WO2002047929A1 - Kraftfahrzeug mit klimaanlage - Google Patents

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Willi Parsch
Frank Rinne
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Luk Fahrzeug-Hydraulik Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with an air conditioning system, with an air conditioning compressor that has a power control by stroke adjustment, wherein the stroke adjustment is effected by regulating the engine pressure of the compressor by means of at least one control valve, with a control device for the air conditioning system with map control, and with an internal combustion engine an electronic engine management facility.
  • a motor vehicle with an air conditioning system with an air conditioning compressor which has a power control by stroke adjustment, the stroke adjustment being effected by regulating the drive chamber pressure of the compressor by means of at least one control valve, with a control device for the air conditioning system with map control, and with a Internal combustion engine with a device for electronic engine management, which has at least direct access to the stroke adjustment of the air conditioning compressor with priority over the climate control.
  • the device for electronic engine management at least partially swings back the air conditioning compressor.
  • the device for the electronic engine management is provided with sufficient torque reserve of the internal combustion engine for driving the air conditioning compressor
  • a motor vehicle with an air conditioning system will preferably be designed such that the priority control has at least direct access to the at least one control valve for the stroke adjustment in relation to the climate control. Furthermore, a motor vehicle with an air conditioning system is preferred, in which the priority control has direct access to an internal control circuit with torque detection on the compressor in relation to the climate control. Another motor vehicle according to the invention with air conditioning is characterized in that the priority control has direct access to an internal control circuit with torque detection on the compressor by means of calculated values from the signals of various air conditioning system sensors.
  • the priority control is arranged in an integrated control box in the air conditioning compressor area, which receives a torque specification from the engine management as an input variable and controls the at least one control valve for the stroke adjustment.
  • a motor vehicle according to the invention with air conditioning is preferred, in which the current actual value of the compressor drive torque is available as a further input variable.
  • Another embodiment according to the invention is characterized in that the current actual value of the compressor drive torque is measured directly by Compressor or can be determined from a map from the air conditioning measured values.
  • Figure 1 shows a control circuit of the priority circuit.
  • Figure 2 shows a further embodiment of a control loop with priority circuit.
  • Figure 3 also shows a further embodiment of a control loop with priority circuit.
  • an air conditioning compressor 1 is shown schematically, at the drive 2 an actual signal of the compressor drive torque 3 is tapped.
  • the actual value of the A / C compressor drive torque 3 is compared in a motor controller 4 with a target torque 5 for the A / C compressor, which is calculated from the reserve of the engine torque for the (additional) A / C compressor drive.
  • This reserve torque is determined from data of the internal combustion engine within engine management, such as the actual torque of the engine 6 and a throttle valve position 7.
  • the engine control 4 passes a control signal 8 to the priority circuit 9 for the air conditioning compressor, which causes the air conditioning compressor to rise or fall.
  • the priority circuit 9 precedes the air conditioning system control or regulation 10 and overrides the signals that the climate control or regulation would normally supply to the compressor.
  • the priority circuit intervenes directly on the compressor control valves 11 (CCV1) and 12 (CCV2). These control valves regulate the inflow and outflow of air conditioning agent into and out of the compressor drive chamber and thus the swivel angle of the air conditioning compressor.
  • FIG. 2 contains a variant of the control loop from FIG. 1. Components already described should not be mentioned again here. The difference compared to FIG. 1 is that the setpoint signal 8 for the air conditioning compressor torque is passed into a separate electronics unit 13 for the compressor and has priority over the signal from the air conditioning control 10. The known elements already described are also no longer mentioned in FIG. 3, but only the differences will be discussed.
  • the engine control 4 outputs the corresponding torque reserve signal directly as a signal 18 into the climate control 10 or alternatively as a signal 19 parallel to the signal from the climate control 10 to an electronic unit 17, which can be viewed as an integrated control box in the compressor area.
  • the electronic control unit 17 accordingly transmits the signals for the control valves CCV1, that is, valve 11, and CCV2, that is, valve 12.
  • the actual drive torque of the air conditioning compressor 1 is determined by data from the maps 14 of the climate control system, such as, for example, by calculation using the mass flow 15 or the pressure ratio high pressure to suction pressure 16 and, if appropriate, further data, and as the actual Moment 3 'of the electronic unit 17 is supplied.
  • the invention thus includes the control of the compressor swivel angle control via the internal combustion engine management and thus a climate control with a priority control for the internal combustion engine management.
