DE1814416A1 - Capacity control for compressors - Google Patents
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Description
Leistungsregelung für Kompressoren.Capacity control for compressors.
Die dem Hubvolumen und der Drehzahl eines Kompressors entsprechende Leistung wird oft nur teilweise gebraucht, weshalb die überschießende Leistung vernichtet werden muß, falls sie nicht gespeichert werden kann. Umdiese unwirtschaftliche Arbeitsweise zu verbessern, sind neben einer nicht immer durchführbaren Verringerung der Kompressordrehzahl verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, die entweder einen Kurzschluß der Gaswege herbeiführen durch eine Verbindung zwischen dem bereits verdichteten Gas und dem noch auf der Saugseite befindlichen, durch eine Drosselung der Saugleitung oder durch Anheben des Saugventils.The one corresponding to the displacement and the speed of a compressor Power is often only partially needed, which is why the excess power is destroyed if it cannot be saved. About this uneconomical way of working What needs to be improved is a reduction in the compressor speed, which is not always feasible Various systems have been proposed which either short out the gas paths bring about by a connection between the already compressed gas and the still on the suction side, by throttling the suction line or by lifting the suction valve.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine praktisch verlustlose Leistungsregelung bei Kompressoren durch eine Veränderung des wirksamen Hubvolumens, wobei während des Verdichtungshubes ein mehr oder weniger großer Teil des vorher angesaugten Gasvolumens unverdichtet in den Ansaugraum zurückgeschoben wird, bevor die eigentliche Verdichtung beginnt.The present invention aims at a practically lossless power control in the case of compressors by changing the effective stroke volume, whereby during of the compression stroke a more or less large part of the gas volume previously sucked in is pushed back uncompressed into the suction chamber before the actual compression begins.
Insbesondere bei Kältekompressoren für die Klimatisierung von Kraftfahrzeugen, welche mit einem nicht veränderlichen Übersetzungsverhältnis durch den Fahrzeugmotor angetrieben werden, stellt die wechselnde Drehzahl des Kompressors verschiedene Aufgaben, die durch eine verlustlose Leistungsregelung entsprechend der vorliegenden Erfindung gelöst werden können.Especially in the case of refrigeration compressors for the air conditioning of motor vehicles, those with a non-variable transmission ratio by the vehicle engine are driven, the changing speed of the compressor represents different Tasks that are achieved by a lossless power control according to the present Invention can be solved.
Die bekannten auf dem Markt befindlichen Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwenden Kompressoren, welche wie die anderen Zusatzaggregate vom Fahrzeugmotor durch einen Keilriemen mit unveränderlichem iibersetzungsverhältnis angetrieben werden. Eine elektromagnetisch betriebene Kupplung erlaubt die Trennung des Kompressorantriebes vom Fahrzeugmotor dann, wenn der im Fahrgastraum befindliche Thermostat das Erreichen einer bestimmten niederen Temperatur meldet. Nachdem diese infolge des Wegfalls der Kühlung während der Abschaltperiode des Kompressors wieder angestiegen ist, beginnt mit dem Wiedereinkuppeln des Kompressors eine weitere Kühiperiode.The known air conditioning systems for motor vehicles on the market use compressors, which are like the other auxiliary units from the vehicle engine driven by a V-belt with a fixed transmission ratio will. An electromagnetically operated clutch allows the compressor drive to be disconnected from the vehicle engine when the thermostat in the passenger compartment has been reached a certain low temperature reports. After this as a result of the omission the cooling increased again during the compressor shutdown period a further cooling period begins when the compressor is reconnected.
Diese Leistungsregelung durch Ein- bzw. Abschalten des Kompressors hat verschiedene Nachteile. Bereits das Einschalten des Kompressors kann dcn im Leerlauf arbeitenden Fahrzeugmotor zum Stillstand bringen, sodaß die Leerlaufdrehzahl erhöht werden muß, wodurch das Motorgeräusch und der Betriebsstoffverbrauch vergrößert werden. Aber auch das Einkuppeln des Kompressors während der Fahrt verringert die Geschwindigkeit des Fahrzeuges spürbar besonders bei schwächeren Fahrzeugmotoren und kann bei einem knappen Überholvorgang sogar gefährlich werden. Immerhin beansprucht selbst ein kleiner Klimakompressor in solchem Fall bis zu 10 % der Motorleistung eines Fahrzeuges der Mittelklasse.This capacity control by switching the compressor on and off has several disadvantages. Switching on the compressor can already result in the Bring the idling vehicle engine to a standstill, so that the idling speed must be increased, thereby increasing the engine noise and fuel consumption will. Engaging the compressor while driving also reduces this The speed of the vehicle is noticeable, especially with weaker vehicle engines and can even be dangerous if you just overtake. After all, claimed even a small air conditioning compressor in such a case up to 10% of the engine output of a middle class vehicle.
