DE3428704A1 - Process for regulating the cooling capacity of a refrigeration system and refrigeration system for this - Google Patents

Process for regulating the cooling capacity of a refrigeration system and refrigeration system for this

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Abstract

In order to regulate the cooling capacity of the refrigeration system of an air conditioning system of a motor vehicle it is provided for a bypass, which diverts gaseous refrigerant and contains a control valve, to be guided from the compression side of a compressor to its suction side. The control valve is connected in a compound circuit with a throttle element disposed downstream of the condenser in such a manner that it clears the bypass in inverse proportion to the set cooling capacity, that is to say closes the bypass when maximum cooling capacity is required and opens the bypass when a low cooling capacity is required. During operation of the refrigeration system, the compressor is driven constantly.

Description

Verfahren zum Regeln der Kühlleistung einer Kälteanlage undProcess for regulating the cooling capacity of a refrigeration system and

Kälteanlage hierzuRefrigeration system for this

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Kühlleistung einer Kälteanlage und eine Kälteanlage hierzu einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die einen Kältemittelkreislauf aufweist, der einen über eine Schaltkupplung mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges verbundenen Kompressor enthält, an dessen Druckseite ein Kondensator angeschlossen ist, dem ein einstellbares Drosselorgan folgt, das vor einem Verdampfer angeordnet ist, dessen Ausgang an die Saugseite des Kompressors angeschlossen ist,The invention relates to a method for regulating the cooling capacity of a refrigeration system and a refrigeration system for this purpose of an air conditioning system for motor vehicles that has a refrigerant circuit that contains a compressor connected to an internal combustion engine of the motor vehicle via a clutch, on its pressure side a condenser is connected, followed by an adjustable throttle element, which is arranged in front of an evaporator, whose output is connected to the suction side of the compressor,

Das Regeln der Kühlleistung erfolgt bei bekannten Kälteanlagen von Klimaanlagen dadurch, daß der Kompressor entsprechend dem Leistungsbedarf ein- und ausgeschaltet wird. Es ist auch bekannt, zusätzlich die Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel über ein Einspritzventil o.dgl. zu steuern und gleichzeitig an dem Verdampfer einen Thermostaten anzubringen, der dann das Ein- und Ausschalten der Kupplung zum Zwecke des Regeins der Kühlleistung steuert. In beiden Fällen muß zum einen eine Schaltkupplung zwischen dem Kompressor und dem Verbrennungsmotor angeordnet werden, die so dimensioniert ist, daß sie die Vielzahl kurzzeitiger Schaltungen gegen hohen Druck im Kompressor ohne Beschädigung aushält. Zum anderen ist mit dieser Art der Regelung eine relativ hohe Leistungsaufnahme verbunden, was zu einem relativ hohen Energieverbrauch führt. Außerdem ergeben sich Leistungsschwankungen am Antrieb infolge des Ein- und Ausschaltens des Kompressors.The regulation of the cooling capacity takes place in known refrigeration systems of air conditioning systems in that the compressor is switched on and off according to the power requirement. It is also known in addition, the supply of the evaporator with refrigerant via an injection valve or the like. to control and at the same time on the evaporator to install a thermostat, which then switches the clutch on and off for the purpose of regulating the cooling capacity controls. In both cases there must be a clutch between the compressor and the internal combustion engine are arranged, which is dimensioned so that they the plurality of short-term Withstands circuits against high pressure in the compressor without damage. On the other hand, there is one with this type of regulation associated relatively high power consumption, which leads to a relatively high energy consumption. In addition, there are power fluctuations on the drive as a result of switching the Compressor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln der Kühlleistung einer Kälteanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein verbessertes Regeln der Kühlleistung ermöglicht und die den Energieverbrauch reduziert und die Stöße beim Ein- und Ausschalten des Kompressors vermeidetThe invention is based on the object of a method for regulating the cooling capacity of a refrigeration system of the type mentioned at the beginning To create a way that enables better regulation of the cooling capacity and reduces energy consumption and avoids the shocks when switching the compressor on and off