  • the control can be implemented as an internal control circuit with torque detection on the compressor or via calculated values using various air conditioning sensors, possibly an integrated control box on the compressor and priority control for the engine control.
  • a requirement for both variants is a highly dynamic compressor control and a low hysteresis mechanical controllability of the compressor.
  • a highly dynamic control loop of the torque control can be created. For example, taking into account the. Throttle valve position of the internal combustion engine, the torque reserve for the air conditioning compressor can be determined at any time and, in the event of a control conflict with the air conditioning control, these are overridden via a priority control.
  • a control loop can also be created in which the torque adjustment takes place via an additional control box on the air conditioning compressor. This controls the compressor control valves.
  • the input variable is the torque specification from the engine management and the current actual value of the drive torque for the air conditioning compressor. This actual value can be determined via a direct measurement on the compressor or via a map from the air conditioning control loop measured values.

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Abstract

Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, mit einem Klimakompressor, der eine Leistungsregelung durch Hubverstellung aufweist, wobei durch Regelung des Triebraumdrucks des Kompressors mittels mindestens eines Regelventils die Hubverstellung bewirkt wird, mit einer Regeleinrichtung für die Klimaanlage mit Kennfeldregelung, und mit einem Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung für ein elektronisches Motormanagement.

Description

Kraftfahrzeug mit Klimaanlage
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, mit einem Klimakompressor, der eine Leistungsregelung durch Hubverstellung aufweist, wobei durch Regelung des Triebraumdrucks des Kompressors mittels mindestens eines Regelventils die Hubverstellung bewirkt wird, mit einer Regeleinrichtung für die Klimaanlage mit Kennfeldregelung, und mit einem Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung für ein elektronisches Motormanagement.
Kraftfahrzeuge mit derartigen Klimaanlagen sind bekannt. Sie besitzen eine quasistatische Kennfeldregelung über eine Klimaanlagenregeleinrichtung. Problematisch ist, daß bei fehlender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors, wenn zum Beispiel aus einem leerlaufartigen Zustand oder Teillastzustand des Verbrennungsmotors plötzlich das Fahrzeug beschleunigt werden soll und das vom Verbrennungsmotor abgegebene Drehmoment zur Beschleunigung des Fahrzeugs benötigt wird, so daß dieser nicht zusätzlich das Drehmoment für den Klimakompressor aufbringen kann, der Klimakompressor nicht schnell genug über die vorhandenen Regeleinrichtungen herunter geregelt werden kann, so daß das vom Klimakompressor abgeforderte zusätzliche Drehmoment eventuell zum Abwürgen des Verbrennungsmotors oder auf jeden Fall zur fehlenden Beschleunigung des Fahrzeugs führt. Ebenso ist bei schnell auftretender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors keine hochdynamische Zuregelung des Klimakompressors möglich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Klimakompressorregelung zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, mit einem Klimakompressor, der eine Leistungsregelung durch Hubverstellung aufweist, wobei durch Regelung des Triebraumdrucks des Kompressors mittels mindestens eines Regelventils die Hubverstellung bewirkt wird, mit einer Regeleinrichtung für die Klimaanlage mit Kennfeldregelung, und mit einem Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung für ein elektronisches Motormanagement, welche mit Priorität gegenüber der Klimaregelung einen zumindest direkten Zugriff auf die Hubverstellung des Klimakompressors hat. Erfindungsgemäß wird bei unzureichender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors zum Antrieb des mindestens teilweise ausgeschwenkten Klimakompressors die Einrichtung für das elektronische Motormanagement den Klimakompressor mindestens teilweise zurückschwenken. Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug mit Klimaanlage bei hinreichender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors zum Antrieb des Klimakompressors die Einrichtung für das elektronische Motormanagement die
Kompressorschwenkwinkelregelung über die Triebraumdruckregelung wieder für das Klimaanlagenregelgerät zur Klimaregelung freigeben und den Klimakompressor wieder schnell ausschwenken.
Vorzugsweise wird ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage so ausgestaltet sein, daß die Prioritätssteuerung gegenüber der Klimaregelung einen zumindest direkten Zugriff auf das mindestens eine Regelventil für die Hubverstellung hat. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage bevorzugt, bei welcher die Prioriätssteuerung gegenüber der Klimaregelung direkten Zugriff auf einen internen Regelkreis mit Drehmomenterfassung am Kompressor hat. Ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, daß die Prioritätssteuerung gegenüber der Klimaregelung direkten Zugriff auf einen internen Regelkreis mit Drehmomenterfassung am Kompressor mittels berechneter Werte aus den Signalen diverser Klimaanlagensensoren hat.
