WO2023110197A1 - Method for operating a refrigerant circuit of a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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WO2023110197A1
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Christian Rebinger
Dirk Schroeder
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a refrigerant circuit of a motor vehicle, in which a compressor arranged in the refrigerant circuit delivers a minimal mass flow of refrigerant.
  • a parameter is recorded, which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit.
  • the at least one evaporator provides the refrigerating capacity as a result of exposure to refrigerant conveyed by the compressor.
  • At least a first partial flow of the refrigerant that is fed to the at least one evaporator by means of the compressor is expanded by means of an expansion element of the refrigerant circuit.
  • the invention relates to a motor vehicle with a refrigerant circuit and with a control device for carrying out the method.
  • DE 10 2016 005 782 A1 describes a method for operating a vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, with a first evaporator being arranged in a first branch of the refrigerant circuit.
  • a second branch of the refrigerant circuit in which a second evaporator designed as a chiller is arranged, is connected in parallel with the first branch. If a refrigerant compressor arranged in the refrigerant circuit is operated at a minimum speed, a valve cross-sectional area of an expansion element connected upstream of the chiller can be gradually increased in order to reduce the cooling capacity of the first evaporator.
  • refrigerating capacity is additionally dissipated at the second evaporator designed as a chiller, so that the chiller functions as a heat sink.
  • refrigerating capacity is additionally dissipated at the second evaporator designed as a chiller, so that the chiller functions as a heat sink.
  • DE 26 57 654 A1 describes a refrigerant circuit in which, from an outlet side of a refrigerant cooler or from a device downstream of the refrigerant cooler for separating gas and liquid from refrigerant, a return line is used to return to a low-pressure side of a compressor of the refrigerant circuit.
  • a recirculation device comprising the recirculation line can be provided for starting up or shutting down the compressor and for operating the compressor at low throughput.
  • DE 34 28 704 A1 describes a method for controlling the cooling capacity of a refrigeration system which is part of an air conditioning system in a motor vehicle.
  • a bypass is routed from a pressure side of a compressor of the refrigeration system to a suction side of the compressor, with the bypass branching off a gaseous refrigerant.
  • the bypass contains a control valve, which releases the bypass in the opposite direction to the set cooling capacity.
  • the control valve keeps the bypass closed at maximum refrigeration demand and it opens the bypass at less than maximum refrigeration demand.
  • US Pat. No. 5,740,681 A describes a refrigerant circuit of a motor vehicle, which is used to heat a passenger compartment of the vehicle.
  • an evaporator of the refrigerant circuit can be used as a heat exchanger that gives off heat.
  • the compressor or refrigerant compressor is alternately switched off and then switched on again in low-load operation or low-load operation, ie when the compressor delivers a minimal mass flow of refrigerant. In this way it can be prevented that the evaporator of the refrigerant circuit is set as a result of a permanently comparatively low
  • the object of the present invention is to specify a method of the type mentioned at the outset in which icing of the at least one evaporator is avoided in a particularly simple manner when conveying the minimum mass flow of refrigerant, and a motor vehicle with a control device designed to carry out the method to accomplish.
  • a compressor arranged in the refrigerant circuit delivers a minimal mass flow of refrigerant. It at least one parameter is recorded, which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit.
  • the at least one evaporator provides the refrigerating capacity as a result of exposure to refrigerant conveyed by the compressor.
  • At least one first partial flow of the refrigerant that is fed to the at least one evaporator by means of the compressor is expanded by means of at least one expansion element of the refrigerant circuit.
  • a return line of the refrigerant circuit is flowed through by a second partial flow of the refrigerant conveyed by the compressor.
  • the second partial flow is routed via the return line from a high-pressure side of the refrigerant circuit, bypassing the at least one evaporator, to a suction side of the compressor.
  • the second partial flow of the minimum mass flow of refrigerant that is routed via the return line therefore does not circulate through the at least one evaporator. Rather, this second partial flow is returned directly to the suction side of the compressor, bypassing any evaporator of the refrigerant circuit. Consequently, this second partial flow does not contribute to the refrigerating capacity which is provided at the at least one evaporator. Due to the return of the second partial flow via the return line to the suction side of the compressor, the refrigeration capacity of the at least one evaporator is lower than would be the case if the at least one evaporator were subjected to the entire minimum mass flow of refrigerant that the compressor delivers. This prevents the at least one evaporator from icing up. Consequently, icing of the at least one evaporator is avoided in a particularly simple manner.
  • the minimum mass flow or minimum mass flow is thus only partially conveyed through the refrigerant circuit with the release of cooling capacity, which takes place at the at least one evaporator in the form of heat absorption. Because the second partial flow passes through the Return line directly, ie without flowing through the at least one evaporator, from the high-pressure side of the refrigerant circuit to the suction side of the compressor.
  • the compressor or refrigerant compressor can thus be operated permanently or continuously, with the compressor permanently conveying at least the minimum mass flow of refrigerant.
  • a particularly component-friendly continuous operation of the compressor or refrigerant compressor can be achieved.
  • This continuous operation involves less stress on the compressor than would be the case if the compressor or refrigerant compressor were alternately switched off and then on again. This is also advantageous with regard to the fact that a long service life of the compressor or refrigerant compressor can be achieved in this way.
  • acoustic disturbances which can accompany the switching on and off of the compressor, are avoided.
  • acoustic abnormalities due to fluctuations in the speed of the refrigerant compressor and/or due to changes in the speed of the refrigerant compressor can also be reduced.
  • the compressor or refrigerant compressor is operated with a minimum capacity and thus delivers the minimum mass flow of refrigerant, stable operation of the compressor is ensured. However, this stable operation can no longer be ensured if the compressor delivers a lower mass flow than the minimum mass flow of refrigerant. Since the present always at least the minimum mass flow is conveyed by means of the compressor, stable continuous operation of the compressor is achieved.
  • the refrigerant circuit can map a heat pump function or be operated as a heat pump.
  • the return line is preferably released by at least partially opening a shut-off device.
  • a shut-off device As a result, it is possible to react in a very targeted manner to a situation in which the at least one evaporator to which at least the first partial flow of the refrigerant is applied provides a critical or undesirably high refrigerating capacity. This can be countered by at least partially opening the shut-off device and thus releasing the return line.
  • a size of a cross section of the shut-off device through which the second partial flow can flow is preferably set as a function of the cooling capacity of the at least one evaporator provided at the minimum mass flow of the refrigerant. In this way, the refrigerating capacity provided by the at least one evaporator can be reduced very easily and precisely as required.
  • the shut-off device can be designed in particular as a controllable, preferably steplessly adjustable valve element. Then, by readjusting this valve or valve element, it can be directly brought about that a refrigerating capacity of the at least one evaporator that is better not to be exceeded or permissible is reliably maintained.
  • the second partial flow can be fed to the suction side of the compressor via an internal bypass line of the compressor.
  • the recirculation line can be designed as an internal bypass line or internal bypass, or one associated with the compressor.
  • a space-saving, compact integration of the recirculation line into the compressor is thus achieved. This is particularly in view of a simple accommodation of the return line in the Motor vehicle advantageous. Furthermore, there is no need to assemble the return line during manufacture of the refrigerant circuit if the return line is designed in the form of the internal bypass line of the compressor as part of the compressor.
  • the second partial flow can be fed to the suction side of the compressor via a bypass line that is external to the compressor. Then no structural changes need to be made to the compressor to provide the return line. This is particularly advantageous with regard to retrofitting an existing refrigerant circuit, which may be desirable, by installing the return line.
  • the second partial flow is preferably branched off from a high-pressure-side line of the refrigerant circuit by means of the external bypass line downstream of the compressor and introduced via the external bypass line into a low-pressure-side line of the refrigerant circuit.
  • the direct recirculation of the second partial flow from the suction side of the compressor can be implemented particularly easily, bypassing the at least one evaporator.
  • the second partial flow can be branched off from the high-pressure-side line by means of the external bypass line downstream of the compressor and upstream of a condenser of the refrigerant circuit. This is particularly advantageous if the line on the high-pressure side is easily accessible at this point in the refrigerant circuit. Because this simplifies the integration of the return line into the refrigerant circuit.
  • the second partial flow can be branched off from the high-pressure-side line of the refrigerant circuit by means of the external bypass line downstream of a condenser of the refrigerant circuit.
  • the condenser advantageously ensures cooling of the second partial flow of the refrigerant that is returned to the suction side of the compressor. Consequently, an undesirably large increase in the temperature of the Refrigerant at the outlet of the compressor or on the high-pressure side of the compressor can be easily avoided or at least limited in an advantageous manner.
  • a temperature of the second partial flow can be reduced by means of a cooler integrated in the compressor. This is also advantageous with regard to the fact that the second partial flow, which has a reduced temperature, is already fed to the suction side of the compressor. Consequently, an undesirably strong increase in the temperature of the refrigerant can be avoided or at least limited initially at the inlet of the compressor and thus finally or subsequently also at the outlet of the compressor.
  • the return line can be used to introduce heat into the refrigerant inflow to the compressor, in particular when converting or providing low refrigeration capacities of the refrigerant circuit.
  • the refrigerant supplied to the suction side of the compressor can be re-evaporated in a targeted manner, in particular to avoid wet suction of the compressor that would otherwise be possible, ie to avoid a situation in which the compressor draws in partially liquid refrigerant. This is conducive to stable operation, in particular continuous operation, of the compressor.
  • cooler integrated into the compressor is designed as a cooling jacket for the return line. This is because such a cooling jacket can be used to achieve very good heat dissipation from the refrigerant which flows through the return line in the form of the second partial flow.
  • the cooler integrated in the compressor in particular the cooling jacket, can be connected to power electronics of the compressor.
  • the cooler can then ensure that electronic components of the power electronics are cooled, in particular if critically high temperatures should occur in the area of the power electronics.
  • a temperature of the second partial flow can be reduced by means of a cooler integrated into the return line.
  • a particularly good cooling performance can be achieved by means of the cooler.
  • the cooler integrated into the return line can also be designed as a cooling jacket which encloses the return line and has a space through which a cooling medium can flow. Accordingly, heat contained in the refrigerant can be dissipated via the cooling medium.
  • the cooler can be charged with air and/or with a liquid coolant.
  • a liquid coolant By using a liquid coolant, a very high heat transfer performance or a very high heat dissipation from the refrigerant to the coolant can be achieved.
  • the second partial flow is preferably brought to a temperature by means of the cooler, which is essentially the same as a temperature of the first partial flow of the refrigerant coming from the at least one evaporator.
  • a temperature of the first partial flow of the refrigerant coming from the at least one evaporator In this way it can be avoided to a particularly large extent that the compressed refrigerant leaving the compressor is heated to an undesirably high degree due to the recirculation of the second partial flow, bypassing the at least one evaporator. This is also advantageous with regard to undisturbed continuous operation of the compressor.
  • Flow through the return line is preferably temporarily prevented as a function of a temperature of the refrigerant on a high-pressure side of the compressor.
  • the entire mass flow of refrigerant conveyed by the compressor is therefore temporarily passed through the at least one evaporator and cooled in the at least one evaporator.
  • the flow through the return line can be prevented in a subsequent step for a specific period of time .
  • the temperature of the refrigerant can be easily reduced during this period of time, which is then fed from the at least one evaporator to the suction side of the compressor.
  • Such an operating mode of the refrigerant circuit is particularly advantageous when no other cooler is provided for reducing the second partial flow flowing through the return line or such a cooler does not have sufficient cooling capacity.
  • the temporary suppression of the flow through the return line can be implemented in a particularly inexpensive manner. This applies in particular if there is no separate cooler associated with the return line or if such a cooler is present but is of very simple and inexpensive design.
  • the motor vehicle according to the invention has a refrigerant circuit which includes a compressor designed to deliver a minimal mass flow of refrigerant.
  • a detection device is used to detect at least one parameter which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit.
  • the at least one evaporator is designed to provide the refrigerating capacity as a result of being acted upon by the refrigerant conveyed by the compressor.
  • At least one first partial flow of the refrigerant that can be fed to the at least one evaporator by means of the compressor can be expanded by means of at least one expansion element of the refrigerant circuit.
  • the motor vehicle includes a control device, which is designed to function as a function of the minimum mass flow of the refrigerant provided refrigeration capacity of the at least one evaporator to cause a return line of the refrigerant circuit to be flowed through with a second partial flow of the refrigerant conveyed by the compressor.
  • the return line leads from a high-pressure side of the refrigerant circuit, bypassing the at least one evaporator, to a suction side of the compressor.
  • the control device is consequently designed to operate the refrigerant circuit according to the method according to the invention or an embodiment thereof.
  • the invention also includes the control device for the motor vehicle.
  • the control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor).
  • the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device.
  • the program code can be stored in a data memory of the processor device.
  • control device can be supplied with measurement signals and/or sensor values which allow conclusions to be drawn about the current operating situation or a respective operating point of the refrigerant circuit.
  • control device can intervene in the operation of the refrigerant circuit, in particular by activating or deactivating a valve element or the like arranged in the return line.
  • the invention therefore also includes developments of the motor vehicle according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle according to the invention are not described again here.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus.
  • the invention also includes the combinations of features of the described embodiments.
  • the invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments were not described as mutually exclusive.
  • FIG. 1 shows a refrigerant circuit of a motor vehicle, in which a partial flow of a mass flow of refrigerant conveyed by a compressor can be returned directly from the high-pressure side of the compressor to the suction side of the compressor via a return line or bypass line;
  • FIG. 4 shows the motor vehicle which has the refrigerant circuit according to FIG.
  • a refrigerant circuit 10 is shown schematically, in which a compressor 12 is arranged.
  • the compressor 12 can be embodied as an electrically driven refrigerant compressor or as a mechanical refrigerant compressor which is driven by means of a drive motor (not shown) of a motor vehicle 14 having the refrigerant circuit 10 (cf. FIG. 4).
  • the compressor 12 is operated continuously, so that at least a minimum mass flow of refrigerant is always delivered by the compressor 12 when the refrigerant circuit 10 is in operation.
