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DE10306394A1 - Refrigerant circuit with a regulated swash plate compressor - Google Patents

Refrigerant circuit with a regulated swash plate compressor Download PDF

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DE10306394A1
DE10306394A1 DE10306394A DE10306394A DE10306394A1 DE 10306394 A1 DE10306394 A1 DE 10306394A1 DE 10306394 A DE10306394 A DE 10306394A DE 10306394 A DE10306394 A DE 10306394A DE 10306394 A1 DE10306394 A1 DE 10306394A1
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DE
Germany
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refrigerant
swash plate
pressure
control valve
compressor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10306394A
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German (de)
Inventor
Henry Hartung
Heiko Dröse
Klaus Gebauer
Thomas Reske
Harry Nissen
Thomas Küppers
Dikran-Can Magzalci
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Priority to EP04000690A priority patent/EP1450041A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf mit einem geregelten Taumelscheibenkompressor, bei dem das Kältemittel nacheinander den Taumelscheibenkompressor, einen Kältemittelkühler als Kältemittelverflüssiger, ein den Kältemittelfluß regelndes Expansionsorgan und einen Verdampfer, die jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, durchströmt. Sie löst die Aufgabe, den Kältemittelkreislauf und die Kreislaufführung alternativ und auf einfache Weise zu regeln. Dazu ist das Regelventil (8) ein 3-Wege-Regelventil mit einem Saugdruck- (8.1), einem Hochdruck- (8.2) und einem Kurbelkammeranschluß (8.3), vor dem Eingang des Verdampfers (6) ist ein Temperaturfühler oder in der Saugleitung vor dem Taumelscheibenkompressor (1) ein Drucksensor angeordnet, der über eine Regelelektronik (9) mit dem Stellantrieb (8.4) des Regelventils (8) in Wirkverbindung steht, und die neigungsverstellbare Taumelscheibe des Taumelscheibenkompressors (1), das Regelventil (8) und der Temperaturfühler (10) bzw. der Drucksensor bilden einen Saugdruckregelkreis aus.The invention relates to a refrigerant circuit with a regulated swash plate compressor, in which the refrigerant flows through the swash plate compressor in succession, a refrigerant cooler as a refrigerant condenser, an expansion element regulating the refrigerant flow and an evaporator, which are each connected to one another by a refrigerant line. It solves the task of regulating the refrigerant circuit and the circuit management alternatively and in a simple manner. For this purpose, the control valve (8) is a 3-way control valve with a suction pressure (8.1), a high pressure (8.2) and a crank chamber connection (8.3), in front of the inlet of the evaporator (6) there is a temperature sensor or in the suction line the swash plate compressor (1) is arranged with a pressure sensor, which is connected via control electronics (9) to the actuator (8.4) of the control valve (8), and the tilt-adjustable swash plate of the swash plate compressor (1), the control valve (8) and the temperature sensor ( 10) or the pressure sensor form a suction pressure control circuit.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf mit einem geregelten Taumelscheibenkompressor, insbesondere für eine mit dem Kältemittel R744 (CO2-Kältemittel) betriebene Kfz-Klimaanlage.The invention relates to a refrigerant circuit with a regulated swash plate compressor, in particular for a motor vehicle air conditioning system operated with the refrigerant R744 (CO 2 refrigerant).

