DE3215997C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1. Das Kühlsystem kann bei
spielsweise für den Einsatz in einer Fahrzeug-Klimaanlage
ausgelegt sein.
Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DE-OS 27 48 484
bekannt.
Wie aus der beiliegenden Fig. 1 ersichtlich ist, wird bei
einem solchen Verfahren bei Einsatz bei einem Fahrzeug-
Klimaanlagensystem ein Dampfverdichtungs-Kühlkreislauf ver
wendet, der im wesentlichen aus einem Kompressor bzw. Ver
dichter 1, einem Kondensator bzw. Verflüssiger 2, einem Auf
nahmebehälter 3, einem Ausdehnungsventil 4 und einem Ver
dampfer 5 besteht. Da der Verdichter 1 über eine elektro
magnetische Kupplung 7, einen Riemen 31 und eine Riemen
scheibe 32 mittels der Fahrzeugmaschine 30 angetrieben wird,
steigt naturgemäß die Arbeitsdrehzahl des Verdichters an,
wenn die Maschinendrehzahl ansteigt. Bei diesem herkömmli
chen Klimaanlagensystem tritt häufig ein Beschlagen oder
Vereisen an den Rippen des Verdampfers 5 auf, sobald
aufgrund einer Steigerung der Arbeitsdrehzahl des Verdich
ters oder eines Absinkens der Umgebungslufttemperatur die
Oberflächentemperatur der Verdampferrippen und damit die
Verdampfungstemperatur des Kühlmittels unter 0°C absinkt.
Das Beschlagen oder Vereisen der Rippen verringert den
Luftströmungsdurchsatz eines Gebläses 8 über den Ver
dampfer 5, was eine Verringerung der Luftkühlungsleistung
ergibt.
Zum Verhindern des Beschlagens oder Vereisens der Verdamp
ferrippen bzw. zur Steuerung der Lufttemperatur in dem
Fahrzeug wird daher die Lufttemperatur unmittelbar stromab
des Verdampfers 5 mittels eines Temperaturfühlers 6 wie
eines Thermistors erfaßt, der elektrisch mit einer in
Fig. 2 gezeigten Steuerschaltung 9 so
verbunden ist, daß entsprechend dem Ausgangssignal des
Temperaturfühlers ein Relais 10 zum Öffnen und Schließen
eines Kontakts 10 a gesteuert wird, um die elektromagneti
sche Kupplung 7 einzurücken bzw. auszurücken. Hierdurch
wird die Betriebsdauer des Verdichters so gesteuert, daß
die Verdampfungstemperatur des Kühlmittels
und damit die Lufttemperatur unmittelbar stromab des
Verdampfers geregelt wird.
Diese Anordnung hat jedoch den folgenden Nachteil: Wenn
der Zündungsschalter zum Anlassen der Maschine eingeschal
tet wird, während ein Klimaanlagen-Schalter geschlossen
ist, wird die Elektromagnetspule der Kupplung
7 zur antriebsmäßigen Ankupplung des Verdichters 1 an
die Maschine erregt, so daß der Verdichter gleichzeitig
mit der Inbetriebnahme der Maschine in Betrieb gesetzt
wird. Im Anfangsstadium des Maschinenbetriebs läuft jedoch
die Maschine mit niedriger Drehzahl und gibt ferner eine
geringe Ausgangsleistung ab, so daß die zum Be
treiben des Verdichters notwendige Leistung 20 bis
30% der Maschinenausgangsleistung beträgt. Dies beeinträchtigt
den Maschinenanlaßvorgang.
Falls der Klimaanlagen-Schalter bei laufender Maschine
eingeschaltet wird, d. h. während des Betriebs
des Kraftfahrzeugs, wird die elektromagnetische
Kupplung zum antriebsmäßigen Anschließen
des Verdichters an die Maschine
betätigt, so daß der Verdichter von Anfang an
plötzlich mit einer hohen Drehzahl betrieben wird.
Das Verdichteranlaufdrehmoment kann das Zwei- bis
Dreifache des für den normalen Verdichterbetrieb notwen
digen Drehmoments betragen, so daß die Maschine mit dieser hohen Belastung
beaufschlagt wird. Dieser Belastungsstoß stört nicht
nur das Fahrempfinden beim Führen des Kraftfahrzeugs,
sondern beeinträchtigt auch die Betriebslebensdauer des
Verdichters und der Kupplung.
Weiterhin ist aus der DE-OS 22 63 811 eine Kühlvorrichtung
für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der angestrebt wird, bei
großer Beschleunigungsanforderung des Kraftfahrzeugs die
volle Motorleistung zur Verfügung zu stellen. Um dies zu er
reichen, wird die Beschleunigungspedal-Stellung erfaßt und
oberhalb eines bestimmten Betätigungsausmaßes der Kompressor
des Kühlsystems ausgekuppelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren ge
mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszuge
stalten, daß durch den Kühlmittel-Verdichter hervorgerufene
Beeinflussungen des Fahrzeug-Betriebszustands verringert
sind.
Diese Aufgabe wird mit der im kennzeichnenden Teil des Pa
tentanspruchs 1 genannten Maßnahme gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt die elektrische
Schaltungseinrichtung, daß die Inbetriebsetzung des Verdich
ters stets nur mit geringer Förderleistung stattfinden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden mehrere Vor
teile erreicht. Zum einen wird sichergestellt, daß eine Ein
schaltung des Kühlsystems, d. h. z. B. der Klimaanlage, bei
laufender Fahrzeugmaschine nicht zu einer schockartigen Be
lastung der Maschine und der ggf. zwischengeschalteten Kupp
lung führen kann, wie sie andernfalls bei Einstellung auf
hohe Verdichter-Förderleistungen resultieren könnte. Die Be
seitigung solcher schockartiger Belastungen führt zu ruhi
gerem Fahrempfinden und einer Verlängerung der Betriebsle
bensdauer des Verdichters und der ggf. zugeordneten Kupp
lung. Zum anderen übt der Verdichter dann, wenn er gleich
zeitig mit der Fahrzeugmaschine in Betrieb gesetzt werden
sollte, nur eine geringe Belastung auf die Fahrzeugmaschine
aus, so daß diese zuverlässig gestartet werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Aus
führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis
21 näher erläutert. Es zeigt
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausfüh
rungsbeispiels des Fahrzeug-Kühlsystems,
Fig. 4 den elektrischen Schaltungsaufbau einer
Regelschaltung des in Fig. 3 gezeigten Systems,
Fig. 5 Arbeitskennlinien von Vergleichern der
in Fig. 4 gezeigten Regelschaltung,
Fig. 6 eine Ansicht eines axialen Schnitts durch
einen in Fig. 3 gezeigten Verdichter längs einer
Linie VI-VI in Fig. 7,
Fig. 7 eine Stirnansicht des in Fig. 6 gezeigten
Verdichters,
Fig. 8 eine Ansicht eines Querschnitts durch den
Verdichter längs einer Linie IIX-IIX in Fig.
6,
Fig. 9 eine vergrößerte Teilansicht eines Schnitts
längs einer Linie IX-IX in Fig. 10 und zeigt
den Lagezusammenhang zwischen Umgehungsnuten
in einem in Fig. 8 gezeigten Förderleistungs-
Einstellring,
Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht eines Schnitts
längs einer Linie X-X in Fig. 9,
Fig. 11 eine erläuternde Tabelle, die die Formen
von Umgehungsnuten zeigt, welche jeweiligen Zy
lindern in dem Verdichter zugeordnet sind,
Fig. 12 graphisch den Zusammenhang zwischen dem
Drehwinkel der Förderleistungs-Einstellringe
und dem wirksamen bzw. Netto-Zylindervolumen
bzw. der Verdrängung eines jeweiligen Zylinders,
Fig. 13 eine der Fig. 3 gleichartige Ansicht, die
ein zweites Ausführungsbeispiel des Fahrzeug-
Kühlsystems zeigt,
Fig. 14 eine der Fig. 4 gleichartige Ansicht, die
die Regelschaltung des in Fig. 13 gezeigten Kühl
systems zeigt,
Fig. 15 eine den Fig. 3 und 13 gleichartige Ansicht,
die ein drittes Ausführungsbeispiel des Fahrzeug-
Kühlsystems zeigt,
Fig. 16 eine den Fig. 4 und 14 gleichartige Ansicht,
die eine Regelschaltung des in Fig. 15 gezeigten
Kühlsystems zeigt,
Fig. 17 eine den Fig. 3, 13 und 15 gleichartige An
sicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel des
Fahrzeug-Kühlsystems zeigt,
Fig. 18 eine den Fig. 4, 14 und 16 gleichartige An
sicht, die eine Regelschaltung des in Fig. 17
gezeigten Kühlsystems zeigt,
Fig. 19 die Arbeitskennlinien von Vergleichern
und eines Transistors in der in Fig. 18 gezeigten
Regelschaltung,
Fig. 20 eine den Fig. 3, 13, 15 und 17 gleichartige
Ansicht, die ein weiter abgewandeltes Ausfüh
rungsbeispiel des Fahrzeug-Kühlsystems zeigt, und
Fig. 21 eine elektrische Regelschaltung des in
Fig. 20 gezeigten Kühlsystems.
Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuerten Ausführungsbeispielen des Fahrzeug-Kühlsystems
werden grundlegend Kühlkreisläufe angewandt, die mit dem
anhand Fig. 1 erläuterten Kühlkreislauf nach dem Stand
der Technik identisch sind. Daher sind diejenigen Teile
der jeweiligen Ausführungsbeispiele des Fahrzeug-Kühlsy
stems, die denjenigen des Kühlkreislaufs nach dem Stand
der Technik gleichartig sind, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Dementsprechend wird
der Kühlkreislauf selbst nicht nochmals beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des gesamten Kühlsystems.
Das Kühlsystem umfaßt einen Verdampfer
5 und ein motorbetriebenes Gebläse 8, das in einer Kunst
stoff-Luftführung 11 einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet
ist. Die Luftführung steht an ihrem linken Ende über einen
nicht gezeigten Verbindungsumstellkasten mit einer Umge
bungsluft-Einlaßöffnung und einer Innenluft- bzw. Innen
raumluft-Einlaßöffnung in Verbindung. An seinem rechten
Ende steht die Luftführung mit Luftauslässen zum Fahrgast
raum in Verbindung, wie beispielsweise oberen Luftausläs
sen für gekühlte Luft und unteren Luftauslässen für er
wärmte Luft. In der Luftführung 11 ist eine nicht gezeigte
Heizeinheit angeordnet. An den Auslaß eines sich von der
Ablaßöffnung des Verdampfers 5 her erstreckenden Kühlmit
telrohrs ist ein Kompressor bzw. Verdichter 12 mit seinem
Ansaugeinlaß angeschlossen. Der Verdichter 12 ist über
eine elektromagnetische Kupplung 13 und einen Riemen 31
von der Maschine des Kraftfahrzeugs antreibbar.