  • Such continuous operation of the compressor 12 can be provided in particular when air conditioning operation of the refrigerant circuit 10 is required, for example because an air flow which can be introduced into a passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (cf. FIG. 4) is to be dehumidified.
  • the refrigerant conveyed by the compressor 12 is first fed to a condenser 16 or gas cooler in a manner known per se.
  • the refrigerant cooled in the condenser 16 is then expanded in an expansion element 18 and fed to an evaporator 20 which is arranged in the refrigerant circuit 10 downstream of the expansion element 18 .
  • the evaporator 20 for example, the air flow which is to be introduced into the passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (cf. FIG. 4) can be cooled and thus dehumidified.
  • the expanded refrigerant coming from the evaporator 20 is then fed back to a suction side 24 of the compressor 12 .
  • the compressor 12 conveys the entire, minimum mass flow of refrigerant to the evaporator 20, then in this low-load operation of the compressor 12, an undesired icing of the evaporator 20 can occur.
  • Such icing of the evaporator 20 can occur in particular when the air to be introduced into the passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (compare FIG. 4) and cooled by the evaporator 20 already has a comparatively low temperature before it flows through the evaporator 20 .
  • the compressor 12 therefore provides a minimum refrigerant mass flow, which leads to the provision of a refrigerating capacity above a required refrigerating capacity of the evaporator 20 at the evaporator 20 .
  • This in turn means that temperatures of around 0° C. and below can set in on the evaporator 20 .
  • Moisture separated and condensed from the air flow in this operating state then condenses on the surface of the evaporator 20 and freezes to form ice.
  • the compressor 12 can be alternately switched off and then switched on again.
  • Such a two-point operation of the compressor 12 is accompanied, however, by an undesirably heavy load on the compressor 12 .
  • the temperature of the air can be detected by means of a detection device, for example in the form of a temperature sensor 26 , after the air has flowed through the evaporator 20 .
  • the cooling capacity of the evaporator 20 can be determined on the basis of the temperature of this air.
  • the temperature sensor 26 is preferably placed or arranged on the air outlet side of the evaporator 20 at a point at which the coldest temperature of the air occurs during operation of the refrigerant circuit 10 .
  • a control device 28 of the motor vehicle 14 can ensure that a partial flow of the minimum mass flow does not reach the evaporator 20 at all, but rather from a high-pressure side 30 of the compressor 12 a return line 32 is returned directly to the suction side 24 of the compressor 12 .
  • This partial flow thus remains in the vicinity of the compressor 12 or refrigerant compressor and bypasses the evaporator 20 and reaches the suction side 24 of the compressor 12. This leads to a reduction in the cooling capacity provided by the evaporator 20 or at the evaporator 20.
  • a parallel line 36 of the refrigerant circuit 10 can branch off from a main line 38 of the refrigerant circuit 10 at a branch point 34 upstream of the expansion element 18 .
  • a further expansion element 40 or a second expansion element 40 is arranged in this parallel line 36 .
  • the refrigerant expanded by means of the second expansion element 40 and routed through the parallel line 36 can be fed to a further evaporator of the refrigerant circuit 10 , which in the present case is designed as a chiller 42 .
  • heat is absorbed by the refrigerant expanded by means of the second expansion element 40 from a coolant, which flows through a coolant circuit 44 shown only in a highly schematic and partial manner in FIG. 1 .
  • the coolant cooled by means of the chiller 42 can be used in particular for cooling an electrical energy store (not shown) of the motor vehicle 14 and/or an electrical drive motor (likewise not shown) of the motor vehicle 14 .
  • the expanded refrigerant leaving the chiller 42 is introduced into the main branch 38 at a junction point 46 of the refrigerant circuit 10 at which the parallel branch 36 again opens into the main branch 38 .
  • the confluence point 46 is located downstream of the evaporator 20. From the confluence point 46, the expanded refrigerant is fed to the suction side 24 of the compressor 12.
  • the at least one evaporator of refrigerant circuit 10 in this case evaporator 20 and/or chiller 42, only a first partial flow of the entire minimum mass flow of refrigerant is supplied, while the second partial flow reaches the suction side 24 of the compressor 12 directly from the high-pressure side 30 of the compressor 12 via the return line 32 .
  • the control device 28 is decided in particular depending on which refrigeration capacity the evaporator 20 provides as a result of the application of refrigerant, while the compressor 12 promotes the minimum mass flow of refrigerant.
  • a shut-off device in the form of a valve 48 is arranged in the return line 32 .
  • the valve 48 can preferably be closed or brought into a closed position in which a flow through the return line 32 is prevented.
  • an opening width or a flow cross section of the valve 48 can preferably be set by means of the control device 28 or such a control device.
  • the opening width or the flow cross section of the valve 48 can be continuously adjusted by means of the control device 28 .
  • a bypass flow or leakage flow of refrigerant can thus be set, which throttles from the high pressure present on the high pressure side 30 of the compressor 12 to the low pressure level present on the suction side 24 of the compressor 12 in the form of the suction pressure can be.
  • the switchable valve 48 with its flowable cross section and/or a line cross section of the return line 32 are designed in such a way that when the second partial flow is released, there is no sudden pressure equalization between a line section downstream of the compressor 12 and a line section upstream of the compressor 12 or to a sudden drop in pressure occurs. If neither a reduction in the line cross-section of the return line 32 nor an adjustment of the flow-through cross-section of the valve 48 can be represented, such an abrupt pressure equalization can also be avoided by means of a simple orifice. In order to protect such reduced flow cross-sections against any contamination, they can be secured and thus protected with filter elements and/or screens.
  • the compressor 12 is shown schematically in an exemplary embodiment.
  • the return line 32 can be designed as an internal bypass line 50 of the compressor 12 .
  • this bypass line 50 which is internal or integrated into the compressor 12, connects a high-pressure connection 52 arranged on the high-pressure side 30 of the compressor 12 to the suction side 24 of the compressor 12, on which a suction-pressure connection 54 is formed in the present case.
  • This internal bypass line 50 or this internal bypass ensures a particularly compact integration of the return line 32 into the refrigerant circuit 10.
  • the valve 48 serving as a bypass throttle can also be integrated into the compressor 12.
  • the compressor 12 is designed as an electrically drivable refrigerant compressor, then the compressor 12 comprises an electric motor 56 shown schematically in FIG. 2, which can drive a compression unit 58 of the compressor 12. Furthermore, power electronics 60 of the compressor 12 are indicated schematically in FIG. 2 .
  • the second partial flow of the minimum mass flow of refrigerant delivered by the compressor 12, which is throttled to the suction pressure level by means of the valve 48, is cooled by means of a cooler, preferably to the temperature of the temperature generated by the evaporator 20 coming first partial flow of the refrigerant.
  • the cooler used for this according to FIG. 2 can in particular be designed as a cooling jacket 62 which runs around the bypass line 50 or at least partially encloses the bypass line 50 .
  • the partial flow of the refrigerant that is routed through the bypass or the internal bypass line 50 can also be cooled before the throttling by means of the valve 48 .
  • the valve 48 can be related to the cooling jacket 62 downstream of the direction of flow of the second partial flow through the bypass line 50 .
  • cooling jacket 62 In a variant of the cooling jacket 62 (not shown in the figures), provision can be made for the cooling jacket 62 to extend as far as the power electronics 60 of the compressor 12 or refrigerant compressor. The cooling jacket 62 can then also cool the power electronics 60 in particular in the case of high thermal loads in or on the power electronics 60 .
  • cooling requirements of the power electronics 60 and the partial refrigerant flow are opposite to one another with regard to the ambient temperatures.
  • FIG. 3 shows a variant of the compressor 12 in which the second partial flow is fed to the suction side 24 of the compressor 12 via a bypass line 64 that is external to the compressor 12 .
  • the second partial flow is branched off by means of the return line 32 (compare Fig. 1) in the form of the external bypass line 64 (compare Fig. 3) downstream of the compressor 12 from a high-pressure-side line 66 of the refrigerant circuit 10 (compare Fig. 1) and via the external Bypass line 64 introduced into a low-pressure-side line 68 of the refrigerant circuit 10 (see FIG. 1).
  • the line 66 on the high-pressure side is accordingly connected to the high-pressure connection 52 of the compressor 12 .
  • the line 68 on the low-pressure side or suction-pressure line is connected to the suction-pressure connection 54 of the compressor 12 .
  • the bypass line 64 that is external to the compressor is thus designed as an external bypass, via which the second partial flow of the refrigerant is returned or returned to the suction side 24 of the compressor 12 .
  • the second partial flow or bypass flow or leakage flow of the refrigerant can be set and, for example, throttled from the high pressure level to the suction pressure level.
  • a cooler 70 can also be provided in the variant shown in FIG. This cooler 70 can also be designed as a cooling jacket that surrounds the bypass line 64 in at least one section.
  • Air and/or a liquid coolant can be used as a cooling medium for dissipating heat by means of the cooler integrated into the compressor 12, for example in the form of the cooling jacket 62 (compare FIG. 2) or by means of the external cooler 70 (compare FIG. 3).
  • the entire minimum mass flow of the refrigerant conveyed by the compressor 12 is passed through the at least one evaporator, in this case through the evaporator 20 and/or through the chiller 42, and is cooled as it flows through this at least one evaporator. If it is subsequently determined that a further, lower threshold value of the pressure and/or the temperature of the refrigerant after the compressor 12, i.e. on the high-pressure side 30 of the compressor 12, falls below again, the bypass function can be picked up again and the second partial flow can accordingly be routed again via the return line 32.
  • the return line 32 can branch off from the high-pressure-side line 66 of the refrigerant circuit 10 upstream of the condenser 16 . From this tap located upstream of condenser 16, the second partial flow of the minimum mass flow delivered by compressor 12 is then correspondingly returned via the controllable or closable throttle or a corresponding expansion element, for example in the form of valve 48, back to the inlet of compressor 12, i.e towards the suction side 24 of the compressor 12.
  • a connection point 74 of the return line 32 at which the return line 32 branches off from the line 66 on the high-pressure side, is arranged downstream of the condenser 16 , but in the present case upstream of the branch point 34 .
  • the valve 48 which is preferably arranged in the return line 32 , can be actuated by the control device 28 , as shown in FIG. 1 .
  • the return line 32 can be placed on the low-pressure side.
  • the return line 32 can branch off from a line section of the refrigerant circuit 10 formed between the first expansion element 18 and the evaporator 20 and lead from this line section to a line section of the refrigerant circuit 10 arranged downstream of the evaporator 20 .
  • the return line 32 represents a bypass line of the evaporator 20.
  • the return line 32 can branch off from any other point of a low-pressure-side section of the refrigerant circuit 10 and from there, bypassing the evaporator 20, ultimately lead to the suction side 24 of the compressor 12.
  • the refrigerant is introduced into the return line 32 already expanded and cooled and then supplied to the compressor 12 via the return line 32 .
  • the valve 48 or a similar shut-off device having a shut-off function is preferably arranged in the return line 32, by means of which a partial mass flow of the refrigerant flowing through the return line 32 can preferably be regulated or adjusted.
  • FIG. 1 also shows a further sensor 76, by means of which a pressure and/or a temperature of the coolant supplied to the suction side 24 of the compressor 12 can be detected.
  • the sensor 76 can be arranged upstream or downstream of a point at which the return line 32 (compare FIG. 1 ) opens into the low-pressure-side line 68 of the refrigerant circuit 10 , for example in the form of the bypass line 64 (compare FIG. 3 ).
  • the bypass when the bypass is activated, i.e. when the return line 32 or bypass line 50, 64 is activated, only a partial mass flow in the form of the first partial flow reaches the at least one evaporator, in this case towards the evaporator 20 or towards the evaporator 20 and the Chiller 42.
  • the size of this first partial flow is based on a target cooling capacity, which the at least one heat exchanger is intended to provide, for example in the form of the evaporator 20 .
  • the setting of a target cross-section of the bypass is preferably based on the desired or required refrigeration capacity of the at least one evaporator, in this case in particular evaporator 20 to which air is applied during operation.
  • the refrigerant circuit 10 can be operated in such a way that, if there is an excess of refrigerating capacity at the evaporator 20, the valve 48 arranged in the agitator line or the return line 32 is opened until the required refrigerating capacity of the evaporator 20 corresponds to the refrigerating capacity present at the evaporator 20.
  • the valve 48 when the valve 48 is open and there is a cooling capacity deficit, the valve 48 can first be closed until the required cooling capacity corresponds to the cooling capacity present at the evaporator 20 . If the valve 48 is completely closed and the cooling capacity deficit cannot be covered or compensated for, the speed of the compressor 12 can be increased until the actual cooling capacity of the evaporator 20 corresponds to the target cooling capacity of the evaporator 20 .
  • the examples show how continuous operation of the compressor 12 embodied, for example, as an electric refrigerant compressor can be provided using the bypass or the return line 32 or the bypass line 50 , 64 .

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Abstract

The invention relates to a method for operating a refrigerant circuit (10) of a motor vehicle, in which method a compressor (12) conveys a minimum mass flow of refrigerant and a parameter is detected which indicates a refrigerating performance of at least one evaporator (20, 42) located in the refrigerant circuit (10). The evaporator (20, 42) provides the refrigerating performance as a result of refrigerant conveyed by the compressor (12) being supplied. At least a first partial flow of the refrigerant, which partial flow is supplied to the evaporator (20, 42), is expanded by means of an expansion member (18, 40). Depending on the refrigerating performance of the evaporator (20, 42) that is provided with the minimum mass flow of the refrigerant, a second partial flow of the refrigerant conveyed by the compressor (12) flows through a return line (32). The second partial flow is conveyed via the return line (32) from a high-pressure side (30) of the refrigerant circuit (10) to a suction side (24) of the compressor (12), bypassing the evaporator (20, 42). The invention further relates to a motor vehicle comprising a refrigerant circuit (10).