In Kfz-Klimaanlagen wird die Luft, die der Fahrgastzelle zugeführt wird, an einem Wärmetauscher (Verdampfer) gekühlt, wobei das in diesen geleitete Kältemittel verdampft und die dafür erforderliche Wärmemenge der vorbeiströmenden Luft entzieht. In einem Kreisprozeß wird das Kältemittel durch Zustandsänderungen aufbereitet, so daß für das Kühlen der Luft eine begrenzte Kältemittelmenge ausreicht. In einem zweiten Wärmetauscher, dem Gaskühler oder Kondensator (Kältemittelvertlüssiger), wird dem Kältemittel die im Verdampfer zugeführte Wärmemenge durch Außenluft wieder entzogen, wozu zwischen dem Kältemittel und der Außenluft eine Temperaturdifferenz herrschen muß. Daher wird das gasförmige Kältemittel in einem Kompressor verdichtet und in seiner Temperatur erhöht, bevor es in den Gaskühler geleitet und dort verflüssigt wird. Zwischen dem Verdampfer und dem Gaskühler ist des weiteren ein Expansionsorgan angeordnet, um das im Kompressor verdichtete und somit mit einem höheren Druck und mit einer höheren Temperatur versehene Kältemittel wieder zu entspannen und um den Kältemittelfluß zu regeln. Kompressor und Expansionsventil trennen den Kältemittelkreislauf in einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich. Üblicherweise befindet sich im Hochdruckbereich, also im Bereich des verdichteten Kältemittels zwischen dem Kompressor und dem Expansionsorgan auch ein Kältemittelsammler, in dem das stark hygroskopische Kältemittel getrocknet wird, um Korrossionsschäden im Verdichter zu vermeiden.In automotive air conditioning systems, the air the supplied to the passenger compartment is on a heat exchanger (Evaporator) cooled, where the refrigerant conducted in this evaporates and the for it required amount of heat the flowing past Deprives air. The refrigerant is removed in a cycle state changes processed so that for cooling the Air a sufficient amount of refrigerant is sufficient. In a second heat exchanger, the gas cooler or condenser (refrigerant liquefier), becomes the refrigerant the supplied in the evaporator heat through outside air withdrawn again, for which purpose between the refrigerant and the outside air there must be a temperature difference. Therefore, the gaseous refrigerant compressed in a compressor and raised in temperature before it in the gas cooler passed and liquefied there becomes. There is also an expansion element between the evaporator and the gas cooler arranged to be compressed in the compressor and thus with a higher pressure and with a higher one Refrigerant with temperature to relax again and to regulate the refrigerant flow. The compressor and expansion valve separate the refrigerant circuit into one High pressure and a low pressure area. Usually located in the high pressure area, i.e. in the area of the compressed refrigerant also a refrigerant collector between the compressor and the expansion device, in which the highly hygroscopic refrigerant is dried, about corrosion damage to avoid in the compressor.

In Kraftfahrzeug-Klimaanlagen werden in der Regel Taumelscheibenkompressoren (Kompressoren) eingesetzt. Bei einem in der DE 41 39 186 A1 beschriebenen Kompressor wird eine Drehbewegung der in einem Kurbelgehäuse angeordneten Taumelscheibe über Verbindungselemente oder Kupplungsglieder in eine hin- und hergehende Bewegung von in Zylindern bewegbar angeordneten Kolben umgesetzt. In diesen wird aus einer Ansaugkammer angesaugtes gasförmiges Kältemittel komprimiert und durch eine Ausstoßkammer ausgefördert. Der Hub der Kolben ändert sich in Übereinstimmung mit Änderungen im Neigungswinkel der Taumelscheibe. Dieser Neigungswinkel wird in bekannter Weise durch eine Regelung des Druckes in der Kurbelkammer, in der die Taumelscheibe angeordnet ist, mit Bezug zum Ansaugdruck im Zylinder eingestellt, wobei dieser Druck durch ein im Zylinderblock untergebrachtes Regelventil geregelt wird. Als Ergebnis dessen wird die Neigung der Taumelscheibe geändert, um die Förderleistung des Kompressors an die geforderte Kälteleistung anzupassen. Zur Stabilisierung der Neigungsstellung der Taumelscheibe ist diese durch eine Regelfeder in Richtung der Reduzierung ihrer Schrägstellung, also in Richtung einer Verkleinerung des Hubvolumens, vorgespannt.Swashplate compressors (compressors) are generally used in motor vehicle air conditioning systems. With one in the DE 41 39 186 A1 described compressor, a rotary movement of the swash plate arranged in a crankcase is converted via connecting elements or coupling elements into a reciprocating movement of pistons arranged movably in cylinders. In this, gaseous refrigerant drawn in from a suction chamber is compressed and discharged through an exhaust chamber. The stroke of the pistons changes in accordance with changes in the inclination angle of the swash plate. This angle of inclination is adjusted in a known manner by regulating the pressure in the crank chamber in which the swash plate is arranged, with reference to the intake pressure in the cylinder, this pressure being regulated by a control valve housed in the cylinder block. As a result, the inclination of the swash plate is changed in order to adapt the delivery capacity of the compressor to the required cooling capacity. To stabilize the inclined position of the swash plate, it is biased by a control spring in the direction of reducing its inclined position, that is, in the direction of reducing the stroke volume.