Der Verdichter 12
enthält Fördermengen-
Änderungsglieder bzw. Einstellglieder zum Verändern der
Leistung bzw. Fördermenge des Verdichters. Ein
Temperaturfühler 14, der durch einen Thermistor gebildet
ist, erfaßt die Lufttemperatur unmittelbar stromab des
Verdampfers 5. Die Lufttemperatur kann mittels eines ver
änderbaren Widerstands 15 eingestellt werden. Ein zweiter
Temperaturfühler 23 ist durch einen Thermistor gebildet
und erfaßt die Temperatur des in dem Kühlmittelrohr im
Verdampfer 5 strömenden Kühlmittels. Der Temperaturfühler
23 ist in dem Kühlmittelrohr im Verdampfer 5 angeordnet.
Ein Stellungsfühler 24 erfaßt die Stellung
der Förderleistungs-Einstellglieder und ist in
dem Verdichter 12 angeordnet. Der Stellungsfühler 24 be
steht aus einem Potentiometer, das betrieblich mit einem
der Förderleistungs-Einstellglieder verbunden ist. Eine
Regelschaltung 16 ist zum Empfang von Signalen von den
Elementen 14, 15, 23 und 24 ausgebildet. Die Elemen
te 14, 23 und 24 sind in Reihe geschaltet, wobei das elek
trische Potential an einem Verbindungspunkt A zwischen
dieser Reihenschaltung und dem Vorwähl-Widerstand 15 an
die Regelschaltung 16 abgegeben wird.
25 ist ein Zündungsschalter einer Fahrzeugmaschine, der
die elektrische Stromversorgung der Stromkreise der Ma
schine wie eines Zündungsstromkreises schaltet. Der Schal
ter 25 wirkt als Stromversorgungs-Schalter. 26 ist ein
elektrischer Schalter des Fahrzeug-Klimaanlagensystems
und bewirkt das Ein- und Ausschalten des Systems. 27 ist
eine Zeitgeberschaltung, während 28 eine mittels der Zeit
geberschaltung 27 gesteuerte Relaisspule zum Öffnen und
Schließen eines Relaiskontakts 28 a ist.
Ein Servomotor 17 dient zum Verstellen der Förderleistungs-
Einstellglieder in dem Verdichter 12 und
ist durch ein Ausgangssignal der Regelschaltung 16 steuer
bar. Das von dem Servomotor 17 hervorgerufene Antriebs
drehmoment wird über ein Schneckenrad 18 zu den Förderlei
stungs-Einstellgliedern des Verdichters 12 übertragen.
19 ist ein normalerweise geschlossener bzw. Ruhestrom-Re
laiskontakt zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung
der elektromagnetischen Kupplung 13, durch das der Ver
dichter 12 an die nicht gezeigte Fahrzeugmaschine angekup
pelt bzw. von dieser abgekuppelt wird. Eine Steuerschaltung
20 dient zum Erfassen der Maschinendrehzahl und der Umge
bungslufttemperatur und öffnet den Relaiskon
takt 19 bei Ermittlung einer Verringerung der Verdich
terdrehzahl und der Umgebungslufttemperatur. 22 ist
eine in dem Fahrzeug angebrachte Batterie.
Gemäß Fig. 4, die praktische Beispiele für die Regelschal
tung 16 und die Zeitgeberschaltung 27 zeigt, enthält die
Regelschaltung 16 ein Paar Vergleicher 161 und 162,
von denen jeder mit einem Eingang an den Verbindungspunkt
A zwischen dem veränderbaren Widerstand 15 und der Reihen
schaltung aus den Elementen bzw. Fühlern 14, 23 und 24
angeschlossen ist. Der erste Vergleicher 161 nimmt an
seinem zweiten Eingang eine Bezugsspannung V₁ auf, während
der zweite Vergleicher 162 an seinem zweiten Eingang eine
Bezugsspannung V₂ aufnimmt, die niedriger als die an den
ersten Vergleicher 161 angelegte Bezugsspannung V₁ ist.
Die Differenz zwischen den beiden Bezugsspannungen V₁
und V₂ ist mittels eines veränderbaren Widerstands 163
einstellbar. Der erste Vergleicher 161 hat einen Ausgang
161 a, der zum Ein- und Ausschalten von Transistoren 164 a
und 164 b geschaltet ist, während der zweite Vergleicher
162 einen Ausgang 162 a hat, der zum Ein- und Ausschalten
eines Transistors 165 geschaltet ist. 166 bis 171 sind
Transistoren für den Antrieb des Servomotors 17.
Fig. 5 zeigt die Arbeitskennlinien der Regelschaltung
16. Mit der Regelschaltung 16 ist die Drehstellung des
Servomotors 17 so steuerbar, daß ein Ausgleich zwischen
einem Widerstandswert R₁₅ des Vorwählstand-Widerstands
15 und einer Widerstandswert-Summe Rs aus einem Wider
standswert R₁₄ des den Temperaturfühler 14 bildenden Ther
mistors, einem Widerstandswert R₂₃ des den Temperaturfüh
ler 23 bildenden Thermistors und einem Widerstandswert
R₂₄ des den Stellungsfühler 24 bildenden Potentiometers
erzielt wird.
Die Schaltung ist derart aufgebaut, daß der Ausgang 161 a
des ersten Vergleichers 161 von niedrigem Pegel auf hohen
Pegel wechselt, wenn die Summe Rs der Reihenwiderstände
einen Wert annimmt, der um einen mittels des veränderbaren
Widerstands 163 eingestellten Widerstandswert R₁₆₃ größer
als der Widerstandswert R₁₅ des Vorwähl-Widerstands 15
ist, nämlich wenn Rs < R₁₅ + R₁₆₃ gilt. Im Gegensatz
dazu wechselt der Ausgang 161 a von hohem auf nied
rigen Pegel, wenn die Summe Rs der Reihenwiderstände auf
einen Wert abfällt, der um einen konstanten Wert Rc nied
riger als die Summe aus den Widerstandswerten R₁₅ und
R₁₆₃ ist, nämlich wenn Rs < (R₁₅ + R₁₆₃) - Rc gilt.
Andererseits wechselt der Ausgang 162 a des zweiten Ver
gleichers 162 von dem niedrigen Pegel zu dem Zeitpunkt
auf hohen Pegel, zu welchem Rs gleich R₁₅ ist. Im
Gegensatz dazu wird der Ausgang 162 a von dem hohen Pegel
auf den niedrigen Pegel umgeschaltet, wenn die Summe Rs
der Reihenwiderstände unter einen Wert absinkt, der um
den vorbestimmten Widerstandswert bzw. den konstanten
Wert Rc niedriger als der Widerstandswert R₁₅ ist, nämlich
wenn Rs < R₁₅ - Rc gilt. Der Widerstandswert Rc gemäß
der vorangehenden Erläuterung ist ein vorbestimmter Wider
standswert, dessen Bereich durch die Hystereseeigenschaf
ten des ersten und des zweiten Vergleichers 161 und 162
bestimmt ist.
Die Zeitgeberschaltung 27 enthält einen Kondensator 272,
der über einen Widerstand 271 geladen und über einen Wi
derstand 273 entladen werden kann. Die Zeitgeberschaltung
enthält ferner einen Vergleicher 274, der eine Ladespan
nung V₃ mit einer Bezugsspannung V₄ vergleicht, um ein
Ausgangssignal 274 a zu bilden, mit dem Transistoren 275
und 276 ein- und ausgeschaltet werden. Der Transistor
276 steuert die Stromversorgung der Relaisspule 28.
Nachstehend werden der Aufbau und das Verfahren zur Steuerung des
Verdichters 12 mit der veränderbaren Förderleistung erläu
tert.
Gemäß den Fig. 6 bis 8 hat der Verdichter 12 eine Welle
101, die antriebsmäßig an ihrem linken Ende über die elek
tromagnetische Kupplung 13 und den Riemen 31, die in der
Fig. 3 gezeigt sind, an die Fahrzeugmaschine angeschlossen
ist. Auf diese Weise wird der Verdichter 12 durch
die Maschine angetrieben. Auf der Welle 101 ist eine
Taumelplatte 102 festgekeilt, so daß sie als Einheit
mit der Welle 101 umläuft. Die Drehung der Taumelplatte
102 bewirkt eine Hin- und Herbewegung von Kolben 104,
die über Gleitschuhe 103 mit der Taumelplatte 102 in
Gleitberührung stehen (und von denen nur einer gezeigt
ist).
Ein Paar axial ausgerichteter Gehäuseteile 105 und 106
ist zur Bildung eines zylindrischen Gehäuses verbunden,
das fünf Zylinder 107 a bis 107 e für die verschiebbare
Aufnahme der Kolben 104 umgibt. Jedes der Gehäuseteile
105 und 106 ist aus Aluminium oder einem ähnlichen Mate
rial durch Spritzguß geformt. In den Gehäuseteilen 105
und 106 sind fünf axiale Ansaugkanäle 108 ausgebildet.
Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, sind die Zylin
der im Umfang mit einer konstanten Winkelteilung von 68°
mit der Ausnahme angeordnet, daß der Winkelabstand zwi
schen den beiden untersten Zylindern 107 c und 107 d gleich
88° ist. Jeder Ansaugkanal 108 ist zwischen einem Paar
benachbarter Zylinder angeordnet und an einen (nicht ge
zeigten) gemeinsamen Kühlmittel-Einführungsdurchlaß ange
schlossen, der mit dem Auslaß des Kühlmittelkreislaufs
in dem Verdampfer 5 in Verbindung steht.
An den axial äußeren Enden der Gehäuseteile 105 und 106
sind jeweils Gehäusestirnteile 109 und 110 angeordnet,
die an den Gehäuseteilen unter Zwischenlegen von Ventil
platten 111 und 112 befestigt sind. Jedes Gehäusestirn
teil 109 und 110 ist innen mit einer Ansaugkammer 113
ausgestaltet, die mit den Ansaugkanälen 108 über nicht
gezeigte, in der zugehörigen Ventilplatte 111 oder 112
ausgebildete Ansaug-Verbindungslöcher in Verbindung steht.