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug Method for operating a refrigerant circuit of a motor vehicle and motor vehicle
BESCHREIBUNG: DESCRIPTION:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein in dem Kältemittelkreis angeordneter Verdichter einen minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Parameter erfasst, welcher eine Kälteleistung wenigstens eines in dem Kältemittelkreis angeordneten Verdampfers angibt. Der wenigstens eine Verdampfer stellt die Kälteleistung infolge einer Beaufschlagung mit von dem Verdichter gefördertem Kältemittel bereit. Zumindest ein mittels des Verdichters dem wenigstens einen Verdampfer zugeführter erster Teilstrom des Kältemittels wird mittels eines Expansionsorgans des Kältemittelkreises entspannt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreis und mit einer Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for operating a refrigerant circuit of a motor vehicle, in which a compressor arranged in the refrigerant circuit delivers a minimal mass flow of refrigerant. In the method, at least one parameter is recorded, which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit. The at least one evaporator provides the refrigerating capacity as a result of exposure to refrigerant conveyed by the compressor. At least a first partial flow of the refrigerant that is fed to the at least one evaporator by means of the compressor is expanded by means of an expansion element of the refrigerant circuit. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a refrigerant circuit and with a control device for carrying out the method.
Die DE 10 2016 005 782 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, wobei ein erster Verdampfer in einem ersten Zweig des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist. Dem ersten Zweig ist ein zweiter Zweig des Kältemittelkreislaufs parallel geschaltet, in welchem ein als Chiller ausgebildeter zweiter Verdampfer angeordnet ist. Wenn ein in dem Kältemittelkreislauf angeordneter Kältemittelverdichter mit einer minimalen Drehzahl betrieben wird, so kann zur Reduzierung der Kälteleistung des ersten Verdampfers eine Ventil- Querschnittsfläche eines dem Chiller vorgeschalteten Expansionsorgans schrittweise vergrößert werden. Bei einem derartigen Verfahren wird zusätzlich an dem zweiten, als Chiller ausgebildeten Verdampfer Kälteleistung abgeführt, sodass der Chiller als Wärmesenke fungiert. Eine derartige Betriebsweise des Kältemittelkreislaufs ist jedoch nicht immer wünschenswert oder realisierbar. DE 10 2016 005 782 A1 describes a method for operating a vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, with a first evaporator being arranged in a first branch of the refrigerant circuit. A second branch of the refrigerant circuit, in which a second evaporator designed as a chiller is arranged, is connected in parallel with the first branch. If a refrigerant compressor arranged in the refrigerant circuit is operated at a minimum speed, a valve cross-sectional area of an expansion element connected upstream of the chiller can be gradually increased in order to reduce the cooling capacity of the first evaporator. In such a method, refrigerating capacity is additionally dissipated at the second evaporator designed as a chiller, so that the chiller functions as a heat sink. However, such an operating mode of the refrigerant circuit is not always desirable or realizable.
Die DE 26 57 654 A1 beschreibt einen Kältemittelkreislauf, bei welchem von einer Auslassseite eines Kältemittelkühlers aus oder von einer dem Kältemittelkühler nachgeschalteten Einrichtung zum Trennen von Gas und Flüssigkeit aus Kältemittel über eine Rückführleitung zu einer Niederdruckseite eines Verdichter des Kältemittelkreislaufs rückgeführt wird. Eine die Rückführungsleitung umfassende Rückführungseinrichtung kann hierbei zur Inbetriebnahme oder zur Außerbetriebnahme des Verdichters sowie für einen Betrieb des Verdichters bei geringem Durchsatz vorgesehen sein. DE 26 57 654 A1 describes a refrigerant circuit in which, from an outlet side of a refrigerant cooler or from a device downstream of the refrigerant cooler for separating gas and liquid from refrigerant, a return line is used to return to a low-pressure side of a compressor of the refrigerant circuit. A recirculation device comprising the recirculation line can be provided for starting up or shutting down the compressor and for operating the compressor at low throughput.
Die DE 34 28 704 A1 beschreibt ein Verfahren zum Regeln der Kühlleistung einer Kälteanlage, welche einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs zugehörig ist. Hierbei ist von einer Druckseite eines Verdichters der Kälteanlage ein Bypass zu einer Saugseite des Verdichters geführt, wobei der Bypass ein gasförmiges Kältemittel abzweigt. Der Bypass enthält ein Steuerventil, welches den Bypass gegensinnig zur eingestellten Kühlleistung freigibt. Das Steuerventil hält den Bypass bei maximalem Kältebedarf geschlossen, und es gibt den Bypass bei einem geringeren als dem maximalen Kältebedarf frei. DE 34 28 704 A1 describes a method for controlling the cooling capacity of a refrigeration system which is part of an air conditioning system in a motor vehicle. In this case, a bypass is routed from a pressure side of a compressor of the refrigeration system to a suction side of the compressor, with the bypass branching off a gaseous refrigerant. The bypass contains a control valve, which releases the bypass in the opposite direction to the set cooling capacity. The control valve keeps the bypass closed at maximum refrigeration demand and it opens the bypass at less than maximum refrigeration demand.
Ein derartiges Verfahren ist vergleichsweise unökonomisch, da der Bypass nahezu ständig genutzt wird und lediglich dann geschlossen wird, wenn ein Verdampfer der Kälteanlage eine maximale Kühlleistung oder Kälteleistung bereitstellt. Such a method is comparatively uneconomical since the bypass is used almost constantly and is only closed when an evaporator of the refrigeration system is providing maximum cooling capacity or refrigeration capacity.
Die US 5 740 681 A beschreibt einen Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs, welcher zum Beheizen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs genutzt wird. Hierbei kann ein Verdampfer des Kältemittelkreises als Wärme abgebender Wärmeübertrager genutzt werden. Im Betrieb eines Kältemittelkreises eines Kraftfahrzeugs kann des Weiteren vorgesehen sein, den Verdichter oder Kältemittelverdichter im Niederlastbetrieb oder Niedriglastbetrieb, also dann, wenn der Verdichter einen minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert, alternierend abzuschalten und dann wieder anzuschalten. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Verdampfer des Kältemittelkreises etwa infolge eines dauerhaft vergleichsweise niedrig eingestelltenUS Pat. No. 5,740,681 A describes a refrigerant circuit of a motor vehicle, which is used to heat a passenger compartment of the vehicle. In this case, an evaporator of the refrigerant circuit can be used as a heat exchanger that gives off heat. In the operation of a refrigerant circuit of a motor vehicle, it can also be provided that the compressor or refrigerant compressor is alternately switched off and then switched on again in low-load operation or low-load operation, ie when the compressor delivers a minimal mass flow of refrigerant. In this way it can be prevented that the evaporator of the refrigerant circuit is set as a result of a permanently comparatively low
Verdampfungstemperaturniveaus vereist. Jedoch ist eine derartige Betriebsweise des Verdichters in Form eines Zwei-Punkt-Regelbetriebs ungünstig. Denn es geht mit einer erhöhten Belastung des Verdichters einher, wenn dieser wiederholt und insbesondere in kurzen zeitlichen Abständen angeschaltet und abgeschaltet wird. Evaporation temperature levels iced. However, such a mode of operation of the compressor in the form of a two-point control operation is unfavorable. This is because there is an increased load on the compressor if it is switched on and off repeatedly and, in particular, at short intervals.
Zudem ist eine derartige Betriebsweise im Hinblick darauf ungünstig, dass das Einschalten und Ausschalten des Verdichters für Insassen des Kraftfahrzeugs hörbar sein und damit störende akustische Effekte bewirken kann. Auch dies ist nachteilig. In addition, such an operating mode is unfavorable with regard to the fact that the switching on and off of the compressor can be audible to the occupants of the motor vehicle and can therefore cause disruptive acoustic effects. This is also disadvantageous.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem auf besonders einfache Art und Weise beim Fördern des minimalen Massenstroms an Kältemittel ein Vereisen des wenigstens einen Verdampfers vermieden wird, und ein Kraftfahrzeug mit einer zur Durchführung des Verfahrens ausgebildeten Steuerungseinrichtung zu schaffen. The object of the present invention is to specify a method of the type mentioned at the outset in which icing of the at least one evaporator is avoided in a particularly simple manner when conveying the minimum mass flow of refrigerant, and a motor vehicle with a control device designed to carry out the method to accomplish.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of patent claim 10 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent patent claims and in the following description.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises eines Kraftfahrzeugs fördert ein in dem Kältemittelkreis angeordneter Verdichter einen minimalen Massenstrom an Kältemittel. Es wird wenigstens ein Parameter erfasst, welcher eine Kälteleistung wenigstens eines in dem Kältemittelkreis angeordneten Verdampfers angibt. Der wenigstens eine Verdampfer stellt die Kälteleistung infolge einer Beaufschlagung mit von dem Verdichter gefördertem Kältemittel bereit. Zumindest ein mittels des Verdichters dem wenigstens einen Verdampfer zugeführter erster Teilstrom des Kältemittels wird mittels wenigstens eines Expansionsorgans des Kältemittelkreises entspannt. Bei dem Verfahren wird in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers eine Rückführleitung des Kältemittelkreises von einem zweiten Teilstrom des von dem Verdichter geförderten Kältemittels durchströmt. Hierbei wird der zweite Teilstrom über die Rückführleitung von einer Hochdruckseite des Kältemittelkreises unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers zu einer Saugseite des Verdichters geführt. In the method according to the invention for operating a refrigerant circuit of a motor vehicle, a compressor arranged in the refrigerant circuit delivers a minimal mass flow of refrigerant. It at least one parameter is recorded, which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit. The at least one evaporator provides the refrigerating capacity as a result of exposure to refrigerant conveyed by the compressor. At least one first partial flow of the refrigerant that is fed to the at least one evaporator by means of the compressor is expanded by means of at least one expansion element of the refrigerant circuit. In the method, depending on the cooling capacity of the at least one evaporator provided at the minimum mass flow of the refrigerant, a return line of the refrigerant circuit is flowed through by a second partial flow of the refrigerant conveyed by the compressor. In this case, the second partial flow is routed via the return line from a high-pressure side of the refrigerant circuit, bypassing the at least one evaporator, to a suction side of the compressor.
Der über die Rückführleitung geführte zweite Teilstrom des minimalen Massenstroms an Kältemittel zirkuliert somit nicht durch den wenigstens einen Verdampfer. Vielmehr wird dieser zweite Teilstrom unter Umgehung jeglichen Verdampfers des Kältemittelkreises direkt zu der Saugseite des Verdichters rückgeführt. Folglich trägt dieser zweite Teilstrom nicht zu der Kälteleistung bei, welche an dem wenigstens einen Verdampfer bereitgestellt wird. Aufgrund des Rückführens des zweiten Teilstroms über die Rückführleitung zu der Saugseite des Verdichters ist also die Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers geringer als dies der Fall wäre, wenn der wenigstens eine Verdampfer mit dem gesamten minimalen Massenstrom an Kältemittel beaufschlagt würde, welchen der Verdichter fördert. Dadurch lässt sich ein Vereisen des wenigstens einen Verdampfers verhindern. Folglich wird das Vereisen des wenigstens einen Verdampfers auf besonders einfache Art und Weise vermieden. The second partial flow of the minimum mass flow of refrigerant that is routed via the return line therefore does not circulate through the at least one evaporator. Rather, this second partial flow is returned directly to the suction side of the compressor, bypassing any evaporator of the refrigerant circuit. Consequently, this second partial flow does not contribute to the refrigerating capacity which is provided at the at least one evaporator. Due to the return of the second partial flow via the return line to the suction side of the compressor, the refrigeration capacity of the at least one evaporator is lower than would be the case if the at least one evaporator were subjected to the entire minimum mass flow of refrigerant that the compressor delivers. This prevents the at least one evaporator from icing up. Consequently, icing of the at least one evaporator is avoided in a particularly simple manner.
Der Mindestmassenstrom beziehungsweise minimale Massenstrom wird also nur teilweise unter Abgabe von Kälteleistung, welche an dem wenigstens einen Verdampfer in Form einer Wärmeaufnahme stattfindet, durch den Kältemittelkreis gefördert. Denn der zweite Teilstrom gelangt über die Rückführleitung direkt, also ohne ein Hindurchströmen durch den wenigstens einen Verdampfer, von der Hochdruckseite des Kältemittelkreises zu der Saugseite des Verdichters. The minimum mass flow or minimum mass flow is thus only partially conveyed through the refrigerant circuit with the release of cooling capacity, which takes place at the at least one evaporator in the form of heat absorption. Because the second partial flow passes through the Return line directly, ie without flowing through the at least one evaporator, from the high-pressure side of the refrigerant circuit to the suction side of the compressor.
Der Verdichter oder Kältemittelverdichter kann somit dauerhaft beziehungsweise ständig betrieben werden, wobei der Verdichter dauerhaft zumindest den minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert. Dadurch kann ein besonders bauteilschonender Dauerbetrieb des Verdichters oder Kältemittelverdichters erreicht werden. Dieser Dauerbetrieb geht mit einer geringeren Belastung des Verdichters einher als es der Fall wäre, wenn der Verdichter oder Kältemittelverdichter alternierend abgeschaltet und dann wieder angeschaltet wird. Dies ist auch im Hinblick darauf vorteilhaft, dass auf diese Weise eine lange Lebensdauer des Verdichters oder Kältemittelverdichters erreichbar ist. The compressor or refrigerant compressor can thus be operated permanently or continuously, with the compressor permanently conveying at least the minimum mass flow of refrigerant. As a result, a particularly component-friendly continuous operation of the compressor or refrigerant compressor can be achieved. This continuous operation involves less stress on the compressor than would be the case if the compressor or refrigerant compressor were alternately switched off and then on again. This is also advantageous with regard to the fact that a long service life of the compressor or refrigerant compressor can be achieved in this way.
Zudem werden akustische Störungen vermieden, welche mit dem Anschalten und Abschalten des Verdichters einhergehen können. Und auch akustische Auffälligkeiten aufgrund von Drehzahlschwankungen des Kältemittelverdichters und/oder aufgrund von Drehzahlwechseln des Kältemittelverdichters können vermindert werden. In addition, acoustic disturbances, which can accompany the switching on and off of the compressor, are avoided. And acoustic abnormalities due to fluctuations in the speed of the refrigerant compressor and/or due to changes in the speed of the refrigerant compressor can also be reduced.
