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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kältemittelkreislaufsystem mit
einem Heißgas-Bypass-Aufbau,
in welchem aus einem Kompressor abgegebenes Heißgaskältemittel direkt in einen Verdampfer
eingeleitet wird, nachdem dieses dekomprimiert wird, während es
einen Kondensor während
einer Heizbetriebsart im Sinne eines Bypasses umgeht. Das Kältemittelkreislaufsystem
bestimmt einen Kältemittelmangel
während
der Heizbetriebsart genau, und ist für eine Fahrzeugluftklimatisierungsanlage
geeignet.
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2. Beschreibung des verwandten
Bereichs der Technik:
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In
einer konventionellen Fahrzeugklimaanlage wird in ein Passagierabteil
geblasene Luft unter Verwendung von Heißwasser (Motorkühlwasser), welches
durch einen heizenden Wärmetauscher strömt, als
eine Heizquelle während
einer Heizbetriebsart im Winter erhitzt. In diesem Fall wird, wenn die
Temperatur von Heißwasser
niedrig ist, die Temperatur von in das Passagierabteil geblasener
Luft gesenkt, und die Heizkapazität für das Passagierabteil wird
unzureichend.
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JP-A-5-272817
beschreibt ein Kältemittelkreislaufsystem,
welches eine Heizbetriebsart unter Verwendung eines Heißgaskältemittel-Bypass-Aufbaus
einstellen kann. In dem konventionellen System wird, wenn die Temperatur
von Heißwasser
niedriger als eine vorbestimmte Temperatur zu einer Motorstartzeit
ist, von einem Kompressor abgegebenes Heißgaskältemittel in einen Verdampfer
eingeleitet, während
ein Kondensor im Sinne eines Bypasses umgangen wird, so dass durch
den Verdampfer durchtretende Luft durch Wärme von dem Gaskältemittel
erhitzt wird. Das heißt,
der Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems
wird derart geschaltet, dass der Verdampfer als eine Kühleinheit
während
einer Kühlbetriebsart
verwendet wird, und als eine Heizeinheit während der Heizbetriebsart verwendet
wird.
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Jedoch
wird in dem konventionellen System, wenn eine Kältemittelmenge innerhalb eines
Heißgas-Bypass-Kreises
unzureichend ist, in dem Kondensor verbleibendes Kältemittel
nur zurückgewonnen.
Selbst wenn die Kältemittelmenge
in dem Kältemittelkreislauf
infolge einer Kältemittelleckage
aus einer Komponente oder einer Leitung des Kältemittelkreislaufsystems stark
reduziert ist, wird der Betrieb des Kompressors kontinuierlich durchgeführt. Der Kompressor
kann deshalb in diesem Fall beschädigt werden.
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Des
Weiteren zeigt US-A-5 291 941 ein Kältemittelkreislaufsystem, auf
deren Grundlage der Oberbegriff des anliegenden Anspruchs 1 definiert ist.
Insbesondere umfasst dieses konventionelle Kältemittelkreislaufsystem einen
Heißgas-Bypass-Durchtritt,
durch welchen von einem Kompressor abgegebenes Kältemittel direkt in eine Kältemitteleinlassseite
eines Verdampfers strömt,
so dass der Verdampfer als ein Radiator während einer Heizbetriebsart
infolge des Heißgas-Bypasses verwendet wird.
Zusätzlich
erfasst ein Drucksensor einen Kältemitteldruck
von Kältemittel,
welches in die Hauptführung
des Kältemittelkreislaufs
strömt.
Wenn der durch diesen Drucksensor erfasste Druck in dem ordnungsgemäßen Bereich
ist, wird der Kompressor angetrieben. In der Heizbetriebsart wird
der Kompressor jedoch ungeachtet des erfassten Drucks stets angetrieben.
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Des
Weiteren offenbart US-A-5 457 965 eine Vorrichtung zum Erfassen
eines niedrigen Niveaus von Kältemittel,
welches durch ein Motorfahrzeug-Kältemittelkreislaufsystem zirkuliert.
Das niedrige Niveau von Kältemittel
wird festgestellt, wenn ein Überheizzustand
des Kältemittels
existiert. Dieser Überheizzustand
von Kältemittel
kann als eine Funktion von Kältemitteldruck
und Temperatur bestimmt werden. Das Kältemittelkreislaufsystem von
US-A-5 457 965 umfasst keinen Heißgas-Bypass-Durchtritt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
Blick auf die vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Kältemittelkreislaufsystem
mit einem Heißgas-Bypass-Aufbau
bereitzustellen, welcher einen Kompressor während einer Heizbetriebsart
selbst dann schützt,
wenn eine Kältemittelleckage
verursacht wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in einem Kältemittelkreislaufsystem
ein Heißgas-Bypass-Durchtritt
vorgesehen, durch welchen von einem Kompressor abgegebenes Kältemittel
direkt in eine Kältemitteleinlassseite
eines Verdampfers strömt,
so dass der Verdampfer infolge des Heißgas-Bypasses als ein Radiator
während
einer Heizbetriebsart verwendet wird. Das Kältemittelkreislaufsystem enthält eine
Erfassungseinheit zum Erfassen eines Kältemitteldrucks von Kältemittel,
welches durch den Heißgas-Bypass-Durchtritt
während
der Heizbetriebsart strömt,
und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Kompressors.
