DE3724430C2

DE3724430C2 -

Info

Publication number: DE3724430C2
Application number: DE3724430A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 7582 Buehlertal De Nolting; Helmut Dipl.-Ing. Steinmann (Fh), 7570 Baden-Baden, De
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-07-23
Filing date: 1987-07-23
Publication date: 1991-05-02
Also published as: FR2618386B1; IT1226922B; FR2618386A1; IT8821374A0; DE3724430A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage zum Klimatisieren des Innenraums eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (DE-OS 29 52 210) wird bei abgeschalteter Heizanlage in der ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung die Verdampfertemperatur durch Zu- und Abschalten des Kompressors der Kälteanlage gesteuert. Dieser Betriebsmodus der Klimaanlage wird "gleitende Kälteregelung" genannt. In diesem Betriebsmodus wird jedoch keine nennenswerte Entfeuchtungswirkung der Innenraumluft erzielt.

Die Umschalteinrichtung wird in ihre zweite Schaltstellung von einer einen Feuchtigkeitssensor enthaltenden Steuervorrichtung umgeschaltet, die ein Umschaltsignal in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit der Innenraumluft und/oder des Feuchtigkeitsniederschlags auf den Innenflächen der Scheiben des Innenraums erzeugt. In der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung wird die Temperatur des Verdampfers auf den niedrigst zulässigen Wert, im allgemeinen 0°C, geregelt und die gewünschte Innenraumtemperatur durch nachfolgendes Aufheizen der gekühlten Luft eingestellt. Dieser Betriebsmodus der Klimaanlage wird Kälteregelung mit Gegenheizen oder Reheat-Betrieb genannt. In dieser Betriebsart wird eine gute Entfeuchtung der Innenraumluft erzielt, was aber durch die maximale Kühlleistung mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage zu schaffen, welche mit geringem Energieverbrauch eine ausreichende Entfeuchtung des klimatisierten Raumes gestattet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil der Kombination des Reheat-Betriebes mit guter Entfeuchtungswirkung und der gleitenden Kälteregelung mit geringem Energieverbrauch. Im sog. Semi-Reheat-Betrieb oder moderaten Reheat-Betrieb werden die Entfeuchtungsbedingungen optimal eingehalten und gleichzeitig durch nur angepaßte Absenkung der Verdampfertemperatur der Energieverbrauch reduziert. Dabei sind zwei Arten des Semi-Reheat-Betriebes möglich, die beide gleich gute Entfeuchtungsergebnisse bei geringem Energieverbrauch erzielen. Der Vorgabewert wird in dem einen Fall gleich dem um einen festen Betrag reduzierten Istwert der Außentemperatur und im anderen Fall gleich dem um einen festen Betrag reduzierten Sollwert der Innenraumtemperatur bemessen. Zweckmäßigerweise wird der feste Betrag im ersten Fall ungefähr 6°C und im zweiten Fall ungefähr etwa 8°C gewählt.

Durch die Bindung der Betriebsmoden-Umschaltung an die Solltemperatur des Innenraums wird ein gleitender Übergangsbereich von der einen in die andere Betriebsart geschaffen, wobei auch noch im Bereich der gleitenden Kälteregelung eine brauchbare Entfeuchtungswirkung erzielt wird. In jeder Betriebsart wird eine optimale Funktion der Klimaanlage sichergestellt, die unabhängig von dem Eingriff einer Bedienungsperson arbeitet.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Klimaanlage zum Klimatisieren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 ein Diagramm der Verdampfertemperatur T_V in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_A.

Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte Klimaanlage weist eine an sich bekannte Kälteanlage und eine an sich bekannte Heizanlage auf, von welchen jeweils nur die Wärmetauscher dargestellt sind, so der Verdampfer 10, auch Kühlwärmetauscher genannt, der Kälteanlage und der Heiz-Wärmetauscher 11 der Heizanlage, der in dem Luftstrom, der dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, dem Verdampfer 10 nachgeordnet ist. Die Temperatur sowohl des Verdampfers 10 als auch des Heiz-Wärmetauschers 11 ist regelbar, wozu eine Regeleinrichtung 12 vorgesehen ist, die mit einem die Innenraum-Isttemperatur T_Iist erfassenden Innenfühler 13, einem die Innenraum-Solltemperatur T_Isoll vorgebenden Sollwertgeber 14, einem die Außentemperatur T_A erfassenden Außenfühler 15 und einem die Isttemperatur T_V des Verdampfers 10 erfassenden Verdampferfühler 16 zusammenwirkt. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen dieser Fühler und des Sollwertgebers erzeugt die Regeleinrichtung 12 Stellgrößen für ein erstes Stellglied 17, das den Verdampfer 10 reguliert und ein zweites Stellglied 18, das den Heiz-Wärmetauscher 11 reguliert. Das Stellglied 17 kann beispielsweise von einer elektrischen Kupplung repräsentiert werden, die den Kompressor im Kältekreislauf des Verdampfers 10 ein- und ausschaltet, um so die Verdampfertemperatur T_V auf den gewünschten Wert einzustellen. Das Stellglied 18 kann beispielsweise eine motorisch gesteuerte Wärmeklappe sein, die mehr oder weniger heißes Abgas über den Wärmetauscher 11 führt und somit dessen Temperatur regelt.

