DE102009053268A1

DE102009053268A1 - Air conditioning system for motor vehicle, has air-conditioning compressor controlled with predetermined compressor stroke in thrust phase when actual speed of vehicle is lesser than predetermined speed limit value

Info

Publication number: DE102009053268A1
Application number: DE102009053268A
Authority: DE
Inventors: Robert Herbolzheimer; Mattias Bruce
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-26

Abstract

The system has an air-conditioning compressor (K) adjusting predetermined evaporator-target temperature. A controller influences operation of the system depending on operating condition of an internal-combustion engine of a motor vehicle. The controller is designed such that the compressor is controlled with a predetermined compressor stroke (h) in a thrust phase of the engine when actual speed (v) of the vehicle is lesser than a predetermined speed limit value.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an air conditioning system for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.

Prinzipiell ist bereits bekannt, zur Verbrauchsminderung in einem Kraftfahrzeug den Sollwert für die Verdampfertemperatur der Klimaanlage, der mittels eines Reglers eingeregelt wird, im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs (keine Einspritzung von Kraftstoff) herabzusetzen. Da der Regler jedoch sehr träge ist, setzt ein wirkliches Absinken der Verdampfertemperatur erst sehr spät ein – oft ist die Schubphase dann schon beendet. Bei sehr langen Schubphasen hingegen sinkt die Verdampfertemperatur zu stark ab und es kommt zu extremen Hüben der Verdampfertemperatur mit entsprechenden Auswirkungen auf die Ausblastemperaturen z. B. an den Belüftungsgrills.In principle, it is already known to reduce fuel consumption in a motor vehicle, the setpoint for the evaporator temperature of the air conditioner, which is adjusted by means of a controller, in overrun operation of the motor vehicle (no injection of fuel). However, since the controller is very sluggish, a real drop in the evaporator temperature starts very late - often, the overrun phase is already over. For very long deceleration phases, however, the evaporator temperature drops too high and it comes to extreme strokes of the evaporator temperature with corresponding effects on the exhaust temperatures z. B. at the ventilation grills.

Ist die Verdampfertemperatur durch eine Schubphase erstmals abgesunken, wird die Verdampfer-Solltemperatur (und damit über den Regler auch die Verdampfer-Isttemperatur) über eine Rampe angehoben. Somit verbleibt die Verdampfertemperatur über lange Zeit auf tieferem Niveau als eigentlich erforderlich. Dadurch muss die Kompressorleistung ebenfalls über längere Zeit erhöht bleiben, was mit erhöhtem Kraftstoffverbrauch einhergeht.If the evaporator temperature has dropped for the first time due to a boost phase, the setpoint evaporator temperature (and thus also the actual evaporator temperature via the controller) is raised via a ramp. Thus, the evaporator temperature remains at a lower level for a long time than actually required. As a result, the compressor power must also remain elevated for a longer time, which is associated with increased fuel consumption.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2004 060 000 B3 ist bereits eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei der als extern regelbare Klimakompressor im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine derart angesteuert wird, dass die Taumelscheibe zum variablen Einstellen der Verdampfertemperatur so eingestellt wird, dass die Verdampfertemperatur unter die vorgegebene Verdampfer-Solltemperatur abgesenkt wird.From the generic DE 10 2004 060 000 B3 an air conditioning system for a motor vehicle is already known, wherein the externally controllable air compressor in the overrun mode of the internal combustion engine is controlled such that the swash plate is set to adjust the evaporator temperature variable so that the evaporator temperature is lowered below the predetermined evaporator setpoint temperature.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zum genannten Stand der Technik verbesserte Klimaanlage mit deutlich gesteigerter Dynamik anzugeben, die zusätzlich eine weitere Verbrauchsreduzierung ermöglicht.The object of the invention is to provide an improved to the cited prior art air conditioning with significantly increased dynamics, which additionally allows a further reduction in consumption.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klimaanlage nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an air conditioner according to claim 1. Advantageous developments are the subject matters of the dependent claims.

