DE102004023272A1

DE102004023272A1 - Klimasystem

Info

Publication number: DE102004023272A1
Application number: DE102004023272A
Authority: DE
Inventors: Susumu Kariya Wakuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2004-12-23
Also published as: JP2004338447A; US6935125B2; US20040226306A1

Abstract

Wenn die Luftblasmenge eines Gebläses (23) groß ist, wird ein Hochdruck so gesteuert, dass er höher vergrößert wird, als wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse (23) klein ist. Durch diesen Aufbau wird ein Kältemittelgeräusch durch das Luftgeräusch übertönt und schwierig zu hören gemacht. Außerdem kann im Allgemeinen, da eine hohe Heizleistung erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge groß ist, und im Gegensatz dazu eine hohe Heizleistung nicht erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge klein ist, falls der Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge gesteuert wird, das das Kältemittelgeräusch begleitende Geräusch, das durch die Insassen bemerkt wird, wenn das Heizen unter Verwendung des heißen Gases durchgeführt wird, ohne Schädigung des Gefühls, geheizt zu werden, reduziert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimasystem mit einer Dampfkompressionskühlvorrichtung zum Bewegen von Wärme auf einer Niedertemperaturseite zu einer Hochtemperaturseite, wobei das Klimasystem effektiv ist bei der Anwendung auf ein Kraftfahrzeug-Klimasystem in Kombination mit einer Heizvorrichtung, die von einer in einem Fahrzeug erzeugten Abwärme Gebrauch macht.

In dem Kraftfahrzeug-Klimasystem in Kombination mit der Heizvorrichtung, die von in einem Fahrzeug erzeugter Abwärme Gebrauch macht, kann, wenn zur Zeit eines so genannten Kaltstarts, der unmittelbar nach dem Start eines Motors (eines Verbrennungsmotors), der eine Antriebsquelle für das Fahrzeug bildet, resultiert, die Menge Abwärme klein und die Temperatur niedrig ist, eine ausreichende Heizleistung nicht erzielt werden.

Wenn die Menge Abwärme klein und die Temperatur niedrig ist, mit anderen Worten, wenn die Temperatur eines Motorkühlmittels niedrig ist, wird ein aus einem Kompressor der Dampfkompressionskühlvorrichtung ausgegebenes und nicht gekühltes Hochtemperatur-Kältemittel (heißes Gas) in einen inneren Wärmetauscher eingeleitet, um so die Heizleistung zu vervollständigen (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 11-257762).

Übrigens ist, wie oben beschrieben, wenn das heiße Gas in den inneren Wärmetauscher eingeleitet wird, während sein Hochtemperatur- und Hochdruck-Zustand beibehalten wird, die Geschwindigkeit des Kältemittels, das durch den inneren Wärmetauscher strömt, relativ hoch.

Aufgrund dessen wird ein Risiko verursacht, dass ein relativ lautes Kältemittelgeräusch erzeugt wird, während die Heizleistung mit dem heißen Gas ergänzt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der vorgenannten Situation ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein neues Klimasystem vorzusehen, das sich von herkömmlichen Klimasystemen unterscheidet, und es ist eine zweite Aufgabe davon, das Geräusch zu vermindern, das Insassen hören, während das Heizen mit dem heißen Gas durchgeführt wird.

Zur Lösung der Aufgaben ist gemäß der Erfindung ein Klimasystem vorgesehen, mit einem Kompressor (10) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, einem äußeren Wärmetauscher (13) zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen Außenluft und dem Kältemittel, einem inneren Wärmetauscher (18) zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen Luft, die in eine Fahrgastzelle zu blasen ist, und dem Kältemittel, einer entlang eines Kältemittelkanals, der den äußeren Wärmetauscher (13) mit dem inneren Wärmetauscher (18) verbindet, vorgesehenen Druckverminderungsvorrichtung (17) zum Vermindern des Drucks des Kältemittels, einer Bypassschaltung (19) zum Einleiten des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den inneren Wärmetauscher (18), wobei das Kältemittel an dem äußeren Wärmetauscher (13) und der Druckverminderungsvorrichtung (17) vorbei strömt, einem Auswahlventil zum Durchführen einer Auswahl zwischen einem Kühlmodus, in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel durch den äußeren Wärmetauscher (13), die Druckverminderungsvorrichtung (17), den inneren Wärmetauscher (18) und den Kompressor (10) in dieser Reihenfolge zirkuliert wird, und einem Heißgas-Heizmodus, in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel durch die Bypassschaltung (19), den inneren Wärmetauscher (18) und den Kompressor (10) in dieser Reihenfolge zirkuliert wird, einem Gebläse (13) zum Schicken von Luft in den inneren Wärmetauscher (18) und einer Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) zum Steuern eines Hochdrucks des von dem Kompressor (10) ausgegebenen Kältemittels basierend auf der Luftblasmenge, sodass der Hochdruck des Kältemittels erhöht wird.