Die Steuereinheit stellt einen Kältemittelmangel
auf der Grundlage des erfassten Kältemitteldrucks fest, und stoppt den
Betrieb des Kompressors, wenn der Kältemittelmangel festgestellt
wird. Als ein Ergebnis ist der Kompressor während der Heizbetriebsart infolge
des Heißgas-Bypasses
akkurat bzw. genau geschützt, wenn
eine Kältemittelleckage
in dem Kältemittelkreislaufsystem
bewirkt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
genauer ersichtlich, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen
betrachtet wird, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht ist, welche ein Kältemittelkreislaufsystem gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm einer Luftklimatisierungs-Elektroniksteuereinheit
(ECU) gemäß der ersten
Ausführungsform
ist;
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3 ein
Graph ist, welcher ein Verhältnis zwischen
einem Kältemitteldruck
und einer Betriebszeit nach dem Start einer Heizbetriebsart zeigt,
wenn unterschiedliche Kältemittelmengen
verwendet werden;
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4 ein
Flussdiagramm der ECU zur Bestimmung eines Kältemittelmangels gemäß der ersten
Ausführungsform
ist;
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5 ein
Graph ist, welcher einen Kältemittelmangelbereich
an einer Hochdruckkältemittelseite gemäß der ersten
Ausführungsform
ist;
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6 ein
Graph ist, welcher einen Kältemittelmangelbereich
in einer Hochdruckkältemittelseite eines
Kältemittelkreislaufsystems
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 ein
Mollier-Diagramm von Kältemittel R134a
eines Kältemittelkreislaufsystems
zum Bestimmen eines Kältemittelmangels
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
schematische Ansicht ist, welche das Kältemittelkreislaufsystem gemäß der dritten Ausführungsform
zeigt;
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9 ein
Flussdiagramm einer Elektroniksteuereinheit (ECU) zum Bestimmen
eines Kältemittelmangels
gemäß der dritten
Ausführungsform
ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
In der ersten Ausführungsform
wird ein Kältemittelkreislaufsystem der
vorliegenden Erfindung typischerweise auf eine Fahrzeugklimaanlage
angewandt. Ein Kompressor 10 des Kältemittelkreislaufsystems wird
durch einen Fahrzeugmotor 12 über eine elektromagnetische Kupplung 11 angetrieben.
Beispielsweise ist der Kompressor ein Turbinenkompressor von der
Art mit festem Volumen.
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Eine
Kältemittelabgabeseite
des Kompressors 10 ist an einem Kondensor 14 über ein
erstes elektromagnetisches Ventil 13 angeschlossen, und eine
Kältemittelauslassseite
des Kondensors 14 ist an einen Sammler 15 angeschlossen,
in welchem gasförmiges
Kältemittel
und flüssiges
Kältemittel voneinander
abgeschieden werden und flüssiges Kältemittel
darin aufbewahrt wird. Das erste elektromagnetische Ventil 13 wird
für eine
Kühlbetriebsart des
Kältemittelkreislaufsystems
verwendet. Außenluft
außerhalb
eines Passagierabteils wird durch einen Kühllüfter 14a zu einem
Kondensor 14 geblasen, um einem Wärmetausch mit Kältemittel
in dem Kondensor 14 unterzogen zu werden.
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Eine
Kältemittelauslassseite
des Sammlers 15 ist an ein thermisches Expansionsventil
(d.h. eine erste Dekompressionseinheit) 16 angeschlossen, und
eine Kältemittelauslassseite
des thermischen Expansionsventils 16 ist an einem Verdampfer 18 über ein
Absperrventil 17 angeschlossen. Des Weiteren ist eine Kältemittelauslassseite
des Verdampfers 18 an eine Kältemittelsaugseite des Kompressors 10 über einen
Akkumulator 19 angeschlossen.
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In
dem thermischen Expansionsventil 16 ist ein Ventilöffnungsgrad
(d.h. eine Kältemittelströmungsmenge)
derart eingestellt, dass ein Überheizgrad
von Kältemittel
an einem Auslass des Verdampfers 18 auf einem vorbestimmten
Grad während
eines Normalbetriebs (d.h. Kühlbetriebsart)
des Kältemittelkreislaufsystems
gehalten wird. In dem Akkumulator 19 werden gasförmiges Kältemittel
und flüssiges
Kältemittel
derart abgeschieden, dass flüssiges Kältemittel
darin aufbewahrt wird, und gasförmiges Kältemittel
und ein wenig flüssiges
Kältemittel,
welches Öl
enthält,
in eine Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 gesaugt werden.
