DE3047955C2

DE3047955C2 - Air conditioning for motor vehicles, in particular for passenger cars

Info

Publication number: DE3047955C2
Application number: DE19803047955
Authority: DE
Inventors: Henryk Ing.(grad.) 8910 Landsberg Bednarek
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE3047955A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Bauart gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an air conditioning system for motor vehicles of a type according to the preamble of claim 1.

Bekannte Klimaanlagen dieser Bauart gemäß DE-AS 51 593, US-PS 31 71 474 und US-PS 32 16 490 enthalten für den Heizbetrieb einen zusätzlichen Wärmetauscher, der mit Abwärme des Fahrzeugantriebsmotors beaufschlagt wird, und sind damit in ihrer Heizwirkung von der Betriebstemperatur des Motors abhängig. Der Heizbetrieb gemäß dem DE-AS 12 51 493 und US-PS 71 474 entspricht im übrigen einer einfachen Umkehrung des Kühlbetriebes, der aufgrund der Temperatursteuerung des Expansionsventil behriiedriger Arbeitstemperatur nur eine sehr geringe Heizleistung ermöglicht. Bei der Klimaanlage gemäß der US-PS 32 16 490 ist der zusätzliche Wärmetauscher in den Verdampfer eingebaut, der mittels aufwendiger Schaltmaßnahmen für den Heizbetrieb genutzt wird.Known air conditioning systems of this type according to DE-AS 51 593, US-PS 31 71 474 and US-PS 32 16 490 included an additional heat exchanger for heating operation, which uses waste heat from the vehicle drive engine is applied, and are therefore dependent in their heating effect on the operating temperature of the engine. Of the Heating operation according to DE-AS 12 51 493 and US-PS 71 474 corresponds, moreover, to a simple reversal the cooling mode, which, due to the temperature control of the expansion valve, allows only a very low heating output at a low working temperature. In the air conditioning system according to US Pat. No. 32 16 490, the additional heat exchanger is in the evaporator built in, which is used for heating operation by means of complex switching measures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Heizbetrieb der Klimaanlage unabhängig von der Betriebstemperatur des Motors, insbesondere unmittelbar nach dessen Kaltstart, mit hoher Heizleistung zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dank dieser einfachen Schaltmaßnahmen kann mit geringem zusätzlichen Bauaufwand eine Klimaanlage für ein rasches Heizen schon bei kaltem Motor, insbesondere zum Scheibenentfrosten, genutzt werden. Bei Heizletrieb fördert dabei der Kompressor das gemäß Anspruch 2 auf 15 bis 25 bar hochverdichtete und auf diese Weise durch die Kompressionswärme sofort aufgeheizte Kältemittel durch den dabei als Kondensator wirkenden Verdampfer, in dem es Wärme an die durch diesen in cfen Fahrzeuginnenraum strömende Luft abgibtThe invention is based on the object of heating the air conditioning system independently of the operating temperature of the engine, especially immediately after its cold start, with high heating power. This object is achieved by the characterizing features of claim 1. thanks to this simple switching measures can be an air conditioning system for a quick with little additional construction effort Heating can be used even when the engine is cold, especially for defrosting windshields. In heating mode The compressor promotes the highly compressed according to claim 2 to 15 to 25 bar and in this way The refrigerant is immediately heated by the heat of compression by acting as a condenser Evaporator, in which it gives off heat to the air flowing through it into the interior of the vehicle