Wegen der schnellen Änderung der Betriebsbedingungen infolge der Fahrzeugbewegung mit wechselnden Fahrgeschwindigkeiten und unterschiedlichem Wärmeeinfall unterliegt der Kältebedarf großen Schwankungen, an den sich die Kälteleistung des Kompressors anpassen muß. In der CH 690 189 A5 ist ein Regelverfahren beschrieben, bei dem der Kältemittelkreislauf in Strömungsrichtung hinter dem Expansionsventil und dem sich hinter diesem anschließenden Wärmeaustauscher mit dem Triebraum (Kurbelkammer) des Kompressors verbunden ist, so daß in diesem mindestens angenähert derselbe Druck wie an dieser Verbindungsstelle vorhanden ist. Die Leistungsregelung erfolgt dabei durch ein Regelventil, daß in Strömungsrichtung hinter dieser Verbindungsstelle und an der Saugseite des Kompressors angeordnet ist, so daß die Verstellung der Neigung der Taumelscheibe durch die geregelte Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und demjenigen an der Saugseite erfolgt.Because of the rapid change in the operating conditions as a result of the movement of the vehicle with changing driving speeds and different heat incidence, the cooling requirement is subject to large fluctuations to which the cooling capacity of the compressor has to adapt. In the CH 690 189 A5 A control method is described in which the refrigerant circuit is connected in the flow direction behind the expansion valve and the heat exchanger that follows it with the drive chamber (crank chamber) of the compressor, so that at least approximately the same pressure as at this connection point is present in the latter. The power control is carried out by a control valve that is arranged in the flow direction behind this connection point and on the suction side of the compressor, so that the adjustment of the inclination of the swash plate is effected by the regulated difference between the pressure in the crank chamber and that on the suction side.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kältemittelkreislauf mit einem geregelten Taumelscheibenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ und auf einfache Weise zu regeln.It is an object of the invention, one Refrigerant circulation with a regulated swash plate compressor according to the generic term of claim 1 alternatively and in a simple manner.

Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelkreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.This task is done in a refrigerant cycle according to the preamble of claim 1 by its characterizing Features and a method with the features of claim 7 solved.

Der vorgeschlagene Kältemittelkreislauf besteht aus einem Taumelscheibenkompressor (Kompressor), an dessen Ausgang ein Hochdruckabschnitt mit einem Gaskühler oder Kältemittelvertlüssiger und an dessen Saugseite (Kompressoreingang) ein Niederdruckabschnitt mit einem Verdampfer angeschlossen sind, und einem den Hochdruckabschnitt mit dem Niederdruckabschnitt verbindenden regelbaren Expansionsorgan, die jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, sowie einem Regelventil an der Saugseite des Kompressors, über das das Kältemittel wieder in diesen gesaugt wird, wobei vor dem Eingang des Verdampfers ein Temperatursensor oder in der Saugleitung vor dem Kompressor ein Drucksensor angeordnet ist, der über eine Regelelektronik mit dem Stellantrieb des Regelventils in Wirkverbindung steht, und daß die neigungsverstellbare Taumelscheibe, das Regelventil und der jeweilige Sensor einen Saugdruckregelkreis ausbilden. Das Regelventil ist ein 3-Wege-Ventil mit einem Saugdruck-, einem Hochdruck- und einem Kurbelkammeranschluß. Der Temperatursensor mißt dabei die Sättigungstemperatur am Verdampfereingang, aus der über die in einer Regelelektronik abgelegte Dampfdruckkurve des jeweiligen Kältemittels der Verdampferdruck und damit auch der Saugdruck bestimmt wird. Damit entfällt eine komplizierte und aufwändige Regelung mit mehreren Sensoren. Bevorzugt wird anstelle eines Drucksensors in der Saugleitung des Kompressors ein Temperatursensor vor dem Verdampfereingang eingesetzt, da dieser kostengünstiger ist. Die Regelstrategie sieht dabei vor, den Saugdruck unabhängig von der Drehzahl des Kompressors konstant zu halten. Das heißt, daß der Kolbenhub bei hohen Motor- und damit Kompressordrehzahlen klein und bei Leerlauf maximal ist. Der auf diese Weise geregelte Kältemittelkreilauf ermöglicht eine schnelle Anpassung der Kompressorleistung an die jeweilige Kälteanforderung.The proposed refrigerant circuit consists of a swash plate compressor (compressor), at the output of which a high-pressure section with a gas cooler or refrigerant-releaser and on the suction side (compressor inlet) of a low-pressure section with an evaporator are connected, and an adjustable expansion element connecting the high-pressure section to the low-pressure section, each by a refrigerant line are connected to each other, and a control valve on the suction side of the compressor, via which the refrigerant is sucked back into it, a temperature sensor being arranged in front of the inlet of the evaporator or a pressure sensor in the suction line in front of the compressor, which is connected to the control electronics the actuator of the control valve is in operative connection, and that the inclinable swash plate, the control valve and the respective sensor form a suction pressure control circuit. The control valve is a 3-way valve with a suction pressure, a high pressure and a crank chamber connection. The temperature sensor measures the saturation temperature at the evaporator inlet, from which the evaporator pressure and thus also the suction pressure are determined via the vapor pressure curve of the respective refrigerant stored in control electronics. This eliminates the need for a complicated and time-consuming regulation with several sensors sors. Instead of a pressure sensor in the suction line of the compressor, a temperature sensor is preferably used in front of the evaporator inlet, since this is less expensive. The control strategy provides to keep the suction pressure constant regardless of the speed of the compressor. This means that the piston stroke is small at high engine and thus compressor speeds and is maximum when idling. The refrigerant circuit controlled in this way enables the compressor capacity to be quickly adapted to the respective refrigeration requirement.