Ferner ist in jedem Gehäusestirnteil 109 und 110
eine Auslaßkammer 114 ausgebildet, die radial innerhalb
der Ansaugkammer 113 angeordnet ist und den Zylindern
107 a bis 107 e gegenübersteht. Diese Auslaßkammern 114
stehen über nicht gezeigte, in den jeweiligen Ventilplat
ten 111 und 112 ausgebildete Auslaß-Verbindungslöcher
mit Auslaßkanälen 114 a (siehe Fig. 8) in den Gehäuseteilen
105 und 106 in Verbindung. Zwischen den Ventilplatten
111 und 112 und den zugeordneten Gehäuseteilen 105 und
106 sind scheibenförmige Federmetallplatten 115 bzw. 116
aus einem federnden Metall wie Federstahl angeordnet.
Jede der Federmetallplatten 115 und 116 ist an ihren den
Zylindern 107 a bis 107 e zugewandten Teilbereichen mit
(nicht gezeigten) U-förmigen Einschnitten zur Bildung
von Ansaugventilen versehen. Die Gehäuseteile 105 und
106, die Gehäusestirnteile 109 und 110 und die Ventilplat
ten 111 und 112 sind mittels Verbindungsschraubbolzen
117 zusammengebaut und aneinander befestigt, so daß sie
das Gehäuse bilden. Zur Erleichterung
des Zusammenbaus ist der Verdichter so ausgebildet, daß
die Verbindungsschraubbolzen 117 durch die Ansaugkanäle
108 in den Gehäuseteilen 105 und 106 hindurchragen.
Die Welle 101 ist drehbar mittels Radiallagern 118 und
119 gelagert, die durch gewöhnliche Nadellager gebildet
sind, deren äußere Laufringe an den Gehäuseteilen 105
und 106 befestigt sind. Zwischen dem mittleren Teil des
Gehäuseteils 105 und der Taumelplatte 102 sowie zwischen
der Taumelplatte 102 und dem mittleren Teil des Gehäuse
teils 106 sind jeweils Drucklager 120 bzw. 121 angeordnet,
die zum Aufnehmen der an der Taumelplatte 102 wirkenden
axialen Druckkraft, nämlich der Gegenkraft ausgebildet
sind, die erzeugt wird, wenn die Taumelplatte die jeweili
gen Kolben in der axialen Richtung hin- und herbewegt.
In dem der elektromagnetischen Kupplung 13 benachbarten
Gehäusestirnteil 109 ist eine Wellendichtung
122 angeordnet, die einen dichten Abschluß zwischen diesem
Gehäusestirnteil 109 und der Welle 101 bildet, um das
Austreten von Kühlmittelgas und Schmieröl aus dem Verdich
ter zu verhindern.
Gemäß Fig. 7 ist an dem von der elektromagnetischen Kupp
lung 13 abgewandten Gehäusestirnteil 110 mit Hilfe von
Schrauben 124 ein Halter 123 für den Servomotor 17 befe
stigt. Das Schneckenrad 18 des Servomotors 17 ist an
triebsmäßig über ein Schraubenrad 125 mit einer Stellachse
126 verbunden. Die Stellachse 126 ist zwischen den unter
sten Zylindern 107 c und 107 d angeordnet und erstreckt
sich axial durch die beiden Ventilplatten 111 und 112
hindurch. An den den Ventilplatten 111 und 112 benachbar
ten Teilbereichen der Stellachse 126 sind Stirnräder 127
und 128 befestigt.
Die vorangehend genannten Verdichtungsleistungs- bzw.
Förderleistungs-Einstellglieder sind durch Ringe 129 und
130 gebildet, die konzentrisch zu der Antriebswelle 101
des Verdichters innerhalb von in den Gehäuseteilen 105
und 106 radial außerhalb der Zylinder 107 a bis 107 e ange
ordneten zylindrischen Räumen angeordnet sind. Förderlei
stungs-Einstellringe 129 und 130 sind mit Innenverzahnun
gen 129 a und 130 a versehen, die mit den Stirnrädern 127
und 128 an der Stellachse 126 kämmen, so daß das Drehmo
ment der Drehachse 126 zu den Förderleistungs-Einstellrin
gen 129 und 130 übertragen wird, um diese zu drehen.
In dem einem jeweiligen Förderleistungs-Einstellring be
nachbarten Teilbereich der Wandung jedes Zylinders
sind zwei allgemein radiale Bypaß- bzw. Umgehungsöffnungen
131 a und 131 b ausgebildet. In den inneren Umfangsflächen
der Förderleistungs-Einstellringe 129 und 130 sind Um
fangs-Umgehungsnuten 132 a und 132 b ausgebildet. Ferner
sind in den Förderleistungs-Einstellringen 129 und 130
axiale Umgehungsnuten 133 so geformt, daß sie sich paral
lel zu der Welle 101 erstrecken. In den axial inneren
Endteilen der inneren Umfangsflächen der Einstellringe
129 und 130 sind ringförmige Umgehungsnuten 134 ausgebil
det, die sich über den ganzen Umfang der Einstellringe
129 und 130 erstrecken. In den Gehäuseteilen 105 und 106
sind Umgehungskanäle 135 ausgebildet. Die Anordnung ist
so getroffen, daß die Umgehungsöffnungen 131 a und 131 b
in die Zylinder 107 a bis 107 e münden und mit den Umge
hungskanälen 135 über die Umgehungsnuten 132 a und 132 b
133 und 134 in Verbindung gelangen können. Die Umgehungs
kanäle 135 führen zu den in den Gehäuseteilen 105 und
106 gebildeten Ansaugkanälen 108.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stellen
der in der Wandung jedes Zylinders ausgebildeten
Umgehungsöffnungen 131 a und 131 b so gewählt, daß die Zy
linderkammer an jeder Seite des zugeordneten Kolbens in
drei Abschnitte mit im wesentlichen gleichem Volumen auf
geteilt ist. Die Einstellringe 129 und 130 sind so dreh
bar, daß sie eine erste Stellung, bei der sie nur die
Verbindung der der axialen Mitte des Verdichters benach
barten Umgehungsöffnungen 131 b mit den entsprechenden
Umgehungsnuten 132 b zulassen, und eine zweite Stellung
einnehmen, bei der sie die Verbindung beider Umgehungsöff
nungen 131 a und 131 b mit den entsprechenden Umgehungsnuten
132 a und 132 b zulassen, wie es aus den Fig. 9 und 10 er
sichtlich ist. Die Kombination aus den Umgehungsnuten
132 a und 132 b ist für jeden Zylinder 107 a bis 107 e
vorgesehen. Die Umgehungsnuten 132 a und 132 b für verschie
dene Zylinder haben jedoch verschiedene Längen in der
Umfangsrichtung der Förderleistungs-Einstellringe 129
und 130 (siehe Fig. 11), so daß sich die Anzahl der mit
den Ansaugkanälen 108 in Verbindung stehenden Zylinder
in Abhängigkeit von der Drehung bzw. Winkelstellung der
Einstellringe 129 und 130 ändert. Im einzelnen stehen
alle 20 Umgehungsöffnungen 131 a und 131 b direkt den Umge
hungsnuten 133 in den Einstellringen 129 und 130 gegen
über, wenn der Verdrehungswinkel der Einstellringe 129
und 130 gleich 0° ist (Ausgangsstellung). Demzufolge ste
hen alle Umgehungsöffnungen 131 a und 131 b über die Umge
hungsnuten 133, die Umgehungsnuten 134 und über die Umge
hungskanäle 135 in den Gehäuseteilen 105 und 106 mit den
Ansaugkanälen 108 in Verbindung. Bei diesem Zustand ist
das wirksame bzw. Netto-Volumen des Verdichters minimal.
Wenn die Einstellringe 129 und 130 Stellungen einnehmen,
die gegenüber der vorstehend genannten Ausgangsstellung
um 4° gedreht sind, sind nur die mit dem Zylinder 107 e
in Verbindung stehenden Umgehungsöffnungen 131 a außer
Verbindung mit den zugehörigen Umgehungsnuten 132 a, wäh
rend alle anderen Umgehungsöffnungen 131 a und 131 b mit
den Ansaugkanälen 108 in Verbindung gehalten sind. Wenn
der Drehwinkel der Einstellringe stufenweise um einen
Winkelabstand von 4° auf 8° und danach auf 12° vergrößert
wird, steigt die Anzahl der außer Verbindung zu den An
saugkanälen 108 gelangenden Umgehungsöffnungen fortschrei
tend stufenweise an. Wenn daher die Einstellringe 129
und 130 Stellungen einnehmen, die gegenüber der Ausgangs
stellung 0° um 36° gedreht sind, stehen nur die zu dem
Zylinder 107 a offenen Umgehungsöffnungen 131 b über die
Umgehungsnuten 132 b mit den Ansaugkanälen 108 in Verbin
dung, während alle anderen Umgehungsöffnungen gegenüber
den Ansaugkanälen abgesperrt sind. Wenn die Einstellringe
129 und 130 Stellungen einnehmen, die aus der Ausgangs
stellung (0°) um 40° gedreht sind, sind alle Umgehungsöff
nungen 131 a und 131 b in dem Verdichter geschlossen, so
daß das wirksame Zylindervolumen des Verdichters den Maxi
malwert annimmt.
Der Zusammenhang zwischen dem wirksamen bzw. Netto-Zylin
dervolumen des Verdichters und den Drehstellungen der
Förderleistungs-Einstellringe 129 und 130 ist
aus Fig. 12 ersichtlich. Es ist ersichtlich, daß sich
das wirksame Zylindervolumen in 10 Stufen zwischen einem
Maximalwert V max und einem Minimalwert verändert, der
ein Drittel des Maximalwerts V max beträgt.
Die Drehstellung der Einstellringe 129 und 130 wird mit
tels des den Stellungsfühler 24 bildenden Potentiometers
erfaßt, das ein elektrisches Signal abgibt. Gemäß der
Darstellung in Fig. 7 kämmt nämlich das an einem Ende
der Stellachse 126 angebrachte Schraubenrad 125 mit einem
Stellrad 241 des Stellungsfühlers 24, so daß sich der
Widerstandswert des den Stellungsfühler 24 bildenden Po
tentiometers entsprechend der Drehung des Schraubenrads
125, nämlich der Drehung der Stellachse 126 verändert.
Demzufolge gibt der Stellungsfühler 24 ein elektrisches
Signal ab, das der Stellung der Förderleistungs-Einstell
ringe 129 und 130 entspricht. Der Stellungsfühler 24 ist
mit Hilfe von Schrauben 243 und einer Stütze 242 an dem
Gehäusestirnteil 110 befestigt. Die Teile der Außenfläche
des Gehäusestirnteils 110, an denen der Stellungsfühler
24 und der Servomotor 17 am Gehäusestirnteil 110 befestigt
sind, sind zur Aufnahme des Stellungsfühlers und des Ser
vomotors sowie zur Verringerung des Herausra
gens dieser Teile aus der Stirnfläche des Gehäusestirn
teils 110 vertieft. An dem Gehäusestirnteil kann ein
(nicht gezeigtes) geeignetes Abdeckteil zum Abhalten von
Staub und anderen Verschmutzungen von dem Servomotor 17,
dem Schneckenrad 18, dem Schraubenrad 125 und dem Stel
lungsfühler 24 befestigt sein.