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Andererseits
ist zwischen der Kältemittelabgabeseite
des Kompressors 10 und der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 18 ein
Heißgas-Bypass-Durchtritt 20 vorgesehen,
durch welchen Heißgaskältemittel,
welches von dem Kompressor 10 abgegeben wird, den Kondensor 14 und
die anderen Komponenten im Sinne eines Bypass umgeht. Ein zweites
elektromagnetisches Ventil 21 und eine Drossel (d.h. eine
zweite Dekompressionseinheit) 21a sind in Reihe in dem
Heißgas-Bypass-Durchtritt 20 vorgesehen.
In der ersten Ausführungsform
ist die Drossel 21a eine feste Drossel, so wie eine Öffnung und
eine Kapillareinrichtung.
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Der
Verdampfer 18 ist in einem Klimatisierungsgehäuse 22 der
Fahrzeugklimaanlage angeordnet. Deshalb wird durch ein elektrisches
Gebläse 23 geblasene
Luft durch den Verdampfer 18 einem Wärmetausch mit Kältemittel
unterzogen. Während der
Kühlbetriebsart
des Kältemittelkreislaufsystems absorbiert
Kältemittel
in dem Verdampfer 18 Wärme von
Luft, so dass durch den Verdampfer 18 durchtretende Luft
gekühlt
wird. Andererseits strömt
während der
Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems Heißgaskältemittel
mit einer hohen Temperatur von dem Kompressor 10 in den
Verdampfer 18 durch den Heißgas-Bypass-Durchtritt 20,
so dass durch den Verdampfer 18 durchtretende Luft geheizt
wird. Während
der Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems
wird der Verdampfer 18 als ein Radiator verwendet.
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Ein
heizender Wärmetauscher 24 zum
Heizen von Luft ist in dem Klimatisierungsgehäuse 22 an einer bezüglich der
Luft stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 18 angeordnet. Heißwasser
von dem Fahrzeugmotor 12 wird in den heizenden Wärmetauscher 24 eingeleitet,
so dass durch den heizenden Wärmetauscher 24 durchtretende
Luft unter Verwendung von Heißwasser
von dem Fahrzeugmotor 12 als eine Wärmequelle erhitzt wird. Luft
von dem heizenden Wärmetauscher 24 wird
in das Passagierabteil durch Luftauslässe an bezüglich der Luft stromabwärtigen Seiten
des heizenden Wärmetauschers 24 geblasen.
Ein Wasserventil 25 zur Steuerung einer Strömungsmenge
von Heißwasser,
welches in dem heizenden Wärmetauscher 24 strömt, ist
in einem Heißwasserkreis
des Fahrzeugmotors 12 angeordnet.
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In
der ersten Ausführungsform
wird während der
Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems der
heizende Wärmetauscher 24 als
eine Hauptheizeinheit verwendet, und der Verdampfer 18 wird
als eine Hilfs- bzw. Zusatzheizeinheit verwendet.
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Die
Komponenten der Fahrzeugklimaanlage werden durch eine Luftklimatisierungs-Elektroniksteuereinheit
(ECU) 26 gesteuert. Die ECU 26 enthält einen
Mikrocomputer und Schaltkreise um den Mikrocomputer herum. Die ECU 26 führt Berechnungen in Übereinstimmung
mit vorbestimmten Programmen auf der Grundlage von Eingangssignalen
aus, und steuert Betriebsvorgänge
der elektromagnetischen Kupplung 11, der ersten und zweiten
elektromagnetischen Ventile 13, 21 und anderer
Komponenten (z.B. 14a, 23, 25).
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2 ist
ein Blockdiagramm der ECU 26. Wie in 2 gezeigt
ist, werden Signale von einer Sensorgruppe in die ECU 26 eingegeben.
Die Sensorgruppe enthält
einen Innenluft-Temperatursensor 30 zum Erfassen von Temperatur
von Innenluft (d.h. Luft innerhalb des Passagierabteils), einen
Außenluft-Temperatursensor 31 zum
Erfassen von Temperatur von Außenluft
(d.h. Luft außerhalb
des Passagierabteils), einen Sonnenlichtsensor 32 zum Erfassen
einer Sonnenlichtmenge, welche in das Passagierabteil eintritt;
einen Lufttemperatursensor 33 zum Erfassen von aus dem
Verdampfer 18 geblasener Lufttemperatur, einen Wassertemperatursensor 34 zum
Erfassen einer Wassertemperatur des Fahrzeugmotors 12,
und einen Kältemitteldrucksensor 35 zum
Erfassen eines von dem Kompressor 10 abgegebenen Kältemitteldrucks.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Lufttemperatursensor 33 in
dem Luftklimatisierungsgehäuse 22 an
einer unmittelbar bezüglich
der Luft stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 18 angeordnet, um die aus dem Verdampfer 18 geblasene
Luft tmperatur zu erfassen. Des Weiteren ist der Kältemitteldrucksensor 35 an
der Kältemittelabgabeseite
des Kompressors 10 angeordnet, um einen aus dem Kompressor 10 abgegebenen
hochdruckseitigen Kältemitteldruck Phi
zu erfassen.