Im einzelnen besteht die Regeleinrichtung 12 aus einem ersten Regler 19, der aus der Regelabweichung zwischen Solltemperatur T_Isoll und Isttemperatur T_Iist des Innenraums eine Stellgröße generiert und diese auf einen ersten Eingang 201 einer Umschalteinrichtung 20 legt. Ein zweiter Regler 21 bildet aus der Abweichung zwischen der Isttemperatur T_V des Verdampfers 10 und einer Ausgangsgröße eines Differenzbildners 22 eine Steuergröße, die dem zweiten Eingang 202 der Umschalteinrichtung 20 zugeführt ist. An dem Differenzbildner 22 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Außentemperatur T_A und eine konstante Größe x₁ gelegt, die etwa gleich 6°C bzw. 6°K bemessen ist. Die Umschalteinrichtung 20 wird von dem Ausgangssignal eines Komparators 23 von ihrer in Fig. 1 dargestellten ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung (in Fig. 1 strichliniert angedeutet) und umgekehrt geführt. In der ersten Schaltstellung ist der Ausgang des ersten Reglers 19 mit dem ersten Stellglied 17 für den Verdampfer 10 verbunden. In der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung 20 ist einerseits der Ausgang des ersten Reglers 19 mit dem Eingang des zweiten Stellgliedes 18 für den Heiz-Wärmetauscher 11 und andererseits der Ausgang des zweiten Reglers 21 mit dem Eingang des ersten Stellgliedes 17 für den Verdampfer 10 verbunden. An dem einen Eingang des Komparators 23 liegt das Ausgangssignal des Sollwertgebers 14 und an dem anderen Eingang des Komparators 23 das Ausgangssignal des Außenfühlers 15. Ist letzteres größer als das Sollwertgebersignal, liegt also die Außentemperatur T_A höher als der eingestellte Sollwert T_Isoll der Innenraumtemperatur, so nimmt die Umschalteinrichtung 20 ihre in Fig. 1 ausgezogen dargestellte erste Schaltstellung ein. Sinkt umgekehrt die Außentemperatur T_A unter die eingestellte Solltemperatur T_Isoll ab, so wird das Ausgangssignal des Komparators 23 logisch L und die Umschalteinrichtung 20 wird in ihre strichliniert dargestellte zweite Schaltstellung überführt.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Klimaanlage läßt sich unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte Diagramm wie folgt erläutern.

Solange die Außentemperatur T_A größer ist als die vorgegebene Solltemperatur T_Isoll des Innenraumes und damit die Umschalteinrichtung 20 in der in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Stellung verbleibt, wird bei abgeschaltetem Heiz-Wärmetauscher 11 eine sog. gleitende Kälteregelung durchgeführt, bei welcher die Temperatur T_V des Verdampfers 10 in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen der Solltemperatur T_Isoll und der Isttemperatur T_Iist des Innenraums eingestellt wird.

Liegt die Außentemperatur T_A im Bereich zwischen 0°C und der eingestellten Solltemperatur T_Isoll des Innenraums, so bewirkt das Ausgangssignal des Komparators 23 ein Verbleiben der Umschalteinrichtung 20 in ihrer in Fig. 1 strichliniert dargestellten zweiten Schaltstellung. Die Regelung des Heiz-Wärmetauschers 11 wird nun wirksam und die Temperatur des Heiz-Wärmetauschers 11 wird in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen Solltemperatur T_Isoll und Isttemperatur T_Iist des Innenraums eingestellt. Zugleich wird die Verdampfertemperatur T_V des Verdampfers 10 so eingestellt, daß sie immer um einen konstanten Vorgabewert x₁ unter der Außentemperatur T_A liegt. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Regler 21 neben dem Ausgangssignal des Verdampferfühlers 16 eine Eingangsgröße zugeführt ist, die um den Betrag x₁ 6°C unter der Außentemperatur T_A liegt. Der Verlauf der Verdampfertemperatur T_V in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_A ist in Fig. 2 als Kurve 1 gekennzeichnet. Deutlich ist zu erkennen, daß in dem Bereich von ungefähr 0°C, hier etwa von 2°C, bis zu der vorgegebenen Sollwerttemperatur T_Isoll die Verdampfertemperatur T_V immer um den Betrag x₁ unter der Außentemperatur T_A liegt. Durch diese beschränkte Absenkung der Verdampfertemperatur T_V vor Wiederaufheizen der dem Innenraum zugeführten Luft im Heiz-Wärmetauscher 11 wird eine gute Entfeuchtung bei tragbarem Energieverbrauch erzielt.