Nach Anspruch 3 ist in den Kreislauf eine das Druckhalteventil umgehende und mit einem Saugdruckventil versehene Bypass-Leitung vorgesehen. Würde sich nämlich ohne diese Maßnahme im Heizbetrieb im dabei als Kondensator wirksamen Verdampfer in kurzer Zeit ein großes Volumen Kondensat sammeln, so würde der Druck auf der Saugseite des Kompressors wegen Kältemittelmangels stark abfallen. Damit dieser Druck einen bestimmten Wert gemäß Anspruch 4 von 1 bis 4 bar nicht unterschreitet, wird über das Saugdruckventil erhitztes Kältemittelgas in die Umgehungsleitung nach dem Druckhalteventil zugeführt und verdampft dort evtl. vorhandenes flüssiges Kältemittel. Hierbei erhöht sich der Druck auf der Saugseite des Kompressors wiederum, der damit durch das Saugdruckventil bestimmt wird.According to claim 3, a pressure control valve bypassing and with a suction pressure valve is in the circuit provided bypass line is provided. That is because without this measure it would be in the heating mode Effective as a condenser, the evaporator would collect a large volume of condensate in a short time Pressure on the suction side of the compressor has dropped sharply due to lack of refrigerant. So that this pressure one does not fall below a certain value according to claim 4 of 1 to 4 bar, is heated via the suction pressure valve Refrigerant gas is fed into the bypass line after the pressure control valve and evaporates there any liquid refrigerant present. This increases the pressure on the suction side of the compressor again, which is thus determined by the suction pressure valve.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 5 bis 8.Claims 5 to 8 contain further advantageous refinements of the invention.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein Prinzipschema des Kreislaufes einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die alternativ im Kühl- und Heizbetrieb genutzt werden kann.In the drawing is an embodiment of the invention shown. It shows a basic diagram of the circuit of an air conditioning system for motor vehicles that can alternatively be used in cooling and heating mode.

Ein Motor 1 eines Kraftfahrzeuge" treibt über eine Kupplung 2 einen Kompressor 3 an. Eine Ansteuerung 4 gestattet ein bedarfsweises Lösen oder Schließen der Kupplung 2. Im Klimabetrieb (durchgezogene Strömungspfeile) also zum Kühlen eines Fahrzeuginnenraumes, gelangt das im Kompressor 3 verdichtete Kältemittel in den Kondensator 5 und von dort über das Expansionsventil 6 zum Verdampfer 7 und schließlich wiederum auf die Saugseite des Kompressors 3. Die im Verdampfer 7 für das Verdampfen des Kältemittels erforderliche Verdampfufigswärme wird über die Lamellen des Verdampfers dem Luftstrom entzogen, der den Verdampfer durchstömt und auf diese Weise abgekühlt in den Fahrzeuginnenraum gelangt.An engine 1 of a motor vehicle ″ drives a compressor 3 via a clutch 2. A control 4 allows clutch 2 to be released or closed as required. In air conditioning mode (solid flow arrows) that is, to cool a vehicle interior, the refrigerant compressed in the compressor 3 arrives into the condenser 5 and from there via the expansion valve 6 to the evaporator 7 and finally again on the suction side of the compressor 3. The one required in the evaporator 7 for the evaporation of the refrigerant Evaporative heat is withdrawn from the air flow through the fins of the evaporator, which the evaporator flows through and in this way, cooled down, enters the vehicle interior.

Dem Kompressor 3 ist ein Vierwegeventil 8 nachgeschaltet, dessen Arbeitsleitungsanschlüsse mit dem Kondensator 5 und dem Verdampfer 7 in Verbindung stehen. Der Rückflußleitungsanschluß des Vierwegeventils 8 ist mit der Saugseite des Kompressors 3 verbunden. Zwischen dem Vierwegeventil 8 und dem Expansionsventil 6 ist ein zum Expansionsventil 6 hin öffnendes Rückschlagventil 9 angeordnet. Weiterhin cntjhält der Kreislauf eine das Expansionsventil 6 umgchen-(de Umgehungsleitung 10, die ein Druckhalteventil 11 aufweist.The compressor 3 is followed by a four-way valve 8, the working line connections with the Condenser 5 and the evaporator 7 are in communication. The return line connection of the four-way valve 8 is connected to the suction side of the compressor 3. Between the four-way valve 8 and the expansion valve 6, a check valve 9 opening towards the expansion valve 6 is arranged. Continues to cntj the circuit a the expansion valve 6 umgchen- (de bypass line 10, which a pressure holding valve 11 having.