Das Regelventil ist bevorzugt ein pulsbreitenmoduliertes 3-Wege-Ventil mit einem elektromagnetischen Stellantrieb, der eine kurze Reaktionszeit hat.The control valve is preferably a pulse width modulated 3-way valve with an electromagnetic Actuator that has a short response time.

In der Ausgangsleitung des Kältemittelverflüssigers kann ein innerer Wärmetauscher mit der Saugleitung des Kompressors gebildet sein, durch den das unter Hochdruck stehende gekühlte Kältemittel zum Expansionsorgan und das entspannte und dampfförmige Kältemittel zum Kompressor geleitet werden, so daß eine Abkühlung des zu entspannenden und zu verdampfenden Kältemittels erfolgt, mit der Konsequenz, daß der Flüssigkeitsanteil des Kältemittels nach der Expansion steigt und somit mehr flüssiges Kältemittel zur Verfügung steht. Der innere Wärmetauscher erhöht damit die Kälteleistung und auch die Effizienz des Kältekreislaufs. Aber auch wegen der schnellen Änderung der Betriebsbedingungen ist ein innerer Wärmetauscher vorteilhaft. Diese Ausführung mit einem inneren Wärmetauscher eignet sich insbesondere für CO2-Kältemittel.An internal heat exchanger with the suction line of the compressor can be formed in the outlet line of the refrigerant condenser, through which the high-pressure cooled refrigerant is led to the expansion element and the expanded and vaporous refrigerant is led to the compressor, so that the refrigerant to be expanded and evaporated is cooled , with the consequence that the liquid portion of the refrigerant increases after the expansion and thus more liquid refrigerant is available. The internal heat exchanger thus increases the cooling capacity and also the efficiency of the cooling circuit. An internal heat exchanger is also advantageous because of the rapid change in operating conditions. This version with an internal heat exchanger is particularly suitable for CO 2 refrigerants.

Als Expansionsorgan wird vorteilhafterweise ein themostatisches Expansionsventil eingesetzt. Im Anfahrzustand der Klimaanlage ist die Überhitzung am Verdampferausgang erhöht, so daß das Expansionsventil weit öffnet und der Kältemittelmassenstrom erhöht wird, wodurch in kürzester Zeit die maximale Kälteleistung erreicht wird.A is advantageously used as an expansion element thematic expansion valve used. When starting the Air conditioning is the overheating at the evaporator outlet elevated, so that Expansion valve opens wide and the refrigerant mass flow is increased, whereby in the shortest possible time Time the maximum cooling capacity is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels für eine insbesondere mit CO2-Kältemittel betriebene Kraftfahrzeug-Klimaanlage erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is explained below using an exemplary embodiment of a motor vehicle air conditioning system operated in particular with CO 2 refrigerant. The associated drawings show:

1: den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage und 1 : the air conditioning refrigerant circuit and

2: die CO2-Dampfdruckkurve. 2 : the CO 2 vapor pressure curve.