Aber auch bei langsamer Stadtfahrt in hoher Umgebungstemperatur kann das Einkuppeln des Kompressors Schwierigkeiten bereiten insofern, als der hohe Gegendruck im schlecht belüfteten und vom heißen Fahrzeugkühler angestrahlten Kondensator der Klimaanlage den Kompressor blockiert und den Antriebsriemen rutschen und verbrennen läßt, wovon ganz besonders Einzylinderkompressoren betroffen werden.But even when driving slowly around town in high ambient temperatures the coupling of the compressor causes difficulties insofar as the high back pressure in the badly ventilated condenser, which is illuminated by the hot vehicle radiator Air conditioning blocks the compressor and the drive belt slips and burns leaves, which particularly affects single-cylinder compressors.
Schließlich ist noch die schwierige Temperaturregelung zu beachten, die mit einer Vereisungsgefahr des Verdampfers der Klimaanlage verbunden ist. Da der Kompressor bei diesem Kupplungssystem nur seine der jeweiligen Drehzahl entsprechende volle Leistung abgeben kann oder aber garkeine, bewegt sich die Verdampfungetemperatur während einer Arbeitsperiode des Kompressors zwischen einem anfänglich zu hohen bis zu einem zu tiefen Wert, der bereits eine Vereisungsgefahr des Verdampfers mit sich bringt und diesen dadurch praktisch unwirksam macht. Dadurch werden kurze Kllhlinterealle erzwungen in Verbindung mit starker und geräuschvoller Durchlüftung des Verdampfers mittels des Umluftgebläses, um die Verdampfertemperatur nicht zu schnell unter den Gefrierpunkt absinken zu lassen. Dieses starke Einströmen kalter Luft jedoch empfinden die Insassen ebenso unangenehm wie das in der folgenden Stillstandszeit sich ergebende Ansteigen der Temperatur im Fahrgasraum, obgleich die mittlere Raumtemperatur durchaus der gewünschten Thermostateinstellung entspricht.Finally, there is the difficult temperature control to consider, which is associated with a risk of freezing of the evaporator of the air conditioning system. There the compressor in this clutch system only has its speed corresponding to the respective speed can deliver full power or none at all, the evaporation temperature moves during a working period of the compressor between an initially too high down to a value that is too low, which already poses a risk of the evaporator icing up brings itself and thus makes it practically ineffective. This creates short cooling spaces forced in connection with strong and noisy ventilation of the evaporator by means of the circulating air fan, so that the evaporator temperature does not fall too quickly below the Let the freezing point drop. However, feel this strong influx of cold air the occupants are just as uncomfortable as that which results in the subsequent downtime Increase in temperature in the passenger compartment, although the mean room temperature corresponds to the desired thermostat setting.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung und Verbilligung der bestehenden Fahrzeugklimaanlagen durch einen stets mit dem Fahrzeugmotor mitlaufenden Kompressor, dessen Leistung sich durch Veränderung der Größe des wirksamen Hubraumes regeln läßt in Abhängigkeit von der Höhe des Saugdruckes im Verdampfersystem. Dieser Druck muß im Interesse einer schnellen und wirksamen Kühlung in der Nähe des Gefrierpunktes liegen, ohne jedoch den Verdampfer vereisen zu lassen. Ein auf diesen Druck ansprechender Regler dreht einen parallel zur Zylinderachse angeordneten Rundschieber, der in der Zylinderwandung vorgesehene Öffnungen freigibt oder verschließt, welche in den Ansaugraum des Kompressors führen und je nach der Schieberstellung einen mehr oder weniger großen Teil des vom Kolben bereits angesaugten Gases wieder in den Ansaugraum zurückzuschieben erlauben.The present invention aims to improve and make it cheaper of the existing vehicle air-conditioning systems by means of one that always runs along with the vehicle engine Compressor, the performance of which changes by changing the size of the effective displacement can be regulated depending on the level of the suction pressure in the evaporator system. This In the interests of rapid and effective cooling, pressure must be close to freezing point lie without, however, letting the evaporator freeze up. One more responsive to this pressure The controller rotates a rotary valve that is arranged parallel to the cylinder axis and that moves in the cylinder wall provided openings or closes which in the Lead suction chamber of the compressor and depending on the slide position one more or less large part of the gas already sucked in by the piston back into the suction chamber allow pushing back.