Die entsprechenden Vorteile sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Verdichter vergleichsweise groß beziehungsweise vergleichsweise leistungsfähig ist, wie dies insbesondere bei elektrisch angetriebenen Verdichtern der Fall ist, welche beispielsweise in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug zum Einsatz kommen können. The corresponding advantages are particularly important when the compressor is comparatively large or comparatively powerful, as is the case in particular with electrically driven compressors, which can be used in an electric vehicle or hybrid vehicle, for example.
Wenn der Verdichter oder Kältemittelverdichter mit einer minimalen Förderleistung betrieben wird und somit den minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert, so ist ein stabiler Betrieb des Verdichters gewährleistet. Dieser stabile Betrieb kann jedoch dann nicht mehr sichergestellt werden, wenn der Verdichter einen geringeren Massenstrom als den minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert. Da vorliegend stets zumindest der minimale Massenstrom mittels des Verdichters gefördert wird, ist ein stabiler Dauerbetrieb des Verdichters erreicht. If the compressor or refrigerant compressor is operated with a minimum capacity and thus delivers the minimum mass flow of refrigerant, stable operation of the compressor is ensured. However, this stable operation can no longer be ensured if the compressor delivers a lower mass flow than the minimum mass flow of refrigerant. Since the present always at least the minimum mass flow is conveyed by means of the compressor, stable continuous operation of the compressor is achieved.
Optional, also je nach Ausgestaltung des Kältemittelkreises, kann der Kältemittelkreis eine Wärmepumpenfunktion abbilden beziehungsweise als Wärmepumpe betrieben werden. Optionally, ie depending on the design of the refrigerant circuit, the refrigerant circuit can map a heat pump function or be operated as a heat pump.
Vorzugsweise wird die Rückführleitung durch zumindest teilweises Öffnen einer Absperreinrichtung freigegeben. Dadurch kann sehr zielgerichtet auf eine Situation reagiert werden, in welcher der zumindest mit dem ersten Teilstrom des Kältemittels beaufschlagte wenigstens eine Verdampfer eine kritische beziehungsweise unerwünscht hohe Kälteleistung bereitstellt. Dem kann nämlich durch das zumindest teilweise Öffnen der Absperreinrichtung und somit das Freigeben der Rückführleitung begegnet werden. The return line is preferably released by at least partially opening a shut-off device. As a result, it is possible to react in a very targeted manner to a situation in which the at least one evaporator to which at least the first partial flow of the refrigerant is applied provides a critical or undesirably high refrigerating capacity. This can be countered by at least partially opening the shut-off device and thus releasing the return line.
Vorzugsweise wird eine Größe eines von dem zweiten Teilstrom durchströmbaren Querschnitts der Absperreinrichtung in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers eingestellt. Auf diese Weise kann sehr einfach und präzise die von dem wenigstens einen Verdampfer bereitgestellte Kälteleistung bei Bedarf verringert werden. A size of a cross section of the shut-off device through which the second partial flow can flow is preferably set as a function of the cooling capacity of the at least one evaporator provided at the minimum mass flow of the refrigerant. In this way, the refrigerating capacity provided by the at least one evaporator can be reduced very easily and precisely as required.
Zu diesem Zweck kann die Absperreinrichtung insbesondere als ein ansteuerbares, vorzugsweise stufenlos verstellbares Ventilorgan ausgeführt sein. Dann kann durch ein Nachjustieren an diesem Ventil oder Ventilorgan unmittelbar bewirkt werden, dass eine besser nicht zu überschreitende oder zulässige Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers zuverlässig eingehalten wird. For this purpose, the shut-off device can be designed in particular as a controllable, preferably steplessly adjustable valve element. Then, by readjusting this valve or valve element, it can be directly brought about that a refrigerating capacity of the at least one evaporator that is better not to be exceeded or permissible is reliably maintained.
Der zweite Teilstrom kann über eine interne Umgehungsleitung des Verdichters der Saugseite des Verdichters zugeführt werden. Dementsprechend kann die Rückführungsleitung als interne beziehungsweise dem Verdichter zugehörige Umgehungsleitung oder interner Bypass ausgebildet sein. So ist sehr eine bauraumsparende, kompakte Integration der Rückführungsleitung in den Verdichter erreicht. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine einfache Unterbringung der Rückführleitung in dem Kraftfahrzeug vorteilhaft. Des Weiteren entfällt eine Montage der Rückführleitung bei der Fertigung des Kältemittelkreises, wenn die Rückführleitung in Form der internen Umgehungsleitung des Verdichters als Bestandteil des Verdichters ausgebildet ist. The second partial flow can be fed to the suction side of the compressor via an internal bypass line of the compressor. Accordingly, the recirculation line can be designed as an internal bypass line or internal bypass, or one associated with the compressor. A space-saving, compact integration of the recirculation line into the compressor is thus achieved. This is particularly in view of a simple accommodation of the return line in the Motor vehicle advantageous. Furthermore, there is no need to assemble the return line during manufacture of the refrigerant circuit if the return line is designed in the form of the internal bypass line of the compressor as part of the compressor.
Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Teilstrom über eine bezogen auf den Verdichter externe Umgehungsleitung der Saugseite des Verdichters zugeführt werden. Dann brauchen keine baulichen Veränderungen an dem Verdichter vorgenommen zu werden, um die Rückführleitung bereitzustellen. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine gegebenenfalls wünschenswerte Nachrüstung eines bestehenden Kältemittelkreises durch Einbau der Rückführleitung vorteilhaft. Additionally or alternatively, the second partial flow can be fed to the suction side of the compressor via a bypass line that is external to the compressor. Then no structural changes need to be made to the compressor to provide the return line. This is particularly advantageous with regard to retrofitting an existing refrigerant circuit, which may be desirable, by installing the return line.
Vorzugsweise wird der zweite Teilstrom mittels der externen Umgehungsleitung stromabwärts des Verdichters von einer hochdruckseitigen Leitung des Kältemittelkreises abgezweigt und über die externe Umgehungsleitung in eine niederdruckseitige Leitung des Kältemittelkreises eingebracht. So lässt sich besonders einfach die direkte Rückführung des zweiten Teilstroms von der Saugseite des Verdichters unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers realisieren. The second partial flow is preferably branched off from a high-pressure-side line of the refrigerant circuit by means of the external bypass line downstream of the compressor and introduced via the external bypass line into a low-pressure-side line of the refrigerant circuit. In this way, the direct recirculation of the second partial flow from the suction side of the compressor can be implemented particularly easily, bypassing the at least one evaporator.
Der zweite Teilstrom kann mittels der externen Umgehungsleitung stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts eines Kondensators des Kältemittelkreises von der hochdruckseitigen Leitung abgezweigt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn an dieser Stelle des Kältemittelkreises die hochdruckseitige Leitung gut zugänglich ist. Denn dies vereinfacht die Integration der Rückführleitung in den Kältemittelkreis. The second partial flow can be branched off from the high-pressure-side line by means of the external bypass line downstream of the compressor and upstream of a condenser of the refrigerant circuit. This is particularly advantageous if the line on the high-pressure side is easily accessible at this point in the refrigerant circuit. Because this simplifies the integration of the return line into the refrigerant circuit.
Des Weiteren kann der zweite Teilstrom mittels der externen Umgehungsleitung stromabwärts eines Kondensators des Kältemittelkreises von der hochdruckseitigen Leitung des Kältemittelkreises abgezweigt werden. Hierbei sorgt der Kondensator in vorteilhafter Weise für eine Kühlung des zur Saugseite des Verdichters rückgeführten zweiten Teilstroms des Kältemittels. Folglich kann ein unerwünscht starker Anstieg der Temperatur des Kältemittels am Austritt des Verdichters beziehungsweise an der Hochdruckseite des Verdichters in vorteilhafter Weise einfach vermieden oder zumindest begrenzt werden. Furthermore, the second partial flow can be branched off from the high-pressure-side line of the refrigerant circuit by means of the external bypass line downstream of a condenser of the refrigerant circuit. In this case, the condenser advantageously ensures cooling of the second partial flow of the refrigerant that is returned to the suction side of the compressor. Consequently, an undesirably large increase in the temperature of the Refrigerant at the outlet of the compressor or on the high-pressure side of the compressor can be easily avoided or at least limited in an advantageous manner.
Eine Temperatur des zweiten Teilstroms kann mittels eines in den Verdichter integrierten Kühlers verringert werden. Auch dies ist im Hinblick darauf vorteilhaft, dass so bereits der Saugseite des Verdichters der eine verringerte Temperatur aufweisende zweite Teilstrom zugeführt wird. Folglich lässt sich ein unerwünscht starkes Ansteigen der Temperatur des Kältemittels zunächst am Eintritt des Verdichters und somit final oder in der Folge auch am Austritt des Verdichters vermeiden beziehungsweise zumindest begrenzen. A temperature of the second partial flow can be reduced by means of a cooler integrated in the compressor. This is also advantageous with regard to the fact that the second partial flow, which has a reduced temperature, is already fed to the suction side of the compressor. Consequently, an undesirably strong increase in the temperature of the refrigerant can be avoided or at least limited initially at the inlet of the compressor and thus finally or subsequently also at the outlet of the compressor.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Rückführleitung, insbesondere bei einer Umsetzung oder Bereitstellung niedriger Kälteleistungen des Kältemittelkreises, dafür genutzt werden, in den Kältemittelzustrom zu dem Verdichter Wärme einzutragen. Auf diese Weise kann das der Saugseite des Verdichters zugeführte Kältemittel gezielt nachverdampft werden, insbesondere zur Vermeidung einer ansonsten möglichen Nassansaugung des Verdichters, also zur Vermeidung einer Situation, in welcher der Verdichter teilweise flüssiges Kältemittel ansaugt. Dies ist für einen stabilen Betrieb, insbesondere Dauerbetrieb, des Verdichters förderlich. According to a further aspect, the return line can be used to introduce heat into the refrigerant inflow to the compressor, in particular when converting or providing low refrigeration capacities of the refrigerant circuit. In this way, the refrigerant supplied to the suction side of the compressor can be re-evaporated in a targeted manner, in particular to avoid wet suction of the compressor that would otherwise be possible, ie to avoid a situation in which the compressor draws in partially liquid refrigerant. This is conducive to stable operation, in particular continuous operation, of the compressor.
Besonders einfach und effizient ist es, wenn der in den Verdichter integrierte Kühler als Kühlmantel der Rückführleitung ausgebildet ist. Über einen solchen Kühlmantel kann nämlich eine sehr gute Wärmeabfuhr aus dem Kältemittel erreicht werden, welches in Form des zweiten Teilstroms die Rückführleitung durchströmt. It is particularly simple and efficient if the cooler integrated into the compressor is designed as a cooling jacket for the return line. This is because such a cooling jacket can be used to achieve very good heat dissipation from the refrigerant which flows through the return line in the form of the second partial flow.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der in den Verdichter integrierte Kühler, insbesondere der Kühlmantel, mit einer Leistungselektronik des Verdichters verbunden sein. Dann kann der Kühler für eine Kühlung von Elektronikbauteilen der Leistungselektronik sorgen, insbesondere dann, wenn im Bereich der Leistungselektronik kritisch hohe Temperaturen auftreten sollten. Zusätzlich oder alternativ kann eine Temperatur des zweiten Teilstroms mittels eines in die Rückführleitung eingebundenen Kühlers verringert werden. Insbesondere, wenn ein derartiger Kühler als bezogen auf den Verdichter externes Bauteil ausgebildet ist, lässt sich mittels des Kühlers eine besonders gute Kühlleistung erreichen. In a further advantageous embodiment, the cooler integrated in the compressor, in particular the cooling jacket, can be connected to power electronics of the compressor. The cooler can then ensure that electronic components of the power electronics are cooled, in particular if critically high temperatures should occur in the area of the power electronics. Additionally or alternatively, a temperature of the second partial flow can be reduced by means of a cooler integrated into the return line. In particular, if such a cooler is designed as a component that is external to the compressor, a particularly good cooling performance can be achieved by means of the cooler.
Auch der in die Rückführleitung eingebundene Kühler kann als ein die Rückführleitung umschließender Kühlmantel ausgebildet sein, welcher einen von einem Kühlmedium durchström baren Raum aufweist. Dementsprechend kann über das Kühlmedium in dem Kältemittel enthaltene Wärme abgeführt werden. The cooler integrated into the return line can also be designed as a cooling jacket which encloses the return line and has a space through which a cooling medium can flow. Accordingly, heat contained in the refrigerant can be dissipated via the cooling medium.
Zum Verringern der Temperatur des zweiten Teilstroms kann der Kühler mit Luft und/oder mit einem flüssigen Kühlmittel beaufschlagt werden. Insbesondere durch Verwendung eines flüssigen Kühlmittels lässt sich eine sehr hohe Wärmeübertragungsleistung beziehungsweise eine sehr hohe Wärmeabfuhr von dem Kältemittel auf das Kühlmittel erreichen. To reduce the temperature of the second partial flow, the cooler can be charged with air and/or with a liquid coolant. In particular, by using a liquid coolant, a very high heat transfer performance or a very high heat dissipation from the refrigerant to the coolant can be achieved.
Vorzugsweise wird mittels des Kühlers der zweite Teilstrom auf eine Temperatur gebracht, welcher eine Temperatur des von dem wenigstens einen Verdampfer her kommenden ersten Teilstroms des Kältemittels im Wesentlichen gleich ist. So kann besonders weitgehend vermieden werden, dass es aufgrund der Rückführung des zweiten Teilstroms unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers zu einer unerwünscht starken Erhitzung des den Verdichter verlassenden, verdichteten Kältemittels kommt. Auch dies ist im Hinblick auf einen ungestörten Dauerbetrieb des Verdichters vorteilhaft. The second partial flow is preferably brought to a temperature by means of the cooler, which is essentially the same as a temperature of the first partial flow of the refrigerant coming from the at least one evaporator. In this way it can be avoided to a particularly large extent that the compressed refrigerant leaving the compressor is heated to an undesirably high degree due to the recirculation of the second partial flow, bypassing the at least one evaporator. This is also advantageous with regard to undisturbed continuous operation of the compressor.
Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kältemittels an einer Hochdruckseite des Verdichters vorübergehend ein Durchströmtwerden der Rückführleitung unterbunden. Es wird also vorübergehend der gesamte von dem Verdichter geförderte Massenstrom des Kältemittels durch den wenigstens einen Verdampfer hindurchgeleitet und in dem wenigstens einen Verdampfer gekühlt. Mit anderen Worten kann etwa dann, wenn sich herausstellt, dass aufgrund des Führens des zweiten Teilstroms über die Rückführleitung an der Hochdruckseite des Verdichters eine zu hohe Temperatur des Kältemittels erreicht wird, in einem nachfolgenden Schritt über eine bestimmte Zeitspanne hinweg das Durchströmtwerden der Rückführleitung unterbunden werden. Und indem das Kältemittel an dem wenigstens einen Verdampfer mittels des wenigstens einen Expansionsorgans entspannt wird, kann während dieser Zeitspanne auf einfache Weise eine Verringerung der Temperatur des Kältemittels erreicht werden, welches von dem wenigstens einen Verdampfer her anschließend der Saugseite des Verdichters zugeführt wird. Flow through the return line is preferably temporarily prevented as a function of a temperature of the refrigerant on a high-pressure side of the compressor. The entire mass flow of refrigerant conveyed by the compressor is therefore temporarily passed through the at least one evaporator and cooled in the at least one evaporator. In other words, if it turns out that due to the routing of the second partial flow via the return line on the high-pressure side of the compressor, the temperature of the refrigerant is too high, the flow through the return line can be prevented in a subsequent step for a specific period of time . And by expanding the refrigerant at the at least one evaporator by means of the at least one expansion element, the temperature of the refrigerant can be easily reduced during this period of time, which is then fed from the at least one evaporator to the suction side of the compressor.
Eine derartige Betriebsweise des Kältemittelkreises ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn kein anderweitiger Kühler zum Verringern des durch die Rückführleitung strömenden zweiten Teilstroms vorgesehen ist oder ein derartiger Kühler keine ausreichende Kühlleistung aufweist. Das vorübergehende Unterbinden des Durchströmtwerdens der Rückführleitung lässt sich zudem auf besonders aufwandsarme Art und Weise umsetzen. Dies gilt insbesondere, wenn auf einen eigenen, der Rückführleitung zugeordneten Kühler verzichtet wird oder wenn ein derartiger Kühler zwar vorhanden, aber sehr einfach und aufwandsarm ausgebildet ist. Such an operating mode of the refrigerant circuit is particularly advantageous when no other cooler is provided for reducing the second partial flow flowing through the return line or such a cooler does not have sufficient cooling capacity. In addition, the temporary suppression of the flow through the return line can be implemented in a particularly inexpensive manner. This applies in particular if there is no separate cooler associated with the return line or if such a cooler is present but is of very simple and inexpensive design.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen Kältemittelkreis auf, welcher einen zum Fördern eines minimalen Massenstroms an Kältemittel ausgebildeten Verdichter umfasst. Eine Erfassungseinrichtung dient dem Erfassen wenigstens eines Parameters, welcher eine Kälteleistung wenigstens eines in dem Kältemittelkreis angeordneten Verdampfers angibt. Der wenigstens eine Verdampfer ist dazu ausgebildet, die Kälteleistung infolge einer Beaufschlagung mit von dem Verdichter gefördertem Kältemittel bereitzustellen. Zumindest ein mittels des Verdichters dem wenigstens einen Verdampfer zuführbarer erster Teilstrom des Kältemittels ist mittels wenigstens eines Expansionsorgans des Kältemittelkreises entspannbar. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers ein Durchströmtwerden einer Rückführleitung des Kältemittelkreises mit einem zweiten Teilstrom des von dem Verdichter geförderten Kältemittels zu bewirken. Hierbei führt die Rückführleitung von einer Hochdruckseite des Kältemittelkreises unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers zu einer Saugseite des Verdichters. Durch Nutzung der Rückführleitung lässt sich ein Vereisen des wenigstens einen Verdampfers beim Fördern des minimalen Massenstroms an Kältemittel auf einfache Art und Weise vermieden. The motor vehicle according to the invention has a refrigerant circuit which includes a compressor designed to deliver a minimal mass flow of refrigerant. A detection device is used to detect at least one parameter which specifies a refrigerating capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit. The at least one evaporator is designed to provide the refrigerating capacity as a result of being acted upon by the refrigerant conveyed by the compressor. At least one first partial flow of the refrigerant that can be fed to the at least one evaporator by means of the compressor can be expanded by means of at least one expansion element of the refrigerant circuit. The motor vehicle includes a control device, which is designed to function as a function of the minimum mass flow of the refrigerant provided refrigeration capacity of the at least one evaporator to cause a return line of the refrigerant circuit to be flowed through with a second partial flow of the refrigerant conveyed by the compressor. In this case, the return line leads from a high-pressure side of the refrigerant circuit, bypassing the at least one evaporator, to a suction side of the compressor. By using the return line, icing of the at least one evaporator when conveying the minimum mass flow of refrigerant can be avoided in a simple manner.
Die Steuerungseinrichtung ist folglich dazu ausgebildet, den Kältemittelkreis gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer Ausgestaltung desselben zu betreiben. The control device is consequently designed to operate the refrigerant circuit according to the method according to the invention or an embodiment thereof.
Zu der Erfindung gehört also auch die Steuerungseinrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuerungseinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. The invention also includes the control device for the motor vehicle. The control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device.
Der Steuereinrichtung können hierbei insbesondere Messsignale und/oder Sensorwerte zugeführt werden, welche Rückschlüsse auf die aktuelle Betriebssituation beziehungsweise einen jeweiligen Arbeitspunkt des Kältemittelkreises zulassen. In Abhängigkeit von derartigen Größen kann ein Eingreifen der Steuereinrichtung in den Betrieb des Kältemittelkreises bewirkt werden, insbesondere über ein Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren eines in der Rückführleitung angeordneten Ventilorgans oder dergleichen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt. In particular, the control device can be supplied with measurement signals and/or sensor values which allow conclusions to be drawn about the current operating situation or a respective operating point of the refrigerant circuit. Depending on such variables, the control device can intervene in the operation of the refrigerant circuit, in particular by activating or deactivating a valve element or the like arranged in the return line. The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the motor vehicle according to the invention and vice versa.
Zu der Erfindung gehören demnach auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben. The invention therefore also includes developments of the motor vehicle according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle according to the invention are not described again here.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden. The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments were not described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und schematisch dargestellt. Hierzu zeigt: Exemplary embodiments of the invention are described and shown schematically below. For this shows:
Fig. 1 einen Kältemittelkreis eines Kraftfahrzeugs, bei welchem über eine Rückführleitung oder Umgehungsleitung ein Teilstrom eines von einem Verdichter geförderten Massenstroms an Kältemittel direkt von der Hochdruckseite des Verdichters zur Saugseite des Verdichters zurückgeführt werden kann; 1 shows a refrigerant circuit of a motor vehicle, in which a partial flow of a mass flow of refrigerant conveyed by a compressor can be returned directly from the high-pressure side of the compressor to the suction side of the compressor via a return line or bypass line;
Fig. 2 eine Variante des Verdichters, bei welcher die Rückführleitung als interner Bypass des Verdichters ausgebildet ist; Fig. 3 eine weitere Variante des Verdichters, bei welcher die Rückführleitung als bezogen auf den Verdichter externer Bypass ausgebildet ist; und 2 shows a variant of the compressor in which the return line is designed as an internal bypass of the compressor; 3 shows a further variant of the compressor, in which the return line is designed as an external bypass in relation to the compressor; and
Fig. 4 das Kraftfahrzeug, welches den Kältemittelkreis gemäß Fig. 1 aufweist. FIG. 4 shows the motor vehicle which has the refrigerant circuit according to FIG.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente. In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kältemittelkreis 10 gezeigt, in welchem ein Verdichter 12 angeordnet ist. Der Verdichter 12 kann als elektrisch angetriebener Kältemittelverdichter ausgebildet sein oder als mechanischer Kältemittelverdichter, welcher mittels eines (nicht gezeigten) Antriebsmotors eines den Kältemittelkreis 10 aufweisenden Kraftfahrzeugs 14 (vergleiche Fig. 4) angetrieben wird. In Fig. 1, a refrigerant circuit 10 is shown schematically, in which a compressor 12 is arranged. The compressor 12 can be embodied as an electrically driven refrigerant compressor or as a mechanical refrigerant compressor which is driven by means of a drive motor (not shown) of a motor vehicle 14 having the refrigerant circuit 10 (cf. FIG. 4).
Vorliegend wird der Verdichter 12 dauerhaft betrieben, sodass von dem Verdichter 12 stets zumindest ein minimaler Massenstrom an Kältemittel gefördert wird, wenn der Kältemittelkreis 10 in Betrieb ist. Ein derartiger Dauerbetrieb des Verdichters 12 kann insbesondere vorgesehen sein, wenn ein Klimatisierungsbetrieb des Kältemittelkreises 10 angefordert ist, etwa weil ein Luftstrom entfeuchtet werden soll, welcher in einen Fahrgastraum 22 des Kraftfahrzeugs 14 (vergleiche Fig. 4) einbringbar ist. Das von dem Verdichter 12 geförderte Kältemittel wird in an sich bekannter Weise zunächst einem Kondensator 16 oder Gaskühler zugeführt. Das in dem Kondensator 16 abgekühlte, insbesondere unter seine Kondensationstemperatur abgekühlte und somit kondensierte, Kältemittel wird dann an einem Expansionsorgan 18 entspannt und einem Verdampfer 20 zugeführt, welcher in dem Kältemittelkreis 10 stromabwärts des Expansionsorgans 18 angeordnet ist. Mittels des Verdampfers 20 kann beispielsweise der Luftstrom gekühlt und damit entfeuchtet werden, welcher in den Fahrgastraum 22 des Kraftfahrzeugs 14 (vergleiche Fig. 4) eingebracht werden soll. Das von dem Verdampfer 20 kommende entspannte Kältemittel wird dann wieder einer Saugseite 24 des Verdichters 12 zugeführt. In the present case, the compressor 12 is operated continuously, so that at least a minimum mass flow of refrigerant is always delivered by the compressor 12 when the refrigerant circuit 10 is in operation. Such continuous operation of the compressor 12 can be provided in particular when air conditioning operation of the refrigerant circuit 10 is required, for example because an air flow which can be introduced into a passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (cf. FIG. 4) is to be dehumidified. The refrigerant conveyed by the compressor 12 is first fed to a condenser 16 or gas cooler in a manner known per se. The refrigerant cooled in the condenser 16 , in particular below its condensation temperature and thus condensed, is then expanded in an expansion element 18 and fed to an evaporator 20 which is arranged in the refrigerant circuit 10 downstream of the expansion element 18 . By means of the evaporator 20, for example, the air flow which is to be introduced into the passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (cf. FIG. 4) can be cooled and thus dehumidified. The expanded refrigerant coming from the evaporator 20 is then fed back to a suction side 24 of the compressor 12 .
Wenn der Verdichter 12 den gesamten, minimalen Massenstrom an Kältemittel hin zu dem Verdampfer 20 fördert, so kann es in diesem Niedriglastbetrieb des Verdichters 12 zu einer unerwünschten Vereisung des Verdampfers 20 kommen. Ein solches Vereisen des Verdampfers 20 kann insbesondere dann auftreten, wenn die in den Fahrgastraum 22 des Kraftfahrzeugs 14 (vergleiche Fig. 4) einzubringende und mittels des Verdampfers 20 gekühlte Luft bereits vor dem Hindurchströmen durch den Verdampfer 20 eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist. If the compressor 12 conveys the entire, minimum mass flow of refrigerant to the evaporator 20, then in this low-load operation of the compressor 12, an undesired icing of the evaporator 20 can occur. Such icing of the evaporator 20 can occur in particular when the air to be introduced into the passenger compartment 22 of the motor vehicle 14 (compare FIG. 4) and cooled by the evaporator 20 already has a comparatively low temperature before it flows through the evaporator 20 .
Der Verdichter 12 stellt also einen minimalen Kältemittelmassenstrom bereit, welcher an dem Verdampfer 20 zum Bereitstellen einer Kälteleistung oberhalb einer geforderten Kälteleistung des Verdampfers 20 führt. Dies hat wiederum zur Folge, dass sich an dem Verdampfer 20 Temperaturen um etwa 0°C und darunter einstellen können. In diesem Betriebszustand aus dem Luftstrom abgeschiedene und kondensierte Feuchtigkeit schlägt sich dann auf der Oberfläche des Verdampfers 20 nieder und gefriert zu Eis. The compressor 12 therefore provides a minimum refrigerant mass flow, which leads to the provision of a refrigerating capacity above a required refrigerating capacity of the evaporator 20 at the evaporator 20 . This in turn means that temperatures of around 0° C. and below can set in on the evaporator 20 . Moisture separated and condensed from the air flow in this operating state then condenses on the surface of the evaporator 20 and freezes to form ice.
Um ein solches unerwünschtes Vereisen des Verdampfers 20 zu verhindern, kann der Verdichter 12 alternierend abgeschaltet und dann wieder angeschaltet werden. Ein derartiger Zwei-Punkt-Betrieb des Verdichters 12 geht jedoch mit einer unerwünscht starken Belastung des Verdichters 12 einher. In order to prevent such an undesirable icing of the evaporator 20, the compressor 12 can be alternately switched off and then switched on again. Such a two-point operation of the compressor 12 is accompanied, however, by an undesirably heavy load on the compressor 12 .