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von der Druckseite des Kompressors zu seiner Saugseite ein gasförmiges Kältemittel abzweigender By-pass geführt ist, der ein Steuerventil enthält, das in einer Verbundschaltung mit dem Drosselorgan derart geschaltet ist, daß es gegensinnig zur eingestellten Kühlleistung den By-pass freigibt, und daß bei Betrieb der Kälteanlage die Kupplung des Kompressors ständig geschlossen ist.This object is achieved in that a gaseous refrigerant branching off from the pressure side of the compressor to its suction side By-pass is performed, which contains a control valve, which is connected in a compound circuit with the throttle body in such a way is that it releases the by-pass in the opposite direction to the set cooling capacity, and that when the refrigeration system is in operation, the The compressor clutch is always closed.

Bei diesem Verfahren läuft der Kompressor bei eingeschalteter Kälteanlage ständig mit, so daß eine relativ einfache Schaltkupplung eingesetzt werden kann, die nicht auf eine Vielzahl von Schaltspielen ausgelegt sein muß. über den By-pass und das Steuerventil wird ein Teilstrom des gasförmigen Kältemittels zur Saugseite des Kompressors geleitet, wobei das Steuerventil so gesteuert ist, daß dieses Steuerventil je nach Kältebedarf den By-pass freigibt oder schließt, d.h. bei maximalem Kältebedarf geschlossen hält und bei vermindertem Kältebedarf freigibt. Es findet eine ständig der Kühlleistung angepaßte Leistungsaufnahme am Kompressor statt. Außerdem wird in dem Verdampfer eine der gewünschten Kühlleistung angepaßte Temperatur erzeugt, so daß die aus dem Verdampfer austretende abgekühlte Luft sehr gleichmäßig temperiert ist.With this method, the compressor runs continuously when the refrigeration system is switched on, so that a relatively simple switching clutch can be used, which does not have to be designed for a large number of switching operations. about the by-pass and that Control valve, a partial flow of the gaseous refrigerant is directed to the suction side of the compressor, the control valve is controlled in such a way that this control valve releases or closes the by-pass depending on the cooling requirement, i.e. at maximum cooling requirement keeps closed and releases when there is less cooling demand. The power consumption of the compressor is constantly adapted to the cooling capacity. In addition, a generated the desired cooling capacity adapted temperature, so that the exiting from the evaporator cooled air very is evenly tempered.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Steuerventil druckabhängig von dem Druck in dem Verdampfer ge-' steuert ist. Auf diese Weise wird ein kontinuierliches Öffnen und Schließen des By-pass abhängig von der gewünschten Kühlleistung gewährleistet.In a further embodiment of the invention it is provided that the control valve is pressure-dependent on the pressure in the evaporator. controls is. In this way, a continuous opening and closing of the by-pass is dependent on the desired cooling capacity guaranteed.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung.Further features and advantages of the invention emerge from the following description of the illustrated in the drawing Embodiment of the invention.

Die Zeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer Kälteanlage einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Leistungsregelung überThe drawing shows schematically the structure of a refrigeration system Air conditioning for a motor vehicle with a power control over

einen By-pass zwischen der Saugseite und der Druckseite des Kompressors.a by-pass between the suction side and the pressure side of the Compressor.

In der Zeichnung ist nur die Kälteanlage einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges schematisch dargestellt. Die zu der Klimaanlage gehörenden weiterei· Teile, wie ein Gebläse, ein oder mehrere Heizkörper und entsprechende Gehäuse mit Luftklappen,können einen allgemein üblichen Aufbau aufweisen, so daß auf ihre Darstellung verzichtet wird.In the drawing, only the refrigeration system of an air conditioning system of a motor vehicle is shown schematically. The other parts belonging to the air conditioning system, such as a fan , one or more heating elements and corresponding housings with air flaps, can have a generally customary structure, so that they are not shown.

