EP1325269B1 - Fahrzeugklimaanlage unter verwendung eines überkritischen kreislaufes - Google Patents

Fahrzeugklimaanlage unter verwendung eines überkritischen kreislaufes Download PDF

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EP1325269B1 EP01980592A EP01980592A EP1325269B1 EP 1325269 B1 EP1325269 B1 EP 1325269B1 EP 01980592 A EP01980592 A EP 01980592A EP 01980592 A EP01980592 A EP 01980592A EP 1325269 B1 EP1325269 B1 EP 1325269B1
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Claims (16)

  1. Steuerungsverfahren eines Kühlmittelkreislaufs in einer Klimaanlage, insbesondere des Karosseriegehäuses eines Fahrzeuges, in dem der besagte Kreislauf einen Verdichter (1) umfasst, der die Flüssigkeit im gasförmigen Zustand aufnehmen und verdichten kann, einen Flüssigkeitskühler (2), der die durch den Verdichter komprimierte Flüssigkeit bei einem etwa konstanten Druck kühlen kann, wobei Wärme an ein erstes Medium übertragen wird, ein Druckminderventil (4), das den Druck der Flüssigkeit, die von dem Flüssigkeitskühler abgegeben wird, senken kann, wobei sie zumindest teilweise in den flüssigen Zustand überführt wird und einen Verdampfer (5), der die Flüssigkeit, die im flüssigen Zustand von dem Druckminderventil abgegeben wird, bei einem etwa konstanten Druck in den gasförmigen Zustand überführen kann, wobei Wärme einem zweiten Medium Wärme entzogen wird, um den zu klimatisierenden Bereich zu kühlen, wobei die auf diese Weise verdampfte Flüssigkeit dann von dem Verdichter angesaugt wird und der Kreislauf außerdem einen internen Wärmetauscher (3) umfasst, der ermöglicht, dass die Flüssigkeit, die auf einer ersten Strecke (3-1) des internen Wärmetauschers zwischen dem Flüssigkeitskühler und dem Druckminderventil zirkuliert, Wärme an die Flüssigkeit abgibt, die auf einer zweiten Strecke (3-2) des internen Wärmetauschers, zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter zirkuliert, Verfahren, in dem eine erste Bedingung, die das Vorhandensein von Flüssigkeit in flüssigen Zustand in der besagten zweiten Strecke offenbaren kann, und die Flussdichte der Flüssigkeit in dem Kreislauf vermindert wird, wenn die erste Bedingung erfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte erste Bedingung darin besteht, dass die Effizienz des internen Wärmetauschers, dargestellt durch die Gleichung [1] η= (Tec - Tsé) / (Tsr - Tsé), in welcher Tec Tsé und Tsr jeweils Temperaturen am Eingang des Kompressors, am Ausgang des Verdampfers sind, niedriger ist als der Referenzwert η0.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem man ferner eine zweite Bedingung überwacht, die das Vorhandensein von einem Überhitzungsbereich in dem Verdampfer offenbaren kann und man die Flussdichte der Flüssigkeit in dem Kreislauf erhöht, wenn die besagte zweite Bedingung erfüllt ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die besagte zweite Bedingung darin besteht, dass die Effizienz η, gemäß der Definition in Anspruch 2, größer oder gleich einem Referenzwert η0 ist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 3, bei dem man die Flussdichte etwa auf den Maximalwert regelt, der mit einer Effizienz η vereinbar ist, die nicht kleiner ist, als der Referenzwert.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 3 und 4, bei dem man als Referenzwert, unabhängig von dem Wert der Flussdichte, den Wert ηm annimmt, der durch die Effizienz η aufgenommen wird, wenn die Flussdichte maximal ist, wobei die besagte zweite Strecke im flüssigen Zustand keine Flüssigkeit enthält.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 3 und 4, bei dem man als Referenzwert, für einen bestimmten Wert Qp der Flussdichte, den Wert ηP annimmt, der durch die Effizienz η aufgenommen wird, wenn die besagte zweite Strecke im flüssigen Zustand keine Flüssigkeit enthält.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, bei dem man die Flussdichte durch Einwirkung auf das Druckminderventil regelt.