Vorliegend werden ein solcher Zwei-Punkt-Betrieb des Verdichters 12 und zugleich ein Vereisen des Verdampfers 20 auf besonders einfache Art und Weise vermieden. Beispielsweise kann mittels einer Erfassungseinrichtung etwa in Form eines Temperatursensors 26 die Temperatur der Luft nach einem Hindurchströmen der Luft durch den Verdampfer 20 erfasst werden. Anhand der Temperatur dieser Luft kann die Kälteleistung des Verdampfers 20 ermittelt werden. Bevorzugt ist der Temperatursensor 26 auf der Luftaustrittsseite der Verdampfers 20 an einer Stelle platziert oder angeordnet, an welcher sich im Betrieb des Kältemittelkreises 10 eine kälteste Temperatur der Luft einstellt. In the present case, such a two-point operation of the compressor 12 and at the same time icing of the evaporator 20 are avoided in a particularly simple manner. For example, the temperature of the air can be detected by means of a detection device, for example in the form of a temperature sensor 26 , after the air has flowed through the evaporator 20 . The cooling capacity of the evaporator 20 can be determined on the basis of the temperature of this air. The temperature sensor 26 is preferably placed or arranged on the air outlet side of the evaporator 20 at a point at which the coldest temperature of the air occurs during operation of the refrigerant circuit 10 .
In Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels von dem Verdampfer 20 bereitgestellten Kälteleistung kann eine Steuerungseinrichtung 28 des Kraftfahrzeugs 14 bewirken, dass ein Teilstrom des minimalen Massenstroms gar nicht bis hin zu dem Verdampfer 20 gelangt, sondern von einer Hochdruckseite 30 des Verdichters 12 über eine Rückführleitung 32 direkt zur Saugseite 24 des Verdichters 12 zurückgeführt wird. Dieser Teilstrom verbleibt somit im Umfeld des Verdichters 12 oder Kältemittelverdichters und gelangt unter Umgehung des Verdampfers 20 hin zu der Saugseite 24 des Verdichters 12. Dies führt zu einer Verringerung der von dem Verdampfer 20 beziehungsweise an dem Verdampfer 20 bereitgestellten Kälteleistung. Depending on the cooling capacity provided by the evaporator 20 at the minimum mass flow of the refrigerant, a control device 28 of the motor vehicle 14 can ensure that a partial flow of the minimum mass flow does not reach the evaporator 20 at all, but rather from a high-pressure side 30 of the compressor 12 a return line 32 is returned directly to the suction side 24 of the compressor 12 . This partial flow thus remains in the vicinity of the compressor 12 or refrigerant compressor and bypasses the evaporator 20 and reaches the suction side 24 of the compressor 12. This leads to a reduction in the cooling capacity provided by the evaporator 20 or at the evaporator 20.
Wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt, kann stromaufwärts des Expansionsorgans 18 an einer Abzweigstelle 34 ein Parallelstrang 36 des Kältemittelkreises 10 von einem Hauptstrang 38 des Kältemittelkreises 10 abzweigen. Vorliegend ist in diesem Parallelstrang 36 ein weiteres Expansionsorgan 40 oder zweites Expansionsorgan 40 angeordnet. Das mittels des zweiten Expansionsorgans 40 entspannte und durch den Parallelstrang 36 geführte Kältemittel kann einem weiteren Verdampfer des Kältemittelkreises 10 zugeführt werden, welcher vorliegend als Chiller 42 ausgebildet ist. An dem Chiller 42 wird in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise von dem mittels des zweiten Expansionsorgans 40 entspannten Kältemittel Wärme aus einem Kühlmittel aufgenommen, welches durch einen in Fig. 1 lediglich stark schematisiert und ausschnittsweise dargestellten Kühlmittelkreis 44 strömt. Das mittels des Chillers 42 gekühlte Kühlmittel kann insbesondere zum Kühlen eines (nicht gezeigten) elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs 14 und/oder eines (ebenfalls nicht gezeigten) elektrischen Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs 14 verwendet werden. As shown by way of example in FIG. 1 , a parallel line 36 of the refrigerant circuit 10 can branch off from a main line 38 of the refrigerant circuit 10 at a branch point 34 upstream of the expansion element 18 . In the present case, a further expansion element 40 or a second expansion element 40 is arranged in this parallel line 36 . The refrigerant expanded by means of the second expansion element 40 and routed through the parallel line 36 can be fed to a further evaporator of the refrigerant circuit 10 , which in the present case is designed as a chiller 42 . At the chiller 42 , in a manner not shown in detail here, heat is absorbed by the refrigerant expanded by means of the second expansion element 40 from a coolant, which flows through a coolant circuit 44 shown only in a highly schematic and partial manner in FIG. 1 . The coolant cooled by means of the chiller 42 can be used in particular for cooling an electrical energy store (not shown) of the motor vehicle 14 and/or an electrical drive motor (likewise not shown) of the motor vehicle 14 .
Das den Chiller 42 verlassende, entspannte Kältemittel wird an einer Einmündungsstelle 46 des Kältemittelkreises 10, an welcher der Parallelstrang 36 wieder in den Hauptstrang 38 einmündet, in den Hauptstrang 38 eingebracht. Die Einmündungsstelle 46 befindet sich hierbei stromabwärts des Verdampfers 20. Von der Einmündungsstelle 46 aus wird das entspannte Kältemittel der Saugseite 24 des Verdichters 12 zugeführt. The expanded refrigerant leaving the chiller 42 is introduced into the main branch 38 at a junction point 46 of the refrigerant circuit 10 at which the parallel branch 36 again opens into the main branch 38 . The confluence point 46 is located downstream of the evaporator 20. From the confluence point 46, the expanded refrigerant is fed to the suction side 24 of the compressor 12.
Wenn der Teilstrom des minimalen, von dem Verdichter 12 geförderten Massenstroms an Kältemittel über die Rückführleitung 32 direkt von der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12 zu der Saugseite 24 des Verdichters 12 rückgeführt wird, so wird dieser Teilstrom auch unter Umgehung des vorliegend als der Chiller 42 ausgebildeten weiteren Verdampfers des Kältemittelkreises 10 zu der Saugseite 24 des Verdichters 12 geführt. If the partial flow of the minimum mass flow of refrigerant conveyed by the compressor 12 is returned via the return line 32 directly from the high-pressure side 30 of the compressor 12 to the suction side 24 of the compressor 12, then this partial flow is also bypassed in the present case as the chiller 42 further evaporator of the refrigerant circuit 10 to the suction side 24 of the compressor 12 out.
Dementsprechend wird zum Vermeiden eines Vereisens des wenigstens einen, insbesondere mit Luft beaufschlagten, Verdampfers dann, wenn der Verdichter 12 den minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert, dem wenigstens einen Verdampfer des Kältemittelkreises 10, vorliegend also dem Verdampfer 20 und/oder dem Chiller 42, lediglich ein erster Teilstrom des gesamten minimalen Massenstroms an Kältemittel zugeführt, während der zweite Teilstrom über die Rückführleitung 32 direkt von der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12 zu der Saugseite 24 des Verdichters 12 gelangt. Ob die Rückführleitung 32 genutzt werden soll, wird von der Steuerungseinrichtung 28 insbesondere abhängig davon entschieden, welche Kälteleistung der Verdampfer 20 infolge der Beaufschlagung mit Kältemittel bereitstellt, während der Verdichter 12 den minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert. Accordingly, to avoid icing of the at least one evaporator, in particular an evaporator to which air has been applied, when compressor 12 delivers the minimum mass flow of refrigerant, the at least one evaporator of refrigerant circuit 10, in this case evaporator 20 and/or chiller 42, only a first partial flow of the entire minimum mass flow of refrigerant is supplied, while the second partial flow reaches the suction side 24 of the compressor 12 directly from the high-pressure side 30 of the compressor 12 via the return line 32 . Whether the return line 32 is to be used is determined by the control device 28 is decided in particular depending on which refrigeration capacity the evaporator 20 provides as a result of the application of refrigerant, while the compressor 12 promotes the minimum mass flow of refrigerant.
Gemäß Fig. 1 ist in der Rückführleitung 32 eine Absperreinrichtung etwa in Form eines Ventils 48 angeordnet. Das Ventil 48 ist vorzugsweise verschließbar beziehungsweise in eine Schließstellung verbringbar, in welcher ein Durchströmtwerden der Rückführleitung 32 unterbunden ist. Des Weiteren kann vorliegend vorzugsweise eine Öffnungsweite beziehungsweise ein durchströmbarer Querschnitt des Ventils 48 mittels der Steuerungseinrichtung 28 beziehungsweise eines derartigen Steuergeräts eingestellt werden. Insbesondere ist die Öffnungsweite beziehungsweise der durchströmbare Querschnitt des Ventils 48 mittels der Steuerungseinrichtung 28 stufenlos einstellbar. According to FIG. 1, a shut-off device in the form of a valve 48 is arranged in the return line 32 . The valve 48 can preferably be closed or brought into a closed position in which a flow through the return line 32 is prevented. Furthermore, in the present case, an opening width or a flow cross section of the valve 48 can preferably be set by means of the control device 28 or such a control device. In particular, the opening width or the flow cross section of the valve 48 can be continuously adjusted by means of the control device 28 .
Durch Ansteuern des Ventils 48 mittels der Steuerungseinrichtung 28 kann somit ein Bypassstrom oder Leckstrom an Kältemittel eingestellt werden, welcher von dem an der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12 vorliegenden hohen Druck auf das an der Saugseite 24 des Verdichters 12 vorhandene niedrige Druckniveau in Form des Saugdrucks gedrosselt werden kann. By activating the valve 48 by means of the control device 28, a bypass flow or leakage flow of refrigerant can thus be set, which throttles from the high pressure present on the high pressure side 30 of the compressor 12 to the low pressure level present on the suction side 24 of the compressor 12 in the form of the suction pressure can be.
Vorzugsweise sind das schaltbare Ventil 48 mit seinem durchström baren Querschnitt und/oder ein Leitungsquerschnitt der Rückführleitung 32 so ausgelegt, dass es bei Freigabe des zweiten Teilstroms nicht zu einer schlagartigen Druckangleichung zwischen einem Leitungsabschnitt stromabwärts des Verdichters 12 und einem Leitungsabschnitt stromaufwärts des Verdichters 12 beziehungsweise zu einem schlagartigen Druckabfall kommt. Sollte weder eine Reduktion des Leitungsquerschnitts der Rückführleitung 32 noch eine Anpassung des durchström baren Querschnitts des Ventils 48 darstellbar sein, kann auch mittels einer einfachen Blende eine solche schlagartige Druckangleichung vermieden werden. Um derartige reduzierte Strömungsquerschnitte gegen eventuelle Verschmutzungen zu schützen, können diese mit Filterelementen und/oder Sieben abgesichert und somit geschützt werden. In Fig. 2 ist der Verdichter 12 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisiert dargestellt. Dementsprechend kann die Rückführleitung 32 als interne Umgehungsleitung 50 des Verdichters 12 ausgebildet sein. Gemäß Fig. 2 verbindet diese interne beziehungsweise in den Verdichter 12 integrierte Umgehungsleitung 50 einen an der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12 angeordneten Hochdruckanschluss 52 mit der Saugseite 24 des Verdichters 12, an welcher vorliegend ein Saugdruckanschluss 54 ausgebildet ist. Diese interne Umgehungsleitung 50 beziehungsweise dieser interne Bypass sorgt für eine besonders kompakte Integration der Rückführleitung 32 in den Kältemittelkreis 10. Dementsprechend kann auch das als Bypassdrossel dienende Ventil 48 in den Verdichter 12 integriert sein. Preferably, the switchable valve 48 with its flowable cross section and/or a line cross section of the return line 32 are designed in such a way that when the second partial flow is released, there is no sudden pressure equalization between a line section downstream of the compressor 12 and a line section upstream of the compressor 12 or to a sudden drop in pressure occurs. If neither a reduction in the line cross-section of the return line 32 nor an adjustment of the flow-through cross-section of the valve 48 can be represented, such an abrupt pressure equalization can also be avoided by means of a simple orifice. In order to protect such reduced flow cross-sections against any contamination, they can be secured and thus protected with filter elements and/or screens. In Fig. 2, the compressor 12 is shown schematically in an exemplary embodiment. Accordingly, the return line 32 can be designed as an internal bypass line 50 of the compressor 12 . According to FIG. 2, this bypass line 50, which is internal or integrated into the compressor 12, connects a high-pressure connection 52 arranged on the high-pressure side 30 of the compressor 12 to the suction side 24 of the compressor 12, on which a suction-pressure connection 54 is formed in the present case. This internal bypass line 50 or this internal bypass ensures a particularly compact integration of the return line 32 into the refrigerant circuit 10. Accordingly, the valve 48 serving as a bypass throttle can also be integrated into the compressor 12.
Wenn der Verdichter 12 als elektrisch antreibbarer Kältemittelverdichter ausgebildet ist, so umfasst der Verdichter 12 einen in Fig. 2 schematisch gezeigten Elektromotor 56, welcher eine Verdichtungseinheit 58 des Verdichters 12 antreiben kann. Des Weiteren ist in Fig. 2 schematisch eine Leistungselektronik 60 des Verdichters 12 angedeutet. If the compressor 12 is designed as an electrically drivable refrigerant compressor, then the compressor 12 comprises an electric motor 56 shown schematically in FIG. 2, which can drive a compression unit 58 of the compressor 12. Furthermore, power electronics 60 of the compressor 12 are indicated schematically in FIG. 2 .
Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante des Verdichters 12 wird der mittels des Ventils 48 auf das Saugdruckniveau gedrosselte zweite Teilstrom des minimalen, von dem Verdichter 12 geförderten Massenstroms an Kältemittel mittels eines Kühlers gekühlt, und zwar vorzugsweise auf die Temperatur des von dem Verdampfer 20 herkommenden ersten Teilstroms des Kältemittels. Der hierfür gemäß Fig. 2 verwendete Kühler kann insbesondere als Kühlmantel 62 ausgebildet sein, welcher um die Umgehungsleitung 50 umläuft beziehungsweise die Umgehungsleitung 50 zumindest bereichsweise umschließt. In the variant of the compressor 12 shown in Fig. 2, the second partial flow of the minimum mass flow of refrigerant delivered by the compressor 12, which is throttled to the suction pressure level by means of the valve 48, is cooled by means of a cooler, preferably to the temperature of the temperature generated by the evaporator 20 coming first partial flow of the refrigerant. The cooler used for this according to FIG. 2 can in particular be designed as a cooling jacket 62 which runs around the bypass line 50 or at least partially encloses the bypass line 50 .
