DE3724430A1 - Klimaanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Klimaanlage zum
Klimatisieren des Innenraums eines Fahrzeugs der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (DE-OS 29 52 210)
wird bei abgeschalteter Heizanlage in der ersten
Schaltstellung der Umschalteinrichtung die
Verdampfertemperatur durch Zu- und Abschalten des
Kompressors der Kälteanlage gesteuert. Dieser Betriebsmodus
der Klimaanlage wird "gleitende Kälteregelung" genannt. In
diesem Betriebsmodus wird jedoch keine nennenswerte
Entfeuchtungswirkung der Innenraumluft erzielt.
Die Umschalteinrichtung wird in ihre zweite Schaltstellung
von einer einen Feuchtigkeitssensor enthaltenden
Steuervorrichtung umgeschaltet, die ein Umschaltsignal
in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit der Innenraumluft
und/oder des Feuchtigkeitsniederschlags auf den Innenflächen
der Scheiben des Innenraums generiert. In der zweiten
Schaltstellung der Umschalteinrichtung wird die Temperatur
des Verdampfers auf den niedrigst zulässigen Wert, im
allgemeinen 0°C, geregelt und die gewünschte
Innenraumtemperatur durch nachfolgendes Aufheizen der
gekühlten Luft eingestellt. Dieser Betriebsmodus der
Klimaanlage wird Kälteregelung mit Gegenheizen oder
Reheat-Betrieb genannt. In dieser Betriebsart wird eine gute
Entfeuchtung der Innenraumluft erzielt, was aber durch die
maximale Kühlleistung mit einem hohen Energieverbrauch
verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Klimaanlage mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der Kombination
des Reheat-Betriebes mit guter Entfeuchtungswirkung und der
gleitenden Kälteregelung mit geringem Energieverbrauch. Im
sog. Semi-Reheat-Betrieb oder moderaten Reheat-Betrieb
werden die Entfeuchtungsbedingungen optimal eingehalten und
gleichzeitig durch nur angepaßte Absenkung der
Verdampfertemperatur der Energieverbrauch reduziert. Dabei
sind zwei Arten des Semi-Reheat-Betriebes möglich, die beide
gleich gute Entfeuchtungsergebnisse bei geringem
Energieverbrauch erzielen. Der Vorgabewert wird in dem einen
Fall gleich dem um einen festen Betrag reduzierten Istwert
der Außentemperatur und im anderen Fall gleich dem um einen
festen Betrag reduzierten Sollwert der Innenraumtemperatur
bemessen. Zweckmäßigerweise wird der feste Betrag im ersten
Fall ungefähr 6°C und im zweiten Fall ungefähr etwa 8°C
gewählt.
Durch die Bindung der Betriebsmoden-Umschaltung an die
Solltemperatur des Innenraums wird ein gleitender
Übergangsbereich von der einen in die andere Betriebsart
geschaffen, wobei auch noch im Bereich der gleitenden
Kälteregelung eine brauchbare Entfeuchtungswirkung erzielt
wird. In jeder Betriebsart wird eine optimale Funktion der
Klimaanlage sichergestellt, die unabhängig von dem Eingriff
einer Bedienungsperson arbeitet.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Klimaanlage zum
Klimatisieren eines Innenraums eines
Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 ein Diagramm der Verdampfertemperatur T V in
Abhängigkeit von der Außentemperatur T A .
Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Klimaanlage
weist eine an sich bekannte Kälteanlage und eine an sich
bekannte Heizanlage auf, von welchen jeweils nur die
Wärmetauscher dargestellt sind, so der Verdampfer 10, auch
Heiz-Wärmetauscher genannt, der Kälteanlage und der
Heiz-Wärmetauscher 11 der Heizanlage, der in dem Luftstrom,
der dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, dem
Verdampfer 10 nachgeordnet ist. Die Temperatur sowohl des
Verdampfers 10 als auch des Heiz-Wärmetauschers 11 ist
regelbar, wozu eine Regeleinrichtung 12 vorgesehen ist, die
mit einem die Innenraum-Isttemperatur T Iist erfassenden
Innenfühler 13, einem die Innenraum-Solltemperatur T Isoll
vorgebenden Sollwertgeber 14, einem die Außentemperatur T A
erfassenden Außenfühler 15 und einem die Isttemperatur T V
des Verdampfers 10 erfassenden Verdampferfühler 16
zusammenwirkt. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen
dieser Fühler und des Sollwertgebers generiert die
Regeleinrichtung 12 Stellgrößen für ein erstes Stellglied
17, das den Verdampfer 10 reguliert und ein zweites
Stellglied 18, das den Heiz-Wärmetauscher 11 reguliert. Das
Stellglied 17 kann beispielsweise von einer elektrischen
Kupplung repräsentiert werden, die den Kompressor im
Kältekreislauf des Verdampfers 10 ein- und ausschaltet, um
so die Verdampfertemperatur T V auf den gewünschten Wert
einzustellen. Das Stellglied 18 kann beispielsweise eine
motorisch gesteuerte Wärmeklappe sein, die mehr oder weniger
heißes Abgas über den Wärmetauscher 11 führt und somit
dessen Temperatur regelt.