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, bei dem man, zur Auswertung von η auf der Basis von der Gleichung [1], für mindestens eine der besagten Temperaturen einen Wert einsetzt, der mit Hilfe eines Messfühlers (10, 11), der mit der Flüssigkeit thermisch kontaktiert, gemessen wurde.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8, bei dem man, zur Auswertung von η auf der Basis von der Gleichung [1], zur Darstellung von Tsé die Temperatur eines Luftflusses (F) einsetzt, der den Verdampfer überflutet und das besagte zweite Medium bildet.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9, bei dem man Toc mit einem Sollwert Tec-cons vergleicht, wie zum Beispiel η0= (Tec-cons - Tsé) / (Tsr -Tse) und man annimmt, dass η kleiner und größer ist als der Referenzwert, wenn Tec entsprechend kleiner und größer ist als der besagte Sollwert.
  11. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Verdichter einen variablen Hubraum mit externer Steuerung aufweist.
  12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche bei dem der Verdichter die Flüssigkeit bis auf einen überkritischen Druck komprimiert.
  13. Klimaanlage, insbesondere des Karosseriegehäuses eines Fahrzeugs, die sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche eignet, mit einem Kühlmittelkreislauf, wobei der besagte Kreislauf einen Verdichter (1) umfasst, der die Flüssigkeit im gasförmigen Zustand aufnehmen und verdichten kann, einen Flüssigkeitskühler (2), der die durch den Verdichter komprimierte Flüssigkeit bei einem etwa konstanten Druck kühlen kann, wobei Wärme an ein erstes Medium übertragen wird, ein Druckminderventil (4), das den Druck der Flüssigkeit, die von dem Flüssigkeitskühler abgegeben wird, senken kann, wobei sie zumindest teilweise in den flüssigen Zustand überführt wird und einen Verdampfer (5), der die Flüssigkeit, die im flüssigen Zustand von dem Druckminderventil abgegeben wird, bei einem etwa konstanten Druck in den gasförmigen Zustand überführen kann, wobei Wärme einem zweiten Medium Wärme entzogen wird, um den zu klimatisierenden Bereich zu kühlen, wobei die auf diese Weise verdampfte Flüssigkeit dann von dem Verdichter angesaugt wird und der Kreislauf außerdem einen internen Wärmetauscher (3) umfasst, der ermöglicht, dass die Flüssigkeit, die auf einer ersten Strecke (3-1) des internen Wärmetauschers zwischen dem Flüssigkeitskühler und dem Druckminderventil zirkuliert, Wärme an die Flüssigkeit abgibt, die auf einer zweiten Strecke (3-2) des internen Wärmetauschers, zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter zirkuliert, Überwachungsmittel (10-15, 17) zur Überwachung einer ersten Bedingung, die das Vorhandensein von Flüssigkeit im flüssigen Zustand auf der besagten zweiten Strecke offenbaren kann und optional eine zweite Bedingung, die das Vorhandensein einer Überhitzungszone in dem Verdampfer offenbaren kann und Mittel (19, 20, 21) zur Steuerung der Flussdichte in dem Kreislauf entsprechend des Ergebnisses dieser Überwachung, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsmittel Mittel (10-15) umfassen zur entsprechenden Auswertung der Temperaturen Tec, Tsé und Tsr am Ausgang des Verdampfers und am Ausgang des Kühlers, Mittel (17), um mit ihnen die Effizienz η des internen Wärmetauschers auf der Basis der Gleichung [1] η= (Tec- Tse) / (Tsr-Tsé) zu berechnen und Mittel für den Vergleich von der Effizienz η mit einem Referenzwert.
  14. Anlage gemäß Anspruch 11, die unter anderem Mittel (7) umfasst zur Festlegung der Flussdichte der Flüssigkeit in dem Kreislauf und zur Festlegung des besagten Referenzwertes anhand dieser Dichte.
  15. Anlage gemäß einem der Ansprüche 13 und 14 bei der die Mittel zur Auswertung der besagten Temperaturen mindestens einen Temperaturfühler (10, 11) umfassen, der mit der Flüssigkeit thermisch kontaktiert.
  16. Anlage gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 bei der die Mittel zur Auswertung der Temperatur Tse einen Temperaturfühler (14) umfassen, der mit einem Luftfluss (F) thermisch kontaktiert, der den Verdampfer überflutet.
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