werden, und kann es ver­ hindert werden, daß die Temperatur des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben wird, übermäßig ansteigt. Anderer­ seits kann, weil der Überhitzungsgrad SH des gasförmigen Kühl- bzw. Käl­ temittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben worden ist, auf höher als 0°C eingestellt wird, die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert, auf kleiner als 100 g geregelt werden, und kann ein Problem des Kompressors 10 verhindert werden. Jedoch wird in dem in Fig. 2 dargestellten Fließdiagramm, um den Überhitzungsgrad SH ausreichend festzustellen und zu bestimmen, der erste eingestellte Wert auf bei­ spielsweise 3°C eingestellt.
Obwohl die Erfindung vollständig in Verbindung mit ihrer bevorzugten Ausfüh­ rungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu beachten, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikatio­ nen für den Fachmann ersichtlich sein werden.
Beispielsweise werden bei der obenbeschriebenen Ausführungsform der Drucksensor 26 und der Temperatursensor 27 so verwendet, daß der Über­ hitzungsgrad SH berechnet wird. Jedoch wird die Temperatur des gasförmi­ gen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben wird, auf einen entsprechenden Druck verändert, und kann ein Element, das ent­ sprechend der Temperatur und dem Druck des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor 10 abgegeben wird, verschoben wird, eingeordnet sein.
In diesem Fall wird die Verschiebungsgröße des Elementes zu einem elektri­ schen Widerstandswert verändert, und kann der Überhitzungsgrad SH des gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, festgestellt werden.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform wird, wenn die Kühl- bzw. Käl­ temittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzyklus zirkuliert, unzurei­ chend ist (beispielsweise SH <20°C) das erste elektromagnetische Ventil 13 geöffnet, und wird das zweite elektromagnetische Ventil 20 geschlossen, so daß das in dem Kondensator befindliche Kühl- bzw. Kältemittel von dem Kon­ densator 14 aus in Richtung zu dem Verdampfer 18 hin gedrückt wird. Wenn jedoch die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kühl- bzw. Kältemittelzy­ klus zirkuliert, unzureichend ist (beispielsweise SH <20°C), können sowohl das erste als auch das zweite elektromagnetische Ventil 13, 20 geschlossen werden bzw. sein. Das heißt, wenn sowohl das erste als auch das zweite elektromagnetische Ventil 13, 20 geschlossen sind, kann das in dem Konden­ sator befindliche Kühl- bzw. Kältemittel in den Verdampfer 18 durch den Saugbetrieb des Kompressors 10 eingeführt werden. Des weiteren kann eine einzige Ventileinheit zum Schalten mehrerer Kühl- bzw. Kältemitteldurchtritte anstelle des ersten und des zweiten elektromagnetischen Ventils 13, 20 ver­ wendet werden.
Weiter findet bei der obenbeschriebenen Ausführungsform der Kühl- bzw. Kältemittelzyklus typischerweise Anwendung bei einer Fahrzeug-Klimaanlage; jedoch kann der Kühl- bzw. Kältemittelzyklus auch bei anderen Anwen­ dungsfällen Anwendung finden.
Solche Veränderungen und Modifikationen sind als unter den Umfang der Er­ findung gemäß deren Definition in den beigefügten Ansprüchen fallend zu verstehen.

