DE19714501A1 - Kompressions-Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressions-Kältemittelkreislauf einer Klimaan­ lage insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Maßnahme zur Beeinflus­ sung des Kältemitteldruckes, insbesondere des Druckniveaus stromauf des Kompressors, in Abhängigkeit von zumindest einer Randbedingung. Zum technischen Umfeld wird insbesondere auf die DE 37 06 152 A1 verwiesen.

Die Komponenten von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen werden zumeist im Hin­ blick auf maximale Kälteleistungserzeugung konzipiert, d. h. neben einem leistungsfähigen Kompressor für das in einem Kreislauf umgewälzte Kälte­ mittel ist insbesondere auch ein entsprechend angepaßter Kondensator zur Rückkühlung des Kältemittels vorgesehen. Nun wird aber die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges nicht nur dann betrieben, wenn hohe Kälteleistung gefragt ist, sondern auch an Regentagen oder an Tagen mit niedriger Au­ ßentemperatur, um auch hier ein angenehmes Klima im Innenraum des Kraftfahrzeuges zu erhalten. Zwangsläufig ist aufgrund der dann niedrigen Kälteleistungsanforderung auch das Druckniveau im Kältemittelkreislauf re­ lativ niedrig. Insbesondere wenn als Kompressor ein solcher nach dem Bau­ prinzip der Flügelzelle verwendet wird, können in diesem dann undefinierte Arbeitsbedingungen entstehen. Diese wirken sich so aus, daß der notwendi­ ge Anpreßdruck der Flügel an die Laufbahnen des Kompressors mangels Hochdruck nicht zustande kommt. Die Folge hiervon sind unerwünschte teilweise lautstarke Betriebsgeräusche der Klimaanlage bzw. insbesondere des Kompressors.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß (als Randbe­ dingung) Druckschwingungen im Kältemittelkreislauf mittels eines Schwin­ gungsaufnehmers erfaßt und durch die geeignete Maßnahme über eine Druckerhöhung abgebaut werden. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, den Druck im Kältemittelkreis­ lauf gezielt dann zu erhöhen, wenn Druckschwingungen, die die oben ge­ schilderten unerwünschten Folgen haben können, auftreten. Zur Druckerhö­ hung wird dabei eine geeignete Maßnahme ergriffen, und zwar in Abhängig­ keit von einer Randbedingung, nämlich den genannten Druckschwingungen. Zwar ist es aus der eingangs genannten DE 37 06 152 A1 bereits bekannt, einen Kältemittelkreislauf mittels einer Steuerschaltung derart zu steuern, daß die Kompressorleistung, die Kondensatorleistung und/oder die Ver­ dampferleistung in geeigneter Weise beeinflußt werden können, wobei in dieser Schrift ebenfalls Maßnahmen zur Beeinflussung des Druckniveaus im Kältemittelkreislauf vorgesehen sind, jedoch erfolgt dort die Steuerung im Hinblick auf einen optimalen Wirkungsgrad der Kraftfahrzeug-Klimaanlage. Aus diesem Grunde können bei dieser bekannten Klimaanlage zwar eine Vielzahl von Randbedingungen berücksichtigt werden, wie beispielsweise die Temperatur des Kältemittels, oder insbesondere auf der Hochdruckseite des Kompressors auch der Druck des Kältemittels, jedoch ist in dieser Schrift nur vom Absolutwert des Kältemitteldruckes die Rede, und insbesondere nur vom Druck auf der Hochdruckseite des Kompressors. In der vorliegenden Erfindung hingegen ist der Kältemitteldruck stromauf des Kompressors, d. h. auf dessen Saugseite oder Niederdruckseite von besonderer Bedeutung, da in diesem Bereich die geschilderten Druckschwingungen auftreten, welche dann durch eine Druckerhöhung im Kältemittelkreislauf insbesondere auf der Kompressor-Saugseite eliminiert werden sollen.

Aus diesem Grunde ist als Randbedingung, aufgrund derer die druckerhö­ henden Maßnahmen ergriffen werden, auch nicht ein Absolutwert des Käl­ temitteldruckes von Bedeutung, sondern die mögliche Existenz von Druck­ schwingungen im Kältemittelkreislauf, welche wie angegeben mittels eines Schwingungsaufnehmers erfaßt werden. Ein derartiger Schwingungsauf­ nehmer kann im übrigen ähnlich ausgebildet sein wie ein sog. Klopfsensor an einer Brennkraftmaschine, der dem Fachmann bekannt ist.