Weiterhin wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher die Prioritätssteuerung in einer integrierten Regelbox im Klimakompressorbereich angeordnet ist, welche als Eingangsgröße eine Drehmomentvorgabe vom Motormanagement erhält und das mindestens eine Regelventil für die Hubverstellung steuert. Weiterhin wird ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit Klimaanlage bevorzugt, bei dem als weitere Eingangsgröße der aktuelle Istwert des Kompressorantriebsmoments zur Verfügung steht.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der aktuelle Istwert des Kompressorantriebsmomentes über eine direkte Messung am Kompressor oder über ein Kennfeld aus den Klimaanlagenmeßwerten ermittelt werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben. Figur 1 zeigt einen Regelkreis der Prioritätsschaltung.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführung eines Regelkreises mit Prioritätsschaltung. Figur 3 zeigt ebenfalls eine weitere Ausführung eines Regelkreises mit Prioritätsschaltung.
In Figur 1 ist schematisch ein Klimakompressor 1 dargestellt, an dessen Antrieb 2 ein Ist- Signal des Kompressorantriebsmomentes 3 abgegriffen wird. Der Istwert des Klimakompressorantriebsmomentes 3 wird in einer Motorsteuerung 4 mit einem Solldrehmoment 5 für den Klimakompressor verglichen, welches sich aus der Reserve des Verbrennungsmotormomentes für den (zusätzlichen) Klimakompressorantrieb berechnet. Dieses Reservemoment wird aus Daten des Verbrennungsmotors innerhalb des Motormanagements, wie zum Beispiel dem Istdrehmoment des Motors 6 und einer Drosselklappenstellung 7 ermittelt. Die Motorsteuerung 4 gibt dann ein Regelsignal 8 an die Prioritätsschaltung 9 für den Klimakompressor weiter, welche ein Auf- oder Abregein des Klimakompressors bewirkt. Die Prioritätsschaltung 9 ist der Klimaanlagensteuerung oder -regelung 10 prioritätsmäßig vorgeschaltet und übersteuert die Signale, die normalerweise die Klimasteuerung oder -regelung dem Kompressor zuführen würde. Die Prioritätsschaltung nimmt in dieser Darstellung direkten Eingriff auf die Kompressorregelventile 11 (CCV1) und 12 (CCV2). Diese Regelventile regeln den Zu- und Abfluß von Klimamittel in den und aus dem Kompressortriebraum und damit den Schwenkwinkel des Klimakompressors.
Figur 2 enthält eine Variante des Regelkreises aus Figur 1. Bereits beschriebene Komponenten sollen hier nicht noch einmal erwähnt werden. Der Unterschied gegenüber Figur 1 besteht darin, daß das Sollwertsignal 8 für das Klimakompressormoment in eine eigene Elektronikeinheit 13 für den Kompressor geleitet wird und Priorität vor dem Signal aus der Klimasteuerung 10 hat. ln Figur 3 werden auch die bereits beschriebenen, bekannten Elemente nicht mehr erwähnt, sondern es soll nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Die Motorsteuerung 4 gibt das entsprechende Drehmomentreservensignal direkt als Signal 18 in die Klimasteuerung 10 hinein oder alternativ als Signal 19 parallel zu dem Signal aus der Klimasteuerung 10 an eine elektronische Einheit 17, die als integrierte Regelbox im Kompressorbereich betrachtet werden kann. Die elektronische Regeleinheit 17 gibt entsprechend die Signale für die Regelventile CCV1 , also das Ventil 11 , und CCV2, also das Ventil 12, weiter. Unterschiedlich gegenüber den vorangegangenen Figuren ist, daß das Antriebs-Istmoment des Klimaverdichters 1 durch Daten aus den Kennfeldern 14 der Klimaregelung, wie zum Beispiel durch Berechnung mittels des Massenstroms 15 oder des Druckverhältnisses Hochdruck zu Saugdruck 16 und gegebenenfalls weiteren Daten ermittelt wird und als Ist-Moment 3' der elektronischen Einheit 17 zugeführt wird.
Die Erfindung beinhaltet also die Ansteuerung der Kompressorschwenkwinkelregelung über das Verbrennungsmotormanagement und damit eine Klimaregelung mit einer Prioritätsregelung für das Verbrennungsmotormanagement. Alternativ kann die Regelung als interner Regelkreis mit Drehmomenterfassung am Kompressor oder über berechnete Werte mittels diverser Klimaanlagensensoren, gegebenenfalls einer integrierten Regelbox am Kompressor und einer Prioritätsregelung für die Motorsteuerung verwirklicht werden.