Nachstehend wird die Arbeitsweise des Taumelplatten-Ver
dichters 12 beschrieben. Wenn die elektromagnetische Kupp
lung eingekuppelt wird, beginnt die Welle 101 zusammen
mit der Taumelplatte 102 zu drehen. Das in dem Verdampfer
5 verdampfte Kühlmittel-Gas wird über in den Gehäuseteilen
105 und 106 ausgebildete (nicht gezeigte) Ansaugöffnungen
in die Ansaugkanäle 108 und dann über die in den jeweili
gen Ventilplatten 111 und 112 ausgebildeten (nicht gezeig
ten) Ansaugverbindungsöffnungen in die Ansaugkammern 113
der beiden Gehäusestirnteile 109 und 110 eingeleitet.
Sobald die Taumelplatte 102 umläuft, werden die Kolben
104 in den jeweiligen Zylindern 107 a bis 107 e hin- und
herbewegt. Demzufolge wird das Kühlmittel bei dem Ansaug
hub eines Zylinders über die Ansaugöffnung in der Ventil
platte 111 oder 112 und danach über das in der Federme
tallplatte 115 oder 116 ausgebildete Ansaugventil in den
Zylinder eingeleitet. Wenn der Kolben in dem Zylinder
zu dem Verdichtungshub umkehrt, wird das Ansaugventil
des Zylinders geschlossen, so daß das Kühlmittel-Gas in
diesem Zylinder von dem Kolben verdichtet wird und über
die in der Ventilplatte 111 oder 112 ausgebildete Auslaß
öffnung sowie über das Auslaßventil in die Auslaßkammer
114 in dem Gehäusestirnteil 109 oder 110 ausgestoßen wird.
Das verdichtete Kühlmittel-Gas wird dann über die in der
Ventilplatte 111 oder 112 ausgebildete Auslaßverbindungs
öffnung in den Auslaßkanal 114 a im Gehäuseteil 105 oder
106 ausgestoßen und über eine (nicht gezeigte) Auslaßöff
nung, die in dem jeweiligen Gehäuseteil 105 und 106 ausge
bildet ist, an den Verflüssiger des Kühlmittelkreislaufs
abgegeben.
Während des Arbeitens des Verdichters ändert sich die
Drehzahl der Welle 101 in Übereinstimmung mit den Änder
ungen der Maschinendrehzahl, so daß sich auch der Durchsatz
des Kühlmittel-Gases durch den Verdichter entspre
chend der Maschinendrehzahl-Änderung verändert. Daher
kann die Förderleistung insbesondere beim Laufen
der Maschine mit hoher Drehzahl den Bedarf des Kühlmittel-
Kreislaufs übersteigen.
Das Kühlsystem gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
spricht auf Änderungen des Bedarfs durch entsprechende Verringer
ung oder Steigerung der Förderleistung des Verdich
ters 12 an.
Die Regelung der Förderleistung des Verdichters 12 in
bezug auf den Bedarf des Kühlmittel-Kreislaufs erfolgt
auf die nachstehend beschriebene Weise: Wenn das Kühlsy
stem in Betrieb gesetzt wird, werden die Schalter 25 und
26 geschlossen, während auch der Relaiskontakt 28 a des
Relais 28 geschlossen wird, wie es später erläutert wird.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird die Lufttempera
tur unmittelbar stromab des Verdampfers 5 mittels des
Temperaturfühlers 14 erfaßt. Wenn die ermittelte Lufttem
peratur aufgrund einer Steigerung der Belastung des Kühl
systems ansteigt, sinkt der Widerstandswert R₁₄ des den
Temperaturfühler 14 bildenden Thermistors ab, was zur Folge
hat, daß die Summe Rs = (R₁₄ + R₂₃ + R₂₄) der Serienwider
stände auf einen Wert absinkt, der geringer als der Wider
standswert R₁₅ des Vorwähl-Widerstands 15 ist. Wenn nach
Fig. 5 die Summe Rs auf einen Wert abfällt, der niedriger
als ein Wert ist, welcher gleich R₁₅ abzüglich Rc ist
(Rs < R₁₅ - Rs), wechselt der Ausgang 162 a des zweiten
Vergleichers 162 von hohem Pegel auf niedrigen Pegel,
so daß der Transistor 165 gesperrt wird. Demzufolge werden
die Transistoren 168, 169 und 170 durchgeschaltet. Wie
aus Fig. 5 ersichtlich ist, hat zu diesem Zeitpunkt
der Ausgang 161 a des ersten Vergleichers 161 niedrigen
Pegel, so daß der Transistor 164 a den Sperrzustand ein
nimmt, während der Transistor 164 b den Durchschaltzustand
einnimmt. Demzufolge sind die Transistoren 166, 167 und
171 gesperrt. Infolgedessen wird der Servomotor 17 über
den Emitter und den Kollektor des Transistors 170 sowie
den Kollektor und den Emitter des Transistors 169 mit
Strom gespeist, so daß die Welle des Servomotors in der
normalen bzw. Vorwärtsrichtung dreht, um die Förderlei
stungs-Einstellringe 129 und 130 über das Schraubenrad
125, die Stellachse 126 und die Stirnräder 127 und 128
im Uhrzeigersinn gemäß der Ansicht in Fig. 8 zu drehen.
Auf diese Weise wird der Drehwinkel der Einstellringe
129 und 130 gemäß der Darstellung in Fig. 11 vergrö
ßert, so daß das wirksame Zylindervolumen des Verdichters
vergrößert wird. Daher wird die Förderleistung des Ver
dichters gesteigert, so daß die Lufttemperatur unmittelbar
stromab des Verdampfers 5 allmählich absinkt, wodurch
allmählich der Widerstandswert R₁₄ des Temperaturfühlers
14 zunimmt.
Die Drehung der Förderleistungs-Einstellringe 129 und
130 wird mittels des Stellungsfühlers 24 derart erfaßt,
daß der Widerstandswert R₂₄ zunimmt. Wenn die Summe Rs
der Reihenwiderstände den Widerstandswert R₁₅ des Vorwähl-
Widerstands 15 übersteigt, erhält der Ausgang 162 a des
zweiten Vergleichers 162 hohen Pegel, so daß der Transi
stor 165 durchgeschaltet wird und damit die Transistoren
168, 169 und 170 gesperrt werden. Zu diesem Zeitpunkt
steht der Ausgang 161 a des ersten Vergleichers 161 noch
auf dem niedrigen Pegel, so daß die Transistoren 166,
167 und 171 weiterhin die Sperrzustände einnehmen. Demzu
folge wird die Stromversorgung des Servomotors 17 unter
brochen, um damit zum Festlegen der Drehstellungen der
Einstellringe 129 und 130 die Drehung anzuhalten, so daß
dadurch die Förderleistung des Verdichters auf einen Wert
eingestellt wird, der dem Bedarf des Kühlmittel-Kreislaufs
entspricht.
Wenn im Gegensatz dazu die Lufttemperatur unmittelbar
stromab des Verdampfers wegen verschiedener Gründe wie
beispielsweise einer Abnahme des Kältebedarfs (einer Ver
ringerung der Lufttemperatur stromauf des Verdampfers)
absinkt, steigt die Widerstandswert-Summe Rs über die
Summe aus dem mittels des Vorwähl-Widerstands 15 einge
stellten Widerstandswert R₁₅ und dem mittels des veränder
baren Widerstands 163 eingestellten Widerstandswert R₁₆₃
an (nämlich auf Rs < R₁₅ + R₁₆₃), wodurch der Ausgang
161 a des ersten Vergleichers 161 von niedrigem auf
hohen Pegel wechselt, so daß der Transistor 164 a
durchgeschaltet wird, während der Transistor 164 b gesperrt
wird und dadurch die Transistoren 166, 167 und 171 durch
geschaltet werden. Demzufolge wird der Servomotor 17 in
der zur vorstehend genannten Richtung entgegengesetzten
Richtung, nämlich über den Emitter und den Kollektor des
Transistors 171 sowie den Kollektor und den Emitter des
Transistors 167 mit Strom gespeist, so daß die Welle des
Servomotors 17 umgesteuert wird und über das Schneckenrad
18, das Schraubenrad 125, die Stellachse 126 und die
Stirnräder 127 und 128 die Förderleistungs-Einstellringe
129 und 130 in der Gegenuhrzeigerrichtung gemäß der An
sicht in Fig. 8 dreht. Dies bedeutet, daß der Drehwinkel
der Förderleistungs-Einstellglieder bzw. Einstellringe
gemäß der Darstellung in Fig. 11 verringert wird,
so daß dementsprechend die Förderleistung des Verdichters
verringert wird. Als Folge hiervon wird die Lufttemperatur
unmittelbar stromab des Verdampfers 5 angehoben, so daß
der Widerstandswert R₁₄ des Temperaturfühlers 14 abnimmt.
Der Stellungsfühler 24 erfaßt die neue Stellung der Ein
stellringe 129 und 130 über die Verringerung des Wider
standswerts R₂₄. Wenn die Summe Rs auf einen Wert abnimmt,
der kleiner als der durch (R₁₅ + R₁₆₃) - Rc ausgedrückte
Wert ist, nämlich wenn Rs < (R₁₅ + R₁₆₃) - Rc wird, nimmt
der Ausgang 161 a des ersten Vergleichers 161 den niedrigen
Pegel an, so daß der Transistor 164 a gesperrt und
der Transistor 164 b durchgeschaltet wird, wodurch die
Transistoren 166, 167 und 171 gesperrt werden, um den
Servomotor 17 wieder anzuhalten und dadurch die Drehstel
lung der Einstellringe 129 und 130 festzulegen.
Die Drehstellung der Förderleistungs-Einstellringe 129
und 130 wird kontinuierlich mittels des Stellungsfühlers
24 erfaßt, dessen Ausgangssignal zu der Regelschaltung
16 so rückgeführt wird, daß irgendein Überschwingen,
nämlich eine übermäßige Drehung der Einstellringe
129 und 130, vorteilhafterweise vermieden werden kann,
wodurch ein Pendeln bei dem Antrieb des Servomotors 17
und der Einstellringe 129 und 130 ausgeschaltet wird.
Infolgedessen kann ein Überschwingen oder Unterschwingen
der Verdampfertemperaturregelung auf ein Mindestmaß herab
gesetzt werden.