Die Kälteanlage enthält in einem Kältemittelkreislauf einen Kompressor 3, der über eine Schaltkupplung 1, insbesondere eine Elektromagnetkupplung, an den Verbrennungsmotor 2 des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Kompressor 3 komprimiert das Kältemittel und fördert es zu einem Kondensator A1 an den ein Sammler 5 für das kondensierte Kältemittel anschließt. Auf den Sammler 5 folgt ein Drosselorgan 6, das einem Verdampfer 7 vorgeschaltet ist. Der Ausgang des Verdampfers 7 ist an die Saugseite des Kompressors 3 angeschlossen.The refrigeration system contains a compressor 3 in a refrigerant circuit, which is connected to the internal combustion engine 2 of the motor vehicle via a clutch 1, in particular an electromagnetic clutch. The compressor 3 compresses the refrigerant and conveys it to a condenser A 1 to which a collector 5 for the condensed refrigerant is connected. A throttle element 6, which is connected upstream of an evaporator 7, follows the collector 5. The outlet of the evaporator 7 is connected to the suction side of the compressor 3.

Um die Kühlleistung der Kälteanlage regeln zu können, ohne den Kompressor 3 hierzu ein- und auszuschalten, ist ein By-pass 8 zwischen der Druckseite und der Saugseite des Kompressors 3 vorgesehen > Der By-pass 8 ist an den Kondensator 4 angeschlossen und beginnt nach einem Betrag X der Gesamtlänge L des Kondensators 4. Um einerseits über den By-pass nur gasförmiges und andererseits aber auch bereits abgekühltes Kältemittel abzusaugen, wird bevorzugt der Anschluß nach etwa dem ersten Drittel der Gesamtlänge L des Kondensators 4 vorgesehen t d. h. nach etwa 10 bis 30 % dieser Gesamtlänge.In order to be able to regulate the cooling capacity of the refrigeration system without switching the compressor 3 on and off, a by-pass 8 is provided between the pressure side and the suction side of the compressor 3> The by-pass 8 is connected to the condenser 4 and begins afterwards an amount X 4. In order to suck the total length L of the capacitor on the one hand via the by-pass only gaseous and on the other hand, also already cooled refrigerant is preferably of the capacitor 4 is provided to the terminal after approximately the first third of the total length L that is t after about 10 to 30% of this total length.

In dem By-pass 8 ist ein Steuerventil 9 angeordnet, das gegensinnig bezüglich der an dem Drosselorgan 6 eingestellten gewünschten Kälteleistung gesteuert wird, d.h. bei kleinem Bedarf an Kühlleistung wird das Steuerventil 9 (weit) geöffnet, während es bei gewünschter großer Kühlleistung (hoher Kältebedarf) vollständig geschlossen ist.In the by-pass 8, a control valve 9 is arranged, which is in opposite directions is controlled with respect to the desired cooling capacity set on the throttle element 6, i.e. when there is little need The control valve 9 is opened (wide) in terms of cooling capacity, while it is fully opened when a large cooling capacity is required (high cooling requirement) closed is.

Um eine einfache Steuerung des Steuerventils 9 zu ermöglichen, ist an dem Ausgang des Verdampfers 7 ein Unterdruckstellglied 10 angebracht, über das das Steuerventil 9 gesteuert wird. Das Unterdruckstellglied 10 greift derart an das Steuerventil 9 an, daß bei reduziertem Unterdruck in dem Verdampfer 7 das Steuerventil 9 weit geöffnet und bei starkem Unterdruck in dem Verdampfer 7 geschlossen wird. Die Verstellung des Steuerventils erfolgt kontinuierlich in den Zwischenstellungen entsprechend dem Bedarf an Kühlleistung. Selbstverständlich ist es auch möglich, zwischen dem Drosselorgan 6 und dem Steuerventil 9 ein die gegenläufige Steuerung bewirkendes elektrisches Stellglied anzuordnen, durch das eine Verbundschaltung zwischen dem Drosselorgan 6 und dem Steuerventil 9 in dem gewünschten Sinne erhalten wird.In order to enable simple control of the control valve 9, there is a vacuum actuator at the outlet of the evaporator 7 10 attached, via which the control valve 9 is controlled. The vacuum actuator 10 engages the control valve 9 in such a way that that with reduced negative pressure in the evaporator 7, the control valve 9 is wide open and with strong negative pressure in the evaporator 7 is closed. The adjustment of the control valve takes place continuously in the intermediate positions accordingly the need for cooling capacity. Of course it is also possible between the throttle element 6 and the control valve 9, an electrical actuator causing the opposite control to be arranged through which a compound circuit between the throttle element 6 and the control valve 9 is obtained in the desired sense will.