In einer Abwandlung der beschriebenen Schaltungsanordnung kann die Verbindung des einen Eingangs des Differenzbildners 22 mit dem Ausgang des Außenfühlers 15 aufgehoben und statt dessen dieser Eingang des Differenzbildners 22 mit dem Ausgang des Sollwertgebers 14 verbunden werden. An dem anderen Eingang des Differenzbildners 22 wird ein fester Spannungswert gelegt, der einer Temperatur von x₂ 8°C entspricht. In diesem Fall ist der Verlauf der Verdampfertemperatur T_V in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_A als Kurve 2 im Diagramm der Fig. 2 dargestellt. Deutlich ist zu sehen, daß bei Erreichen einer Verdampfertemperatur T_V, die um den Betrag x₂ unter der Sollwerttemperatur T_Isoll liegt, die Verdampfertemperatur T_V auf diesen Wert auch bei höherer Außentemperatur T_A verbleibt.

Claims

1. Klimaanlage zum Klimatisieren des Innenraums eines Fahrzeugs mit einer einen Verdampfer enthaltenden Kälteanlage und einer einen Heiz-Wärmetauscher enthaltenden Heizanlage, wobei der Heiz-Wärmetauscher in einem den Innenraum zugeführten Luftstrom dem Verdampfer nachgeordnet ist, mit einer Regeleinrichtung, die einen die Isttemperatur des Innenraums erfassenden Innenfühler, einen die Innenraum-Solltemperatur vorgebenden Sollwertgeber und einen die Isttemperatur des Verdampfers erfassenden Verdampferfühler aufweist und in Abhängigkeit von deren Ausgangssignalen Stellgrößen für ein den Verdampfer regulierendes erstes Stellglied und für ein den Heiz-Wärmetauscher regulierendes zweites Stellglied erzeugt, und mit einer mittels einer Steuervorrichtung umschaltbaren Umschalteinrichtung zum Ändern des Betriebsmodus von reiner Kälteregelung auf Kälteregelung mit Gegenheizen und umgekehrt, wobei eine von der Differenz zwischen Soll- und Istwert der Innenraumtemperatur abhängige Stellgröße in einer ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung dem ersten Stellglied (gleitende Kälteregelung) und in einer zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung dem zweiten Stellglied zugeführt wird (Reheat-Betrieb), dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung (20) dem ersten Stellglied (17) eine von der Differenz zwischen dem Istwert der Verdampfertemperatur (T_V) und einem Vorgabewert abhängige Stellgröße zugeführt wird (moderater Reheat-Betrieb) und daß die Steuervorrichtung (23) für die Umschalteinrichtung (20) ein Umschaltsignal derart erzeugt, daß die Umschalteinrichtung (20) bei einem Istwert der Außentemperatur (T_A), der größer ist als der Sollwert der Innenraumtemperatur (T_Isoll), ihre erste Schaltstellung (gleitende Kälteregelung) und bei einem Istwert der Außentemperatur (T_A), der zwischen ungefähr 0°C und dem Sollwert der Innenraumtemperatur (T_Isoll) liegt, seine zweite Schaltstellung (moderater Reheat-Betrieb) einnimmt.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (23) mit einem die Außentemperatur (T_A) erfassenden Außenfühler (15) verbunden ist und daß der Vorgabewert gleich dem um einen festen Betrag (x₁) reduzierten Istwert der Außentemperatur (T_A) bemessen ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Betrag (x₁) etwa 6°C beträgt.

4. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (23) mit dem Sollwertgeber (14) verbunden ist und daß der Vorgabewert gleich dem um einen festen Betrag (x₂) reduzierten Sollwert der Innenraumtemperatur (T_Isoll) bemessen ist.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Betrag (x₂) etwa 8°C beträgt.