Im einzelnen besteht die Regeleinrichtung 12 aus einem
ersten Regler 19, der aus der Regelabweichung zwischen
Solltemperatur T Isoll und Isttemperatur T Iist des Innenraums
eine Stellgröße generiert und diese auf einen ersten Eingang
201 einer Umschalteinrichtung 20 legt. Ein zweiter Regler 21
bildet aus der Abweichung zwischen der Isttemperatur T V des
Verdampfers 10 und einer Ausgangsgröße eines
Differenzbildners 22 eine Steuergröße, die dem zweiten
Eingang 202 der Umschalteinrichtung 20 zugeführt ist. An dem
Differenzbildner 22 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1
die Außentemperatur T A und eine konstante Größe x 1 gelegt,
die etwa gleich 6°C bzw. 6°K bemessen ist. Die
Umschalteinrichtung 20 wird von dem Ausgangssignal eines
Komparators 23 von ihrer in Fig. 1 dargestellten ersten
Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung (in Fig. 1
strichliniert angedeutet) und umgekehrt geführt. In der
ersten Schaltstellung ist der Ausgang des ersten Reglers 19
mit dem ersten Stellglied 17 für den Verdampfer 10
verbunden. In der zweiten Schaltstellung der
Umschalteinrichtung 20 ist einerseits der Ausgang des ersten
Reglers 19 mit dem Eingang des zweiten Stellgliedes 18 für
den Heiz-Wärmetauscher 11 und andererseits der Ausgang des
zweiten Reglers 21 mit dem Eingang des ersten Stellgliedes
17 für den Verdampfer 10 verbunden. An dem einen Eingang des
Komparators 23 liegt das Ausgangssignal des Sollwertgebers
14 und an dem anderen Eingang des Komparators 23 das
Ausgangssignal des Außenfühlers 15. Ist letzteres größer als
das Sollwertgebersignal, liegt also die Außentemperatur T A
höher als der eingestellte Sollwert T Isoll der
Innenraumtemperatur, so nimmt die Umschalteinrichtung 20
ihre in Fig. 1 ausgezogen dargestellte erste Schaltstellung
ein. Sinkt umgekehrt die Außentemperatur T A unter die
eingestellte Solltemperatur T Isoll ab, so wird das
Ausgangssignal des Komparators 23 logisch L und die
Umschalteinrichtung 20 wird in ihre strichliniert
dargestellte zweite Schaltstellung überführt.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Klimaanlage
läßt sich unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte
Diagramm wie folgt erläutern.
Solange die Außentemperatur T A größer ist als die
vorgegebene Solltemperatur T Isoll des Innenraumes und damit
die Umschalteinrichtung 20 in der in Fig. 1 ausgezogen
dargestellten Stellung verbleibt, wird bei abgeschaltetem
Heiz-Wärmetauscher 11 eine sog. gleitende Kälteregelung
durchgeführt, bei welcher die Temperatur T V des Verdampfers
10 in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen der
Solltemperatur T Isoll und der Isttemperatur T Iist des
Innenraums eingestellt wird.
Liegt die Außentemperatur T A im Bereich zwischen 0°C und der
eingestellten Solltemperatur T Isoll des Innenraums, so
bewirkt das Ausgangssignal des Komparators 23 ein Verbleiben
der Umschalteinrichtung 20 in ihrer in Fig. 1 strichliniert
dargestellten zweiten Schaltstellung. Die Regelung des
Heiz-Wärmetauschers 11 wird nun wirksam und die Temperatur
des Heiz-Wärmetauschers 11 wird in Abhängigkeit von der
Regelabweichung zwischen Solltemperatur T Isoll und
Isttemperatur T Iist des Innenraums eingestellt. Zugleich
wird die Verdampfertemperatur T V des Verdampfers 10 so
eingestellt, daß sie immer um einen konstanten Vorgabewert
x 1 unter der Außentemperatur KT S liegt. Dies wird dadurch
erreicht, daß dem Regler 21 neben dem Ausgangssignal des
Verdampferfühlers 16 eine Eingangsgröße zugeführt ist, die
um den Betrag x 1 6°C unter der außentemperaut T A liegt.