Das Vierwegeventil 8 hat zwei Schaltstellungen, nämlich die Schaltstellungen 8a für Klimabetrieb und die Schaltstellung üb für Heizbetrieb. Bei dem Druckhalleventil 11 handelt es sich um ein Druckbegrenzungsven-The four-way valve 8 has two switching positions, namely the switching positions 8a for air conditioning and the switching position ub for heating. The pressure hall valve 11 is a pressure limiting valve

til, das den Kompressordruck und damit auch den Druck im Verdampfer 7 im Heizbetrieb auf 15 bis 25 bar hält und bei Erreichen dieses Druckes öffnet. Im Heizbetrieb (gestrichelte Pfeile) wird ein Teil der durch das Verdichten des Kältemittels erzeugten Kompressionswärme im als Kondensator wirkenden Verdampfer 7 an die in den Fahrzeuginnenraum geförderte Luft abgegeben und so der Innenraum bei noch .kaltem Motor schnell aufgewärmt und eine rasche Scneibenentfrostung erreicht Bei diesen Bedingungen bleibt der Kompressor 3 und damit der Heizbetrieb der Klimaanlage sinnvoll solange in Betrieb, bis die Temperatur des Motorkühlwassers einen ausreichend hohen Wert erreicht hat, um den Fahrgastraum über das übliche Heizgerät allein zu beheizen. til, which keeps the compressor pressure and thus also the pressure in the evaporator 7 in heating mode at 15 to 25 bar and opens when this pressure is reached. In heating mode (dashed arrows), part of the is due to the compression of the refrigerant generated compression heat in the evaporator 7 acting as a condenser to the in the Air delivered to the vehicle interior is released and the interior is quickly warmed up when the engine is still cold and a quick defrosting is achieved. In these conditions, the compressor 3 and remains so that the heating mode of the air conditioning system makes sense in operation until the temperature of the engine cooling water has reached a sufficiently high value to heat the passenger compartment with the usual heater alone.

Da das Druckhalteventil 11 unabhängig von den Betriebsbedingungen den Druck im Verdampfer 7 konstant auf etwa 15 bis 25 bar hält, könnte sich der Verdampfer 7 in kurzer Zeit zunehmend mit Kondensat füllen. Entsprechend würde der Druck auf der Saugseite des Kompressors 3 wegen Kältemittelmangels abfallen. Damit dieser Druck einen bestimmten wert nicht unterschreitet, umgeht eine mit einem SaugdrucKventil 12 versehene Bypass-Leitung 13 das Druckhalteventil 11.Since the pressure holding valve 11, the pressure in the evaporator 7 is constant regardless of the operating conditions holds at about 15 to 25 bar, the evaporator 7 could in a short time increasingly with condensate to fill. Accordingly, the pressure on the suction side of the compressor 3 would drop due to a lack of refrigerant. So that this pressure does not fall below a certain value, one bypasses a suction pressure valve 12 provided bypass line 13 the pressure holding valve 11.

Das Saugdruckventil 12 begrenzt den Druckabfall auf der Saugseite des Kompressors auf 1 bis 2 bar und öffnet bei Unterschreiten der genannten vorgegebenen Druckwerte. Vom Saugdruckventil 12 gelangt heißes Kältemittelgas in die Umgehungsleitung 10.The suction pressure valve 12 limits the pressure drop on the suction side of the compressor to 1 to 2 bar and opens if the specified pressure values are not reached. From the suction pressure valve 12 comes hot Refrigerant gas into the bypass line 10.

