DE3836989C2

DE3836989C2 - Vereisungsschutz für einen Verdampfer einer Klimaanlage

Info

Publication number: DE3836989C2
Application number: DE19883836989
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Petri; Walter Dipl Ing Pros
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2008-11-01
Also published as: DE3836989A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vereisungsschutz für einen Verdampfer einer Klimaanlage nach der Gattung des Anspruchs 1.

Kraftfahrzeuge werden immer häufiger mit Klimaanlagen ausgestattet. Der Verdampfer ist hierbei in der Regel in einem Klimatisierungssystem für den Fahrgastraum integriert. Zur Zwangsbelüftung des Fahrgastraums wird ein elektromotorisch angetriebener Lüfter eingesetzt, dessen Drehzahl entsprechend dem Wunsch eines Fahrgasts oder des Fahrers veränderbar ist.

Zum Vermeiden eines Vereisens des Verdampfers bei niedrigeren Temperaturen des den Verdampfer durchsetzenden Luftstroms ist im Verdampfer ein Temperatursensor oder Temperaturschalter eingesetzt, welcher die Klimaanlage abschaltet, sobald der Temperaturschalter anspricht.

Hierzu ist es aus der US 4.766.950 bekannt, den Verdampfer durch Ein- und Ausschalten des Kompressors so zu betreiben, daß die Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Luftstromes groß genug ist um eine Vereisung des Verdampfers zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Vereisungsschutz für einen Verdampfer einer Klimaanlage zu schaffen, welcher es mit einfachen Mitteln ermöglicht, den Einsatzbereich der Klimaanlage hinsichtlich der Temperatur der den Verdampfer durchströmenden Luft zu vergrößern.

Die Erfindung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß ein Einsatzbereich einer Klimaanlage, insbesondere hinsichtlich der Temperatur der einen Verdampfer durchsetzenden Luft zu erweitern.

Dies wird in erster Linie dadurch erreicht, daß ein temperaturempfindlicher Teil eines Temperatursensors stromabwärtsseitig im Bereich der im Verdampfer am weitesten außenverlaufenden, kältemittelführenden Leitungen angeordnet ist, und der gemessene Temperaturwert in einer Vergleichseinrichtung mit einem von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft abhängigen Vereisungstemperaturwert verglichen wird. Als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit der Luft dient hierbei die Drehzahl bzw. die eingestellte Drehzahlstufe des Lüfters.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung eines Temperatursensors im Verdampfer,

Fig. 2 ein Gebläsestufen-Vereisungstemperatur-Diagramm,

Fig. 3 ein Schaltbild des Vereisungsschutzes.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Verdampfer einer Klimaanlage gezeigt. In einem Gehäuse 2 des Verdampfers 1 sind kältemittelführende Leitungen (Verdampferrohre) 3 angeordnet. Der Verdampfer wird in einer durch die Pfeile 4 gekennzeichneten Richtung von einem Luftstrom durchsetzt, welcher wenigstens von einem (nicht gezeigten) drehzahlveränderlichen, elektromotorisch angetriebenen Lüfter erzeugt wird. Der Lüfter kann hierbei stromauf- oder stromabwärts des Verdampfers angeordnet sein. Der Verdampfer ist ortsfest in der Karosserie bzw. einem Klimatisierungssystem des Fahrzeugs angeordnet.

Ein ebenfalls ortsfest gelagerter Halter 5 trägt einen Temperatursensor 6, dessen temperaturempfindlicher Teil 7 zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Verdampfer in einem Röhrchen 8 angeordnet ist. Das Röhrchen kann hierbei in gut wärmeleitendem Kontakt mit dem temperaturempfindlichen Teil 7 stehen oder aber mit einem gut wärmeleitenden Medium gefüllt sein. Ein Sensorkopf 9 schließlich weist Anschlußleitungen 10 und 11 auf, über welche der temperaturempfindliche, die Temperatur in ein elektrisches Signal umsetzende Teil 7 mit einer anhand Fig. 3 gezeigten Vereisungsschutzschaltung verbunden werden kann.