Dieser Kältemittelkreislauf weist in Kreislaufrichtung nacheinander einen Taumelscheibenkompressor 1, einen Gaskühler (Kältemittelverflüssiger) 2, einen inneren Wärmetauscher 3 mit einer ersten Kältemittel-Leitungsschlange 3.1, ein thermostatisches Expansionsventil 4 bekannter Bauart mit einem thermostatischen Sensor 5, einen Verdampfer 6, an dessen Ausgang der Sensor 5 angeordnet ist, einen Flüssigkeitssammler 7 und den Wärmetauscher 3 mit einer zweiten Kältemittel-Leitungsschlange 3.2 vor dem Kompressor 1 auf. Im Ventildeckel an der Saugseite des Kompressors 1 ist ein 3-Wege-Regelventil 8 angeordnet, über das das Kältemittel in diesen gesaugt wird. Dieses Regelventil 8 weist einen Anschluß 8.1 an die Saugkammer des Kompressors 1, einen Anschluß 8.2 an dessen Hochdruckkammer, einen Anschluß 8.3 an dessen Kurbelkammer und ein nicht weiter dargestelltes elektromagnetisches Stellglied 8.4 auf, das mit diesen Anschlüssen 8.1 bis 8.3 in Wirkverbindung steht. Das Stellglied 8.4 ist an eine Regelelektronik 9 angeschlossen, in der die CO2-Dampfdruckkurve abgelegt ist und die als Eingangsgröße die am Eingang des Verdampfers 6 gegebene Sättigungstemperatur des Kältemittels von einem dort angeordneten Temperatursensor 10 empfängt.This refrigerant circuit has a swash plate compressor one after the other in the circuit direction 1 , a gas cooler (refrigerant condenser) 2 , an internal heat exchanger 3 with a first refrigerant line coil 3.1 , a thermostatic expansion valve 4 known type with a thermostatic sensor 5 , an evaporator 6 , at the output of which the sensor 5 is arranged, a liquid collector 7 and the heat exchanger 3 with a second refrigerant line coil 3.2 in front of the compressor 1 on. In the valve cover on the suction side of the compressor 1 is a 3-way control valve 8th arranged, through which the refrigerant is sucked into this. This control valve 8th has a connection 8.1 to the suction chamber of the compressor 1 , a connection 8.2 at its high pressure chamber, a connection 8.3 on the crank chamber and an electromagnetic actuator, not shown 8.4 on that with these connectors 8.1 to 8.3 is in operative connection. The actuator 8.4 is to control electronics 9 connected in which the CO 2 vapor pressure curve is stored and which is the input variable at the inlet of the evaporator 6 given saturation temperature of the refrigerant from a temperature sensor arranged there 10 receives.