Alternativ zu der in Fig. 2 veranschaulichten Ausgestaltung kann der durch den Bypass beziehungsweise die interne Umgehungsleitung 50 geführte Teilstrom des Kältemittels auch zeitlich vor der Drosselung mittels des Ventils 48 gekühlt werden. Dementsprechend kann das Ventil 48 dem Kühlmantel 62 bezogen auf die Strömungsrichtung des zweiten Teilstroms durch die Umgehungsleitung 50 hindurch nachgeschaltet sein. As an alternative to the embodiment illustrated in FIG. 2 , the partial flow of the refrigerant that is routed through the bypass or the internal bypass line 50 can also be cooled before the throttling by means of the valve 48 . Accordingly, the valve 48 can be related to the cooling jacket 62 downstream of the direction of flow of the second partial flow through the bypass line 50 .
Bei einer (nicht in den Figuren gezeigten) Variante des Kühlmantels 62 kann vorgesehen sein, dass sich der Kühlmantel 62 bis hin zu der Leistungselektronik 60 des Verdichters 12 oder Kältemittelverdichters erstreckt. Insbesondere bei hohen thermischen Lasten in oder an der Leistungselektronik 60 kann dann der Kühlmantel 62 auch die Leistungselektronik 60 kühlen. In a variant of the cooling jacket 62 (not shown in the figures), provision can be made for the cooling jacket 62 to extend as far as the power electronics 60 of the compressor 12 or refrigerant compressor. The cooling jacket 62 can then also cool the power electronics 60 in particular in the case of high thermal loads in or on the power electronics 60 .
In der Regel sind die Kühlbedarfe der Leistungselektronik 60 und des Kältemittelteilstroms hinsichtlich der Umgebungstemperaturen einander entgegengesetzt. Bei niedrigen Lasten kann daher vorgesehen sein, den Kühlmantel 62 primär zum Kühlen des Kältemittels zu nutzen, während bei hohen Lasten und damit hohen Umgebungstemperaturen der Kühlmantel 62 primär zum Kühlen der Leistungselektronik 60 verwendet werden kann. As a rule, the cooling requirements of the power electronics 60 and the partial refrigerant flow are opposite to one another with regard to the ambient temperatures. At low loads, provision can therefore be made for cooling jacket 62 to be used primarily for cooling the refrigerant, while at high loads and therefore high ambient temperatures, cooling jacket 62 can be used primarily for cooling power electronics 60 .
In Fig. 3 ist eine Variante des Verdichters 12 schematisch gezeigt, bei welcher der zweite Teilstrom über eine bezogen auf den Verdichter 12 externe Umgehungsleitung 64 der Saugseite 24 des Verdichters 12 zugeführt wird. Hierbei wird der zweite Teilstrom mittels der Rückführleitung 32 (vergleiche Fig. 1 ) in Form der externen Umgehungsleitung 64 (vergleiche Fig. 3) stromabwärts des Verdichters 12 von einer hochdruckseitigen Leitung 66 des Kältemittelkreises 10 abgezweigt (vergleiche Fig. 1 ) und über die externe Umgehungsleitung 64 in eine niederdruckseitige Leitung 68 des Kältemittelkreises 10 (vergleiche Fig. 1 ) eingebracht. Die hochdruckseitige Leitung 66 ist dementsprechend an den Hochdruckanschluss 52 des Verdichters 12 angeschlossen. In analoger Weise ist die niederdruckseitige Leitung 68 oder Saugdruckleitung an den Saugdruckanschluss 54 des Verdichters 12 angeschlossen. 3 shows a variant of the compressor 12 in which the second partial flow is fed to the suction side 24 of the compressor 12 via a bypass line 64 that is external to the compressor 12 . Here, the second partial flow is branched off by means of the return line 32 (compare Fig. 1) in the form of the external bypass line 64 (compare Fig. 3) downstream of the compressor 12 from a high-pressure-side line 66 of the refrigerant circuit 10 (compare Fig. 1) and via the external Bypass line 64 introduced into a low-pressure-side line 68 of the refrigerant circuit 10 (see FIG. 1). The line 66 on the high-pressure side is accordingly connected to the high-pressure connection 52 of the compressor 12 . Similarly, the line 68 on the low-pressure side or suction-pressure line is connected to the suction-pressure connection 54 of the compressor 12 .
Die bezogen auf den Verdichter externe Umgehungsleitung 64 ist somit als externer Bypass ausgebildet, über welchen der zweite Teilstrom des Kältemittels zur Saugseite 24 des Verdichters 12 rückgeführt oder zurückgeführt wird. Auch bei dieser Variante des Verdichters 12 kann über eine Ansteuerung des Ventils 48 mittels der Steuerungseinrichtung 28 der zweite Teilstrom oder Bypassstrom beziehungsweise Leckstrom des Kältemittels eingestellt und beispielsweise von dem Hochdruckniveau auf das Saugdruckniveau gedrosselt werden. The bypass line 64 that is external to the compressor is thus designed as an external bypass, via which the second partial flow of the refrigerant is returned or returned to the suction side 24 of the compressor 12 . Also in this variant of the compressor 12 can an actuation of the valve 48 by means of the control device 28, the second partial flow or bypass flow or leakage flow of the refrigerant can be set and, for example, throttled from the high pressure level to the suction pressure level.
Des Weiteren kann auch bei der in Fig. 3 gezeigten Variante zum Verringern einer Temperatur des zweiten Teilstroms ein Kühler 70 vorgesehen sein, welcher beispielsweise in die Rückführleitung 32 in Form der externen Umgehungsleitung 64 eingebunden sein kann. Auch dieser Kühler 70 kann als die Umgehungsleitung 64 in zumindest einem Abschnitt umgebender Kühlmantel ausgebildet sein. Furthermore, a cooler 70 can also be provided in the variant shown in FIG. This cooler 70 can also be designed as a cooling jacket that surrounds the bypass line 64 in at least one section.
Als Kühlmedium zum Abführen von Wärme mittels des in den Verdichter 12 integrierten Kühlers etwa in Form des Kühlmantels 62 (vergleiche Fig. 2) oder mittels des externen Kühlers 70 (vergleiche Fig. 3) kann Luft und/oder ein flüssiges Kühlmittel verwendet werden. Air and/or a liquid coolant can be used as a cooling medium for dissipating heat by means of the cooler integrated into the compressor 12, for example in the form of the cooling jacket 62 (compare FIG. 2) or by means of the external cooler 70 (compare FIG. 3).
Es kann auch vorgesehen sein, dass auf einen solchen Kühlmantel 62 und/oder Kühler 70 verzichtet wird, etwa um die Komplexität des Kältemittelkreises 10 zu verringern. Wird in einem solchen Fall beispielsweise mittels eines Sensors 72 (vergleiche Fig. 1 ), welcher als Drucksensor und/oder als Temperatursensor ausgebildet sein kann, festgestellt, dass der Druck und/oder die Temperatur des Kältemittels am Austritt des Verdichters 12, also an der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12, einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet, kann temporär auf die Bypassfunktion verzichtet werden. Mit anderen Worten kann vorübergehend ein Durchströmtwerden der Rückführleitung 32 unterbunden werden. Provision can also be made for such a cooling jacket 62 and/or cooler 70 to be dispensed with, for example in order to reduce the complexity of the refrigerant circuit 10 . If, in such a case, it is determined, for example by means of a sensor 72 (cf High-pressure side 30 of the compressor 12 exceeds a predetermined upper threshold value, the bypass function can be temporarily dispensed with. In other words, a flow through the return line 32 can be temporarily prevented.
Dann wird während dieser vorübergehenden Zeitspanne der gesamte von dem Verdichter 12 geförderte minimale Massenstrom des Kältemittels durch den wenigstens einen Verdampfer, vorliegend also durch den Verdampfer 20 und/oder durch den Chiller 42, hindurchgeleitet und beim Hindurchströmen durch diesen wenigstens einen Verdampfer gekühlt. Wenn in der Folge festgestellt wird, dass ein weiterer, unterer Schwellenwert des Drucks und/oder der Temperatur des Kältemittels nach dem Verdichter 12, also an der Hochdruckseite 30 des Verdichters 12, wieder unterschritten wird, kann die Bypassfunktion wieder aufgegriffen und dementsprechend der zweite Teilstrom erneut über die Rückführleitung 32 geführt werden. Then, during this temporary period of time, the entire minimum mass flow of the refrigerant conveyed by the compressor 12 is passed through the at least one evaporator, in this case through the evaporator 20 and/or through the chiller 42, and is cooled as it flows through this at least one evaporator. If it is subsequently determined that a further, lower threshold value of the pressure and/or the temperature of the refrigerant after the compressor 12, i.e. on the high-pressure side 30 of the compressor 12, falls below again, the bypass function can be picked up again and the second partial flow can accordingly be routed again via the return line 32.
Gemäß der schematisch in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung des Kältemittelkreises 10 kann die Rückführleitung 32 stromaufwärts des Kondensators 16 von der hochdruckseitigen Leitung 66 des Kältemittelkreises 10 abzweigen. Von diesem stromaufwärts des Kondensators 16 angeordneten Abgriff aus erfolgt dann entsprechend eine Rückführung des zweiten Teilstroms des minimalen von dem Verdichter 12 geförderten Massenstroms über die ansteuerbare beziehungsweise verschließbare Drossel beziehungsweise ein entsprechendes Expansionsorgan etwa in Form des Ventils 48 zurück zu dem Eintritt des Verdichters 12, also hin zu der Saugseite 24 des Verdichters 12. According to the configuration of the refrigerant circuit 10 shown schematically in FIG. 1 , the return line 32 can branch off from the high-pressure-side line 66 of the refrigerant circuit 10 upstream of the condenser 16 . From this tap located upstream of condenser 16, the second partial flow of the minimum mass flow delivered by compressor 12 is then correspondingly returned via the controllable or closable throttle or a corresponding expansion element, for example in the form of valve 48, back to the inlet of compressor 12, i.e towards the suction side 24 of the compressor 12.
Auch bei dieser Variante kann vorgesehen sein, den Bypassstrom kurzfristig beziehungsweise vorübergehend zu unterbrechen, also das Durchströmtwerden der Rückführleitung 32 vorübergehend zu unterbinden, etwa wenn der Druck und/oder die Temperatur des Kältemittels am Austritt des Verdichters 12 den ersten oder oberen Schwellenwert überschreitet. In this variant, too, provision can be made to briefly or temporarily interrupt the bypass flow, i.e. to temporarily prevent the flow through the return line 32, for example if the pressure and/or the temperature of the refrigerant at the outlet of the compressor 12 exceeds the first or upper threshold value.
Zusätzlich oder alternativ kann gemäß Fig. 1 vorgesehen sein, dass der zweite Teilstrom mittels der als externe Umgehungsleitung 64 (vergleiche Fig. 3) ausgebildeten Rückführleitung 32 stromabwärts des Kondensators 16 von der hochdruckseitigen Leitung 66 des Kältemittelkreises 10 abgezweigt wird. Dementsprechend ist bei dieser Variante eine Anschlussstelle 74 der Rückführleitung 32, an welcher die Rückführleitung 32 von der hochdruckseitigen Leitung 66 abzweigt, stromabwärts des Kondensators 16, vorliegend aber stromaufwärts der Abzweigstelle 34 angeordnet. Auch bei dieser Variante kann das vorzugsweise in der Rückführleitung 32 angeordnete Ventil 48 wie in Fig. 1 gezeigt von der Steuerungseinrichtung 28 angesteuert werden. Bei einer weiteren (in den Figuren nicht gezeigten) Variante des Kältemittelkreises 10 kann eine niederdruckseitige Platzierung der Rückführleitung 32 vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierbei die Rückführleitung 32 von einem zwischen dem ersten Expansionsorgan 18 und dem Verdampfer 20 ausgebildeten Leitungsabschnitt des Kältemittelkreises 10 abzweigen und von diesem Leitungsabschnitt zu einem stromabwärts des Verdampfers 20 angeordneten Leitungsabschnitt des Kältemittelkreises 10 führen. Die Rückführleitung 32 stellt bei dieser Variante eine Bypassleitung des Verdampfers 20 dar. In weiteren Varianten kann die Rückführleitung 32 von jeder weiteren Stelle eines niederdruckseitigen Abschnitts des Kältemittelkreises 10 abzweigen und von dort unter Umgehung des Verdampfers 20 letztlich bis zur Saugseite 24 des Verdichters 12 führen. Additionally or alternatively, according to FIG. 1 , provision can be made for the second partial flow to be branched off from the high-pressure-side line 66 of the refrigerant circuit 10 downstream of the condenser 16 by means of the return line 32 designed as an external bypass line 64 (cf. FIG. 3 ). Accordingly, in this variant, a connection point 74 of the return line 32 , at which the return line 32 branches off from the line 66 on the high-pressure side, is arranged downstream of the condenser 16 , but in the present case upstream of the branch point 34 . In this variant, too, the valve 48 , which is preferably arranged in the return line 32 , can be actuated by the control device 28 , as shown in FIG. 1 . In a further variant (not shown in the figures) of the refrigerant circuit 10, the return line 32 can be placed on the low-pressure side. For example, the return line 32 can branch off from a line section of the refrigerant circuit 10 formed between the first expansion element 18 and the evaporator 20 and lead from this line section to a line section of the refrigerant circuit 10 arranged downstream of the evaporator 20 . In this variant, the return line 32 represents a bypass line of the evaporator 20. In further variants, the return line 32 can branch off from any other point of a low-pressure-side section of the refrigerant circuit 10 and from there, bypassing the evaporator 20, ultimately lead to the suction side 24 of the compressor 12.