Der Temperatursensor 6 ist in einer schrägen Richtung in den Verdampfer eingeführt, wobei sein temperaturempfindlicher Teil 7 stromabwärtsseitig im Bereich der am weitesten außenverlaufenden Verdampferrohre 3 angeordnet ist. Die Lage des Temperatursensors sollte hierbei einem Punkt innerhalb des Verdampfers entsprechen, welcher die geringste Luftstromdichte aufweist; dies wird insbesondere in einer Randzone im Bereich des Gehäuses 2 der Fall sein.

Fig. 2 schließlich zeigt ein Drehzahlstufen (ng)-Vereisungstemperatur (te)- Diagramm. Die Gebläsedrehzahlstufe, welche als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit der Luft angenommen ist, ist zu vier Drehzahlstufen angenommen. Da bei einem Einsatz der Klimaanlage prinzipiell mit laufendem Lüfter gearbeitet wird, beginnt die im Diagramm gezeigte Kurve bei einer Drehzahlstufe von 1 und endet bei einer Drehzahlstufe von 4, wobei die Drehzahl mit der Drehzahlstufe steigt und bei 4 die Maximaldrehzahl erreicht. Die Kurve stellt den jeweils von der Drehzahlstufe abhängigen Vereisungspunkt des Verdampfers dar. Da bei üblichen Klimaanlagen mit einem festen Abschaltpunkt für die Klimaanlage gearbeitet wird, müßte der Temperatursensor oder Temperaturschalter mit seinem Schaltpunkt zur Abschaltung der Klimaanlage auf den höchsten Vereisungspunkt Tvmax bei der Gebläsedrehzahlstufe 1 gelegt werden. Dies bedeutet jedoch, daß die Klimaanlage bei höheren Drehzahlstufen, bei denen noch keine Vereisung stattfindet, abgeschaltet werden müßte.

Erfindungsgemäß werden nun die Schaltpunkte zur Abschaltung der Klimaanlage von der Drehzahlstufe abhängig gemacht, indem die Abschaltpunkte auf die gezeigte Kurve gelegt werden. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch auch die Schalttemperatur auf den Wert Tvmin gelegt werden. Dann ergibt sich jedoch eine Schaltkennlinie entsprechend der strichpunktierten Kurve. Die vom Temperatursensor gemessenen Werte müssen daher mittels eines drehzahlstufenabhängigen Wertes korrigiert werden, welcher näherungsweise dem durchgezeichneten Geradenzug entspricht.

In Fig. 3 schließlich ist eine Vereisungsschutzschaltung 12 gezeigt. Eine (Fahrzeug-) Batterie 13 versorgt über eine Drehzahlsteuerstufe 14, welche hier als veränderlicher Vorwiderstand 15 gezeichnet ist, einen elektromotorisch angetriebenen Lüfter 16. Der vom Lüfter 16 erzeugte Luftstrom durchsetzt hierbei den Verdampfer 1 nach Fig. 1.

Über einen Schalter 17 kann ein Kompressor eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden, indem der Schalter 17 beispielsweise eine elektromagnetische Kompressorkupplung 18 steuert, welche einen Kompressor der Klimaanlage beispielsweise mit einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine form- bzw. reibschlüssig verbindet. Der Temperatursensor 6 ist als temperaturveränderlicher Widerstand (beispielsweise NTC- oder PTC-Widerstand) eingezeichnet und über seine Leitungen 10 und 11 mit dem Minuspol (-) der Batterie bzw. über einen einstellbaren Widerstand 19 mit dem Pluspol (+) verbunden.