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Des
Weiteren werden auch Betriebssignale von einer Betriebsschaltergruppe
eines Klimatisierungs-Betriebspanels 40 in die ECU 26 eingegeben. Das
Betriebspanel 40 ist um ein Instrumentenpanel des Passagierabteils
herum angeordnet. Die Betriebsschaltergruppe, welche auf dem Betriebspanel 40 vorgesehen
ist, enthält:
einen Heißgasschalter (d.h.
einen Zusatzheizschalter) 41 zum Ausgeben eines Betriebssignals
der Heizbetriebsart infolge des Heißgas-Bypasses; einen Luftauslassbetriebsart-Auswählschalter 42 zum
Schalten einer Luftauslassbetriebsart wie einer Gesichtsbetriebsart,
einer Zwei-Niveau-Betriebsart, einer Fußbetriebsart und einer Defrosterbetriebsart;
einen Temperatureinstellschalter 43 zum Einstellen von
Temperatur innerhalb des Passagierabteils; einen Klimatisierungsschalter 44 zum
Einstellen der Kühlbetriebsart;
und einen Luftmengen-Einstellschalter 45 zum Einstellen
einer Luftmenge, welche aus dem Gebläse 23 ausgeblasen
wird.
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Als
nächstes
wird nun der Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der ersten
Ausführungsform
beschrieben. Zunächst
wird, wenn der Klimatisierungsschalter 44 eingeschaltet
ist und ein Betriebssignal für
die Kühlbetriebsart
ausgegeben wird, durch die ECU 26 das erste elektromagnetische
Ventil 13 geöffnet
und das zweite elektromagnetische Ventil 21 geschlossen.
In diesem Fall wird die elektromagnetische Kupplung 11 eingeschaltet,
so dass der Kompressor 10 durch den Fahrzeugmotor 12 angetrieben
wird.
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Somit
ist die Kühlbetriebsart
(normale Betriebsart) des Kältemittelkreislaufsystems
eingestellt. Während
der Kühlbetriebsart
tritt Kältemittel,
welches von dem Kompressor 10 abgegeben wird, durch das erste
elektromagnetische Ventil 13, und strömt in den Kondensor 14,
um durch Außenluft
in dem Kondensor 14 gekühlt
und kondensiert zu werden. Kondensiertes Kältemittel, welches in dem Kondensor 14 kondensiert
wurde, strömt
in den Sammler 15, und wird in gasförmiges Käl temittel und flüssiges Kältemittel
in den Sammler 15 abgeschieden. Nur flüssiges Kältemittel von dem Sammler 15 wird
in dem thermischen Expansionsventil 16 dekomprimiert, um zu
Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Gas/Flüssigkeits-Kältemittel zu werden.
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Niedrigdruck-Kältemittel
von dem thermischen Expansionsventil 16 strömt in den
Verdampfer 18, nachdem dieses durch das Absperrventil 17 durchgetreten
ist, und wird durch Absorption von Wärme von aus der Gebläseeinheit 23 geblasener Luft
verdampft. Durch den Verdampfer 18 gekühlte Luft wird in das Passagierabteil
geblasen, um das Passagierabteil zu kühlen. Gasförmiges Kältemittel, welches in dem Verdampfer 18 verdampft
wurde, wird in die Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 durch den Akkumulator 19 gesaugt.
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Andererseits
wird, wenn der Heißgasschalter 41 im
Winter eingeschaltet ist und das Betriebssignal für die Heizbetriebsart
ausgegeben wird, durch die ECU 26 das erste elektromagnetische
Ventil 13 geschlossen und das zweite elektromagnetische
Ventil 21 geöffnet.
Deshalb ist der Heißgas-Bypass-Durchtritt 20 geöffnet und
die Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems
eingestellt. In diesem Fall wird, wenn die elektromagnetische Kupplung 11 eingeschaltet
ist und der Kompressor 10 durch den Fahrzeugmotor 12 angetrieben
wird, Hochtemperatur-Kältemittel,
welches von dem Kompressor 10 abgegeben wird, in der Drossel 21a dekomprimiert, nachdem
dieses durch das zweite elektromagnetische Ventil 21 geströmt ist,
und strömt
in den Verdampfer 18. Das Absperrventil 17 hindert
gasförmiges
Kältemittel
aus dem Heißgas-Bypass-Durchtritt 20 daran,
zu dem thermischen Expansionsventil 16 hin zu strömen.