Der noch verbliebene und durch die Stellung des Schiebers am Entweichen gehinderte Anteil der Zylinderfüllung wird dann verdichtet und durch das Druckventil ausgeschoben. Je nach der Zahl dieser Kurzschlußöffnungen und nach ihrer Anordnung kann eine entsprechende Veränderung des wirksamen Kompressorhubvolumens erreicht werden und damit ein Ausgleich der stark schwankenden Kompressordrehzahl mit dem Erfolgt daß die tatsächliche Kompressorleistung unter allen Bedingungen annähernd gleich bleibt, unabhängig von der Drehzahl und von der unterschiedlichen Belastung des Verdampfers durch die Temperatur der abzukühlenden Luft.The one still remaining and the position of the slide on the escape hindered portion of the cylinder charge is then compressed and released through the pressure valve pushed out. Depending on the number of these short-circuit openings and their arrangement a corresponding change in the effective compressor stroke volume can be achieved and thus a compensation of the strongly fluctuating compressor speed with the The actual compressor performance is approximate under all conditions remains the same, regardless of the speed and the different loads of the evaporator by the temperature of the air to be cooled.
Da mit dieser Regelung eine Vereisung des Verdampfers ausgeschlossen ist, kann nunmehr die Anpassung der Fahrzeuginnentemperatur an die von dem Außenklima gestellten Forderungen durch thermostatisch bewirktes Ein- oder Ausschalten des Verdampfergebläses erfolgen oder durch die Veränderung les vom Gebläse geförderten Luftmenge. Schließlich kann sowohl thermostatisch als auch manuell ein vollständiger Leerlauf des Kompressors erreicht werden, indem durch ein Solenoid sämtliche Kurzschlußöffnungen freigelegt werden.This rule prevents the evaporator from icing up is, the adaptation of the vehicle interior temperature to that of the outside climate can now Requests made by thermostatically activated switching on or off of the Evaporator fan done or by changing les funded by the fan Air volume. Finally, both thermostatically and manually can be a complete Idling of the compressor can be achieved by all short-circuit openings through a solenoid exposed will.
Da der Kompressor in der Lage ist, seine Leistung selbst zu begrenzen und sie den durch die Fahrgeschwindigkeit und damit durch den Saugdruck be -stimmten Gegebenheiten anzupassen, wird von dieser Möglichkeit auch von Seiten des Kondensatordruckes Gebrauch gemacht, falls dieser infolge von schlechter Belüftung einen zu hohen Wert erreichen sollte. Der steigende Kondensatordruck wird ebenfalls auf die Schieberregelung übertragen und verringert damit die Kompressorleistung soweit daß der Kondensatordruck wieder auf den vorgeschriebenen Wert zurückfällt.Because the compressor is able to limit its performance by itself and they are determined by the driving speed and thus by the suction pressure To adapt to the circumstances, this option is also available on the part of the condenser pressure Use made if this value is too high as a result of poor ventilation should achieve. The rising condenser pressure is also applied to the slide control transferred and thus reduces the compressor output so far that the condenser pressure falls back to the prescribed value.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel: Fig. 1 zeigt den Kompressor mit dem Leistungsregler im Längsschnitt, Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Kompressorzylinder und den Leistungsregler und Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Betätigungsorgane des Leistungsreglers.The drawing illustrates an exemplary embodiment: FIG. 1 shows the compressor with the power regulator in longitudinal section, Fig. 2 is a cross section through the compressor cylinder and the capacity regulator, and FIG. 3 is a plan view on the actuators of the power regulator.