Das CO2-Kältemittel, das auf der Saugseite des Kompressors 1 einen Druck von etwa 35 bis 45 bar und eine Temperatur von ca. 20° C aufweist, wird im Kompressor 1 auf einen Druck von im wesentlichen 110 bar verdichtet, wobei die Temperatur des Kältemittels auf ca. 100°C steigt. Im Gaskühler 2 wird das Kältemittel durch vorbeiströmende Außenluft auf ca. 55° bis 60°C abgekühlt und dabei verflüssigt. Die dem CO2-Kältemittel entnommene Wärme wird mit der Außenluft abgeführt. Im inneren Wärmetauscher 3 gibt das durch die Leitungsschlange 3.1 strömende CO2-Kältemittel Wärme an das durch die Leitungsschlange 3.2 strömende Kältemittel ab, die in die Saugleitung des Kompressors integriert ist, wobei es auf eine Temperatur von im wesentlichen 25°C abgekühlt wird. Im Expansionsventil 4 wird das flüssige CO2-Kältemittel, das auf der Hochdruckseite einen Druck von etwa 110 bar und eine Temperatur von im wesentlichen 25°C aufweist, in den Naßdampfzustand überführt, wobei es auf einen Druck von 35 bis 45 bar entspannt und auf eine Temperatur von 0° bis 10°C abgekühlt wird. Mit diesem Zustand gelangt das CO2-Kältemittel in den Verdampfer 6, in dem es durch Wärmeaufnahme von der zu kühlenden Außen- oder Umluft für den Fahrgastraum bei einem gleichbleibendem Druck von 35 bis 45 bar, der dem Saugdruck am Kompressor 1 entspricht, verdampft. Das Expansionsventil 4 als verstellbares Massenstromventil wird dabei so eingestellt, daß der zum Kühlen der Luft das Expansionsventil 4 passierende Kältemittel-Massenstrom so eingestellt ist, daß das Kältemittel im Verdampfer 6 möglichst vollständig in den gasförmigen Zustand überführt wird und am Verdampferausgang um etwa 2° bis 4°C überhitzt ist. Anschließend durchströmt das gasförmige Kältemittel den Flüssigkeitssammler 7, um Reste flüssigen Kältemittels zurückzuhalten.The CO 2 refrigerant on the suction side of the compressor 1 has a pressure of about 35 to 45 bar and a temperature of about 20 ° C in the compressor 1 compressed to a pressure of essentially 110 bar, the temperature of the refrigerant rising to approximately 100 ° C. In the gas cooler 2 the refrigerant is cooled to approx. 55 ° to 60 ° C by flowing outside air and liquefied in the process. The heat extracted from the CO 2 refrigerant is dissipated with the outside air. In the inner heat exchanger 3 gives that through the line queue 3.1 flowing CO 2 refrigerant heat to the through the conduit 3.2 flowing refrigerant, which is integrated into the suction line of the compressor, wherein it is cooled to a temperature of substantially 25 ° C. In the expansion valve 4 is the liquid CO 2 refrigerant, which has a pressure of about 110 bar and a temperature of substantially 25 ° C on the high pressure side, in the wet vapor state, wherein it is expanded to a pressure of 35 to 45 bar and a temperature of 0 ° to 10 ° C is cooled. In this state, the CO 2 refrigerant gets into the evaporator 6 , by absorbing heat from the outside or recirculated air to be cooled for the passenger compartment at a constant pressure of 35 to 45 bar, which corresponds to the suction pressure at the compressor 1 corresponds, evaporates. The expansion valve 4 as an adjustable mass flow valve is set so that the expansion valve for cooling the air 4 passing refrigerant mass flow is set so that the refrigerant in the evaporator 6 is converted as completely as possible into the gaseous state and has overheated by about 2 ° to 4 ° C. at the evaporator outlet. The gaseous refrigerant then flows through the liquid collector 7 in order to retain residues of liquid refrigerant.

Am Verdampfereingang liegt gesättigter CO2-Naßdampf vor, dessen Sättigungstemperatur von der Leistung des Kompressors 1 abhängig ist. Wenn der Kompressor 1 infolge einer hohen Drehzahl des Fahrzeugmotors, mit dem er gekoppelt ist, einen hohen CO2-Massenstrom und eine größere Kälteleistung als die Soll-Kälteleistung erzeugt, fällt die Sättigungstemperatur am Verdampfereingang und damit auch der Sättigungsdruck. Um den Massenstrom und damit die Kälteleistung des Kompressors 1 zu reduzieren, muß der Kolbenhub in diesem verringert werden. Das geschieht mit Hilfe der zentralen Regelelektronik 9 und des pulsbreitenmodulierten Regelventils 8, das mit der zentralen Regelelektronik 9 gekoppelt ist, die die Sättigungstemperatur des CO-Kältemittels vom Temperatursensor 10 empfängt.Saturated wet CO 2 is present at the evaporator inlet and its saturation temperature depends on the performance of the compressor 1 is dependent. If the compressor 1 As a result of a high speed of the vehicle engine to which it is coupled, a high CO 2 mass flow and a greater cooling capacity than the target cooling capacity are generated, the saturation temperature at the evaporator inlet and thus also the saturation pressure drop. The mass flow and thus the cooling capacity of the compressor 1 to reduce the piston stroke in this be reduced. This is done with the help of the central control electronics 9 and the pulse width modulated control valve 8th that with the central control electronics 9 which is the saturation temperature of the CO refrigerant from the temperature sensor 10 receives.