Voraussetzung für beide Varianten ist eine hochdynamische Kompressorregelung und eine hysteresearme mechanische Regelbarkeit des Kompressors.
Über einen direkten Eingriff der Motorsteuerung auf die Kompressorregelventile kann ein hochdynamischer Regelkreis der Drehmomentregelung geschaffen werden. Dabei kann zum Beispiel unter Berücksichtigung der . Drosselklappenstellung des Verbrennungsmotors jederzeit die Drehmomentreserve für den Klimakompressor ermittelt werden und im Falle eines Regelkonflikts mit der Klimaregelung über eine Prioritätsregelung diese überfahren werden. Weiterhin kann ein Regelkreis geschaffen werden, bei welchem der Drehmomentabgleich über eine zusätzliche Regelbox am Klimakompressor abläuft. Diese steuert die Kompressorregelventile. Eingangsgröße ist die Drehmomentvorgabe vom Motormanagement sowie der aktuelle Istwert des Antriebsmoments für den Klimakompressor. Dieser Istwert kann über eine direkte Messung am Kompressor oder über ein Kennfeld aus den Klimaanlagenregelkreismeßwerten ermittelt werden.
Durch die vorher genannten erfindungsgemäßen Regelungen kann erreicht werden, daß die Anforderung der Fahrbarkeit bzw. der Fahrleistung des Kraftfahrzeugs immer Priorität über die Klimaregelung hat, oder ständig eine Kompromißregelung unter Ausnutzung des maximal verfügbaren Drehmoments realisiert wird.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unter- anspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzel- nen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, mit einem Klimakompressor, der eine Leistungs- regelung durch Hubverstellung aufweist, wobei durch Regelung des Triebraumdrucks des Kompressors mittels mindestens eines Regelventils die Hubverstellung bewirkt wird, mit einer Regeleinrichtung für die Klimaanlage mit Kennfeldregelung, und mit einem Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung für ein elektronisches Motormanagement, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für das elektronische Motorma- nagement mit Priorität gegenüber der Klimaregelung einen zumindest direkten Zugriff auf die Hubverstellung des Klimakompressors hat.
2. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei unzureichender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors zum Antrieb des mindestens teilweise ausgeschwenkten Klimakompressors die Einrichtung für das elektronische Motormanagement den Klimakompressor mindestens teilweise zurückschwenkt.
3. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß bei hinreichender Drehmomentreserve des Verbrennungsmotors zum
Antrieb des Klimakompressors die Einrichtung für das elektronische Motormanagement die Kompressorschwenkwinkelregelung wieder für die Klimaanlagenregeleinrichtung zur Klimaregelung freigibt.
4. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung gegenüber der Klimaregelung einen zumindest direkten Zugriff auf das mindestens eine Regelventil für die Hubverstellung hat.
5. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioriätssteuerung gegenüber der Kli- maregelung direkten Zugriff auf einen internen Regelkreis mit Drehmomenterfassung am Kompressor hat.
6. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung gegenüber der Klimaregelung direkten Zugriff auf einen internen Regelkreis mit Drehmomenterfassung am Kompressor mittels berechneter Werte aus den Signalen diverser Klimaanlagensensoren hat.
7. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prioritätssteuerung in einer integrierten Regelbox im Klimakompressorbereich angeordnet ist, welche als Eingangsgröße eine Drehmomentvorgabe vom Motormanagement erhält und das mindestens eine Regelventil für die Hubverstellung steuert.
8. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die integrierte Regelbox als weitere Eingangsgröße der aktuelle Istwert des Kompressorantriebsmomentes zur Verfügung steht.
9. Kraftfahrzeug mit Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Istwert des Kompressorantriebsmomentes über eine direkte Messung am Kompressor oder über ein Kennfeld aus den Klimaanlagenmeßwerten ermittelt werden kann.
10. Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage, mit einem Klimakompressor, der eine Leistungsregelung durch Hubverstellung aufweist, wobei durch Regelung des Triebraumdrucks des Kompressor mittels mindestens eines Regelventils die Hubverstellung bewirkt wird, mit einer Regeleinrichtung für die Klimaanlage mit Kennfeldregelung, und mit ei- nem Verbrennungsmotor mit einer Einrichtung für ein elektronisches Motormanagement, gekennzeichnet durch mindestens ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.
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