Fig. 1 bezeichnet mit 1 den Zylinder des KEiltekompressors, in welchem der durch Kurbel und Pleuel angetriebene Kolben 2 das Kältemittelgas durch die den Zylinder verschließende Ventilplatte 3 ansaugt und wieder aus stößt, wobei das Gas das Saugventil 4 und das Rückschlagventil 5 passiert. Der Ventildeckel 6 trennt die mit dem Verdampfer des Klirnasysterns in Verbindung stehende Saugseite 7 von der Druckkammer 8, welche das verdichtete Gas dem Verflüssiger zuführt. Mit 9 ist der Saugschalldämpfer bezeichnet, in dem sich ein parallel zum Kompressorzylinder 1 angeordneter Schieberzylinder 10 befindet, in welchen der Rundschieber 11 eingepaßt ist. Dieser besitzt die Kurve 12, welche mit in der Zylinderwand vorgesehenen Öffnungen 13 in soweit korrespondiert, als sie bei Drehung des Rundschiebers 11 aus dessen einer Endstellung in die andere zuerst eine Verbindung zwischen dem Hubraum des Zylinders 1 und dem Saugschalldämpfer 9 nahe dem unteren Totpunkt des Kolbenweges herstellt. Hierdurch Wird die FßUung damit Kompressors um die Gasmenge vermindert, die bis züm AbdeclSn dei Verbindungsöffnung durch den Kolben in den Saugschalldämpfer 9 zurückgeschoben wird, wenn sich der Kolben 2 vom unteren Totpunkt in Richtung zum oberen bewegt.Fig. 1 designates with 1 the cylinder of the wedge compressor in which driven by the crank and connecting rod piston 2, the refrigerant gas through the Cylinder closing valve plate 3 sucks in and pushes out again, the gas the suction valve 4 and the check valve 5 happened. The valve cover 6 separates the suction side 7 of the pressure chamber 8, which supplies the compressed gas to the liquefier. With 9 is the suction muffler, in which there is a parallel to the compressor cylinder 1 arranged slide cylinder 10 is in which the round slide 11 is fitted is. This has the curve 12, which is provided with openings in the cylinder wall 13 corresponds to the extent that, when the rotary slide 11 is rotated, from its one end position in the other first a connection between the displacement of the Cylinder 1 and the suction muffler 9 near the bottom dead center of the piston travel manufactures. This reduces the flow rate of the compressor by the amount of gas the up to the cover of the connection opening through the piston into the suction silencer 9 is pushed back, when the piston 2 is from bottom dead center moved towards the top.
Bei weiterer Drehung des Rundschiebers 11 wird jeweils eine weitere dem oberen Totpunkt näher gelegene Kurzschlußverbindun zwischen dem Hubraum des Zylinders 1 und dem Saugschalldämpfer 9 hergestellt, bis mit der Öffnung der dem oberen Totpunkt am nachsten befindlichen Verbindung die ganze angesaugte Gasmenge wieder ausgeschoben und damit ein völliger Leerlauf des Kompressors hergestellt ist. Die Drehung des Rundschiebers erfolgt über das Zahnrad 14 mittels der Zahnstange 15.With further rotation of the circular slide 11, a further Kurzschlussverbindun closer to the top dead center between the displacement of the Cylinder 1 and the suction muffler 9 made until the opening of the top dead center at the next connection, the entire amount of gas sucked in pushed out again and thus a complete idling of the compressor is established is. The rotary slide is rotated via the gear 14 by means of the rack 15th
Fig. 2 zeigt den Schnitt durch den Zylinder 1 und die Saugschalidämpferkammer 9, in deren Verbindungssteg der Schieberzylinder 10 mit dem Rundschieber 11 angeordnet ist. Eine Öffnung 13 im Zylinder bildet mit der Kurve 12 des Rundschiebers eine Kurzschlußverbindung zwischen Zylinder und Saugschalldämpfer, welche das Rückschieben des vorher angesaugten Gases in den Saugschalldämpfer 9 erlaubt.Fig. 2 shows the section through the cylinder 1 and the suction shell damper chamber 9, in the connecting web of which the slide cylinder 10 with the round slide 11 is arranged is. An opening 13 in the cylinder forms with the curve 12 of the circular slide one Short-circuit connection between cylinder and suction muffler, which pushes back of the gas previously sucked into the suction muffler 9 is allowed.
In Fig. 3 sind die Betätigungsorgane dargestellt, welche die Drehung des Rundschiebers und damit die Veränderung des wirksam werdenden Kompressorhubes bewirken. Die Zahnstange 15, welche an dem Zahnrad 14 angreifend den Rundscheber drehen kann, wird mittels der Feder 16 in diejenige End-Stellung der Rundschieberanordnung gedrückt, welche mit der Freilegung sämtlicher Zylinderöffnungen den völligen Leerlauf des Kompressors bewirkt. Die Feder 16 drückt auf den an der Zahnstange 15 befestigten Kern 17, der in einem nichtrnagnetischen Führungsrohr 18 gelagert ist, welches einen gasdichten Verschluß der Saugseite des Kompressors bewirkt und außen eine Solenoidspule 19 trägt.In Fig. 3, the actuators are shown, which the rotation of the rotary valve and thus the change in the effective compressor stroke cause. The rack 15, which on the gear 14 engaging the round cutter can rotate, is by means of the spring 16 in that end position of the round slide assembly pressed, which with the exposure of all cylinder openings completely idle of the compressor. The spring 16 presses on the one attached to the rack 15 Core 17, which is mounted in a non-magnetic guide tube 18, which has a Gas-tight closure of the suction side of the compressor and a solenoid coil on the outside 19 wears.