Falls das Kühlsystem in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage
eingesetzt wird, wird der Verdichter 12 mittels der Fahr
zeugmaschine angetrieben, so daß sich die Arbeitsdrehzahl
des Verdichters 12 in großem Ausmaß entsprechend einer
Änderung des Fahrzeugbetriebs verändert. Zusätzlich ändert
sich die Verflüssigungsfähigkeit des Verflüssigers für
das Verflüssigen des gasförmigen Kühlmittels in großem
Ausmaß entsprechend verschiedenen Fahrzeugbetriebszustän
den, da der Verflüssiger üblicherweise so installiert
wird, daß er von einer Kühlluftströmung gekühlt wird,
welche durch den als Folge der Fahrt des Fahrzeugs erzeug
ten Staudruck hervorgerufen wird. Auf diese Weise kann
der Fahrzustand des Fahrzeugs als Störfaktor bei der
automatischen Regelung der Verdampfertemperatur angesehen
werden. Eine Änderung des Kühlmittel-Durchsatzes, die
auf einer Änderung der Arbeitsdrehzahl des Verdichters
beruht, und eine Änderung der Verflüssigungsfähigkeit
des Verflüssigers stehen in engem Zusammenhang mit der
Kühlmitteltemperatur in dem Verdampfer. Diese Erkenntnis
ist bei diesem Ausführungsbeispiel berücksichtigt; die
Kühlmitteltemperatur in dem Verdampfer wird nämlich mit
tels des Temperaturfühlers 23 ermittelt, der sein Aus
gangssignal an die Regelschaltung 16 abgibt, die das Sy
stem so steuert, daß die Förderleistung des Verdichters
an die Kühlmitteltemperatur in dem Verdampfer angepaßt
wird. Dadurch ist es möglich, die Steuerung der Förderlei
stung des Verdichters 12 zu stabilisieren, um unnötig
häufige Änderungen der Stellungen der Förderleistungs-Ein
stellringe 129 und 130 auszuschalten und dadurch eine
gleichmäßige Regelung der Verdampfertemperatur sicherzu
stellen.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung wird bei dem Kühlsy
stem die Förderleistung des Verdichters automatisch
an verschiedene Betriebszustände der
Klimaanlage angepaßt, um die Kühlleistung auf ein Optimum
zu bringen. Wenn die mittels des Temperaturfühlers 14
erfaßte Lufttemperatur in einem vorbestimmten Temperatur
bereich liegt, der bei dem dargestellten Ausführungsbei
spiel dem Widerstandswert R₁₆₃ des Widerstands 163 ent
spricht (siehe Fig. 5), wird die Stromversorgung des Servo
motors 17 unterbrochen, um die Förderleistungs-Einstell
ringe 129 und 130 festzuhalten und damit den Verdichter
mit konstanter Förderleistung arbeiten zu lassen.
Zur Regelung der Lufttemperatur unmittelbar stromab des
Verdampfers 5 für das Vermeiden des unerwünschten Beschla
gens des Verdampfers ist es ratsam, die Förderleistung
des Verdichters so zu steuern, daß diese Lufttemperatur
zwischen 3°C und 5°C liegt.
Ferner ist es zweckmäßig, den genannten Temperaturbereich
so zu wählen, daß während der Zeitdauer, während der die
Lufttemperatur unmittelbar stromab des Verdampfers 5 in
diesem Bereich liegt, der Servomotor 17 angehalten werden
kann, so daß auch bei einer häufigen Änderung des Kältebe
darfs und/oder der Maschinendrehzahl eine unerwünschte
Regelschwankung, nämlich ein häufiges Anlassen und Anhalten
des Servomotors vermieden wird, das die Betriebslebensdauer
des Servormotors verkürzen würde; damit wir die Standzeit
des Servomotors verbessert. Es ist ferner
darauf hinzuweisen, daß der genannte vorbestimmte Soll-
Temperaturbereich mittels des veränderbaren Widerstands
163 in Übereinstimmung mit verschiedenen Faktoren wie
der Amplitude der Änderungen des Kältebedarfs veränderbar
ist.
Da ferner die Temperaturregelung durch die Feinsteuerung
der Förderleistung des Verdichters erfolgt, ist es mög
lich, den Verdichter 12 kontinuierlich über einem weiten
Betriebsbereich der Klimaanlage im Betriebszustand zu
halten, ohne daß ein häufiges Einkuppeln und Auskuppeln
der elektromagnetischen Kupplung 13 notwendig ist. Infol
gedessen ist es möglich, sowohl die Lebensdauer der Kupp
lung 13 und des Verdichters 12 zu steigern als auch eine
Störung des Fahrempfindens auszuschalten. Weiter
hin ist es möglich, eine Unter
kühlung oder Überhitzung der Luft zu vermeiden, das auf
eine Verzögerung bei dem Auskuppeln und Einkuppeln der
elektromagnetischen Kupplung 13 zurückzuführen ist. Da
darüber hinaus ein unwirtschaftlicher Betrieb des Verdich
ters mit überschüssiger Förderleistung unterbunden werden
kann, kann bei der mit dem beschriebenen Kühlsystem ausge
statteten Klimaanlage insgesamt beträchtlich Leistung
und Energie gespart werden. Bei der herkömmlichen Klima
anlage dieser Art, bei der die Kühlleistung durch häufige
Inbetriebnahme und Außerbetriebnahme des Verdichters gere
gelt wird, wird das Kühlmittel in dem Verdampfer 5 ohne
Verzögerung nach dem Anhalten des Verdichters überhitzt,
so daß daher beim erneuten Anlaufen des Verdichters der
Verdichter mit Verlusten betrieben wird, um während einer
Zeitdauer bis zu dem Beginn des wirksamen Kühlens der
Luft den Überhitzungsbereich zu beseitigen. Bei der Klima
anlage, bei der das beschriebene Kühlsystem gemäß dem
Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, wird jedoch das Kühl
mittel-Gas niemals überhitzt, da die Regelung der Luft
temperatur ohne Anhalten des Verdichters erfolgt; dadurch
wird in wirtschaftlicher Weise der zu Verlusten führende
Betrieb des Verdichters unterdrückt.
Der Betrieb des Klimaanlagensystems wird beendet, wenn
entweder der Zündungsschalter 25 oder der Klimaanlagen
schalter 26 ausgeschaltet wird. Nimmt man an, daß der
Zündungsschalter 25 geschlossen und der Klimaanlagen
schalter 26 offen ist, so ist wegen der Unterbrechung
10 der Stromzufuhr auf einer Leitung 172 der Transistor 164 b
gesperrt, so daß die Transistoren 166, 167 und 171 durch
geschaltet sind, während die Transistoren 168, 169 und
170 gesperrt sind. Auf diese Weise fließt Strom über die
Transistoren 171 und 167 zu dem Servomotor 17, so daß
die Motorwelle in umgekehrter bzw. Gegenrichtung dreht
und die Verdichter-Förderleistung verringert wird. Dieser
Zustand wird zwangsweise unabhängig von Ausgangssignalen
der Vergleicher 161 und 162 fortgesetzt, so daß die Ver
dichter-Förderleistung minimal wird.
Falls der Klimaanlagenschalter 26 geschlossen bleibt, aber
der Zündungsschalter 25 geöffnet wird, um die
Maschine und zugleich damit die Klimaanlage außer Betrieb
zu setzen, wird die Stromzufuhr auf der Leitung 172 unter
brochen, jedoch die Stromzufuhr auf einer Stromversor
gungsleitung 277 der Zeitgeberschaltung 27 über den Re
laiskontakt 28 a fortgesetzt, so daß der Transistor 276
im Durchschaltzustand verbleibt und das Fortsetzen der
Stromversorgung der Relaisspule 28 zuläßt. Auch in diesem
Fall sind daher die Transistoren 166, 167 und 171 durchge
schaltet, so daß die Welle des Servomotors 17 in der umge
kehrten bzw. Gegenrichtung dreht, um die Verdichter-För
derleistung auf den Minimalwert herabzusetzen.
Die Stromversorgung des Kondensators 272 der Zeitgeber
schaltung 27 wird beendet, wenn der Zündungsschalter 25
geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt daher die Ent
ladung des Kondensators, die für eine vorbestimmte Zeit
dauer fortgesetzt wird (nämlich für die Zeitdauer, die
dafür notwendig ist, die Verdichter-Förderleistung auf
das Minimum zu bringen). Nach Ablauf dieser Zeitdauer
ist die Ladespannung V 3 des Kondensators 272 auf ei
nen Pegel abgesunken, der niedriger als die Bezugsspannung
V 4 ist, so daß das Ausgangssignal 274 a des Vergleichers
274 hohen Pegel annimmt, mit dem der Transistor 275 durch
geschaltet und der Transistor 276 gesperrt wird.
Auf diese Weise wird die Stromversorgung der Relaisspule
28 beendet und dadurch der Relaiskontakt 28 a geöffnet,
so daß die Stromversorgung der Regelschaltung 16 und der
Zeitgeberschaltung 27 nun vollständig beendet wird, um
irgendeine übermäßige Entladung der Batterie 22 zu verhin
dern.
Wenn entweder der Zündungsschalter 25 oder der Klimaanla
genschalter 26 geöffnet wird, werden gemäß der vorangehen
den Beschreibung die Verdichterförderleistungs-Änderungs
glieder bzw. Einstellglieder in die Stellungen für die
geringste Förderleistung bewegt, wonach bei diesen Stel
lungen der Verdichter 12 angehalten wird. Dies stellt
auf vorteilhafte Weise sicher, daß das Klimaanlagensystem
wieder stoßfrei mit einer sehr geringen Arbeitskraft ange
lassen werden kann. Dies ist insofern sehr vorteilhaft,
als damit die durch das Wiederanlassen des Klimaanlagensy
stems während des Maschinenbetriebs hervorgerufene Stoßbe
lastung der Maschine auf ein Mindestmaß herabgesetzt wer
den kann. Auch wenn das Klimaanlagensystem während des
Betriebs bzw. Fahrens des zugehörigen Fahrzeugs einge
schaltet wird, wird daher keine so große Stoßbelastung
der Maschine ausgeübt, daß eine Störung des weichen Laufs
des Fahrzeugs verursacht wäre. Zusätzlich kann auch dann,
wenn die Maschine bei geschlossenem Klimaanlagenschalter
angehalten wird, die Maschine mit einer verhältnismäßig
geringen Leistungsbelastung wieder angelassen werden.
Darüber hinaus wird verhindert, daß der Verdichter und
die magnetische Kupplung jedesmal einer hohen Stoßbela
stung ausgesetzt werden, wenn das Klimaanlagensystem ange
lassen wird.