Prinzipiell wird von einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kompressor zum Einstellen einer vorgegebenen Verdampfer-Solltemperatur, und mit einer den Betrieb der Klimaanlage in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs beeinflussenden Steuerung oder Regelung ausgegangen. Die Steuerung oder Regelung ist dabei derart ausgestaltet, dass der Klimakompressor in einer Schubphase der Brennkraftmaschine unter Umgehung des für die Einstellung der Verdampfertemperatur vorhandenen Verdampfertemperatur-Reglers direkt mit einem vorgegebenen Kompressorhub (idealerweise mit einem maximalen Kompressorhub) angesteuert wird. Es wird also nicht die Verdampfer-Solltemperatur reduziert, sondern die tatsächliche Ansteuerung des Klimakompressors „hart” auf einen bestimmten Wert gesetzt. Durch die direkte Ansteuerung des Klimakompressors (ohne den Umweg über den Verdampfertemperatur-Regler) wird eine deutlich gesteigerte Dynamik erzielt und die Verdampfertemperatur sinkt wesentlich schneller ab.In principle, an air conditioner for a motor vehicle with a compressor driven by the internal combustion engine for setting a predetermined evaporator set temperature, and with the operation of the air conditioner depending on the operating state of the internal combustion engine of the motor vehicle influencing control or regulation. The control or regulation is designed such that the air-conditioning compressor in a coasting phase of the internal combustion engine, bypassing the evaporator temperature for adjusting the evaporator temperature controller is controlled directly with a predetermined compressor stroke (ideally with a maximum compressor stroke). So it is not the evaporator setpoint temperature is reduced, but the actual control of the air conditioning compressor "hard" set to a specific value. By directly controlling the air conditioning compressor (without the detour via the evaporator temperature controller), a significantly increased dynamics is achieved and the evaporator temperature drops much faster.

Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass eine derartige Ansteuerung des Kompressors im Schubbetrieb nur dann vorgenommen wird, wenn die aktuelle-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner oder zumindest nicht größer als ein vorgegebener Geschwindigkeitsgrenzwert ist.The invention is characterized by the fact that such a control of the compressor in overrun operation is only performed when the current speed of the motor vehicle is smaller or at least not greater than a predetermined speed limit.

Zusätzlich kann zu oben genannter Bedingung auch noch die aktuelle Verdampfertemperatur in die Entscheidung, ob der Kompressor direkt mit einem vorgegebenen Kompressorhub angesteuert wird, einfließen. Vorteilhafterweise wird der Klimakompressor in einer Schubphase nur dann mit dem vorgegebenen Kompressorhub angesteuert, wenn zusätzlich zu oben genannter Bedingung auch die aktuelle Verdampfertemperatur größer oder zumindest nicht kleiner als die vorgegebene Verdampfer-Solltemperatur abzüglich eines vorgegebenen Temperaturoffsets ist. Dadurch wird der bisherige Nachteil der großen Temperaturhübe deutlich verringert. Durch geeignete Wahl des Rekuperationsoffsets schwankt die Verdampfertemperatur nur um wenige °C.In addition, in addition to the above-mentioned condition, the current evaporator temperature can also be used to decide whether the compressor is controlled directly with a predetermined compressor stroke. Advantageously, the air compressor is driven in a coasting phase only with the predetermined compressor stroke, in addition to the above-mentioned condition, the current evaporator temperature is greater or at least not less than the predetermined evaporator setpoint temperature minus a predetermined Temperaturoffsets. As a result, the previous disadvantage of large temperature strokes is significantly reduced. By a suitable choice of the Rekuperationsoffsets the evaporator temperature varies only by a few ° C.

Da zur Verbrauchsreduzierung bereits Fahrzeuge mit einer sog. Start-Stopp-Einrichtung ausgestattet sind, die bei Vorliegen vorgegebener Stoppbedingungen die Brennkraftmaschine automatisch abschalten und bei Vorliegen zumindest einer Einschaltaufforderung die Brennkraftmaschine wieder automatisch einschalten, kann die erfindungsgemäße Klimaanlage auch in einem derartige Kraftfahrzeug implementiert sein.Since vehicles are already equipped with a so-called start-stop device for reducing consumption, which automatically switch off the internal combustion engine when there are predetermined stop conditions and automatically switch on the internal combustion engine if at least one switch-on request is present, the air conditioning system according to the invention can also be implemented in such a motor vehicle.