Claims (12)

1. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus, umfassend:
einen Kompressor (10) zum Komprimieren des Kühl- bzw. Kältemittels, wobei der Kompressor einen Abgabeanschluß zum Abgeben des Kühl- bzw. Käl­ temittels aufweist;
einen Kondensator (14) zum Kondensieren von gasförmigen Kühl- bzw. Käl­ temittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist;
eine erste Druckreduzierungseinheit (17) zum Herabsetzen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemittels von dem Kondensator;
einen Wärmetauscher (18) zum Verdampfen des Kühl- bzw. Kältemittels der ersten Druckreduzierungseinheit;
einen Bypass-Kanal, der mit dem Abgabeanschluß des Kompressors und dem Einlaß des Wärmetauschers in Verbindung steht, wobei der Bypass-Ka­ nal einen Bypass-Durchtritt (19) bildet, durch den hindurch Kühl- bzw. Käl­ temittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, in den Wärmetau­ scher geführt wird, wobei es den Kondensator im Bypass umgeht;
eine zweite Druckreduzierungseinheit (21), die in dem Bypass-Durchtritt an­ geordnet ist, zum Herabsetzen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemittels von dem Kompressor;
eine Ventileinheit (13, 20) zum Schalten einer Verbindung zwischen dem Ab­ gabeanschluß des Kompressors und einem Einlaß des Kondensators und einer Verbindung zwischen dem Abgabeanschluß des Kompressors und dem Bypass-Durchtritt;
ein Feststellungsmittel (26, 27) für ein Überhitzungssignal zum Feststellen eines Signals, das einem Überhitzungsgrad (SH) des Kühl- bzw. Kältemittels entspricht, das von dem Kompressor abgegeben worden ist;
ein Regelmittel (28) zum Bestimmen des Überhitzungsgrades auf der Grund­ lage des Signals des Feststellungsmittels für das Überhitzungssignal und zum Regeln der Ventileinheit, um die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kompressor komprimiert worden ist, entsprechend einem Überhitzungsgrad zu regeln.
2. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 1, wobei die Ventileinheit den Kondensator schließt und den Bypass-Durchtritt öffnet, so daß das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, durch den Bypass-Durchtritt hindurch strömt, während es den Kondensator im Bypass umgeht, dies während einer Bypass-Betriebsart, bei der das Kühl- bzw. Käl­ temittel, das von dem Kompressor aus in den Wärmetauscher durch den Bypass-Kanal hindurch eingeführt wird, in dem Wärmetauscher gekühlt wird.
3. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 2, wobei:
die Ventileinheit den Kondensator öffnet, so daß ein Teil des Kühl- bzw. Käl­ temittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, in den Konden­ sator eingeführt wird, wenn der Überhitzungsgrad kleiner als ein erster vorbe­ stimmter Wert ist, dies während der Bypass-Betriebsart; und
die Ventileinheit den Bypass-Durchtritt schließt und den Kondensator öffnet, so daß das Kühl- bzw. Kältemittel, das sich in dem Kondensator befindet, in den Wärmetauscher abgegeben wird, wenn der Überhitzungsgrad größer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, der größer als der erste vorbestimmte Wert ist.
4. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 3, wobei die Ventileinheit den Bypass-Durchtritt öffnet und den Kondensator schließt, um die Bypass-Be­ triebsart einzustellen, wenn der Überhitzungsgrad größer als der erste vorbe­ stimmte Wert und kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ist.
5. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 4, wobei das Feststellungsmittel für den Überhitzungsgrad einen Drucksensor (26) zum Feststellen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, und einen Temperatursensor (27) zum Feststellen der Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels aufweist, das von dem Kompressor abgegeben worden ist.
6. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach irgendeinem der Ansprüche 3 - 5, wo­ bei:
das Regelmittel aufweist
ein Berechnungsmittel (S110) zum Berechnen des Überhitzungsgrades auf­ grund des Signals des Feststellungsmittels für das Überhitzungssignal und
ein Bestimmungsmittel (120, 140) zum Bestimmen, ob der mittels des Be­ rechnungsmittels berechnete Überhitzungsgrad größer als der erste vorbe­ stimmte Wert oder kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ist oder nicht; und
wobei das Regelmittel die Ventileinheit auf der Grundlage der Feststellung des Feststellungsmittels regelt.
7. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 3, wobei das Regelmittel des weiteren einen Zeitnehmer S160) zum Fortsetzen für das Einführen des in dem Kondensator befindlichen Kühl- bzw. Kältemittels in den Wärmetauscher hinein in einer vorbestimmten Zeit aufweist, wenn der Überhitzungsgrad des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, größer als der zweite vorbestimmte Wert ist.
8. Kühl- bzw. Kältemittel nach Anspruch 3, wobei:
das Regelmittel bestimmt, daß die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kompressor komprimiert worden ist, während der Bypass-Betriebsart, über­ groß ist, wenn der Überhitzungsgrad kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist; und
das Regelmittel bestimmt, daß die Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die in dem Kompressor komprimiert worden ist, während der Bypass-Betriebsart unzurei­ chend ist, wenn der Überhitzungsgrad größer als der zweite vorbestimmte Wert ist.
9. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach irgendeinem der Ansprüche 1-8, wobei die Ventileinheit ein erstes elektrischen Ventil (13) zum Regeln der Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die von dem Kompressor aus in den Kondensator ein­ strömt, und ein zweites elektromagnetisches Ventil (20) zum Regeln der Kühl- bzw. Kältemittelmenge, die von dem Kompressor aus in den Wärmetauscher durch den Bypass-Durchtritt hindurch einströmt, aufweist.
10. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus für eine Klimaanlage mit einem Klimatisie­ rungsgehäuse (20) zur Ausbildung eines Luftdurchtritts, durch den hindurch Luft strömt, wobei der Kühl- bzw. Kältemittelzyklus umfaßt:
einen Kompressor (10) zum Komprimieren des Kühl- bzw. Kältemittels, wobei der Kompressor einen Abgabeanschluß zum Abgeben des Kühl- bzw. Käl­ temittels aufweist;
einen Kondensator (14) zum Kondensieren des von dem Kompressor abge­ gebenen gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels;
eine erste Druckreduzierungseinheit (17) zum Herabsetzen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemittels von dem Kondensator;
einen Wärmetauscher (18) zum Verdampfen des Kühl- bzw. Kältemittels von der ersten Druckreduzierungseinheit, wobei der Wärmetauscher in dem Kli­ matisierungsgehäuse angeordnet ist;
einen Bypass-Kanal, der mit dem Abgabeanschluß des Kompressors und mit einem Einlaß des Wärmetauschers in Verbindung steht, wobei der Bypass-Ka­ nal einen Bypass-Durchtritt (19) bildet, durch den hindurch das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, in den Wärme­ tauscher eingeführt wird, wobei es den Kondensator im Bypass umgeht;
eine zweite Druckreduzierungseinheit (21), die in dem Bypass-Durchtritt an­ geordnet ist, zum Herabsetzen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemittels des Kompressors;
eine Ventileinheit (13, 20) zum Schalten der Verbindung zwischen dem Abga­ beanschluß des Kompressors und dem Einlaß des Kondensators und einer Verbindung zwischen dem Abgabeanschluß des Kompressors und dem Bypass-Durchtritt;
einen Drucksensor (26) zum Feststellen des Drucks des Kühl- bzw. Kältemit­ tels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist;
einen Temperatursensor (27) zum Feststellen der Temperatur des Kühl- bzw. Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben worden ist; und
ein Regelmittel (28) zum Bestimmen des Überhitzungsgrades auf der Grund­ lage von Signalen des Drucksensors und des Temperatursensors, wobei das Regelmittel die Ventileinheit regelt, um die von dem Kompressor aus in den Wärmetauscher durch den Bypass-Durchtritt einströmende Kühl- bzw. Käl­ temittelmenge entsprechend dem Überhitzungsgrad zu regeln.
11. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 10, wobei die Ventileinheit den Kondensator schließt und den Bypass-Durchtritt öffnet, so daß das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben worden ist, durch den Bypass-Durchtritt hindurch strömt, während es den Kondensator im Bypass umgeht, dies während der Bypass-Betriebsart, bei der das Kühl- bzw. Käl­ temittel, das von dem Kompressor aus in den Wärmetauscher durch den By­ pass-Durchtritt hindurch eingeführt wird, in dem Wärmetauscher mit Hilfe von Luft gekühlt wird, die durch den Wärmetauscher hindurch in dem Klimatisie­ rungsgehäuse hindurchtritt.
12. Kühl- bzw. Kältemittelzyklus nach Anspruch 11, wobei:
die Ventileinheit den Kondensator öffnet, so daß ein Teil des Kühl- bzw. Käl­ temittels, das von dem Kompressor aus abgegeben worden ist, in den Kon­ densator eingeführt worden ist, wenn der Überhitzungsgrad kleiner als ein erster vorbestimmter Wert ist, dies während der Bypass-Betriebsart; und
die Ventileinheit den Bypass-Durchtritt schließt und den Kondensator öffnet, so daß das in dem Kondensator befindliche Kühl- bzw. Kältemittel in den Wärmetauscher abgegeben wird, wenn der Überhitzungsgrad größer als ein vorbestimmter zweiter Wert ist, der größer als der erste vorbestimmte Wert ist.
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