Der Ladewiderstand 271 des Kondensators 272 in der Zeitge
berschaltung 27 hat einen Widerstandswert R₂₇₁, der so
gewählt ist, daß er beträchtlich niedriger als ein Wider
standswert R₂₇₃ des Entladewiderstands 273 ist. Daher
kann beim Einschalten des Zündungsschalters 25 der Konden
sator 272 in einer ziemlich kurzen Zeit vollgeladen wer
den, so daß das Ausgangssignal 274 a des Vergleichers 274
schnell den niedrigen Pegel annimmt, um den Transistor
275 zu sperren und den Transistor 276 durchzuschalten,
damit die Relaisspule 28 zum Schließen des Relaiskontakts
28 a gespeist wird. Damit sind die elektrischen Schaltungen
für das Anlassen des Klimaanlagensystems bereit.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel stehen die in
den Wandungen der Zylinder ausgebildeten Umgehungsöffnun
gen 131 a und 131 b über die Umgehungsnuten 132 a und 132 b,
die Umgehungsnuten 133 und die Umgehungsnuten 134 mit
den Ansaugkanälen 108 in Verbindung. Die Umgehungsöffnun
gen 131 a und 131 b können jedoch mit einem Raum in
Verbindung gebracht werden, in dem ein Druck herrscht,
der niedriger als der Druck in den Zylindern 107 a bis
107 e ist, z. B. mit einem Raum, der auf dem An
saugdruck gehalten wird. Beispielsweise ist es möglich,
den Verdichter 12 so auszubilden, daß die Umgehungsöffnun
gen 131 a und 131 b mit den Ansaugkammern 113, der Kurbel
kammer (dem Raum, in dem die Taumelplatte 102 umläuft)
oder denjenigen Zylindern in Verbindung gebracht werden
können, in denen die Ansaughübe ablaufen. Bei dem be
schriebenen Ausführungsbeispiel hat zwar der Taumelplat
ten-Verdichter zehn Zylinder, jedoch kann bei dem Kühlsy
stem irgendein beliebiger Taumelplatten-Verdichter mit
zwei oder mehr Zylindern eingesetzt werden. Es erübrigt
sich zu sagen, daß die Förderleistungs-Einstellringe 129
und 130 statt in den in den Gehäuseteilen 105 und 106
ausgebildeten zylindrischen Räumen in dem Raum zwischen
der Welle 101 und den Zylindern 107 a bis 107 e des Verdich
ters angeordnet sein können.
Es ist ferner möglich,
statt des Verdichters mit der beschriebenen
Taumelplatten-Ausführung einen andersgearteten Verdichter mit veränderbarer Förderleistung wie
beispielsweise einen Flügelrad-Verdichter einzusetzen.
In Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Verdichters
können die Förderleistungs-Einstellringe 129 und 130 durch
andere Förderleistungs-Änderungsglieder bzw. -Einstell
glieder ersetzt werden.
Ferner ist es möglich, anstelle des Servomotors 17 eine
Kombination aus einem durch Unterdruck betätigten Membran
mechanismus und einem Gelenkmechanismus zu verwenden.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Anzeige
des Zustands der Kühlung des Verdampfers 5 die Lufttem
peratur unmittelbar stromab des Verdampfers ermittelt.
Dies stellt jedoch nicht eine ausschließliche Möglichkeit
dar; vielmehr können verschiedene Faktoren wie die
Oberflächentemperatur des Verdampfers oder die Kühlmittel
temperatur im Verdampfer herangezogen werden. Anstelle
der Kühlmitteltemperatur im Verdampfer kann der Kühlmit
tel-Druck in dem Verdampfer erfaßt werden.
Der Vorwähl-Widerstand 15 kann an dem Bedienungsfeld der
Klimaanlage angebracht werden, damit er von dem Benutzer
leicht bedient werden kann und der Benutzer auf einfa
che Weise den Widerstandswert R₁₅ des Widerstands 15 ein
stellen kann. Dadurch ist es möglich, über die Förderlei
stungs-Steuerung des Verdichters die Innenraum-Lufttempe
ratur fernzusteuern.
Die Regelschaltung 16 und die Zeitgeberschaltung 27 können
in eine Mikrocomputer-Einheit eingegliedert werden. Falls
das Kühlsystem in einem Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs
eingesetzt wird, das mittels eines Dieselmotors betrieben
wird, kann der Zündungsschalter 25 entweder durch einen
Schalter, der für die Zuführung von Brennstoff und das
Unterbrechen der Brennstoffzufuhr verwendet wird, oder
durch einen Vorglühschalter ersetzt werden. Ferner kann
alternativ der Zündungsschalter durch einen Anlasserschal
ter ersetzt werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Kühlsystems ist in
den Fig. 13 und 14 gezeigt, in welchen die gleichen Teile
und Elemente wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Nachstehend
werden lediglich die Unterschiede des zweiten Ausführungs
beispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel be
schrieben.
Ein Schalter 19 dient zum Steuern der Stromversorgung der
(nicht gezeigten) elektromagnetischen Spule der Kupplung
13 und damit zum Steuern des Antriebsanschlusses des Ver
dichters 12 an die Maschine. Der Schalter 19
hat einen Relaiskontakt 19 a und eine Spule 19 b, die bei
Strom-Speisung das Schließen des Kontakts 19 a be
wirkt. Eine Zeitgeberschaltung 27 a verzögert die Stromver
sorgung der Spule 19 b und damit das Schließen des Relais
kontakts 19 a um eine vorbestimmte Zeitdauer. Die Stromver
sorgung der Maschine wird mittels eines Zündungsschalters
25 geschaltet, während die Stromversorgung der magneti
schen Spule der Kupplung 13 wie bei dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel von Hand mittels eines Klimaanlagenschalters
26 gesteuert wird.
Eine in Fig. 14 gezeigte Regelschaltung 16 hat im wesent
lichen den gleichen Aufbau wie die in Fig. 4 gezeigte
Schaltung 16. Die in Fig. 14 gezeigte Zeitgeberschaltung
27 a enthält einen Kondensator 272, der geladen wird, wenn
der Zündungsschalter 25 geschlossen wird. Nach Ablauf
einer vorbestimmten Zeitdauer erreicht die Ladespannung
des Kondensators 272 einen Pegel, der höher ist als derje
nige einer Bezugsspannung V 3. Wenn dieser Zustand erreicht
ist, wechselt das Ausgangssignal 274 a eines Vergleichers
274 von niedrigem auf hohen Pegel, so daß ein
Transistor 275 durchgeschaltet, ein Transistor 276
gesperrt und ein Transistor 254 durchgeschaltet wird,
wodurch Strom zu der Relaisspule 19 b gelangt, um Re
laiskontakt 19 a zu schließen und dadurch die Mag
netspule der Kupplung 13 zu erregen.
Vor dem Ablauf dieser vorbestimmten Zeitdauer, d. h., bevor
die Ladespannung des Kondensators 272 die Be
zugsspannung V 3 überstiegen hat und daher der Transistor
275 sich noch in seinem Sperrzustand befindet, wird die
Kollektorspannung des Transistors 275 über Widerstände
255 und 256 sowie Dioden 172 und 173 an die Basen der
Transistoren 165 und 164 a angelegt, um diese zwangsweise
durchzuschalten.
Die Betriebskennlinien der Regelschaltung 16 sind die
gleichen wie die vorangehend anhand der Fig. 5 beschriebe
nen Betriebskennlinien der Regelschaltung 16 bei dem er
sten Ausführungsbeispiel.
Die Zeitgeberschaltung 27 a gewährleistet,
daß der Verdichter 12 in seinem Zustand für die geringste
Förderleistung steht. Dieser Vorgang wird nachstehend
in größeren Einzelheiten beschrieben:
(1) Falls der Maschinen-Zündungsschalter 25 eingeschaltet
wird, während der Klimaanlagenschalter 26 offengehal
ten wird:
Da der Schalter 26 offen ist, wird die Relaisspule 19 b
nicht erregt, so daß daher der Relaiskontakt 19 a geöffnet
ist und die elektromagnetische Kupplung 13 den Verdichter
12 von der Maschine trennt. Wenn die Maschine angelassen
wird, wird sie nicht von dem Verdichter 12 belastet. Daher
kann die Maschine ohne Beeinträchtigung durch
das Klimaanlagensystem angelassen werden. Ferner hat auch
bei eingeschaltetem Zündungsschalter 25 das Ausgangssignal
274 a des Vergleichers 274 während derjenigen vorbestimmten
Zeitdauer niedrigen Pegel, während der die Lade
spannung des Kondensators 272 einen Pegel hat, der nicht
höher als der Pegel der Bezugsspannung V 3 ist; dies hat
zur Folge, daß der Transistor 275 seinen Sperrzustand
einnimmt, so daß die Transistoren 165 und 164 a zwangsweise
in ihren Durchschaltzuständen gehalten werden. Daher sind
die Transistoren 168, 169 und 170 gesperrt, der Transistor
164 b im Sperrzustand und die Transistoren 166, 167 und
171 durchgeschaltet. Die bis zum Umschalten des Ausgangs
signals 274 a des Vergleichers 174 notwendige vorbestimmte
Zeitdauer wird so gewählt, daß sie im wesentlichen gleich
oder länger als die Zeitdauer ist, die der Servomotor
17 benötigt, die Förderleistungs-Einstellringe 129 und
130 zu verdrehen. Daher fließt Strom über den Emitter
und den Kollektor des Transistors 171 und über den Kollek
tor und den Emitter des Transistors 167 zum Servomotor
17, um diesen in der umgekehrten bzw. Gegenrichtung zu
drehen, so daß die Winkelstellung der Förderleistungs-
Einstellringe 129 und 130 auf die Stellung für die gering
ste Verdichter-Förderleistung verändert wird. In diesem
Fall wird der Servomotor 17 unabhängig von Ausgangssigna
len der Vergleicher 161 und 162 in der Gegenrichtung ge
dreht, wodurch die Einstellringe auf die Stellung für
die geringste Förderleistung gedreht werden, bei der die
Verdichter-Förderleistung im wesentlichen gleich einem
Drittel der maximalen Förderleistung ist. Auf diese Weise
wird beim Einschalten des Klimaanlagenschalters 26 der
Verdichter 12 aus seinem Zustand für die geringste Förder
leistung angelassen, so daß er seine Minimalbelastung
auf die Maschine ausübt. Daher wird bei Inbetrieb
nahme des Klimaanlagensystems das Empfinden des stoßfreien
Fahrens des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt.