Über das Regelventil 8 wird nach der diesem Regelverfahren zugrundeliegenden Regelphilosophie der Saugdruck im Kompressor 1 im wesentlichen konstant gehalten, unabhängig von der Drehzahl des Kompressors. Um den Kolbenhub im Kompressor 1 zu reduzieren, muß die Neigung der Taumelscheibe in diesem verringert werden. Das geschieht durch eine Änderung der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Ansaugkammer des Kompressors 1. Bei gleichbleibendem Druck in der Ansaugkammer muß demzufolge der Druck in der Kurbelkammer erhöht werden, um die Neigung der Taumelscheibe und den Kolbenhub zu verringern. Dazu wird das Stellglied 8.4 des Regelventils 8 durch die Regelelektronik 9 so verstellt, das aus dem Hochdruckkammer-Anschluß 8.2 gasförmiges CO2-Kältemittel in den Kurbelraum des Kompressors 1 gedrückt wird.Via the control valve 8th the suction pressure in the compressor 1 is kept essentially constant, regardless of the speed of the compressor, according to the control philosophy on which this control method is based. The piston stroke in the compressor 1 to reduce, the inclination of the swash plate must be reduced in this. This is done by changing the pressure difference between the pressure in the crank chamber and the pressure in the intake chamber of the compressor 1 , If the pressure in the suction chamber remains constant, the pressure in the crank chamber must therefore be increased in order to reduce the inclination of the swash plate and the piston stroke. For this, the actuator 8.4 of the control valve 8th through the control electronics 9 so adjusted that from the high pressure chamber connection 8.2 gaseous CO 2 refrigerant in the crankcase of the compressor 1 is pressed.

11
Kompressorcompressor
22
Gaskühlergas cooler
33
Wärmetauscherheat exchangers
3.13.1
Kältemittel-LeitungsschlangeRefrigerant piping snake
3.23.2
Kältemittel-LeitungsschlangeRefrigerant piping snake
44
Expansionsventilexpansion valve
55
Sensorsensor
66
VerdampferEvaporator
77
Flüssigkeitssammlerliquid receiver
88th
3-Wege-Regelventil3-way control valve
8.18.1
Saugkammer-AnschlußSuction port
8.28.2
Hochdruckkammer-AnschlußHigh-pressure chamber connection
8.38.3
Kurbelkammer-AnschlußCrank chamber connection
8.48.4
Stellgliedactuator
99
Regelelektronikcontrol electronics
1010
Temperatursensortemperature sensor

Claims (9)