Da das gasförmige Kältemittel, beispielsweise Freon, das auf der Hochdruckseite des Kompressors 3 abgegriffen wird, mit Öl vermischt ist, wird eine gute Schmierung des Kompressors 3 gewährleistet, ohne daß zusätzliche aufwendige Maßnahmen getroffen werden müssen.Since the gaseous refrigerant, for example Freon, which is tapped on the high pressure side of the compressor 3, is mixed with oil is, a good lubrication of the compressor 3 is guaranteed without taking additional costly measures Need to become.

Claims (5)

1. Verfahren zum Regeln der Kühlleistung einer Kälteanlage einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die einen Kältemittelkreis lauf aufweist, der einen über eine Schaltkupplung mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges verbundenen Kompressor enthält, an dessen Druckseite ein Kondensator angeschlossen ist, dem ein einstellbares Drosselorgan folgt, das vor einem Verdampfer angeordnet ist, dessen Ausgang an die Saugseite des Kompressors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckseite des Kompressors zu seiner Saugseite ein gasförmiges Kältemittel abzweigender By-pass geführt ist, der ein Steuerventil enthält, das in einer Verbundschaltung mit dem Drosselorgan derart geschaltet ist, daß es gegensinnig zur eingestellten Kühlleistung den By-pass freigibt, und daß bei Betrieb der Kälteanlage die Kupplung des Kompressors ständig geschlossen ist.1. Procedure for regulating the cooling capacity of a refrigeration system Air conditioning for motor vehicles, which has a refrigerant circuit that has a clutch with a Internal combustion engine of the motor vehicle connected compressor contains, on the pressure side of which a condenser is connected, which is followed by an adjustable throttle element, which is in front of a Evaporator is arranged, the output of which is connected to the suction side of the compressor, characterized in that from the pressure side of the compressor to its suction side, a gaseous refrigerant branching by-pass is passed, which is a Contains control valve which is connected in a compound circuit with the throttle element in such a way that it is in the opposite direction to the set Cooling capacity releases the by-pass, and that the clutch of the compressor is constantly closed when the refrigeration system is in operation is. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil druckabhängig von dem Druck in dem Verdampfer gesteuert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the control valve is pressure dependent on the pressure in the evaporator is controlled. 3. Kälteanlage einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, die einen Kältemittelkreislauf aufweist, der einen über eine Schaltkupplung mit dem Verbrennungsmotor des Kraftfahr zeuges verbundenen Kompressor enthält, an dessen Druck seite ein Kondensator angeschlossen ist, dem ein einstellbares Drosselorgan folgt, das vor einem Verdampfer angeordnet ist, dessen Ausgang an die Saugseite des Kompressors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der
Druckseite des Kompressors (3) zu seiner Saugseite ein an dem Kondensator (4) beginnender By-pass (8) geführt ist, der ein gegensinnig zur eingestellten Kühlleistung den Bypass (8) freigebendes Steuerventil (9) enthält.
3. Refrigeration system of an air conditioning system of a motor vehicle, which has a refrigerant circuit which contains a compressor connected to the internal combustion engine of the motor vehicle via a clutch, on the pressure side of which a condenser is connected, followed by an adjustable throttle element which is arranged in front of an evaporator, the output of which is connected to the suction side of the compressor, characterized in that of the
On the pressure side of the compressor (3), a bypass (8) beginning at the condenser (4) is guided to its suction side, which contains a control valve (9) which releases the bypass (8) in the opposite direction to the set cooling capacity.
4. Kälteanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der By-pass (8) etwa nach dem ersten Drittel des Kondensators (4) an diesen angeschlossen ist.4. Refrigeration system according to claim 3, characterized in that the by-pass (8) approximately after the first third of the capacitor (4) is connected to this. 5. Kälteanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (9) an ein Unterdruckstellglied (10) angeschlossen ist, das am Ausgang des Verdampfers (7) angeordnet ist.5. Refrigeration system according to claim 3 or 4, characterized in that that the control valve (9) is connected to a vacuum actuator (10) which is arranged at the outlet of the evaporator (7) is.
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