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Während der
Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems
wird, weil Wärme
von Überheiz-Gaskältemittel,
welches in der Drossel 21a dekomprimiert wird, auf Luft
abgestrahlt wird, welche durch das Gebläse 23 geblasen wird,
durch den Verdampfer 18 durchtretende Luft erhitzt. Hier
entspricht die von gasförmigem
Kältemittel
in dem Verdampfer 18 abgestrahlte Wärmemenge einer Kompressionsvorgangsmenge
des Kompressors 10. Während
der Heizbetriebsart, wenn die Wassertemperatur von dem Fahrzeugmotor 12 auf
eine vorbestimmte Temperatur angestiegen ist, strömt Heißwasser
in den heizenden Wärmetauscher 24 durch
das Wasserventil 25, und Luft von dem heizenden Wärmetauscher 24 wird
des Weiteren durch den heizenden Wärmetauscher 24 geheizt.
Deshalb ist in diesem Fall die in das Passagierabteil geblasene
Lufttemperatur erhöht.
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Gasförmiges Kältemittel,
welches in den Verdampfer 18 geblasen wurde, wird in den
Kompressor 10 durch den Sammler 19 gesaugt, um
in dem Kompressor 10 komprimiert zu werden. Während der Heizbetriebsart
im Winter wird im Allgemeinen Außenluft in das Luftklimatisierungsgehäuse 22 zum Entfrosten
einer Windschutzscheibe eingeleitet.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Kältemittelkreislaufsystems
mit einem Kältemittelmangel während der
Heizbetriebsart beschrieben. 3 zeigt
Variationen des Kältemitteldrucks
nachdem die Heizbetriebsart startet, wenn eine Kältemittelmenge auf 300 g und
50 g eingestellt ist. Hier ist die Kältemittelmenge die abgedichtete
Kältemittelmenge
eines Heißgas-Bypass-Kreislaufs,
welcher aus einem geschlossenen Kreis der Kältemittelabgabeseite des Kompressors 10,
dem Heißgas-Bypass-Durchtritt 20, dem
Verdampfer 18 und der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 zusammengesetzt ist. In der Fahrzeugklimaanlage
ist eine nötige
Kältemittelmenge des
Heißgas-Bypass-Kreises
etwa gleich oder größer als
150 g, zum Erhalt von Zusatzheizleistung. Deshalb ist, wenn die
Kältemittelmenge
50 g ist, die in dem Heißgas-Bypass-Kreis
zirkulierende Kältemittelmenge
unzureichend.
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In 3 bezeichnet
RH-1 einen hochdruckseitigen Kältemitteldruck,
wenn die abgedichtete Kältemittelmenge
auf 300 g eingestellt ist, RH-2 bezeichnet einen hochdruckseitigen
Kältemitteldruck,
wenn die abgedichtete Kältemittelmenge
auf 50 g eingestellt ist, RL-1 bezeichnet einen niedrigdruckseitigen Kältemitteldruck,
wenn die abgedichtete Kältemittelmenge
auf 300 g eingestellt ist, und RL-2 bezeichnet einen niedrigdruckseitigen
Kältemitteldruck,
wenn die abgedichtete Kältemittelmenge
auf 50 g eingestellt ist. Des Weiteren ist in 3 die
Außenlufttem peratur
auf –10°C eingestellt,
und die Kompressionsdrehzahl auf 1500 U/min eingestellt.
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Während des
Kältemittelmangels
(z.B. RH-2, RL-2), wenn die Heizbetriebsart in dem Kältemittelkreislaufsystem
eingestellt ist, wird die in den Kompressor 10 gesaugte
Kältemitteldichte
kleiner, und sowohl der hochdruckseitige Kältemitteldruck (d.h. der Abgabekältemitteldruck
des Kompressors 10) als auch der niedrigdruckseitige Kältemitteldruck
(d.h. der Saugkältemitteldruck
des Kompressors 10) stark verringert, dies im Vergleich
mit dem normalen Zustand der Kältemittelmenge
(RH-1, RL-2, z.B. 300 g).
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Somit
kann während
der Heizbetriebsart infolge des Heißgas-Bypasses durch Erfassen
eines Absinkens des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks oder des niedrigdruckseitigen
Kältemitteldrucks
ein Kältemittelmangel
festgestellt werden. Wenn der Kältemittelmangel
durch die ECU 26 festgestellt wird, wird der Betrieb des
Kompressors 10 gestoppt, so dass der Kompressor 10 geschützt wird.
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4 zeigt
eine Steuerroutine der ECU 26 während der Heizbetriebsart des
Kältemittelkreislaufsystems.
Die Steuerroutine von 4 beginnt beispielsweise, wenn
ein Zündschalter
(nicht gezeigt) des Fahrzeugmotors 12 eingeschaltet wird
und der Heißgasschalter 41 des
Klimatisierungsbetriebs-Panels 40 eingeschaltet wird.