(2) Falls der Klimaanlagenschalter 26 in seiner Schließ
stellung gehalten ist und der Maschinen-Zündungsschal
ter 25 eingeschaltet wird:
In diesem Fall hält die Zeitgeberschaltung 27 a die Relais
spule 19 b für die genannte vorbestimmte Zeitdauer im aber
regten Zustand, was dazu führt, daß die elektromagne
tische Kupplung 13 den Verdichter 12 außer Antriebsverbin
dung mit der Maschine hält. Auf diese Weise übt das
Klimaanlagensystem auf die Maschine keine Belastung
aus, wenn diese angelassen wird.
Nach Ablauf der genannten vorbestimmten Zeitdauer wird
die elektromagnetische Kupplung 13 in Betrieb gesetzt,
um den Verdichter 12 antriebsmäßig an die Maschine anzu
schließen. Zu diesem Zeitpunkt nimmt jedoch der Verdichter
seinen Zustand für die geringste Fördermenge ein. Daher
übt das Einleiten des Verdichterbetriebs keine große Stoß
belastung auf den Maschinenbetrieb aus.
Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, die
vorangehend beschrieben sind, werden die Verdichterlei
stungs- oder Förderleistungs-Änderungsglieder jedesmal
in die Stellung für die kleinste Verdichterleistung ge
stellt, wenn das Klimaanlagensystem in Betrieb gesetzt
wird. Es ist zweckmäßig, nach Ablauf einer vorbestimmten
Zeitdauer vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme des Klimaanla
gensystems an die Verdichter-Förderleistungs-Änderungs
glieder in die Stellung für die maximale Verdichter-För
derleistung zu bewegen, um sofort die Forderung nach Küh
lung zu erfüllen. Zur Erfüllung dieses Erfordernisses dient
das Kühlsystem gemäß einem nachstehend beschriebenen drit
ten Ausführungsbeispiel.
Das dritte Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 15 und
16 gezeigt, in denen gleiche Teile und Elemente wie die
jenigen der vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Nachste
hend werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Das dritte Ausführungsbeispiel ist dem in den Fig. 13 und 14 gezeig
ten zweiten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme gleichar
tig, daß die Zeitgeberschaltung 27 a des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels durch eine Zeitgeberschaltung 27 b ersetzt
ist, die nicht nur eine Verzögerung der Erregung der
Relaisspule 19 b für das Schließen des Relaiskontakts 19 a
für eine vorbestimmte Zeitdauer bewirkt, sondern auch
nach dem Schließen des Relaiskontaktes 19 a für eine vor
bestimmte Zeitdauer ein Signal abgibt, mit dem sicherge
stellt wird, daß die Verdichter-Förderleistungs-Änderungs
glieder bzw. Einstellringe in die Stellung für die maxi
male Förderleistung bewegt werden.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Zeitgeberschaltung
27 b werden im folgenden beschrieben.
Wenn der Zündungsschalter 25 eingeschaltet wird, wird
der Kondensator 272 der Zeitgeberschaltung 27 b geladen.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer t übersteigt
die Ladespannung des Kondensators 272 eine Bezugsspannung
V 3, so daß das Ausgangssignal 274 a eines Vergleichers
274 von niedrigem auf hohen Pegel umgeschaltet wird, wo
durch ein Transistor 275 durchgeschaltet, ein Transi
stor 276 gesperrt und ein Transistor 254 durchge
schaltet wird. Infolgedessen wird die Relaisspule 19 b
erregt, um den Relaiskontakt 19 a zu schließen und dadurch
die elektromagnetische Spule der Kupplung 13 zu erregen.
Vor dem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer t, nämlich
dann, wenn die Ladespannung des Kondensators 272 noch
nicht auf einen ausreichend hohen Pegel angestiegen ist,
um den Vergleicher umzuschalten bzw. den Transistor 275
durchzuschalten, wird die Kollektorspannung des Transi
stors 275 über Widerstände 255 und 256 sowie über Dioden
172 und 173 an die Basen der Transistoren 165 und 164 a
angelegt, um diese zwangsweise durchzuschalten.
Wenn der Relaiskontakt 19 a geschlossen wird, um die Spule
der elektromagnetischen Kupplung 13 zu erregen, hält eine
Zeitgeberschaltung aus einem Widerstand 260 und einem
zweiten Kondensator 261 ein Ausgangssignal 262 a eines
Vergleichers 262 für eine weitere vorbestimmte Zeitdauer
z auf niedrigem Pegel. Dies bedeutet, daß sich ein Transi
stor 263 im Sperrzustand befindet, so daß die Kollektor
spannung des Transistors 263 über Widerstände 264 und
265 an die Basen der Transistoren 164 b und 168 angelegt
wird, um diese durchzuschalten. Nach Ablauf der vorbe
stimmten Zeitdauer z wird das Vergleicher-Ausgangssignal
262 a von dem niedrigen auf den hohen Pegel umgeschaltet,
um den Transistor 263 durchzuschalten, so daß das Anlegen
der Spannung über die Widerstände 264 und 265 an die Basen
der Transistoren 164 b und 168 aufgehoben wird. Dementspre
chend nehmen diese Transistoren nicht länger ihre Ein
schaltzustände ein, was zur Folge hat, daß nun der Servo
motor 17 durch Signale der Elemente 14, 15, 23 und
24 betreibbar ist.
Die Zeitgeberschaltung 27 b stellt sicher, daß jedesmal
dann, wenn die Kupplung 13 betätigt wird, um den Verdich
ter 12 antriebsmäßig an die Maschine anzuschließen, die
Verdichter-Förderleistungs-Einstellringe in die Stellung
für die geringste Förderleistung versetzt sind, und daß
nach der antriebsmäßigen Verbindung des Verdichters 12
mit der Maschine über die Kupplung 13 die Förderleistungs-
Einstellringe in die Stellung für die maximale Förderlei
stung bewegt werden. Dies wird nachstehend in größeren
Einzelheiten erläutert:
- (1) Falls der Maschinen-Zündungsschalter 25 eingeschaltet wird, während der Klimaanlagenschalter 26 offen gehal ten ist:
- In diesem Fall wird beim Einschalten des Klimaanlagen schalters 26 aus dem Grund, der vorangehend in Verbin dung mit dem Fall (1) des Betriebs des zweiten Ausfüh rungsbeispiels des Kühlsystems erläutert wurde, der Verdichter 12 von seinem Zustand kleinster Förderlei stung aus angelassen.
- (2) Falls der Klimaanlagenschalter 26 in der Schließstel lung gehalten ist und der Maschinen-Zündungsschalter 25 eingeschaltet wird:
- In diesem Fall wird die Maschine angelassen, während der Verdichter 12 von der Maschine abgekuppelt ist. Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer t beginnt der Betrieb des Verdichters 12 bei dessen Zustand kleinster Förderleistung. Die Ursache hierfür wurde in Einzelheiten in Verbindung mit dem Fall (2) des Betriebs bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Kühl systems erläutert.
- (3) Nachdem der Verdichter 12 antriebsmäßig mittels der Kupplung 13 an die Maschine angeschlossen wurde:
- Aus der vorangehenden Beschreibung ist es ersichtlich, daß die Förderleistungs-Veränderungselemente bzw. Einstellringe 129 und 130 jedesmal in die Stellung für die kleinste Verdichter-Förderleistung versetzt sind, wenn der Verdichter in Betrieb gesetzt wird. Wenn der Relaiskontakt 19 a geschlossen wird, gelangt jedoch Strom zu dem Vergleicher 262. Bis zum Ablaufen der vorbestimmten Zeitdauer z wird das Ausgangssignal 262 a des Vergleichers 262 auf niedrigem Pegel gehalten, so daß der Transistor 263 gesperrt ist und die Transistoren 164 b und 168 durchgeschaltet sind. Daher fließt über den Emitter und den Kollektor des Transistors 170 sowie über den Kollektor und den Emit ter des Transistors 169 Strom durch den Servomotor 17, so daß die Welle des Servomotors 17 in der norma len bzw. Vorwärtsrichtung dreht, wodurch die Förder leistungs-Änderungsglieder in die Stellung für die maximale Förderleistung bewegt werden.
Die Drehung der Servomotor-Welle beruht zu diesem Zeit
punkt auf dem Signal der Zeitgeberschaltung 27 b. Daher
wird für die vorbestimmte Zeitdauer z nämlich bis zum
Umschalten des Ausgangssignals 262 a des Vergleichers 262
der Vergleicher 12 in dem Zustand maximaler Förderleistung
betrieben.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist es daher ersicht
lich, daß der Verdichter 12 bei seinem Anfangsbetrieb
während einer kurzen Zeitdauer in seinem Zustand kleinster
Förderleistung arbeitet und danach die Verdichter-Förder
leistung auf ihren Maximalwert gesteigert wird, um das
Kühlungsempfinden unmittelbar nach der Inbetriebnahme
des Klimaanlagensystems beträchtlich zu verbessern. Falls
im einzelnen der Verdichter 12 für eine lange Zeitdauer
in seinem Zustand kleinster Förderleistung betrieben wird,
benötigt das Klimaanlagensystem eine lange Zeit zum Abküh
len der Raumluft auf einen gewünschten Temperaturwert.
Bei dem Klimaanlagensystem mit dem Kühlsystem gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel wird jedoch die Förderleistung
des Verdichters 12 unmittelbar nach der Inbetriebnahme
des Verdichters auf den maximalen Förderleistungswert
gesteigert. Daher wird die Raumluft sofort auf einen er
wünschten Temperaturwert abgekühlt. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft, daß das Kraftfahrzeug im Sommer
in der Sonne geparkt war und die Raumluft auf eine sehr
hohe Temperatur aufgeheizt wurde.
Wenn die vorbestimmte Zeitdauer z (von beispielsweise
5 bis 15 Min.) abgelaufen ist, ist die anfängliche Maxi
malleistungs-Kühlung der Raumluft beendet. Zu diesem Zeit
punkt wird das Ausgangssignal 262 a des Vergleichers 262
auf den hohen Pegel umgeschaltet, um den Transistor 263
durchzuschalten, so daß die Transistoren 164 b und 168
nun nicht mehr zwangsweise durchgeschaltet werden. Nach
dem anfänglichen Kühlen wird daher die Stellung der För
derleistungs-Änderungsglieder bzw. -Einstellringe gemäß
den Signalen der Elemente 14, 15, 23 und 24 gesteu
ert.
Die Fig. 17 und 18 zeigen als nächstes Ausführungsbeispiel
eine Abwandlung des in den Fig. 13 und 14 gezeigten zwei
ten Ausführungsbeispiels. Die Abwandlung weist eine Zeit
geberschaltung 27 c auf, die zusätzlich zu den gleichen
Elementen wie denjenigen der Zeitgeberschaltung 27 a des
zweiten Ausführungsbeispiels einen Transistor 257 enthält,
dessen Basis elektrisch über einen Widerstand 258 mit
dem Verbindungspunkt A zwischen dem Vorwähl-Widerstand
15 und den in Reihe geschalteten Fühlern 14, 23 und 24
enthält.