Kältemittelkreislauf mit einem geregelten Taumelscheibenkompressor, bei dem das Kältemittel nacheinander einen regelbaren Taumelscheibenkompressor, einen Kältemittelkühler als Kältemittelverflüssiger, ein den Kältemittelfluß regelndes Expansionsorgan und einen Verdampfer, die jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, durchströmt, und über ein Regelventil wieder in den Kompressor gesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (8) ein 3-Wege-Regelventil mit einem Saugdruck- (8.1), einem Hochdruck- (8.2) und einem Kurbelkammeranschluß (8.3) ist, daß vor dem Eingang des Verdampfers (6) ein Temperaturfühler (10) oder in der Saugleitung vor dem Taumelscheibenkompressor (1) ein Drucksensor angeordnet ist, der über eine Regelelektronik (9) mit dem Stellantrieb (8.4) des Regelventils (8) in Wirkverbindung steht, und daß die neigungsverstellbare Taumelscheibe des Taumelscheibenkompressors (1), das Regelventil (8) und der Temperaturfühler (10) oder der Drucksensor einen Saugdruckregelkreis ausbilden.Refrigerant circuit with a regulated swash plate compressor, in which the refrigerant successively a controllable swash plate compressor, a refrigerant cooler as a refrigerant condenser, an expansion element regulating the refrigerant flow and an evaporator, which are each connected to one another by a refrigerant line, are again flowed through, into the compressor, and via a control valve , characterized in that the control valve ( 8th ) a 3-way control valve with a suction pressure ( 8.1 ), a high pressure ( 8.2 ) and a crank chamber connection ( 8.3 ) is that before entering the evaporator ( 6 ) a temperature sensor ( 10 ) or in the suction line in front of the swash plate compressor ( 1 ) a pressure sensor is arranged which is controlled by control electronics ( 9 ) with the actuator ( 8.4 ) of the control valve ( 8th ) is in operative connection, and that the inclinable swash plate of the swash plate compressor ( 1 ), the control valve ( 8th ) and the temperature sensor ( 10 ) or the pressure sensor form a suction pressure control circuit. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (8) ein pulsbreitenmoduliertes 3-Wege-Ventil ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that the control valve ( 8th ) is a pulse width modulated 3-way valve. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (8) einen elektromagnetischen Stellantrieb (8.4) aufweist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that the control valve ( 8th ) an electromagnetic actuator ( 8.4 ) having. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsleitung des Kältemittelverflüssigers (2) ein innerer Wärmetauscher (3) mit der Saugleitung des Kompressors (1) gebildet ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that in the outlet line of the refrigerant condenser ( 2 ) an internal heat exchanger ( 3 ) with the suction line of the compressor ( 1 ) is formed. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsorgan ein thermostatisches Expansionsventil (4) ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that the expansion element is a thermostatic expansion valve ( 4 ) is. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Verdampfers (6) und dem inneren Wärmetauscher (3) ein Flüssigkeitssammler (7) angeordnet ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that between the outlet of the evaporator ( 6 ) and the internal heat exchanger ( 3 ) a liquid collector ( 7 ) is arranged. Verfahren zum Betreiben einer Kfz-Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem gasförmiges Kältemittel in einem geregelten Taumelscheibenkompressor (1) verdichtet und erwärmt wird, durch einen Wärmetauscher (3) gefördert, in diesem abgekühlt und verflüssigt wird, danach in einem Expansionsorgan (4) entspannt und in einem als Wärmetauscher genutzten Verdampfer (6) wieder in den gasförmigen Zustand versetzt und vom Taumelscheibenkompressor (1) angesaugt wird, wobei die Leistungsregelung des Taumelscheibenkompressors (1) über ein Regelventil (8) erfolgt, das die Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Ansaugkammer des Taumelscheibenkompressors regelt und dadurch die Neigung der Taumelscheibe verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdruck über die Sättungstemperatur am Eingang des Verdampfers (6) ermittelt wird, wobei ein Temperaturfühler (10) die Sättigungstemperatur erfaßt und der Verdampferdruck über eine in einer Regelelektronik (9) abgelegte Dampfdruckkurve bestimmt wird.Method for operating a motor vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, in which gaseous refrigerant in a regulated swash plate compressor ( 1 ) is compressed and heated by a heat exchanger ( 3 ) promoted, cooled and liquefied in it, then in an expansion device ( 4 ) relaxed and in an evaporator used as a heat exchanger ( 6 ) returned to the gaseous state and by the swash plate compressor ( 1 ) is sucked in, the capacity control of the swash plate compressor ( 1 ) via a control valve ( 8th ) that the difference between the pressure in the crank chamber and the pressure in the suction chamber of the swash plate compressor is regulated, thereby changing the inclination of the swash plate, characterized in that the suction pressure is above the saturation temperature at the inlet of the evaporator ( 6 ) is determined using a temperature sensor ( 10 ) the saturation temperature and the evaporator pressure are recorded in a control electronics ( 9 ) stored steam pressure curve is determined. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vom Taumelscheibenkompressor (1) angesaugten gasförmigen Kältemittel und dem durch das im Kältemittelverflüssiger (2) gekühlten Kältemittel ein Wärmeaustausch stattfindet.Method according to Claim 5 or 6, characterized in that between the swash plate compressor ( 1 ) sucked in gaseous refrigerant and by the in the refrigerant condenser ( 2 ) cooled refrigerant heat exchange takes place. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel R744 (CO2-Kältemittel) ist.A method according to claim 8, characterized in that the refrigerant is R744 (CO 2 refrigerant).
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