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In
Schritt S100 werden Sensorsignale von den Sensoren 30 bis 35 und
Betriebssignale von den Betriebsschaltern 41 bis 45 des
Klimatisierungsbetriebs-Panels 40 eingegeben. Als nächstes,
in Schritt S110, wird das Flag G auf 0 gesetzt, der Timer H auf 0
gesetzt, und der Timer J auf 0 gesetzt, so dass eine Initialisierung
durchgeführt
wird.
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Als
nächstes
wird im Schritt S130 festgestellt, ob oder ob nicht die Außenlufttemperatur
Tam gleich oder niedriger als –20°C ist. Wenn
die Außenlufttemperatur
Tam gleich oder niedriger als –20°C ist, wird
ferner festgestellt, ob oder ob nicht der Timer J eine vorbestimmte
Zeit (z.B. 30 Sekunden) durchläuft.
Der Timer J wird unmittelbar nachdem die Steuerroutine beginnt,
auf 0 gesetzt. In diesem Fall wird das erste elektromagnetische
Ventil 13 geöffnet,
und das zweite elektromagnetische Ventil 21 wird geschlossen,
so dass die Kühlbetriebsart
eingestellt ist. Das heißt,
bis der Timer J die vorbestimmte Zeit (z.B. 30 Sekunden) durchläuft, ist
die Kühlbetriebsart
als erstes eingestellt.
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In
Schritt S160 wird die elektromagnetische Kupplung 11 eingeschaltet,
und der Kompressor 10 betätigt. Als nächstes wird in Schritt S170
der Timer J um 1 Sekunde erhöht
(d.h. J = J + 1). Die Kühlbetriebsart
wird provisorisch zur Rückgewinnung
von Kältemittel
in den Heißgas-Bypass-Durchtritt
eingestellt, welches in dem Kondensor 14 während eines Stopps
des Kältemittelkreislaufsystems
verbleibt. Wenn die Außenlufttemperatur
Tam gleich oder niedriger als –20°C ist, wird
der Kältemittelsättigungsdruck
relativ zu der Außenlufttemperatur
Tam stark gesenkt. In diesem Zustand wird ein Druckunterschied zwischen
dem Kältemitteldruck
des Kondensors 14 und dem Saugkältemitteldruck des Kompressors 10 klein,
und es ist schwierig, in dem Kondensor 14 zurückbleibendes
Kältemittel
zurück
zu gewinnen. Deshalb wird in der ersten Ausführungsform die Kühlbetriebsart
provisorisch bei einer Startzeit des Kältemittelkreislaufsystems eingestellt,
so dass in dem Kondensor 14 verbleibendes Kältemittel
zwangsweise zurück
gewonnen werden kann, wenn die Außenlufttemperatur Tam gleich
oder niedriger als –20° ist.
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Der
Kältemittelrückgewinnungsbetrieb
wird durchgeführt,
bis der Timer J die vorbestimmte Zeit (z.B. 30 Sekunden) durchläuft. Wenn
die vorbestimmte Zeit in Schritt S140 abläuft, wird in Schritt S180 das
erste elektromagnetische Ventil 13 geschlossen und das
zweite elektromagnetische Ventil 21 wird geöffnet, und
die Heizbetriebsart des Kältemittelkreislaufsystems
wird eingestellt.
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Als
nächstes
wird in Schritt S190 festgestellt, ob oder ob nicht das Flag G 0
ist (d.h. G = 0). Da das Flag bei der Initialisierung auf 0 gesetzt
wird, wird festgestellt, ob oder ob nicht der Timer H die vorbestimmte
Zeit (z.B. 30 Sekunden) in Schritt S200 durchläuft. Der Timer H bezeichnet
die Zeit nachdem die Heizbetriebsart beginnt. Wenn der Timer H die vorbestimmte
Zeit in Schritt S200 nicht durchläuft, wird der Timer H in Schritt
S210 dahingehend geändert,
um 1 erhöht
zu werden (d.h. H = H +1). Als nächstes
wird in Schritt S220 die elektromagnetische Kupplung 11 eingeschaltet,
und der Kompressor 10 in Betrieb gesetzt. Wenn der Timer
H die vorbestimmte Zeit (z.B. H ≥ 30
Sekunden) durchläuft,
wird festgestellt, ob oder ob nicht der hochdruckseitige Kältemitteldruck
Phi während
der Heizbetriebsart höher als
ein eingestellter Wert ist, welcher einem Kältemittelmangelbereich S entspricht.