Einem über einen Widerstand Rr rückgekoppelten Operationsverstärker 20 (Korrektureinrichtung) wird nun über einen Eingangswiderstand Ren ein der eingestellten Drehzahlstufe ng proportionales Signal sng und über einen Eingangwiderstand Ret ein der Vereisungstemperatur Tv proportionales Signal stv zugeführt. Das Signal sng wird der Drehzahlsteuerstufe 14 und das Signal stv zwischen einstellbarem Widerstand 19 und Temperatursensor 6 abgenommen. Beide Signale werden über positive Eingänge auf den Operationsverstärker 20 geschaltet. Das Signal sng dient hier als Korrekturwert für den über den Temperatursensor 6 gemessenen Temperaturwert.

Am Ausgang des Operationsverstärkers 20 steht dann ein wahrer Vereisungstemperaturwert stek an, der in einen Schmitt-Trigger 21 (Vergleichseinrichtung) mit einem über den Spannungsteiler R1, R2 festgelegten Schaltpunkt Tvs verglichen wird. Der Schmitt-Trigger 21 schließlich steuert ein Relais 22 an, dessen Öffner 23 die Stromzufuhr zur elektromagnetischen Kompressorkupplung 18 unterbricht.

Alternativ zu der hier gezeigten Schaltung kann das Signal sng anstatt als Eingangssignal für den Operationsverstärker 20 auch zur Festlegung des Schaltpunkts tvs des Schmitt-Triggers 21 dienen. Der Spannungsteiler R1, R2 kann dann entfallen.

Claims

1. Vereisungsschutz für einen Verdampfer einer Kälte-Klimaanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verdampfer von einem wenigstens von einem drehzahlveränderlichen elektromotorisch angetriebenen Lüfter erzeugten Luftstrom durchsetzt ist und eine Temperatur des Verdampfers über einen Temperatursensor erfaßt und die Klimaanlage abgeschaltet wird, sobald der vom Temperatursensor gemessene Temperaturwert eine Vereisungstemperatur unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein temperaturempfindlicher Teil (7) des Temperatursensors (6) stromabwärtsseitig im Bereich der im Verdampfer (1) am weitesten außen verlaufenden, Kältemittel führenden Leitungen (3) angeordnet ist und
- eine Korrektureinrichtung (20) den gemessenen Temperaturwert (stv) mit einem Korrekturwert überlagert, der abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft gebildet ist, so daß ein wahrer Vereisungstemperaturwert (stek) gebildet ist, der anstelle des gemessenen Temperaturwertes (stv) zur Bestimmung des Abschaltpunktes verwendet wird.

2. Vereisungsschutz für einen Verdampfer einer Klimaanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verdampfer von einem wenigstens von einem drehzahlveränderlichen elektromotorisch angetriebenen Lüfter erzeugten Luftstrom durchsetzt ist und eine Temperatur des Verdampfers über einen Temperatursensor erfaßt und die Klimaanlage abgeschaltet wird, sobald der vom Temperatursensor gemessene Temperaturwert eine Vereisungstemperatur unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein temperaturempfindlicher Teil (7) des Temperatursensors (6) stromabwärtsseitig im Bereich der im Verdampfer (1) am weitesten außen verlaufenden, Kältemittel führenden Leitungen (3) angeordnet ist und
- eine Vergleichseinrichtung (21) den gemessenen Temperaturwert (stv) mit einem Vereisungstemperaturwert (sng) vergleicht, wobei der Vereisungstemperaturwert (sng) abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft gebildet ist.

3. Vereisungsschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Drehzahl (Drehzahlstufe ng) des Lüfters (16) angenähert wird.

4. Vereisungsschutz nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Korrektureinrichtung (20) vom gemessenen Temperaturwert (stv) der Korrekturwert (sng) abgezogen wird, wobei der Korrekturwertes (sng) linear mit zunehmender Drehzahl (Drehzahlstufe ng) des Lüfters (16) abnimmt.

5. Vereisungsschutz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Vergleichseinrichtung (21) gebildete Vereisungstemperaturwert linear mit zunehmender Drehzahl (Drehzahlstufe ng) des Lüfters (16) abnimmt.