Insbesondere bei Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Einrichtung hat man nämlich bei Klimaanlagen mit mechanischem Klimakompressor das Problem, dass während einer Motor-Stoppphase der Klimakompressor nicht mehr angetrieben werden kann und somit die Verdampfertemperatur u. U. schnell ansteigt. Um eine ausreichende Kühlung jedoch gewährleisten zu können, wird bei Überschreitung einer bestimmten Verdampfertemperaturschwelle der Motor wieder gestartet. Wird eine entsprechend ausgebildete Klimaanlage nun in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, das eine Start-Stopp-Einrichtung zum Einleiten eines automatischen Abschalt- oder Anschaltvorgangs der Brennkraftmaschine umfasst, kann durch die Erfindung somit bei Vorliegen einer Schubphase vor dem Motorstopp (fast immer der Fall) die Verdampfertemperatur vor dem Stopp und durch die Trägheit des Systems sogar noch während der Motor bereits steht – wirksam abgesenkt werden bzw. ein sofortiger schneller Anstieg der Verdampfertemperatur im MSA-Stopp verhindert oder deutlich vermindert werden. Dadurch verlängert sich die Zeitdauer, bis der Motor aufgrund Überschreitung der Verdampfertemperaturschwelle wieder gestartet werden muss. Die Stoppdauer kann insbesondere auch dadurch verlängert werden, dass als Verdampfer ein Speicherverdampfer verwendet wird.In particular, in vehicles with a start-stop device has namely in air conditioners with mechanical air compressor the problem that during an engine stop phase of the air compressor can not be driven and thus the evaporator temperature u. U. rises quickly. However, in order to ensure adequate cooling, the engine is restarted when a certain evaporator temperature threshold is exceeded. Is a suitably trained air conditioning is now used in a motor vehicle, which is a start-stop device for Initiation of an automatic shutdown or startup operation of the internal combustion engine, the invention thus in the presence of a coasting phase before the engine stop (almost always the case) the evaporator temperature before stop and by the inertia of the system even while the engine is already - effectively lowered or an immediate, rapid rise in evaporator temperature in the MSA Stop can be prevented or significantly reduced. This lengthens the time until the engine must be restarted due to exceeding the evaporator temperature threshold. In particular, the stop duration can be extended by using a storage evaporator as the evaporator.

Dadurch, dass die Schubansteuerung des Klimakompressors nur unterhalb einer definierten Geschwindigkeitsschwelle erfolgt, wird die Wahrscheinlichkeit, diese Ansteuerung vor einem automatischen Abschaltvorgang im Rahmen der Start-Stopp-Einrichtung durchzuführen, (deutlich) erhöht. Die Geschwindigkeitsschwelle kann so gewählt werden, dass die Schubansteuerung z. B. nur unterhalb einer typischen Innerorts-Geschwindigkeit erfolgt, da nach einer Schubphase kleiner oder gleich einer solchen Geschwindigkeitsschwelle eine automatische Stoppphase deutlich wahrscheinlicher ist, als unabhängig von einer Geschwindigkeitsschwelle.Due to the fact that the thrust control of the air conditioning compressor takes place only below a defined speed threshold, the probability of performing this control before an automatic switch-off process in the context of the start-stop device is (significantly) increased. The speed threshold can be selected so that the thrust control z. B. occurs only below a typical urban speed, since after a boost phase less than or equal to such a speed threshold, an automatic stop phase is much more likely than independent of a speed threshold.

Kommt es nach einer Schubansteuerung des Klimakompressors zu einem automatisch eingeleiteten Stopp, so steigt die Verdampfertemperatur in der Regel auf einen Wert über die Verdampfer-Solltemperatur, so dass danach keine zusätzlich erhöhte Ansteuerung des Klimakompressors mehr erforderlich wäre, wie im bisherigen Stand der Technik mit der Rampenfunktion. Ist die Schubphase beendet, so wird die Schubansteuerung sofort zurückgenommen.If it comes to a thrust control of the air compressor to an automatically initiated stop, the evaporator temperature usually rises to a value above the evaporator setpoint temperature, so that then no additional increased control of the air compressor would be required, as in the prior art with the ramp function. If the overrun phase is ended, the thrust control is immediately withdrawn.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einem mit einer Start-Stopp-Einrichtung zum automatischen Abschalten und Anschalten der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeug.In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. The single FIGURE shows a simplified representation of an air conditioner according to the invention in a motor vehicle equipped with a start-stop device for automatically switching off and switching on the internal combustion engine.