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Der
Kältemittelmangelbereich
S wird auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Außenlufttemperatur
Tam und dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck
Phi, gezeigt in 5, bestimmt. In 5 bezeichnet
die Linie PO eine Grenzlinie zwischen einem Kältemittelmangelbereich S und
einem normalen Bereich. Die Zuordnung von 5 wird zuvor
in dem ROM des Mikrocomputers der ECU 26 gespeichert. Der
Kompressor 10 und die Hochdruckleitungsabschnitte des Kältemittelkreislaufsystems
werden allgemein in dem Motorabteil des Fahrzeugs angeordnet, und
sind der Außenluft
ausgesetzt. Deshalb wird, selbst wenn die Kältemittelmenge in einem normalen
Bereich ist, die Grenzlinie PO in Übereinstimmung mit einem Absinken
der Außenlufttemperatur
gesenkt.
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Wenn
festgestellt wird, dass der hochdruckseitige Kältemitteldruck Phi in Schritt
S230 in dem normalen Zustand ist (d.h. Phi > PO), wird der eingeschaltete Zustand
der elektromagnetischen Kupplung 11 kontinuierlich aufrechterhalten,
und der Kompressor 10 wird kontinuierlich betrieben. Wenn
andererseits in Schritt S230 festgestellt wird, dass der hochdruckseitige
Kältemitteldruck
Phi in dem Kältemittelmangelbereich
S (d.h. Phi < PO)
ist, wird die elektromagnetische Kupplung 11 ausgeschaltet,
und der Betrieb des Kompressors 10 wird in Schritt S240 gestoppt.
Des Weiteren wird in Schritt S240 das Flag G auf 1 gesetzt. Anschließend wird
das Steuerprogramm in diesem Fall direkt von Schritt S190 zu Schritt
S240 bewegt, und der Stoppzustand des Kompressors 10 wird
aufrechterhalten.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Kältemittelmangel infolge der
Kältemittelleckage
zu einer Außenseite
bewirkt wird, der Betrieb des Kompressors 10 gestoppt.
Deshalb kann diese verhindern, dass der Kompressor 10 mit
Schmierölmangel
arbeitet, und der Kompressor 10 wird akkurat geschützt.
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Des
Weiteren wird gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, nachdem die vorbestimmte Zeit, nachdem
die Heizbetriebsart beginnt, bei Schritt S200 abläuft, der
Kältemittelmangel auf
der Grundlage des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks Phi in Schritt
S230 bestimmt. Deshalb wird der Kältemittelmangel des Kältemittelkreislaufsystems
akkurat bestimmt.
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Wie
in 3 gezeigt, ist zu einer Betriebszeit unmittelbar
nach dem Startbetrieb der Heizbetriebsart ein Druckunterschied zwischen
den hochdruckseitigen Kältemitteldrücken (oder
zwischen den niedrigdruckseitigen Kältemitteldrücken) während des normalen Kältemittelzustands
und während
des Kältemittelmangelzustands
klein. Jedoch wird, nachdem die vorbestimmte Zeit (z.B. 30 Sekunden)
abläuft, nach
dem Startbetrieb der Heizbetriebsart, der Druckunterschied zwischen
den hochdruckseitigen Kältemitteldrücken (oder
zwischen den niedrigdruckseitigen Kältemitteldrücken) während des normalen Kältemittelzustands
und während
des Kältemittelmangelzustands
größer.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird, nachdem die vorbestimmte Zeit,
nachdem die Heizbetriebsart beginnt, abläuft, der Kältemittelmangel auf der Grundlage
des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks
Phi bestimmt, und der Kältemittelmangel
wird akkurat festgestellt.
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Eine
zweite bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Der hochdruckseitige Kältemitteldruck
Phi wird in Übereinstimmung
mit einem Absinken der Drehzahl des Kompressors 10 gesenkt.
Deshalb wird in der zweiten Ausführungsform die
Grenzlinie PO des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks Phi zwischen
dem während
der normalen Kältemittelbetriebsart
und dem während
des Kältemittelmangelzustands
dahingehend korrigiert, gesenkt zu werden, dies als ein Absinken
der Drehzahl des Kompressors 10. Somit wird selbst dann,
wenn die Außenlufttemperatur
Tam und die Drehzahl des Kompressors 10 sich ändern, der
Kältemittelmangel
akkurat bestimmt. Wie in 6 gezeigt, wird dann, wenn die
Kompressordrehzahl sich von 1500 U/min auf 700 U/min ändert, die
Grenzlinie PO dahingehend korrigiert, gesenkt zu werden.
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Des
Weiteren wird, wenn die zu dem Verdampfer 18 geblasene
Luftmenge während
der Heizbetriebsart erhöht
ist, die Heizabstrahlmenge in dem Verdampfer 18 erhöht, und
der hochdruckseitige Kältemitteldruck
Phi gesenkt. Deshalb kann die Grenzlinie PO des hochdruckseitigen
Kältemitteldrucks
Phi zwischen dem während
des normalen Kältemittelzustands
und während
des Kältemittelmangelzustands dahingehend
korrigiert werden, gesenkt zu werden, sowie eine in den Verdampfer 18 geblasene
Luftmenge ansteigt.