Bei dieser Variante wird das Kältemittel bereits expandiert und gekühlt in die Rückführleitung 32 eingebracht und dann über die Rückführleitung 32 dem Verdichter 12 zugeführt. Auch bei dieser Variante ist vorzugsweise in der Rückführleitung 32 das Ventil 48 oder dergleichen eine Absperrfunktion aufweisende Absperreinrichtung angeordnet, mittels welchem sich vorzugsweise ein Teilmassenstrom des durch die Rückführleitung 32 strömenden Kältemittels regulieren oder einstellen lässt. In this variant, the refrigerant is introduced into the return line 32 already expanded and cooled and then supplied to the compressor 12 via the return line 32 . In this variant, too, the valve 48 or a similar shut-off device having a shut-off function is preferably arranged in the return line 32, by means of which a partial mass flow of the refrigerant flowing through the return line 32 can preferably be regulated or adjusted.
In Fig. 1 ist außerdem ein weiterer Sensor 76 gezeigt, mittels welchem ein Druck und/oder eine Temperatur des der Saugseite 24 des Verdichters 12 zugeführten Kältemittels erfasst werden kann. Der Sensor 76 kann stromaufwärts oder stromabwärts einer Stelle angeordnet sein, an welcher die Rückführleitung 32 (vergleiche Fig. 1 ) etwa in Form der Umgehungsleitung 64 (vergleiche Fig. 3) in die niederdruckseitige Leitung 68 des Kältemittelkreises 10 einmündet. 1 also shows a further sensor 76, by means of which a pressure and/or a temperature of the coolant supplied to the suction side 24 of the compressor 12 can be detected. The sensor 76 can be arranged upstream or downstream of a point at which the return line 32 (compare FIG. 1 ) opens into the low-pressure-side line 68 of the refrigerant circuit 10 , for example in the form of the bypass line 64 (compare FIG. 3 ).
Bei allen geschilderten Varianten gelangt bei aktiviertem Bypass, also bei aktivierter Rückführleitung 32 oder Umgehungsleitung 50, 64, lediglich ein Teilmassenstrom in Form des ersten Teilstroms hin zu dem wenigstens einen Verdampfer, vorliegend also hin zu dem Verdampfer 20 oder hin zu dem Verdampfer 20 und dem Chiller 42. Die Größe dieses ersten Teilstroms orientiert sich an einer Zielkälteleistung, welche der wenigstens eine Wärmeübertrager etwa in Form des Verdampfers 20 bereitstellen soll. Und auch die Einstellung eines Sollquerschnitts des Bypasses, vorliegend also die Einstellung des durchström baren Querschnitts des Ventils 48, orientiert sich vorzugsweise an der gewünschten oder geforderten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers, vorliegend insbesondere des im Betrieb mit Luft beaufschlagten Verdampfers 20. In all of the variants described, when the bypass is activated, i.e. when the return line 32 or bypass line 50, 64 is activated, only a partial mass flow in the form of the first partial flow reaches the at least one evaporator, in this case towards the evaporator 20 or towards the evaporator 20 and the Chiller 42. The size of this first partial flow is based on a target cooling capacity, which the at least one heat exchanger is intended to provide, for example in the form of the evaporator 20 . And the setting of a target cross-section of the bypass, in this case the setting of the flow-through cross-section of valve 48, is preferably based on the desired or required refrigeration capacity of the at least one evaporator, in this case in particular evaporator 20 to which air is applied during operation.
Insbesondere kann der Kältemittelkreis 10 derart betrieben werden, dass bei einem Kälteleistungsüberschuss an dem Verdampfer 20 das in dem Rührführstrang oder der Rückführleitung 32 angeordnete Ventil 48 so weit geöffnet wird, bis die geforderte Kälteleistung des Verdampfers 20 der an dem Verdampfer 20 vorliegenden Kälteleistung entspricht. Umgekehrt kann bei geöffnetem Ventil 48 und bei einem Kälteleistungsdefizit zunächst das Ventil 48 so weit geschlossen werden, bis die geforderte Kälteleistung der an dem Verdampfer 20 vorliegenden Kälteleistung entspricht. Ist das Ventil 48 vollständig geschlossen und kann das Kälteleistungsdefizit dennoch nicht gedeckt oder ausgeglichen werden, so kann die Drehzahl des Verdichters 12 so weit angehoben werden, bis die Ist-Kälteleistung des Verdampfers 20 der Soll-Kälteleistung des Verdampfers 20 entspricht. In particular, the refrigerant circuit 10 can be operated in such a way that, if there is an excess of refrigerating capacity at the evaporator 20, the valve 48 arranged in the agitator line or the return line 32 is opened until the required refrigerating capacity of the evaporator 20 corresponds to the refrigerating capacity present at the evaporator 20. Conversely, when the valve 48 is open and there is a cooling capacity deficit, the valve 48 can first be closed until the required cooling capacity corresponds to the cooling capacity present at the evaporator 20 . If the valve 48 is completely closed and the cooling capacity deficit cannot be covered or compensated for, the speed of the compressor 12 can be increased until the actual cooling capacity of the evaporator 20 corresponds to the target cooling capacity of the evaporator 20 .
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein Dauerbetrieb des beispielsweise als elektrischer Kältemittelverdichter ausgebildeten Verdichters 12 unter Nutzung des Bypasses beziehungsweise der Rückführleitung 32 oder Umgehungsleitung 50, 64 bereitgestellt werden kann. Overall, the examples show how continuous operation of the compressor 12 embodied, for example, as an electric refrigerant compressor can be provided using the bypass or the return line 32 or the bypass line 50 , 64 .

Claims

PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises (10) eines Kraftfahrzeugs (14), bei welchem ein in dem Kältemittelkreis (10) angeordneter Verdichter (12) einen minimalen Massenstrom an Kältemittel fördert, und bei welchem wenigstens ein Parameter erfasst wird, welcher eine Kälteleistung wenigstens eines in dem Kältemittelkreis (10) angeordneten Verdampfers (20, 42) angibt, wobei der wenigstens eine Verdampfer (20, 42) die Kälteleistung infolge einer Beaufschlagung mit von dem Verdichter (12) gefördertem Kältemittel bereitstellt, und wobei zumindest ein mittels des Verdichters (12) dem wenigstens einen Verdampfer (20, 42) zugeführter erster Teilstrom des Kältemittels mittels wenigstens eines Expansionsorgans (18, 40) des Kältemittelkreises (10) entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers (20, 42) eine Rückführleitung (32) des Kältemittelkreises (10) von einem zweiten Teilstrom des von dem Verdichter (12) geförderten Kältemittels durchströmt wird, wobei der zweite Teilstrom über die Rückführleitung (32) von einer Hochdruckseite (30) des Kältemittelkreises (10) unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers (20, 42) zu einer Saugseite (24) des Verdichters (12) geführt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (32) durch zumindest teilweises Öffnen einer Absperreinrichtung (48) freigegeben wird, wobei eine Größe eines von dem zweiten Teilstrom durchströmbaren Querschnitts der Absperreinrichtung (48) in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers (20, 42) eingestellt wird. PATENT CLAIMS: Method for operating a refrigerant circuit (10) of a motor vehicle (14), in which a compressor (12) arranged in the refrigerant circuit (10) delivers a minimum mass flow of refrigerant, and in which at least one parameter is recorded, which has a cooling capacity of at least of an evaporator (20, 42) arranged in the refrigerant circuit (10), the at least one evaporator (20, 42) providing the refrigerating capacity as a result of exposure to the refrigerant conveyed by the compressor (12), and at least one 12) the first partial flow of the refrigerant supplied to the at least one evaporator (20, 42) is expanded by means of at least one expansion element (18, 40) of the refrigerant circuit (10), characterized in that depending on the cooling capacity provided at the minimum mass flow of the refrigerant at least one evaporator (20, 42), a return line (32) of the refrigerant circuit (10) is flowed through by a second partial flow of the refrigerant delivered by the compressor (12), the second partial flow being fed via the return line (32) from a high-pressure side (30) of the refrigerant circuit (10) bypassing the at least one evaporator (20, 42) to a suction side (24) of the compressor (12). Method according to Claim 1, characterized in that the return line (32) is released by at least partially opening a shut-off device (48), the size of a cross-section of the shut-off device (48) through which the second partial flow can flow depending on the minimum mass flow of the Refrigerant provided cooling capacity of the at least one evaporator (20, 42) is set.
24 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilstrom über eine interne Umgehungsleitung (50) des Verdichters (12) der Saugseite (24) des Verdichters (12) zugeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilstrom über eine bezogen auf den Verdichter (12) externe Umgehungsleitung (64) der Saugseite (24) des Verdichters (12) zugeführt wird, wobei der zweite Teilstrom mittels der externen Umgehungsleitung (64) stromabwärts des Verdichters (12) von einer hochdruckseitigen Leitung (66) des Kältemittelkreises (10) abgezweigt und über die externe Umgehungsleitung (64) in eine niederdruckseitige Leitung (68) des Kältemittelkreises (10) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilstrom mittels der externen Umgehungsleitung (64) stromabwärts eines Kondensators (16) des Kältemittelkreises (10) von der hochdruckseitigen Leitung (66) abgezweigt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des zweiten Teilstroms mittels eines, insbesondere als Kühlmantel der Rückführleitung (32) ausgebildeten, in den Verdichter (12) integrierten Kühlers (62) und/oder mittels eines in die Rückführleitung (32) eingebundenen Kühlers (70) verringert wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verringern der Temperatur des zweiten Teilstroms der Kühler (62, 70) mit Luft und/oder mit einem flüssigen Kühlmittel beaufschlagt wird. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kühlers (62, 70) der zweite Teilstrom auf eine Temperatur gebracht wird, welche einer Temperatur des von dem wenigstens einen Verdampfer (20, 42) her kommenden ersten Teilstroms des Kältemittels im Wesentlichen gleich ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kältemittels an einer Hochdruckseite (30) des Verdichters (12) vorübergehend ein Durchströmtwerden der Rückführleitung (32) unterbunden wird, wobei der gesamte von dem Verdichter (12) geförderte Massenstrom des Kältemittels durch den wenigstens einen Verdampfer (20, 42) hindurch geleitet und in dem wenigstens einen Verdampfer (20, 42) gekühlt wird. Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreis (10), weicher einen zum Fördern eines minimalen Massenstroms an Kältemittel ausgebildeten Verdichter (12) umfasst, und mit einer Erfassungseinrichtung (26) zum Erfassen wenigstens eines Parameters, welcher eine Kälteleistung wenigstens eines in dem Kältemittelkreis (10) angeordneten Verdampfers (20, 42) angibt, wobei der wenigstens eine Verdampfer (20, 42) dazu ausgebildet ist, die Kälteleistung infolge einer Beaufschlagung mit von dem Verdichter (12) gefördertem Kältemittel bereitzustellen, und wobei zumindest ein mittels des Verdichters (12) dem wenigstens einen Verdampfer (20, 42) zuführbarer erster Teilstrom des Kältemittels mittels wenigstens eines Expansionsorgans (18, 40) des Kältemittelkreises (10) entspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (14) eine Steuerungseinrichtung (28) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der bei dem minimalen Massenstrom des Kältemittels bereitgestellten Kälteleistung des wenigstens einen Verdampfers (20, 42) ein Durchströmtwerden einer Rückführleitung (32) des Kältemittelkreises (10) mit einem zweiten Teilstrom des von dem Verdichter (12) geförderten Kältemittels zu bewirken, wobei die Rückführleitung (32) von einer Hochdruckseite (30) des Kältemittelkreises (10) unter Umgehung des wenigstens einen Verdampfers (20, 42) zu einer Saugseite (24) des Verdichters (12) führt. 24 Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second partial flow is fed to the suction side (24) of the compressor (12) via an internal bypass line (50) of the compressor (12). Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second partial flow is fed to the suction side (24) of the compressor (12) via a bypass line (64) external to the compressor (12), the second partial flow being fed by means of the external bypass line ( 64) is branched off downstream of the compressor (12) from a high-pressure-side line (66) of the refrigerant circuit (10) and introduced via the external bypass line (64) into a low-pressure-side line (68) of the refrigerant circuit (10). Method according to Claim 4, characterized in that the second partial flow is branched off from the high-pressure-side line (66) by means of the external bypass line (64) downstream of a condenser (16) of the refrigerant circuit (10). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature of the second partial flow is controlled by means of a cooler (62) integrated in the compressor (12), in particular designed as a cooling jacket of the return line (32), and/or by means of a cooler (62) integrated in the return line (32 ) integrated cooler (70) is reduced. Method according to Claim 6, characterized in that air and/or a liquid coolant is applied to the cooler (62, 70) in order to reduce the temperature of the second partial flow. Method according to claim 6 or 7, characterized in that the second partial flow is brought to a temperature by means of the cooler (62, 70) which is essentially the same as a temperature of the first partial flow of the refrigerant coming from the at least one evaporator (20, 42). Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on a temperature of the refrigerant on a high-pressure side (30) of the compressor (12), a flow through the return line (32) is temporarily prevented, with all of the compressor (12) delivered Mass flow of the refrigerant is passed through the at least one evaporator (20, 42) and cooled in the at least one evaporator (20, 42). Motor vehicle with a refrigerant circuit (10), which includes a compressor (12) designed to deliver a minimum mass flow of refrigerant, and with a detection device (26) for detecting at least one parameter which indicates a cooling capacity of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit (10). (20, 42), wherein the at least one evaporator (20, 42) is designed to provide the refrigeration capacity as a result of exposure to refrigerant delivered by the compressor (12), and wherein at least one The first partial flow of the refrigerant that can be supplied to the evaporator (20, 42) can be expanded by means of at least one expansion element (18, 40) of the refrigerant circuit (10), characterized in that the motor vehicle (14) comprises a control device (28) which is designed to Depending on the refrigerating capacity of the at least one evaporator (20, 42) provided at the minimum mass flow of the refrigerant, a return line (32) of the refrigerant circuit (10) is allowed to flow through with a second partial flow of the refrigerant delivered by the compressor (12). effect, the return line (32) from a high-pressure side (30) of the refrigerant circuit (10) bypassing the at least one evaporator (20, 42) to a suction side (24) of the compressor (12).
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