Die Fig. zeigt einen Klimakompressor K, der prinzipiell zum Einstellen einer vorgegebenen Verdampfer-Solltemperatur eingesetzt wird. Weiter ist eine Regelungseinheit R vorhanden, die unter anderem den Betrieb der Klimaanlage, insbesondere aber auch die Ansteuerung des Klimakompressors K in Abhängigkeit vom Betriebszustand der (hier nicht dargestellten) Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs steuert oder regelt. Dazu werden innerhalb der Regelungseinheit R verschiedene Signale und Parameter abgefragt und teilweise miteinander verglichen oder kombiniert.The FIGURE shows an air conditioning compressor K, which is used in principle for setting a predetermined evaporator set temperature. Further, a control unit R is present, which among other things controls or regulates the operation of the air conditioning system, but in particular also the control of the air conditioning compressor K in dependence on the operating state of the (not shown here) internal combustion engine of the motor vehicle. For this purpose, different signals and parameters are queried within the control unit R and partially compared or combined with each other.

Zur optimalen Ansteuerung des Klimakompressors K im Schubbetrieb muss prinzipielle eine Information über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegen. Befindet sich die Brennkraftmaschine in einer Schubphase, wird ein Signal s an eine Und-Einheit 5 gesendet. Gleichzeitig wird die aktuelle Geschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs sowie die aktuelle Verdampfertemperatur TV überprüft. Hinsichtlich der Geschwindigkeit v wird in einer Vergleichseinheit 1 überprüft, ob diese kleiner (oder gleich) als eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit vg ist. Gleichzeitig wird in einer weiteren Vergleichseinheit 4 festgestellt, ob die Verdampfertemperatur TV zumindest. nicht kleiner als eine vorgegebene Verdampfer-Solltemperatur TVs abzüglich eines vorgegebenen Temperaturoffsets TO ist. Zusätzlich wird in einer Vergleichseinheit 3 noch überprüft, ob die aktuelle Verdampfertemperatur TV zumindest nicht kleiner als eine sog. Frostschutzgrenze von 1,8°C ist.For optimal control of the air conditioning compressor K in overrun must in principle be present information about the operating condition of the internal combustion engine. If the internal combustion engine is in a coasting phase, a signal s is sent to an AND unit 5 Posted. At the same time, the current speed v of the motor vehicle and the current evaporator temperature TV is checked. With regard to the speed v is in a comparison unit 1 checks if it is smaller (or equal) than a predetermined limit speed vg. At the same time, in another comparison unit 4 determined if the evaporator temperature TV at least. is not smaller than a predetermined evaporator set temperature TV less a predetermined temperature offset TO. In addition, in a comparison unit 3 still checks whether the current evaporator temperature TV is at least not less than a so-called frost protection limit of 1.8 ° C.

Sind alle oben genannten Bedingungen erfüllt, sendet die Und-Einheit 5 bzw. Regelungseinheit R ein entsprechendes Signal h an den Klimakompressor K, so dass dieser (unabhängig von der normalen Verdampfertemperatur-Regelung) mit einem vorgegebenen Kompressorhub angesteuert wird. Dadurch kann ein sehr schnelles Absinken der Verdampfertemperatur erreicht werden.If all the above conditions are met, send the And unit 5 or control unit R a corresponding signal h to the air conditioning compressor K, so that it is controlled (regardless of the normal evaporator temperature control) with a predetermined compressor stroke. As a result, a very rapid drop in the evaporator temperature can be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004060000 B3 [0004]

Claims

Air conditioning system for motor vehicles with an air compressor for setting a predetermined evaporator setpoint temperature, and with the operation of the air conditioner depending on the operating condition of the internal combustion engine of the motor vehicle influencing control or regulation, wherein the control or regulation is configured such that in a coasting phase of the internal combustion engine Climatic compressor is driven with a predetermined compressor stroke, which leads to a reduction of the evaporator temperature, characterized in that the air compressor (K) in a coasting phase (s) is driven only with the predetermined compressor stroke (h) when the current speed (v) of the vehicle is less than or at least not greater than a predetermined speed limit (vg).

Air conditioning system according to claim 1, characterized in that the air conditioning compressor (K) in a boost phase (s) is driven only with the predetermined compressor stroke (h) when the current evaporator temperature (TV) is greater or at least not less than the predetermined evaporator set temperature (TVs) less a given temperature offset (TO).

Air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the motor vehicle comprises a start-stop device for initiating an automatic shutdown or connection operation of the internal combustion engine.