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Eine
dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben. 7 ist
ein Mollier-Diagramm eines Kältemittels
R134a eines Kältemittelkreislaufsystems
gemäß der dritten
Ausführungsform.
Während
dem Kältemittelmangelzustand
ist der Überheizgrad
des Kältemittels
im Vergleich zu dem während
des normalen Zustands erhöht.
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In Übereinstimmung
mit der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, wie in 8 gezeigt,
ein Kältemitteltemperatursensor 36 zum
Erfassen des Überheizgrades
von hochdruckseitigem Kältemittel
des Weiteren an einer Kältemittelabgabeseite
des Kompressors 10 angeordnet, und der Überheizgrad SH des hochdruckseitigen
Kältemittels
wird auf der Grundlage der Kältemitteltemperatur,
welche durch den Kältemitteltemperatursensor 36 erfasst
wird, und des Kältemitteldrucks
berechnet, welcher durch den Kältemitteldrucksensor 35 erfasst wird.
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9 zeigt
eine Steuerroutine der ECU 26 eines Kältemittelkreislaufsystems gemäß der dritten Ausführungsform.
Wie in 9 gezeigt, wird in Schritt S230a, welcher Schritt
S230 in 4 entspricht, bestimmt, ob oder
ob nicht der Überheizgrad SH
des hochdruckseitigen Kältemittels
gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Grad (z.B. 20°C) ist. Wenn
der Überheizgrad
SH des hochdruckseitigen Kältemittels
größer als
der vorbestimmte Wert ist, wird der Kältemittelmangel festgestellt,
und die elektromagnetische Kupplung 11 wird ausgeschaltet,
so dass der Betrieb des Kompressors 10 bei Schritt S240
gestoppt wird. In 9 sind die anderen Schritte ähnlich denen
von 4.
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Bei
der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Überheizgrad
SH des hochdruckseitigen Kältemittels
auf der Grundlage der Kältemitteltemperatur, welche
durch den Kältemitteltemperatursensor 36 erfasst
wird, und des Kältemitteldrucks
berechnet, welcher durch den Kältemitteldrucksensor 35 erfasst wird.
Während
des Kältemittelmangelzustands
ist jedoch auch, wie in 7 gezeigt, der Überheizgrad SH
des niedrigdruckseitigen Kältemittels
ebenso im Vergleich zu dem normalen Zustand erhöht. Deshalb kann der Überheizgrad
SH des niedrigdruckseitigen Kältemittels
an einer Position, wie dem Kältemitteleinlass
und -auslass des Verdampfers 18, der Bodenseite des Akkumulators 19 und
der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 erfasst werden, und der Kältemittelmangel
kann auf der Grundlage des Überheizgrades
SH des niedrigdruckseitigen Kältemittels
bestimmt werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen
derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben
wurde, ist zu bemerken, dass vielfältige Änderungen und Modifikationen
für Fachleute
ersichtlich sind.
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Beispielsweise
sind in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, welche in 1 gezeigt
ist, der Sammler 15 und das thermische Expansionsventil 16 in
dem Kältemittelkreislauf der
Kühlbetriebsart
angeordnet. Jedoch kann in diesem Fall der Sammler 15 nicht
vorgesehen sein, und eine feste Drossel kann an stelle des thermischen
Expansionsventils 16 verwendet werden. Des Weiteren kann
anstelle sowohl des ersten als auch des zweiten elektromagnetischen
Ventils 13, 20, eine einzelne Umschalteinheit
verwendet werden.
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In
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, wie in 2 gezeigt,
ist der Heißgasschalter 41 zum
Einstellen der Heizbetriebsart in dem Klimatisierungsbetriebs-Panel 40 vorgesehen. Jedoch
kann die Heizbetriebsart durch den anderen Schalter ohne Verwendung
des Heißgasschalters 41 eingestellt
werden. Zum Beispiel kann in einem Fahrzeug mit einem manuellen
Betriebsschalter zum Durchführen
einer Leerlaufanhebungssteuerung des Fahrzeugmotors die Heizbetriebsart
infolge des Heißgas-Bypasses
mit einem Einschaltbetrieb des manuellen Betriebsschalters gestartet
werden.
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Des
Weiteren wird in einem Fahrzeug, in welchem eine nötige Bedingung
einer Heizeinheit des Fahrzeugmotors durch eine Motor-Elektroniksteuereinheit
festgestellt wird und die Heizeinheit des Fahrzeugmotors automatisch
in Betrieb gesetzt wird, die Heizbetriebsart infolge des Heißgas-Bypasses automatisch
auf der Grundlage eines Heizsignals von der Motor-Elektroniksteuereinheit
gestartet werden.
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Solche Änderungen
und Modifikationen sind innerhalb des Bereichs der vorliegenden
Erfindung, wie sie durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.