Im Betrieb ist das elektrische Potential an dem Verbin
dungspunkt A auf niedrigem Pegel, wenn das Klimaanlagensy
stem einen Zustand erreicht, bei dem die elektromagneti
sche Kupplung 13 den Verdichter 12 antriebsmäßig an die
Maschine anschließen sollte (nämlich einen "Einkuppelzu
stand"). Andererseits hat das Potential an dem Verbindungs
punkt A hohen Pegel, wenn sich das Klimaanlagensystem
in einem "Auskuppelzustand", nämlich in einem Zustand
befindet, bei dem die Kupplung 13 den Verdichter 12 von
der Maschine lösen sollte. Bei dem Auskuppelzustand liegt
daher das Potential an der Basis des Transistors 257 auf
hohem Pegel, so daß die Transistoren 166, 167 und
171 durchgeschaltet sind, um die Förderleistungs-Einstell
ringe 129 und 130 aus den vorangehend erläuterten Gründen
in die Stellung für die geringste Förderleistung zu ver
setzen. Demgemäß ist jedesmal dann, wenn sich die elektro
magnetische Kupplung 13 in dem Auskuppelzustand befindet,
der Verdichter 12 im Zustand seiner geringsten Förderlei
stung. Daher beginnt jedesmal dann, wenn der Verdichter
12 antriebsmäßig an die Maschine angeschlossen wird, der
Verdichterbetrieb von dessen geringster Förderleistung
an. Zusätzlich bewirkt dann, wenn der Zündungsschalter 25
bei geschlossen gehaltenem Klimaanlagenschalter 26 einge
schaltet wird, der Kondensator 272 eine Verzögerung des
Einkuppelns der elektromagnetischen Kupplung 13 für die
Zeitdauer bis zur Verringerung der Verdichter-Förderlei
stung auf deren Minimalwert.
Vorangehend wurde beschrieben, daß dann, wenn die Summe
Rs kleiner als der Widerstandswert R₁₅ abzüglich des Werts
Rc ist, die Transistoren 166, 167 und 171 gesperrt sind,
um die Servomotor-Welle in der Normal- bzw. Vorwärtsrich
tung zu drehen und dadurch die Förderleistungs-Einstell
ringe in die Stellung für die maximale Förderleistung
zu bewegen. Es wurde ferner beschrieben, daß dann, wenn
die Summe Rs größer als der Widerstandswert R₁₅ zuzüglich
des Widerstandswerts R₁₆₃ ist, die Transistoren 166, 167
und 171 durchgeschaltet sind, um die Servomotor-Welle
in der umgekehrten bzw. Gegenrichtung zu drehen und damit
die Förderleistungs-Einstellringe in ihre Stellung für
die geringste Förderleistung zu bewegen. Wenn die Summe
Rs auf einen Wert ansteigt, der größer als der Wider
standswert R₁₅ ist, erhält das Potential an dem Verbin
dungspunkt A hohen Pegel. Wenn die Basis des Transi
stors 257 mit Strom gespeist wird, der größer als
ein Strom ist, welcher durch das Verhältnis zwischen dem
Gesamtwiderstandswert Rs der Fühler 14, 23 und 24 und
dem Widerstandswert des Widerstands 258 bestimmt ist,
wird das Potential an dem Kollektor 257 a des Transistors
257 auf niedrigen Pegel gebracht, so daß daher das
Potential an dem Kollektor 275 a des Transistors 275 hohen
Pegel annimmt, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, welche
die Änderungen des Potentials an dem Kollektor 275 a sowie
der Potentiale an den Ausgängen 161 a und 162 a der Verglei
cher 161 und 162 der Regelschaltung 16 zeigt. Es ist er
sichtlich, daß die Änderungen der Vergleicher-Ausgänge
161 a und 162 a die gleichen wie die in Fig. 5 gezeigten
sind.
Ferner wird im Falle der Abnahme des Kältebedarfs der
Thermistor-Widerstandswert R₁₄ des Temperaturfühlers 14
gesteigert, während der Widerstandswert R₂₄ des Stellungs
fühlers 24 auf den Minimalwert verringert wird; der Sum
menwiderstandswert Rs ist aber noch größer als der Wider
standswert R₁₅ zuzüglich des Widerstandswerts R₁₆₃, so
daß das Potential an dem Verbindungspunkt A hohen Pegel,
das Potential an dem Kollektor 257 a des Transistors
257 niedrigen Pegel und das Potential an dem Kollektor
275 a des Transistors 275 hohen Pegel hat. Daher sind die
Transistoren 166, 167 und 171 durchgeschaltet, wodurch
die Verdichter-Förderleistung auf die geringste Förderlei
stung verringert wird. Das heißt, es wird sichergestellt, daß
der Verdichter 12 jedesmal seinen Zustand geringster För
derleistung annimmt, wenn die elektromagnetische Kupplung
13 in ihrer Auskuppelstellung steht; demzufolge kann der
Verdichter unter Einhalten seines geringsten Förderlei
stungswerts in Betrieb gesetzt werden.
Die Fig. 20 und 21 zeigen eine Abwandlung des in den Fig.
17 bis 19 gezeigten Ausführungsbeispiels. Dieses Abwand
lungs-Ausführungsbeispiel weist eine zweite Regelschaltung
41, einen Vorwähl-Widerstand 401 und einen Außenluft-Tem
peraturfühler 402 auf. Die Regelschaltung 41 enthält einen
Vergleicher 403 und Transistoren 404 und 405. Der Negativ-
Eingang des Vergleichers 403 ist über eine Leitung 406
mit einer Leitung verbunden, die zwischen dem Widerstand
401 und dem Temperaturfühler 402 verläuft. Die Basis des
Transistors 257 der Zeitgeberschaltung 27 c ist an einem
Schaltungspunkt B an die Leitung 406 angeschlossen. Dieses
abgewandelte Ausführungsbeispiel arbeitet in der Weise,
daß bei der Erfassung eines Absinkens der Außenlufttempe
ratur mittels des Temperaturfühlers 402 auf einen Wert,
der niedriger als ein mittels des Vorwähl-Widerstands
401 im voraus eingestellter Wert ist, die elektromagneti
sche Kupplung 13 in den Auskuppelzustand versetzt wird.
Im einzelnen nimmt dann, wenn der Schaltungspunkt B hohen
Pegel hat, der Ausgang 403 a des Vergleichers 403 niedrigen
Pegel an, so daß der Transistor 404 gesperrt und
der Transistor 405 durchgeschaltet wird. Auf diese Weise
wird der Transistor 254 gesperrt, so daß die Relaisspule
19 b aberregt wird, wodurch der Relaiskontakt 19 a geöffnet
wird. Daher wird die elektromagnetische Kupplung 13 ausge
kuppelt. Bei dem Auskuppelzustand hat das Potential an
dem Schaltungspunkt B hohen Pegel, der an die Basis des
Transistors 257 angelegt wird, um sicherzustellen, daß
die Förderleistung des Verdichters 12 auf ihren Minimal
wert verringert wird. Wenn die mittels des Temperaturfüh
lers 402 erfaßte Außentemperatur ansteigt, und die elek
tromagnetische Kupplung 13 eingekuppelt wird, wird
der Verdichter von seinem Zustand geringster Förderlei
stung ausgehend wieder in Betrieb gesetzt.
Der Außenluft-Temperaturfühler 402 kann durch einen Innen
raumluft-Temperaturfühler, einen Maschinenkühlwasser-Tem
peraturfühler oder einen Kühlmittel-Temperaturfühler für
die Erfassung der Temperatur des Kühlmittels an der Hoch
druckseite des Kühlmittelskreislaufs ersetzt werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeug-Kühlsystems mit einem mittels einer Fahrzeug
maschine antreibbaren Kühlmittel-Verdichter, dessen Förder
leistung über eine
steuerbare Stellvorrichtung
veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine elektrische Schaltungseinrichtung (16, 27, 28;
27 a; 27 b; 27 c) die Stellvorrichtung derart ansteuert, daß diese
stets eine Stellung für geringe Förderleistung
einnimmt, wenn der Verdichter (12) in Betrieb gesetzt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Schaltungseinrichtung
die Stellvor
richtung (17)
in die Stellung für die geringe Förderleistung
steuert, wenn die Maschine in Betrieb gesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Schaltungseinrichtung
die Stellvor
richtung (17)
in die Stellung für die geringe Förderleistung
steuert, wenn die Inbetriebnahme des Verdichters (12)
eingeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltungsein
richtung
die Stellvorrichtung (17)
in die Stellung für die
geringe Förderleistung steuert, wenn die Maschine außer
Betrieb gesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltungseinrichtung
die Stellvorrichtung (17)
in die Stellung für die
geringe Förderleistung steuert, wenn das Kühlsystem außer
Betrieb gesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das antriebsmäßige
Kuppeln und Abkuppeln des Verdichters (12) mit
der Maschine bzw. von der Maschine über eine Kupplung (13) erfolgt und
daß über eine in der elektrischen Schaltungseinrichtung enthaltene Zeitgeber
einrichtung (27 a; 27 b) zur Steuerung der Kupplung
die Antriebsverbindung zwischen dem
Verdichter und der Maschine für eine vorbestimmte Zeitdauer
von dem Augenblick der Inbetriebnahme der Maschine
an verzögert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Schaltungseinrichtung
die Stell
vorrichtung (17)
aus der Stellung für die geringe Förderleistung
in eine Stellung für hohe Förderleistung steuert,
nachdem der Verdichter (12) antriebsmäßig mit der Maschine
gekoppelt wurde, und für eine weitere vorbestimmte
Zeitdauer in der Stellung für
die hohe Förderleistung hält.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrische Schaltungseinrichtung
sicherstellt, daß die
Stellvorrichtung in der Stellung für die
geringe Förderleistung steht, wenn die Kupplung (13) zur
Antriebsverbindung des Verdichters (12) mit der Maschine
in Betrieb gesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
die elektrische Schaltungseinrichtung
über eine Fühlervorrichtung (14, 23), die einen die Kühlwirkung
eines in Fluidströmungsverbindung mit dem Einlaß des Verdichters (12) stehenden Verdampfers betreffenden Zustand erfaßt, und in Abhängigkeit
von einem Signal der Fühlervorrichtung
die Stellvorrichtung
(17) zum Verändern der Förderleistung
steuert.
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