Wird deren Stromkreis geschlogssen und der Solenoidkern 17 in die Spule 19 hineingezogen, dreht die Zahnstange 15 das Zahnrad 14 und damit den Rundschieber 11 bia zum Anschlag, der Zahnstange 15 im Inneren der Membrane 20.If the circuit is closed and the solenoid core 17 in the Coil 19 pulled in, the rack 15 rotates the gear 14 and thus the round slide 11 bia to the stop, the rack 15 inside the membrane 20.
Diese Membrane steht im Inneren unter der Einwirkung des Saugdruckes des Kompressors, während der außen befindliche Druck der Atmosphäre durch die Feder 21 beeinflußt werden kann, deren Druck mittels der Schraube 22 verändert wird Die unter Kondensatordruck stehende weitere Membrane 23, die durch eine Feder 24 und die Schraube 25 beeinflußt werden kann, istuber die bei 26 gelagerte Hebelanordnung in der Lage, gegen den Verdampferdruck den Rundschieber in Richtung auf die Leerlaufstellung der Kurzschlußöffnungen zu drehen, falls der zu hoch ansteigende Kondensatordruck durch eine Begrenzung der Kompressorleistung wieder gesenkt werden soll.The inside of this membrane is under the effect of suction pressure of the compressor, while the external pressure of the atmosphere through the spring 21 can be influenced, the pressure of which is changed by means of the screw 22 the under condenser pressure further membrane 23, which by a spring 24 and the screw 25 can be influenced is via the lever arrangement mounted at 26 able, against the evaporator pressure, to move the rotary valve towards the idle position of the short-circuit openings if the condenser pressure rises too high should be reduced again by limiting the compressor output.
Die Arbeitsweise der in einem Fahrzeugklimasystem eingebauten Leistungsregelung des Kompressors ist die folgende: Bereits beim Anlassen des Fahrzeugmotors wird gleich den anderen Hilfsaggregaten auch der KliLmakompressor in Betrieb genommen und zwar im Leerlauf, sodaß später lediglich die Kompressionsarbeit hinzugefügt wird, wenn die Solenoidspule 19 durchSchliessen ihres Stromkreises mittels eines Schalters oder Thermostaten die Zahnstange 15 zur Anlage in der unter Saugdruck stehenden Membrane 20 bringt.How the power control built into a vehicle air conditioning system works of the compressor is as follows: Already when the vehicle engine is started Like the other auxiliary units, the air conditioning compressor was also put into operation in idle mode, so that later only the compression work is added when the solenoid coil 19 is completed by completing its circuit by means of a Switch or thermostat the rack 15 to the plant in the under suction pressure standing membrane 20 brings.
Da bei hohem Saugdruck - der nach längerem Stillstand des Fahrzeuges sich einstellt - sämtliche Kurzs chlußöffnungen des Kompressors verschlossen sind, wird die volle Kompressorleistung solange bereitgestelIt, bs die Verdampfertemperatur sich der Vereisung nähert und in dieser Einstellung automatisch gehalten wird.Because with high suction pressure - after a long standstill of the vehicle occurs - all short-circuit openings of the compressor are closed, the full compressor output is made available as long as the evaporator temperature the icing is approaching and is automatically maintained in this setting.
Claims (6)
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Cited By (4)
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DE1229976B (en) * | 1961-11-11 | 1966-12-08 | Metzenauer & Jung G M B H | Switching device designed as a structural unit for washing machines with several control devices arranged next to one another |
FR2473649A1 (en) * | 1980-01-14 | 1981-07-17 | Borg Warner | SENSITIVE CONTROL DEVICE AT TEMPERATURE |
US6095762A (en) * | 1997-08-08 | 2000-08-01 | Black & Decker Inc. | Compressor mechanism for a portable battery operated inflator |
DE102014212987A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Piston compressor with bypass and its use |
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1968
- 1968-12-13 DE DE19681814416 patent/DE1814416A1/en active Pending
-
1969
- 1969-12-12 ES ES374508A patent/ES374508A1/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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ES374508A1 (en) | 1972-01-01 |
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