An dieser Stelle soll noch kurz darauf hingewiesen werden, daß es grund­ sätzlich möglich ist, die eingangs geschilderte Problematik durch Anhebung des Druckniveaus im Kältemittelkreislauf zu beseitigen, da hierdurch eben auch das im Kompressor entstehende Geräusch beseitigt wird. In besonders einfachen Fällen kann es zur Problemlösung bereits ausreichend sein, Ex­ pansionsventile mit geringeren Überhitzungen zu verwenden, was sich dann auch im Taktbetrieb der Klimaanlage mit einem immer noch genügend gro­ ßen Massendurchsatz des Kältemittels äußert. Möglicherweise ist es auch ausreichend, grundsätzlich leistungsschwächere Kondensatorsysteme im Hinblick auf eine Drucksteigerung im Kältemittelkreislauf auch beim sog. Teillastbetrieb zu verwenden, ohne daß der erfindungsgemäß vorgeschla­ gene Schwingungsaufnehmer überhaupt erforderlich ist.

Verwendet man nun jedoch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwin­ gungsaufnehmer, so sollen, wie ebenfalls angegeben, geeignete Maßnah­ men zur Druckerhöhung eingeleitet werden. Eine mögliche derartige Maß­ nahme besteht darin, die Rückkühlung des Kältemittels im üblichen Konden­ sator zu verringern. Hierzu kann entweder über eine geeignete Ventileinheit die aktive Kondensatorfläche verringert werden, so wie dies für einen Ver­ dampfer einer Klimaanlage grundsätzlich aus der DE 32 12 979 A1 bekannt ist. Es ist aber auch möglich, zur Druckerhöhung die Kondensator- Stirnfläche zu verringern, beispielsweise durch geeignetes Positionieren ei­ ner Jalousie oder dgl., wodurch die Durchsatzmenge des das Kältemittel im Kondensator rückkühlenden Luftstromes herabgesetzt wird. In gleicher Wei­ se wirkt eine entsprechende Ansteuerung eines den Luftdurchsatz durch den Kondensator bewerkstelligenden Lüfters. Konkret kann beispielsweise die Lüfterdrehzahl gezielt herabgesetzt werden, wenn Druckschwingungen im Kältemittelkreislauf erkannt werden.

Eine weitere Maßnahme zum Abbau von Druckschwingungen über eine Er­ höhung des Druckniveaus im Kältemittelkreislauf insbesondere stromauf des Kompressors, d. h. auf dessen Saugseite liegt darin, das Kältemittel zu behei­ zen. Dies kann mittels elektrischer Heizelemente erfolgen, es ist aber auch möglich, geeignete Wärmetauscher im Kältemittelkreislauf vorzusehen, mit Hilfe derer das Kältemittel beispielsweise vom Kühlwasser einer das Kraft­ fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine gezielt erwärmt wird. Die letzt­ genannten Maßnahmen zur Erwärmung des Kältemittels in einem Kompres­ sions-Kältemittelkreislauf sind im übrigen an sich bekannt und zwar aus der DE 33 44 998 C2.

Weiterhin ist es möglich, thermostatische Expansionsventile mit einer Druck­ erkennung zum Zwecke der Massendurchsatzerhöhung über längere Öff­ nungszeiten bei niedrigeren Kälteleistungen vorzusehen, da sich auch hier­ durch Druckschwingungen im Kältemittelkreislauf abbauen lassen. Stets werden mit den beschriebenen Maßnahmen auf einfache Weise Geräusche verhindert, die sich bei Klimaanlagenbetrieb in einem Kompressions- Kältemittelkreislauf insbesondere bei Kondensatorsystemen, die auf hohe Kälteleistung ausgelegt sind, einstellen können.

Claims (4)

1. Kompressions-Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Maßnahme zur Beeinflussung des Kältemitteldruckes, insbesondere des Druckniveaus stromauf des Kompressors, in Abhängigkeit von zumindest einer Randbedingung dadurch gekennzeichnet, daß als Randbedingung Druckschwingun­ gen im Kältemittelkreislauf mittels eines Schwingungsaufnehmers er­ faßt und durch die geeignete Maßnahme über eine Druckerhöhung abgebaut werden.

2. Kompressions-Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als geeignete Maßnahme das Ausmaß der Rückkühlung des Kältemittels in einem Kondensator verringert wird.

3. Kompressions-Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als geeignete Maßnahme das Kältemit­ tel beheizt wird.

4. Kompressions-Kältemittelkreislauf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als geeignete Maßnahme der Massen­ durchsatz von Kältemittel durch ein Druckschwingungen erkennendes Expansionsventil über längere Öffnungszeiten desselben erhöht wird.