Zweckmäßig ist die Bypass-Leitung 13 zwischen dem Vierwegeventil 8 und dem Verdampfer 7 abgezweigt, da dort Kältemittel mit relativ hoher Temperatur zur Verfugung steht. Ferner ist zwischen dem Vierwegeventil 8 und dem Kondensator 5 ein Abscheidebehälter 14 vorgesehen, in den auch die Umgehungsleitung 10 mündet. Der Abscheidebehälter 14 schützt den Kompressor 3 beim umsehaiivorgäng vor Flüssigkeiisschiägen und dient ferner dazu, das eventuell auftretende flüssige Kältemittel nach dem Druckhalteventil 11 abzuscheiden. Das über die Bypass-Leitung 13 in die Umgehungsleitung 10 gelangende heiße Kältemittelgas kann flüssiges Kältemittel in der Umgehungsleitung 10 und in dem Abscheidebehälter 14 verdampfen. Das Volumen des Abscheidebehälters 14 ist mindestens so groß wie das Volumen des Verdampfers 7 und der Umgehungsleitung 10.The bypass line 13 is expediently branched off between the four-way valve 8 and the evaporator 7, there there refrigerant with a relatively high temperature is available. Furthermore, between the four-way valve 8 and the condenser 5 is provided with a separating container 14 into which the bypass line 10 also opens. The separating container 14 protects the compressor 3 from liquid shocks and shocks during the umsehaiivorgäng also serves to separate any liquid refrigerant that may occur downstream of the pressure holding valve 11. The hot refrigerant gas reaching the bypass line 10 via the bypass line 13 can be liquid Evaporate refrigerant in the bypass line 10 and in the separation tank 14. The volume of the Separation container 14 is at least as large as the volume of the evaporator 7 and the bypass line 10.

In der Umgehungsleitung 10 ist ferner ein weiteres zum Vierwegeventil 8 hin öffnendes Rückschlagventil 15 vorgesehen, während zwischen dem Kondensator 5 und dem ersten Rückschlagventil 9 noch ein Vorratsbehälter 16 eingeschaltet ist. Die Rückschlagventile 9 und 15 verhindern jeweils das Beaufschlagen der Anlageteile, die je nach Einsatzart der Klimaanlage — Kühlanlage oder Heizbetrieb — nicht benötigt werden. Die Anlage ermöglicht in dem jeweils relativ kurze Zeit (5 bis 10 Minuten) gefahrenen Heizbetrieb bis zur Ablösung durch die mit Motorwärme betriebene Heizanlage je nach Betriebszustand und Außentemperatur eine Heizleistung von etwa 1,5 bis 3 kW.In the bypass line 10 there is also another check valve which opens towards the four-way valve 8 15 is provided, while between the condenser 5 and the first check valve 9 there is still a reservoir 16 is switched on. The check valves 9 and 15 each prevent the pressurization of the system parts, which are not required depending on the type of use of the air conditioning system - cooling system or heating mode. The attachment enables a relatively short time (5 to 10 minutes) driven heating mode until it is replaced by the heating system operated with engine heat, depending on the operating status and outside temperature a heating power of about 1.5 to 3 kW.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Air conditioning for motor vehicles, especially for passenger cars,

with a circuit that can be switched from cooling to heating of the vehicle interior,
in which the refrigerant flows through a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator one after the other for cooling, characterized in that,
that the expansion valve (6) is preceded by a check valve (9) which opens in the refrigerant flow direction for cooling and
that a line (bypass line 10) bypasses the expansion valve (6) and the check valve (9) in the refrigerant flow direction for heating, which contains a pressure holding valve (11) set to a certain pressure.

2. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that that the pressure holding valve (11) is set to a pressure of 15 to 25 bar.

3. Air conditioning system according to claim 1, characterized by the pressure holding valve (11) in the refrigerant flow direction bypass line (13) provided with a suction pressure valve (12) for immediate heating.

4. Air conditioning system according to claim 3, characterized in that the suction pressure valve (12) when falling below a pressure of 1 to 2 bar on the suction side of the compressor (3) opens.

5. Klimaan'age according to claims 3 or 4, characterized in that the bypass line (13) is disconnected in front of the evaporator (7).

6. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that in refrigerant sturgeon. direction to Cooling a separator (14) is provided upstream of the condenser (5), into which the bypass line is also inserted (10) opens.

7. Air conditioning system according to claim 6, characterized in that the volume of the separating container (14) corresponds at least to the volume of the evaporator (7) and the bypass line (10).

8. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that a bypass line (10) Check valve (15) is provided.