Durch diesen Aufbau steigt das Kältemittelgeräusch, das erzeugt wird, wenn das aus dem Kompressor (10) ausgegebene heiße Gas durch den inneren Wärmetauscher (18) strömt, wenn die Kältemittelgeschwindigkeit in dem inneren Wärmetauscher, mit anderen Worten der Druck des in den inneren Wärmetauscher (18) strömenden heißen Gases größer wird. Andererseits wird das durch das Gebläse (23) erzeugte Luftgeräusch größer, wenn die Luftblasmenge größer wird.

Folglich wird in der Erfindung, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse (23) groß ist, das Kältemittelgeräusch durch das Luftgeräusch übertönt und es ist schwer zu hören, falls, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse (23) groß ist, der Hochdruck so gesteuert wird, dass er stärker steigt als wenn die Luftblasemenge durch das Gebläse (23) klein ist.

Außerdem kann im Allgemeinen, wenn eine hohe Heizleistung erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge groß ist, und im Gegensatz dazu eine hohe Heizleistung nicht erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge klein ist, falls der Hochdruck basierend auf der Luftströmungsmenge gesteuert wird wie bei der Erfindung, das das Kältemittelgeräusch begleitende Geräusch, das durch die Insassen gehört wird, wenn das Heizen mit dem heißen Gas durchgeführt wird, ohne Schädigung des Gefühls geheizt zu werden, reduziert werden.

Gemäß der Erfindung steuert die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge nur in einem Fall, in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel zu der Seite des inneren Wärmetauschers (18) gedrückt wird.

Außerdem steuert gemäß der Erfindung die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge nur in einem Fall, in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel zu der Seite der Bypassschaltung (19) gedrückt wird.

Gemäß der Erfindung kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor (10) ausgegebenen Kältemittels steuern.

Gemäß der Erfindung kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) die Strömungsrate des Kältemittels durch Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des Kompressors (10) steuern.

Gemäß der Erfindung kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) die Strömungsrate des Kältemittels durch Ein- und Ausschalten einer elektromagnetischen Kupplung (11) zum Übertragen von Energie zu dem Kompressor (10) steuern.

Gemäß der Erfindung ist der Kompressor (10) ein Verstellkompressor, der seine Kapazität verändern kann, und ferner kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) die Strömungsrate des Kältemittels durch Verändern der Kapazität steuern.

Gemäß der Erfindung wird der Kompressor (10) durch Erhalten von Energie von einer Antriebsquelle für ein Fahrzeug betrieben.

Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen sind:
1 eine schematische Darstellung eines Klimasystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Zustands, in dem eine Dampfkompressionskühlvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Fahrzeug eingebaut ist;
3 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Hochdruck und der Luftblasmenge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 ein Flussdiagramm einer Steuerung des Klimasystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 ein Flussdiagramm der Steuerung des Klimasystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine Darstellung der Beziehungen zwischen einer Ein/Aus-Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung 11, einem aktuellen Hochdruck (Kältemitteldruck) sowie einer geschickten Luftmenge (Gebläsespannung) und einem Zeitablauf, wenn ein Heißgas-Heizmodus benutzt wird; und
7 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Hochdruck und der Luftblasmenge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt einen Fall, in dem ein Klimasystem gemäß der Erfindung auf ein Kraftfahrzeug-Klimasystem angewendet ist, und 1 ist eine schematische Darstellung eines Klimasystems, d.h. einer Dampfkompressionskühlvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, und 2 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, in dem die Dampfkompressionskühlvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem Fahrzeug eingebaut ist.
In 1 saugt ein Kompressor 10 ein Kältemittel an und komprimiert es, und dieser Kompressor 10 wird durch einen Motor 12, der eine Antriebsquelle für ein Fahrzeug bildet, über eine Energieübertragungsvorrichtung wie beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung 11, die Energie intermittierend überträgt, angetrieben.
Dann führt ein äußerer Wärmetauscher 13 einen Wärmeaustausch zwischen Außenluft und einem Kältemittel durch, und ein Auffanggefäß 14 ist eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum Trennen eines aus dem äußeren Wärmetauscher 13 ausgegebenen Kältemittels in ein Kältemittel in einer flüssigen Phase und ein Kältemittel in einer gasförmigen Phase, sodass ein überschüssiges Kältemittel als Kältemittel in der flüssigen Phase gespeichert wird und das flüssige Kältemittel einer Unterkühlungsvorrichtung 15 zugeführt wird.
Man beachte, dass die Unterkühlungsvorrichtung 15 derart ausgebildet ist, dass sie ein Kältemittel, das durch den äußeren Wärmetauscher 13 gekühlt und kondensiert ist, kühlt, um die Enthalpie des Kältemittels weiter zu verringern, und ein Rückschlagventil 16 ist auf einer Kältemittelauslassseite der Unterkühlungsvorrichtung 15 zum Steuern der Strömung des Kältemittels von der Auslassseite zu einer Einlassseite vorgesehen.
Zusätzlich sind in dem Ausführungsbeispiel, wie in 2 dargestellt, der äußere Wärmetauscher 13, das Auffanggefäß 14 und die Unterkühlungsvorrichtung 15 (einschließlich des Rückschlagventils 16) mittels Lötens in einem einzigen Körper integriert.
Zusätzlich ist, wie in 1 dargestellt, eine Druckverminderungsvorrichtung 17 zum Vermindern des Drucks des Kältemittels auf einen Druck entsprechend einer vorbestimmten Verdampfungstemperatur (zum Beispiel 2°C bis 3°C) an einer Auslassseite der Unterkühlungsvorrichtung 15, d.h. einer Auslassseite des Rückschlagventils 16 vorgesehen, und in diesem Ausführungsbeispiel wird als Druckverminderungsvorrichtung 17 ein so genanntes Temperaturexpansionsventil eingesetzt, dessen Drosselöffnung so gesteuert wird, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels an einer Kältemittelauslassseite eines inneren Wärmetauschers 18 zu einem vorbestimmten Wert wird.
Dann ist eine Auslassseite der Druckverminderungsvorrichtung 17 mit dem inneren Wärmetauscher 18 zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft und dem Kältemittel verbunden, und eine Auslassseite des inneren Wärmetauschers 18 ist mit einer Einlassseite des Kompressors 10 verbunden.
Zusätzlich ist ein Heißgas-Bypasskanal 19 eine Bypassschaltung zum Leiten eines aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels (heißes Gas) in den inneren Wärmetauscher 18, wobei das Kältemittel an dem äußeren Wärmetauscher 13 und der Druckverminderungsvorrichtung 17 vorbei strömt, und ein Dreiwege-Auswahlventil 20 ist auf einer Ausgabeseite des Kompressors 10 zum Auswählen einer Strömung zwischen einem Fall, in dem ein heißes Gas zu dem inneren Wärmetauscher 18 gedrückt wird, indem das heiße Gas an dem äußeren Wärmetauscher 18 und der Druckverminderungsvorrichtung 17 vorbei gedrückt wird, und einem Fall, in dem das Kältemittel zu dem äußeren Wärmetauscher 13 gezwungen wird, vorgesehen.
Man beachte, dass an einem Auslass des Auswahlventils 20, der dem Heißgas-Bypasskanal zugewandt ist, eine Drosselvorrichtung 21 zum Reduzieren des Drucks des dem inneren Wärmetauschers 18 zugeführten heißen Gases auf den maximal aushaltbaren Druck des inneren Wärmetauschers 18 oder niedriger vorgesehen ist.
Dann sind in diesem Ausführungsbeispiel das Auswahlventil 20 und die Drosselvorrichtung 21 in einem einzigen Körper integriert. Übrigens wird in diesem Ausführungsbeispiel als Drosselvorrichtung 21 eine feste Drosselvorrichtung wie beispielsweise eine Öffnung oder ein Kapillarrohr verwendet, bei der die Drosselöffnung fest ist.
Außerdem ist ein Speicher 31 eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum Verhindern des Ansaugens eines flüssigen Kältemittels in den Kompressor 10 während eines Heißgas-Heizmodus, der später beschrieben wird.
Übrigens ist der innere Wärmetauscher 18 in einem Klimagehäuse 22 aufgenommen, das einen Durchgang für in die Fahrgastzelle geblasene Luft bildet, und ein Gebläse 23 ist an einer luftstromaufwärtigen Seite des Klimagehäuses 22 zum Schicken von Luft zu dem inneren Wärmetauscher 18 vorgesehen.
Man beachte, dass, während in 1 das Gebläse 23 als ein Axiallüfter (siehe JIS (japanischer Industriestandard) B 0132-1012) dargestellt ist, das Gebläse 23 in Wirklichkeit ein Zentrifugallüfter (siehe JIS B 0132-1004) ist.
Außerdem ist eine Heizvorrichtung 24 zum Heizen von Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, mittels einer durch das Motorkühlmittel in dem Fahrzeug erzeugten Abwärme als Heizquelle in dem Klimagehäuse 22 auf einer luftstromabwärtigen Seite des inneren Wärmetauschers 18 aufgenommen.
Dann wird in diesem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der Kaltluftmenge, die an der Heizvorrichtung 24 vorbei zu der Fahrgastzelle strömt, und der Warmluftmenge, die durch die Heizvorrichtung 24 strömt, um so erwärmt zu werden, durch eine Luftmischklappe 25 eingestellt, wodurch die Temperatur und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, eingestellt werden.
Außerdem sind ein Drucksensor 26 zum Erfassen eines Hochdrucks, der der Druck des heißen Gases ist, und ein Temperatursensor 27 zum Erfassen der Temperatur des heißen Gases auf der Ausgabeseite des Kompressors 10 vorgesehen, und Messsignale von diesen Sensoren 26, 27 werden in eine ECU (eine elektronische Klimasteuereinheit) 28 eingegeben.
Dann werden in die ECU 28 zusätzlich zu den Messwerten der Sensoren 26, 27 Signale von einer Gruppe von Klimasteuersensoren 29, wie beispielsweise einem Innenluftsensor zum Erfassen der Temperatur der Innenluft, einem Außenluftsensor zum Erfassen der Temperatur der Außenluft und einem Sonnenlichtsensor zum Erfassen der in die Fahrgastzelle strahlenden Menge Sonnenlichts, sowie Betriebsschaltern 30 an einer Klimabedientafel eingegeben und die ECU 28 steuert automatisch die Klimastellglieder einschließlich der elektromagnetischen Kupplung 11, des Gebläses 23, des Auswahlventils 24 und der Luftmischklappe 25 unter Verwendung der eingegebenen Werte als Parameter anhand eines im Voraus in einem ROM gespeicherten Programms.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Klimasystems gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
1. Kühlmodus
In einem Kühlmodus wird das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 24, den äußeren Wärmetauscher 13, das Auffanggefäß 14, die Unterkühlungsvorrichtung 15, die Druckverminderungsvorrichtung 17, den inneren Wärmetauscher 18, den Speicher 31 und den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Durch diesen Aufbau wird das Kältemittel an dem äußeren Wärmetauscher 13 gekühlt, um durch Außenluft, die durch einen nicht dargestellten Kühllüfter eingeblasen wird, zu kondensieren. Dann wird das Kältemittel nach der Kondensation an dem Auffanggefäß 14 in Gas und Flüssigkeit getrennt, und nur das flüssige Kältemittel kann über die Unterkühlungsvorrichtung 15 und das Rückschlagventil 16 in die Druckverminderungsvorrichtung 17 strömen, sodass der Druck des Kältemittels in einer isenthalpischen Weise an der Druckverminderungsvorrichtung 17 mit dem Resultat eines Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittels reduziert wird.
Man beachte, dass normalerweise, wenn das Kältemittel an der Druckverminderungsvorrichtung 17 im Druck reduziert wird, da der Druck in einer solchen Weise reduziert wird, dass er eine Sättigungsflüssigkeitslinie überbrückt, das Kältemittel in einem Zweiphasenzustand vorliegt, in dem sowohl die flüssige als auch die gasförmige Phase existieren.
Dann strömt das Niederdruck-Kältemittel, dessen Druck so reduziert ist, in den inneren Wärmetauscher 18, wo das Kältemittel Wärme von darin durch das Gebläse 23 geblasener Luft absorbiert, um verdampft zu werden, wodurch die Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen werden soll, gekühlt wird, sodass das Innere der Fahrgastzelle gekühlt wird.
2. Heißgas-Heizmodus
Dieser Modus kann automatisch realisiert werden in einem Fall, in dem es nicht möglich ist, die Luft nur mit der Heizvorrichtung 24 auf eine ausreichende Temperatur zum Heizen zu heizen, da die Temperatur des Motorkühlmittels niedrig ist oder die Temperatur der Außenluft extrem niedrig ist, oder kann manuell in einem Fall realisiert werden, in dem ein Heißgas-Heizschalter (nicht dargestellt) manuell eingeschaltet wird.
Dann wird zum Beispiel, wenn der Heißgas-Heizschalter manuell eingeschaltet wird, um den Heißgas-Heizmodus auszuwählen, das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 20, die Drosselvorrichtung 21, die Bypassschaltung 19, den inneren Wärmetauscher 18, den Speicher 31 und den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Durch diesen Aufbau strömt das heiße Gas, das im Druck auf den maximal aushaltbaren Druck des inneren Wärmetauschers 18 an der Drosselvorrichtung 21 reduziert ist, in den inneren Wärmetauscher 18, wo die Luft, die in den inneren Wärmetauscher 18 geblasen wird, geheizt wird.
Wenn dies stattfindet, wird der Ausgabedruck des Kompressors 10, d.h. der Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge derart gesteuert, dass, wenn die Luftblasmenge des Gebläses 23 groß ist, der Hochdruck im Vergleich, wenn eine Luftblas menge klein ist, weiter auf einen Druck als Obergrenze erhöht wird, der aus dem Addieren eines Sicherheitsfaktors zu dem maximal aushaltbaren Druck des inneren Wärmetauschers 18 resultiert.
Insbesondere wird in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, der Hochdruck (der Kältemitteldruck) entsprechend einem Anstieg der Luftblasmenge, d.h, einer an das Gebläse 23 angelegten Spannung erhöht.
Man beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel, während die Luftblasmenge des Gebläses 23 basierend auf einer Zielauslasstemperatur TAO und der Temperatur des in die Heizvorrichtung 24 strömenden Motorkühlmittels automatisch gewählt wird, der Hochdruck selbstverständlich auch automatisch basierend auf einer manuell durch einen Insassen gewählten Luftblasmenge gesteuert werden kann.
Übrigens wird in diesem Ausführungsbeispiel der Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels, d.h. der Strömungsrate des ausgegebenen Kältemittels je Zeiteinheit durch seinerseits Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des Kompressors 10, d.h. der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit der elektromagnetischen Kupplung 11 gesteuert, und ein spezielles Steuerverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die in 4, 5 dargestellten Flussdiagramme beschrieben.
Zum Beispiel wird, falls der Heißgas-Heizschalter manuell eingeschaltet wird, basierend darauf, ob die Außentemperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 10°C) ist oder ob die Motorkühlmitteltemperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 60°C) ist oder nicht, bestimmt, ob der Heißgas-Heizmodus wirklich durchgeführt werden muss oder nicht (S1, S2).
Falls die Außentemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wird dann unter der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus nicht durchgeführt werden muss, das Heizen nur durch die Heizvorrichtung, d.h. das Motorkühlmittel mit dem ausgeschalteten Heißgas-Heizschalter durchgeführt (S3).
Falls dagegen die Außentemperatur gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird unter der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus durchgeführt werden muss, der Heißgas-Heizmodus ausgeführt (S4). Man beachte, dass, wenn der Heißgas-Heizmodus automatisch initiiert wird, der Ablauf von S4 startet.
Als nächstes wird eine aktuelle Luftblasmenge aus Steuersignalen von der ECU 28 erfasst, und ein Soll-Hochdruck-Kältemitteldruck (nachfolgend als ein Soll-Hochdruck bezeichnet) wird aus der so erfassten Luftblasmenge basierend auf einer in 3 dargestellten Abbildung bestimmt (S5, S6).
Dann wird bestimmt (S7), ob ein aktueller Hochdruck-Kältemitteldruck, d.h. der durch den Drucksensor 26 erfasste Druck (nachfolgend als ein aktueller Hochdruck bezeichnet) den Soll-Hochdruck übersteigt, und falls der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 unterbrochen, um so den Kompressor 10 zu stoppen (S8), und anschließend wird S11 ausgeführt.
Falls dagegen der aktuelle Hochdruck gleich oder niedriger als der Soll-Hochdruck ist, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 fortgesetzt, sodass der Kompressor 10 weiter betrieben wird (S9). Man beachte, dass, wenn die Anzahl der Bestimmungen, dass der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt, eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 10) übersteigt oder wenn die Dauerbetriebszeit des Kompressors 10 in Schritt S6 und danach eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet, dann unter Verwendung eines ähnlichen Verfahrens wie jenes in S2 bestimmt wird, ob der Heißgas-Heizmodus wirklich durchgeführt werden muss oder nicht (S10, S11).
Falls die Außenlufttemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wird dann unter der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus nicht ausgeführt werden muss, ein Heizen nur durch die Heizvorrichtung, d.h. das Motorkühlmittel mit dem unterbrochenen Heißgas-Heizschalter ausgeführt.
Falls dagegen die Außenlufttemperatur gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird unter der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus ausgeführt werden muss, der Heißgas-Heizmodus ausgeführt (S13).
Als nächstes wird die aktuelle Luftblasmenge aus Steuersignalen von der ECU 28 erfasst und ein Soll-Hochdruck wird aus der so erfassten Luftblasmenge bestimmt. Mit anderen Worten wird, falls die Luftblasmengen gleich sind, der vorher bestimmte Soll-Hochdruck beibehalten, oder falls die Luftblasmenge sich von der vorherigen Menge unterscheidet, wird ein Soll-Hochdruck neu bestimmt (S14 bis S16).
Dann wird bestimmt, ob der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt oder nicht (S17), und falls der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 unterbrochen, um so den Kompressor 10 zu stoppen (S18), und anschließend wird S11 ausgeführt.
Falls dagegen der aktuelle Hochdruck gleich oder niedriger als der vorbestimmte Druck ist, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 fortgesetzt und der Kompressor 10 wird weiter betrieben (S19). Man beachte, dass, wenn die Anzahl der Bestimmungen, dass der aktuelle Hochdruck gleich oder niedriger als der Soll-Hochdruck ist, eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 10) übersteigt oder die Dauerbetriebszeit des Kompressors 10 in S6 und danach eine vorbestimmte Zeitdauer übersteigt, unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie das in S2 wieder bestimmt wird, ob der Heißgas-Heizmodus wirklich ausgeführt werden muss oder nicht (S20, S11).
Als nächstes werden die Funktion und die Vorteile des Ausführungsbeispiels beschrieben.
Das Kältemittelgeräusch, das erzeugt wird, wenn das heiße Gas durch den inneren Wärmetauscher 18 strömt, wird mit größer werdender Kältemittelgeschwindigkeit in dem inneren Wärmetauscher 18, mit anderen Worten dem größer werdenden Druck des in den inneren Wärmetauscher 18 strömenden heißen Gases größer. Andererseits wird das Luftgeräusch durch das Gebläse 23 größer, wenn die Luftblasmenge größer wird.
Folglich wird in der Erfindung, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse 23 groß ist, das Kältemittelgeräusch durch das Luftgeräusch übertönt und es ist schwierig zu hören, falls, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse 23 groß ist, der Hochdruck so gesteuert wird, dass er höher vergrößert wird, als wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse 23 klein ist.
Außerdem kann im Allgemeinen, da eine hohe Heizleistung erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge groß ist, und im Gegensatz dazu eine hohe Heizleistung nicht erforderlich ist, wenn die Luftblasmenge klein ist, falls der Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge gesteuert wird, wie bei der Erfindung, das das Kältemittelgeräusch begleitende Geräusch, das von den Insassen bemerkt wird, wenn das Heizen unter Verwendung des heißen Gases durchgeführt wird, ohne Schädigung des Empfindens geheizt zu werden, reduziert werden.
Man beachte, dass 6 ein Beispiel eines Diagramms einer Beziehung zwischen einer Ein/Aus-Steuerung der elektromagnetischen Kupplung, wenn der Heißgas-Heizmodus verwendet wird, einem aktuellen Hochdruck (Kältemitteldruck) sowie einer Luftblasmenge (Gebläsespannung) und einem Zeitablauf ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Während im ersten Ausführungsbeispiel der Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels durch seinerseits Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des Kompressors 10 gesteuert wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Verstellkompressor, der die Ausgabemenge verändern kann, als Kompressor 10 benutzt, sodass, wie in 7 dargestellt, der Hochdruck durch Steuern der Kältemittelströmungsrate durch Verändern der Ausgabemenge gesteuert wird.
Man beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel als Verstellkompressor ein Taumelscheiben-Verstellkompressor verwendet wird, in dem die Ausgabemenge durch kontinuierliches Ändern des Hubs eines Kolbens durch kontinuierliches Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe kontinuierlich verändert wird.
Übrigens bedeutet die Ausgabemenge des Taumelscheiben-Verstellkompressors eine Ausgabemenge, die durch den Hub des Kolbens, den Durchmesser einer Zylinderbohrung und die Anzahl der Zylinder bestimmt wird.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
In den Ausführungsbeispielen ist das Gebläse 23 eines, das den Zentrifugallüfter verwendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und es ist unnötig zu erwähnen, dass auch ein Gebläse 23 mit einem Axiallüfter verwendet werden kann.
Zusätzlich werden in den Ausführungsbeispielen die Temperatur und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen werden soll, durch Steuern des Verhältnisses der Warmluftmenge und der Kaltluftmenge durch die Luftmischklappe 25 eingestellt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann auch ein Wiedererwärmungsverfahren verwendet werden, bei dem die gesamte kalte Luft, die durch den inneren Wärmetauscher 18 geströmt ist, durch die Heizvorrichtung 24 geheizt wird und die Temperatur und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen werden soll, durch Steuern der Heizmenge durch die Heizvorrichtung 24 gesteuert werden.
Zusätzlich wird in den vorgenannten Ausführungsbeispielen der Druck des Kältemittels durch die Druckverminderungsvorrichtung 17 in der isenthalpischen Wiese reduziert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und die Energie kann auch wiedergewonnen werden, während das Kältemittel unter Verwendung einer Expansionsvorrichtung in einer isentropischen Weise im Druck reduziert und im Volumen ausgedehnt wird.
Außerdem wird in den Ausführungsbeispielen das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 20, die Drosselvorrichtung 21, die Bypassschaltung 19, den inneren Wärmetauscher 18 und den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge während des Heißgas-Heizmodus zirkuliert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und zum Beispiel kann auch eine zweite Druckverminderungsvorrichtung vorgesehen sein, sodass das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 20, die Drosselvorrichtung 21, die Bypassschaltung 19, den inneren Wärmetauscher 18, die zweite Druckverminderungsvorrichtung, den äußeren Wärmetauscher 13 und den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge zirkuliert wird, wobei ein Wärmepumpenbetrieb durchgeführt wird, in dem Wärme von Außenluft durch den äußeren Wärmetauscher 13 aufgenommen wird.
Außerdem wird in den obigen Ausführungsbeispielen der Kompressor 10 durch Erhalten von Energie von dem Motor betrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann auch ein Elektromotor ausschließlich zum Betreiben des Kompressors 10 vorgesehen sein, sodass der Hochdruck durch Steuern der Drehzahl des Kompressors 10 gesteuert wird.
Außerdem ist die Erfindung in den Ausführungsbeispielen auf das Kraftfahrzeug-Klimasystem angewendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Außerdem sind in den Ausführungsbeispielen der äußere Wärmetauscher 13, das Auffanggefäß 14 und die Unterkühlungsvorrichtung 15 (einschließlich des Rückschlagventils 16) in der einen Einheit integriert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Außerdem ist in den Ausführungsbeispielen der Hochdruck gleich oder niedriger als der kritische Druck gemacht, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und der Hochdruck kann zum Beispiel auch gleich oder höher als der kritische Druck gemacht werden, indem als Kältemittel ein Gas wie beispielsweise Kohlendioxid verwendet wird.

Claims

Klimasystem, mit einem Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels; einem äußeren Wärmetauscher zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen Außenluft und dem Kältemittel; einem inneren Wärmetauscher zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen der Luft, die in eine Fahrgastzelle geblasen werden soll, und dem Kältemittel; einer entlang eines Kältemittelkanals, der den äußeren Wärmetauscher mit dem inneren Wärmetauscher verbindet, vorgesehenen Druckverminderungsvorrichtung zum Vermindern des Drucks des Kältemittels; einer Bypassschaltung zum Einleiten des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den inneren Wärmetauscher, wobei das Kältemittel an dem äußeren Wärmetauscher und der Druckverminderungsvorrichtung vorbei strömt; einem Auswahlventil zum Durchführen einer Auswahl zwischen einem Kühlmodus, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel durch den äußeren Wärmetauscher, die Druckverminderungsvorrichtung, den inneren Wärmetauscher und den Kompressor in dieser Reihenfolge zirkuliert wird, und einem Heißgas-Heizmodus, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel durch die Bypassschaltung, den inneren Wärmetauscher und den Kompressor in dieser Reihenfolge zirkuliert wird, einem Gebläse zum Schicken von Luft in den inneren Wärmetauscher; und einer Hochdrucksteuereinrichtung zum Steuern eines Hochdrucks des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels basierend auf der Luftblasmenge, sodass der Hochdruck des Kältemittels erhöht wird.
Klimasystem nach Anspruch 1, bei welchem eine zweite Druckverminderungsvorrichtung entlang der Bypassschaltung zum Reduzieren des Drucks des in den inneren Wärmetauscher zugeführten Kältemittels vorgesehen ist.
Klimasystem nach Anspruch 1, bei welchem die Hochdrucksteuereinrichtung den Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge nur in einem Fall steuert, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel zu dem inneren Wärmetauscher gedrückt wird.
Klimasystem nach Anspruch 1, bei welchem die Hochdrucksteuereinrichtung den Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge nur in einem Fall steuert, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel zu der Bypassschaltung gedrückt wird.
Klimasystem nach Anspruch 1, bei welchem die Hochdrucksteuereinrichtung den Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor (10) ausgegebenen Kältemittels steuert.
Klimasystem nach Anspruch 5, bei welchem die Hochdrucksteuereinrichtung die Strömungsrate des Kältemittels durch Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des Kompressors steuert.
Klimasystem nach Anspruch 5, bei welchem die Hochdrucksteuereinrichtung die Strömungsrate des Kältemittels durch Ein- und Ausschalten einer elektromagnetischen Kupplung zum Übertragen von Energie zu dem Kompressor steuert.
Klimasystem nach Anspruch 5, bei welchem der Kompressor ein Verstellkompressor ist, der die theoretische Kapazität verändern kann, und bei welchem ferner die Hochdrucksteuereinrichtung die Strömungsrate des Kältemittels durch Verändern der theoretischen Kapazität steuert.
Klimasystem nach Anspruch 1, bei welchem der Kompressor durch Erhalten von Energie von einer Antriebsquelle für ein Fahrzeug arbeitet.