Der Verlauf der Verdampfertemperatur T V in Abhängigkeit von
der Außentemperatur T A ist in Fig. 2 als Kurve 1
gekennzeichnet. Deutlich ist zu erkennen, daß in dem Bereich
von ungefähr 0°C, hier etwa von 2°C, bis zu der vorgegebenen
Sollwerttemperatur T Isoll die Verdampfertemperatur T V immer
um den Betrag x 1 unter der Außentemperatur T A liegt. Durch
diese beschränkte Absenkung der Verdampfertemperatur T V vor
Wiederaufheizen der dem Innenraum zugeführten Luft im
Heiz-Wärmetauscher 11 wird eine gute Entfeuchtung bei
tragbarem Energieverbrauch erzielt.
In einer Abwandlung der beschriebenen Schaltungsanordnung
kann die Verbindung des einen Eingangs des Differenzbildners
22 mit dem Ausgang des Außenfühlers 15 aufgehoben und statt
dessen dieser Eingang des Differenzbildners 22 mit dem
Ausgang des Sollwertgebers 14 verbunden werden. An dem
anderen Eingang des Differenzbildners 22 wird ein fester
Spannungswert gelegt, der einer Temperatur von x 2 8°C
entspricht. In diesem Fall ist der Verlauf der
Verdampfertemperatur T V in Abhängigkeit von der
Außentemperatur T A als Kurve 2 im Diagramm der Fig. 2
dargestellt. Deutlich ist zu sehen, daß bei Erreichen einer
Verdampfertemperatur T V , die um den Betrag x 2 unter der
Sollwerttemperatur T Isoll liegt, die Verdampfertemperatur T V
auf diesen Wert auch bei höherer Außentemperatur T A
verbleibt.
Claims (5)
1. Klimaanlage zum Klimatisieren des Innenraums eines
Fahrzeugs mit einer einen Verdampfer enthaltenden
Kälteanlage und einer einen Heiz-Wärmetauscher
enthaltenden Heizanlage, wobei der Heiz-Wärmetauscher in
einem den Innenraum zugeführten Luftstrom dem Verdampfer
nachgeordnet ist, mit einer Regeleinrichtung, die einen
die Isttemperatur des Innenraums erfassenden
Innenfühler, einen die Innenraum-Solltemperatur
vorgebenden Sollwertgeber und einen die Isttemperatur
des Verdampfers erfassenden Verdampferfühler aufweist
und in Abhängigkeit von deren Ausgangssignalen
Stellgrößen für ein den Verdampfer regulierendes erstes
Stellglied und für ein den Heiz-Wärmetauscher
regulierendes zweites Stellglied generiert, und mit
einer mittels einer Steuervorrichtung umschaltbaren
Umschalteinrichtung zum Ändern des Betriebsmodus von
reiner Kälteregelung auf Kälteregelung mit Gegenheizen
und umgekehrt, wobei eine von der Differenz zwischen
Soll- und Istwert der Innenraumtemperatur abhängige
Stellgröße in einer ersten Schaltstellung der
Umschalteinrichtung dem ersten Stellglied (gleitende
Kälteregelung) und in einer zweiten Schaltstellung der
Umschalteinrichtung dem zweiten Stellglied zugeführt ist
(Gegenheizen), dadurch gekennzeichnet, daß in der
zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung (20) dem
ersten Stellglied (17) eine von der Differenz zwischen
dem Istwert der Verdampfertemperatur (T V) und einem
Vorgabewert abhängige Stellgröße zugeführt ist
(moderater Reheat-Betrieb) und daß die Steuervorrichtung
(23) für die Umschalteinrichtung (20) ein Umschaltsignal
derart generiert, daß die Umschalteinrichtung (20) bei
einem Istwert der Außentemperatur (T A ), der größer ist
als der Sollwert der Innenraumtemperatur (T Isoll ), ihre
erste Schaltstellung (gleitende Kälteregelung) und bei
einem Istwert der Außentemperatur (T A ), der zwischen
ungefähr 0°C und dem Sollwert der Innenraumtemperatur
(T Isoll ) liegt, seine zweite Schaltstellung (moderater
Reheat-Betrieb) einnimmt.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung (23) mit einem die Außentemperatur
(T A ) erfassenden Außenfühler (15) verbunden ist und daß
der Vorgabewert gleich dem um einen festen Betrag (x 1)
reduzierten Istwert der Außentemperatur (T A ) bemessen
ist.
3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der feste Betrag (x 1) etwa 6°C beträgt.
4. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuervorrichtung (23) mit dem Sollwertgeber (14)
verbunden ist und daß der Vorgabewert gleich dem um
einen festen Betrag (x 2) reduzierten Sollwert der
Innenraumtemperatur (T Isoll ) bemessen ist.
5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der feste Betrag (x 2) etwa 8°C beträgt.
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |