DE19643492A1 - Air drying system for vehicle air conditioner - Google Patents
Air drying system for vehicle air conditionerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Desorption eines in einer Kraftfahrzeugheizungs- und/oder Klimaanlage ange ordneten Reaktors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange gebenen Gattung sowie eine Heizungs- oder Klimaanlage mit einem desorbierbaren Reaktor der im Oberbegriff des An spruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a method for desorbing a in a motor vehicle heating and / or air conditioning system ordered reactor in the preamble of claim 1 given genus as well as a heating or air conditioning system a desorbable reactor in the preamble of An say 1 specified genus.
In der DE 44 08 796 A1 ist ein Verfahren zur Desorption ei nes Reaktors mittels eines heißen Luftstroms beschrieben. Dabei wird ein Teilluftstrom zunächst in einer Heizeinrich tung erwärmt, bevor diese heiße Luft in den Reaktor ein tritt. Die Heizung kann aus einem von der Abwärme eines An triebsmotors gespeister Wärmetauscher oder eine elektrische Widerstandsheizung, insbesondere mit PTC-Elementen sein. Die warme Luft nimmt die in dem Sorptionsmaterial eingela gerten Stoffe, beispielsweise Feuchtigkeit, auf und der den Reaktor verlassende Luftstrom wird in die Umgebungsluft ge blasen.DE 44 08 796 A1 describes a method for desorption egg described reactor using a hot air stream. A partial air flow is initially in a heating device tion heated before this hot air enters the reactor occurs. The heating can be from one of the waste heat from an on engine powered heat exchanger or an electric Resistance heating, especially with PTC elements. The warm air takes in the sorption material materials such as moisture, and the Airflow leaving the reactor is released into the ambient air blow.
Aus der DE 44 14 595 A1 ist eine Heizungs- und/oder Klima anlage für einen Kraftfahrzeuginnenraum bekannt, die eine von der Abwärme eines Antriebsaggregates betriebene Heiz einrichtung aufweist. Außerdem ist ein Reaktor, der ein Sorptionsmaterial enthält, zur Entfeuchtung der dem Kraft fahrzeuginnenraum zugeführten Luft vorgesehen. Damit der Reaktor regeneriert werden kann, sind Mittel zur Desorption des Reaktors vorgesehen, die mindestens eine Heizung umfas sen.DE 44 14 595 A1 describes a heating and / or air conditioning system Plant known for a motor vehicle interior, the one heating operated by the waste heat of a drive unit has facility. In addition, a reactor is a Contains sorption material to dehumidify the strength Air supplied to the vehicle interior. So that Reactor can be regenerated are means of desorption of the reactor provided, which comprises at least one heater sen.
Die Benutzung von Abwärme für den Desorptionsprozeß führt zwar zu einem kostengünstigen Verfahren, es muß jedoch we gen der bei modernen Fahrzeugantrieben nur in unzureichen dem Maß zur Verfügung stehenden Wärmeenergie der Abwärme eine unvollständige Desorption und/oder sehr lange Desorp tionszeit in Kauf genommen werden. Bei Schadstoffiltern und/oder Luftentfeuchtern mit lediglich einem Reaktor, die im diskontinuierlichen Betrieb arbeiten, ist es jedoch er forderlich, eine mindestens nahezu vollständige Desorption innerhalb einer vorgegebenen Desorptionszeit durchzuführen. Dieses Problem kann durch eine elektrische Widerstandshei zung gelöst werden, die gemäß der obengenannten Druck schrift anstelle der die Abwärme nutzenden Heizeinrichtung vorgesehen wird. Die elektrische Widerstandsheizung ist zwar von der Betriebsweise des Fahrzeugantriebs und der da bei anfallenden Abwärme unabhängig, nachteilig ist jedoch, daß in Kraftfahrzeugen die elektrische Energie nur begrenzt zur Verfügung steht und grundsätzlich auf einen möglichst sparsamen Umgang mit dieser - relativ teuer erzeugten - Energie zu achten ist.The use of waste heat for the desorption process leads Although an inexpensive process, we must inadequate in modern vehicle drives the amount of available heat energy from the waste heat incomplete desorption and / or very long desorp be accepted. For pollution filters and / or dehumidifiers with only one reactor, the working in discontinuous operation, however, it is required an at least almost complete desorption to be carried out within a predetermined desorption time. This problem can be caused by electrical resistance tongue to be solved according to the above pressure writing instead of the heating device using the waste heat is provided. The electrical resistance heater is of the mode of operation of the vehicle drive and there independent in the case of waste heat, but it is disadvantageous that only limited electrical energy in motor vehicles is available and basically on one if possible economical use of this - relatively expensive produced - Energy needs to be respected.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun de, ein Verfahren zur Desorption eines Reaktors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaf fen, bei dem eine mindestens annähernd vollständige Desorp tion innerhalb einer vorgebbaren Desorptionszeit kostengün stig möglich ist. Außerdem ist eine Heizungs- und/oder Kli maanlage zu schaffen, mit der ein solches Verfahren aus führbar ist. The present invention is therefore based on the object de, a process for the desorption of a reactor in the The preamble of claim 1 specified species to sheep fen, in which an at least approximately complete desorp tion within a predefined desorption time is possible. There is also a heating and / or air conditioning to create a system with which such a process is feasible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Desorption eines in einer Kraftfahrzeugheizungs- und/oder Klimaanlage ange ordneten Reaktors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und be züglich der Heizungs- bzw. Klimaanlage durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.This task is accomplished by a desorption method in a motor vehicle heating and / or air conditioning system ordered reactor with the features of claim 1 and be regarding the heating or air conditioning system through the features of claim 9 solved.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se hen, daß die für die Desorption benötigte Wärmeenergie zu einem erheblichen Teil oder gegebenenfalls vollständig durch die vorhandene Abwärme der Antriebskomponenten des Kraftfahrzeugs gewonnen wird und lediglich der Restbedarf der benötigten Desorptionsenergie aus dem elektrischen Bordnetz entnommen wird. Da dieser Restbedarf unter Zugrun delegung mehrerer Parameter exakt bestimmt werden kann, wird ein unnötiger Energieeinsatz vermieden. Dies führt letztendlich zu einer Senkung der Betriebskosten des Fahr zeugs.The main advantages of the invention can be found therein hen that the thermal energy required for the desorption a substantial part or, if necessary, complete due to the existing waste heat from the drive components of the Motor vehicle is won and only the remaining need the required desorption energy from the electrical Vehicle electrical system is removed. Since this remaining need under Zugrun assignment of several parameters can be determined exactly, unnecessary use of energy is avoided. this leads to ultimately a reduction in driving operating costs stuff.
Die Wärmeenergie zur Bereitstellung der sogenannten Grund versorgung kann aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine ge wonnen werden. Statt dessen oder auch zusätzlich kann die Wärmeenergie aus einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmit tel der Brennkraftmaschine gewonnen werden. Es ist möglich, die Wärmeenergie in einem Wärmetauscher unmittelbar auf den Luftstrom, der dem Reaktor zum Zwecke der Desorption zuge leitet wird, zu übertragen, alternativ hierzu kann jedoch auch die Wärmeenergie in einem Wärmetauscher auf ein Zwi schenträgermedium übertragen und mittels dieses Zwischen trägermediums in den Reaktor geführt werden.The thermal energy to provide the so-called basic Supply can ge from the exhaust gas of an internal combustion engine be won. Instead of or in addition, the Thermal energy from a gaseous or liquid coolant tel the internal combustion engine can be obtained. It is possible, the heat energy in a heat exchanger directly on the Airflow that the reactor for the purpose of desorption conducts, to transfer, however, alternatively also the heat energy in a heat exchanger on a double transfer medium and by means of this intermediate Carrier medium are led into the reactor.
Für die Berechnung der benötigten Desorptionsenergie können mehrere Parameter berücksichtigt werden, beispielsweise die vorgegebene Desorptionszeit, die Temperatur des zugeführten Luftstroms vor dessen Aufheizung, die Temperatur des Abga ses der Brennkraftmaschine, die Temperatur des Kühlmittels, die Feuchte der Innenraumluft in der Fahrzeugkabine oder der Beladungszustand des Reaktors. In Abhängigkeit des er rechneten Wertes für die Desorptionsenergie wird der Zeit punkt für das Zuschalten der elektrischen Zusatzheizung be stimmt. Damit wird erreicht, daß die elektrische Zusatzhei zung lediglich in einem Zeitabschnitt der Desorptionszeit betrieben wird, wobei dieser Zeitabschnitt sich nach dem berechneten Restbedarf bestimmt. In Abhängigkeit bestimmter Parameter, beispielsweise vollständiger Beladung des Reak tors, niedriger Abgastemperatur und dergleichen, kann die Zuschaltung der Zusatzheizung bereits zu Beginn des Desorp tionsintervalls erfolgen.For the calculation of the desorption energy required several parameters are taken into account, for example the predetermined desorption time, the temperature of the supplied Airflow before it heats up, the temperature of the exhaust ses of the internal combustion engine, the temperature of the coolant, the humidity of the interior air in the vehicle cabin or the state of loading of the reactor. Depending on the he calculated value for the desorption energy becomes the time point for switching on the additional electrical heating Right. This ensures that the electrical auxiliary tion only in a period of the desorption time is operated, this period of time after the calculated residual demand determined. Depending on certain Parameters, for example full loading of the reak tors, low exhaust gas temperature and the like, the Switching on the additional heating at the beginning of the Desorp tion interval.
Damit die der Abwärme entzogene Wärmeenergie dem Reaktor zugeführt werden kann, sind wahlweise ein oder mehrere Wär metauscher vorgesehen, die entweder vom Kühlmittel einer Brennkraftmaschine oder von den heißen Abgasen durchström bar sind. Dabei kann der Wärmetauscher so ausgebildet sein, daß ein Desorptionsluftstrom aufgeheizt wird, es kann je doch auch ein flüssiges Wärmeträgermedium benutzt werden. Der geringste bauliche Aufwand wird dadurch erreicht, daß lediglich ein Wärmetauscher sowohl für die Fahrzeugheizung als auch für die Desorption des Reaktors notwendig ist. Hierzu ist es zweckmäßig, daß der Wärmetauscher in einer Heizeinrichtung angeordnet ist, die mittels eines Luftfüh rungskanals unmittelbar mit dem Fahrzeuginnenraum und durch einen Luftführungskanal mit dem Reaktor verbunden ist, wo bei zur Steuerung der Luftstromanteile durch die beiden Luftführungskanäle ein Luftstromsteuerelement vorgesehen ist.So that the heat energy extracted from the waste heat to the reactor can be supplied, optionally one or more heat Meters provided either by a coolant Internal combustion engine or through the hot exhaust gases are cash. The heat exchanger can be designed that a desorption air flow is heated, it can ever but also a liquid heat transfer medium can be used. The least construction effort is achieved in that just a heat exchanger for both vehicle heating as well as for the desorption of the reactor is necessary. For this purpose, it is appropriate that the heat exchanger in one Heating device is arranged by means of an air guide channel directly with the vehicle interior and through an air duct is connected to the reactor where to control the airflow components by the two Air guide channels provided an air flow control element is.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:An embodiment of the method according to the invention is explained below with reference to the drawing. In the drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeug heizung und einem Lufttrockner, Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle heating system and an air dryer,
Fig. 2 ein Diagramm des Verlaufs der Desorptionstemperatur in der Desorptionszeit mit verschiedenen Zuschalt- Zeitpunkten, Fig. 2 is a diagram of the course of the desorption in the desorption with various Boost time points,
Fig. 3 ein Diagramm des Verlaufs der Desorptionstemperatur bei sofortiger Zuschaltung der elektrischen Zusatz heizung, Fig. 3, the desorption temperature heating is a diagram of the course with immediate connection of the electrical accessory,
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Kühlmittelkreis laufs, Fig. 4 is a schematic representation run of a refrigerant circuit,
Fig. 5 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1, Fig. 5 shows a variant to Fig. 1,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Eingangsparameter und Ausgangssignale eines Desorptionsreglers, Fig. 6 is a schematic representation of the input parameters and output signals of a Desorptionsreglers,
Fig. 7 eine Anordnung zur Erwärmung des Desorptionsluft stromes mittels der im Abgas enthaltenen Wärmeener gie, Fig. 7 shows an arrangement for heating the desorption air stream by means of the contained in the exhaust Wärmeener energy,
Fig. 8 eine Ausführungsvariante zu Fig. 7 mit einem flüs sigen Zwischenträgermedium. Fig. 8 shows an embodiment of Fig. 7 with a liquid intermediate carrier medium.
In Fig. 1 ist an einen Fahrzeuginnenraum 1 ein Luftfüh rungskanal 3 angeschlossen, in dem ein Gebläse 2 angeordnet ist. Das Gebläse 2 ist saugseitig wahlweise an einen Außen luftkanal 9 anschließbar, so daß sowohl Luft aus dem Fahr zeuginnenraum 1 als auch Frischluft angesaugt werden kann. Ein erstes Luftstromsteuerelement 4 befindet sich am Ende des Luftführungskanals 3 und öffnet wahlweise einen Luft führungskanal 5 oder einen Luftführungskanal 10. Der Luft führungskanal 5 führt zu einer Heizeinrichtung 8, in der ein vorzugsweise von einem Motorkühlmittel durchströmter Wärmetauscher angeordnet ist. Abströmseitig der Heizein richtung 8 befindet sich ein Luftführungskanal 5', der in den Fahrzeuginnenraum 1 mündet. Im Luftführungskanal 5 ist ein zweites Luftstromsteuerelement 6 angeordnet, von dem ein die Heizeinrichtung 8 umgehender Bypasskanal 7 zu dem Luftführungskanal 5' führt.In Fig. 1, an air guide duct 3 is connected to a vehicle interior 1 , in which a blower 2 is arranged. The blower 2 is optionally connected on the suction side to an outside air duct 9 , so that both air from the vehicle interior 1 and fresh air can be sucked in. A first air flow control element 4 is located at the end of the air duct 3 and optionally opens an air duct 5 or an air duct 10 . The air guide duct 5 leads to a heating device 8 , in which a heat exchanger, preferably through which an engine coolant flows, is arranged. Downstream of the heater 8 there is an air duct 5 ', which opens into the vehicle interior 1 . In the air duct 5, a second air flow control element 6 is arranged, of which one, the heater 8 of prompt bypass passage 7 leads to the air duct 5 '.
Zwischen dem Luftführungskanal 10 und einem Luftführungska nalabschnitt 10', der an einen Reaktor 12 angeschlossen ist, befindet sich ein drittes Luftstromsteuerelement 11, das wahlweise die durch den Luftführungskanal 10 strömende Luft dem Reaktor 12 unmittelbar durch den Abschnitt 10' oder durch einen Desorptionskanal 16, in dem ein Wärme tauscher 17 sowie eine elektrische Zusatzheizung 18 ange ordnet sind, zuführt. Abströmseitig ist an dem Reaktor 12 ein Luftführungskanal 13 angeschlossen, der stromauf der Heizeinrichtung 8 in den Luftführungskanal 5 mündet. Ab strömseitig des Reaktors 12 ist in dem Luftführungskanal 13 ein viertes Luftstromsteuerelement 15 vorgesehen, das den Reaktor 12 mit einem Fortluftkanal 14 verbindet, der zur Umgebungsluft führt. Der Reaktor 12 kann mit unterschiedli chem Sorptionsmaterial gefüllt sein, je nach gewünschter Filtereigenschaft im Hinblick auf Schadstoffe, Feuchtigkeit usw.Between the air duct 10 and an air duct section 10 ', which is connected to a reactor 12 , there is a third air flow control element 11 , which selectively directs the air flowing through the air duct 10 to the reactor 12 directly through the section 10 ' or through a desorption duct 16 , in which a heat exchanger 17 and an additional electric heater 18 are arranged, supplies. On the outflow side, an air duct 13 is connected to the reactor 12 , which opens into the air duct 5 upstream of the heating device 8 . From the flow side of the reactor 12 , a fourth air flow control element 15 is provided in the air duct 13 , which connects the reactor 12 to an exhaust air duct 14 , which leads to the ambient air. The reactor 12 can be filled with different sorption material, depending on the desired filter property with regard to pollutants, moisture, etc.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung kann auch als Klimati sierungsanlage ausgestaltet sein, beispielsweise durch An ordnung eines - mit gestrichelten Linien dargestellten - Verdampfers 19 eines Kältemittelkreises in dem Luftfüh rungskanal 5, und zwar zwischen dem ersten Luftstrom steuerelement 4 und dem zweiten Luftstromsteuerelement 6.The device shown in FIG. 1 can also be designed as a climate control system, for example by arranging an evaporator 19 of a refrigerant circuit in the air guide duct 5 , shown with dashed lines, between the first air flow control element 4 and the second air flow control element 6 .
Die Fig. 1 zeigt den Reaktor 12 im Desorptionsbetrieb. Da bei befindet sich das erste Luftstromsteuerelement 4 in der Stellung, die den Luftführungskanal 3 mit dem Luftführungs kanal 10 verbindet und das dritte Luftstromsteuerelement 11 verschließt dabei den Abschnitt 10' und gibt den Desorpti onskanal 16 frei. Durch den Wärmetauscher 17 strömt ein heißes Wärmeträgermedium, beispielsweise das Kühlmittel ei ner Brennkraftmaschine, und erwärmt somit den Desorptions luftstrom, der durch den Desorptionskanal 16 geführt wird. Entsprechend einem berechneten Wert für die benötigte Desorptionsenergie wird in der elektrischen Zusatzheizung 18, die vorzugsweise eine aus PTC-Elementen und Wärmeüber tragungsflächen gebildete Anordnung umfaßt, der Luftstrom auf seine Desorptionstemperatur erwärmt und schließlich dem Reaktor 12 zugeführt. Das vierte Luftstromsteuerelement 15 verschließt den Luftführungskanal 13 und gibt gleichzeitig den Fortluftkanal 14 frei, so daß der den Reaktor 12 ver lassende Luftstrom in die Umgebungsluft ausgeblasen wird. Fig. 1 shows the reactor 12 in desorption. Since the first air flow control element 4 is in the position that connects the air duct 3 with the air duct 10 and the third air flow control element 11 closes the section 10 'and releases the desorpti on channel 16 . A hot heat transfer medium, for example the coolant of an internal combustion engine, flows through the heat exchanger 17 and thus heats the desorption air flow which is guided through the desorption channel 16 . According to a calculated value for the desorption energy required, the air flow is heated to its desorption temperature in the electrical auxiliary heater 18 , which preferably comprises an arrangement formed from PTC elements and heat transfer surfaces, and is finally fed to the reactor 12 . The fourth air flow control element 15 closes the air duct 13 and at the same time releases the exhaust air duct 14 , so that the air flow leaving the reactor 12 is blown out into the ambient air.
In Fig. 2 ist ein Diagramm des Temperaturverlaufs entspre chend der im Wärmeübertrager und der elektrischen Zusatz heizung bereitgestellten Desorptionsenergie EDes darge stellt. Diese Desorptionsenergie EDes wird aus der Summe der beiden Heizeinrichtungen gebildet, nämlichIn Fig. 2 is a diagram of the temperature curve accordingly, the desorption energy E Des Darge provides in the heat exchanger and the electrical auxiliary heating. This desorption energy E Des is formed from the sum of the two heating devices, namely
EDes = EWü + Eel.E Des = E Wü + E el .
Dabei ist, wie Fig. 2 deutlich macht, der Wärmetauscher, der mittels der im Fahrzeug vorhandenen Abwärme betrieben wird, vom Beginn der Desorptionszeit tDes zugeschaltet, was zu einem Temperaturverlauf von 0 ansteigend degressiv führt und schließlich asymptotisch zur maximalen Temperatur des Wärmeübertragers Twü übergeht. In Abhängigkeit des unter Berücksichtigung mehrerer Parameter errechneten Wertes der erforderlichen Desorptionsenergie EDes wird die elektrische Zusatzheizung aktiviert, wobei der Zuschaltzeitpunkt t1, t2, t3 nach der erforderlichen durch die elektrische Heizung bereitzustellenden Energie Eel bestimmt wird. Ab dem Zuschaltzeitpunkt t1, t2, t3 steigt die Temperatur T stark an und nähert sich dann asymptotisch der Desorptionstemperatur TDes und bleibt bei Erreichen der Desorptionstemperatur TDes bis zum Erreichen der vorbestimmten Desorptionszeit tDes mindestens annähernd konstant.In this case, as FIG. 2 clearly shows, the heat exchanger, which is operated by means of the on-vehicle exhaust heat from the beginning of the desorption time T of being added and rising gradually decreased resulting in a temperature variation of 0 and finally asymptotically to the maximum temperature of the heat exchanger T wü transforms. Depending on the value of the required desorption energy E Des calculated taking into account several parameters, the additional electrical heating is activated, the connection time t 1 , t 2 , t 3 being determined according to the required energy E el to be provided by the electrical heating. From the connection point in time t 1 , t 2 , t 3 , the temperature T rises sharply and then approaches the desorption temperature T Des asymptotically and remains at least approximately constant when the desorption temperature T Des is reached until the predetermined desorption time t Des is reached .
Gegenüber dem Temperaturverlauf bzw. Energieeinsatz mit nachträglich zugeschalteter elektrischer Heizung zeigt Fig. 3 ein Diagramm, bei dem die elektrische Zusatzheizung gleichzeitig mit dem Wärmetauscher aktiviert wird, das heißt, ab Beginn im Punkt 0 der Desorptionszeit tDes. So fern aufgrund irgendwelcher Parameter, die für die Berech nung der erforderlichen Desorptionsenergie berücksichtigt werden, ein sehr hoher Restbedarf festgestellt wird, kann durch das sofortige Aktivieren der elektrischen Zusatzhei zung ein rascher Temperaturanstieg über die Temperatur Twü hinaus erreicht werden, so daß sich die Erwärmung rasch der Desorptionstemperatur TDes nähert. Zum Ende der vorbestimm ten Desorptionszeit tDes werden beide Heizungen abgeschal tet.Compared to the temperature profile or energy use with subsequently applied electrical heater switched Fig. 3 shows a diagram in which the electric auxiliary heater is activated simultaneously with the heat exchanger, that is, from the start point 0 in the desorption time t Des. So far due to any parameters that are taken into account for the calculation of the required desorption energy, a very high residual requirement is determined, a rapid temperature rise above the temperature T wü can be achieved by the immediate activation of the electrical additional heating, so that the heating rapidly approaches the desorption temperature T Des . At the end of the predetermined desorption time t Des , both heaters are switched off.
Der in Fig. 2 beschriebene Zuschaltzeitpunkt t1, t2, t3 ist variabel und wird insbesondere durch die benötigte Desorp tionstemperatur, Desorptionsenergie, die vorbestimmte Desorptionszeit und die Temperatur des Wärmeübertragers be stimmt. Auf diese Weise wird die erforderliche Desorp tionstemperatur bei energieoptimiertem Zusatzheizbetrieb erreicht, da das in der Abwärme enthaltene Energiepotential im dem Wärmetauscher als Energie EWü zurückgewonnen und für den Desorptionsprozeß benutzt wird und lediglich die im Einzelfall benötigte Restmenge der erforderlichen Desorpti onsenergie als elektrische Heizenergie Eel aufgebracht wer den muß.The connection time t 1 , t 2 , t 3 described in FIG. 2 is variable and is determined in particular by the required desorption temperature, desorption energy, the predetermined desorption time and the temperature of the heat exchanger. In this way, the required desorption tion temperature is achieved with energy-optimized additional heating operation, since the energy potential contained in the waste heat is recovered in the heat exchanger as energy E Wü and used for the desorption process and only the residual amount of the required desorption energy required in individual cases as electrical heating energy E el upset who must.
In Fig. 4 ist schematisch ein Kühlmittelkreislauf einer Mo torkühlung und Fahrzeugheizung gezeigt. Dabei umfaßt ein Primärkreis 23 eine Brennkraftmaschine 40, die durch das Kühlmittel des Primärkreises 23 gekühlt wird, eine Kühlmit telpumpe 20, einen Heizkörper 21 sowie ein Heizungsventil 22. Gegebenenfalls kann eine weitere Pumpe 20' im Primär kreis 23 vorgesehen werden. Der Heizkörper 21 ist zur Er wärmung des dem Fahrgastraum zugeführten Luftstroms vorge sehen und bildet die in Fig. 1 gezeigte Heizeinrichtung 8. An den Primärkreis 23 ist ein Sekundärkreis 24 angeschlos sen, in dem eine Pumpe 25, eine elektrische Zusatzheizung 18*, ein im Sorptionsmaterial des Reaktors 12 angeordneter Wärmetauscher 17* sowie ein Ventil 26 angeordnet sind. Mit tels der Kühlmittelpumpe 20 wird die Kühlflüssigkeit im Primärkreis 23 umgewälzt, gegebenenfalls unterstützt durch die Pumpe 20'. Je nach Bedarf einer Heizleistung für die in den Fahrgastraum einzuleitende Luft wird das Heizungsventil 22 gesteuert. Im Desorptionsbetrieb für den Reaktor 12 wird die Pumpe 25 aktiviert, so daß ein Kühlmittelstrom durch den Wärmetauscher 17* geführt wird. Das Ventil 26 ist im Desorptionsbetrieb selbstverständlich geöffnet. Zur Ergän zung der durch den Wärmetauscher 17* zur Verfügung gestell ten Wärmeenergie wird an die elektrische Zusatzheizung 18* eine Spannung angelegt, so daß die dem Wärmetauscher 17* zugeführte Flüssigkeit auf ein höheres Temperaturniveau ge bracht wird.In Fig. 4, a coolant circuit of an engine cooling and vehicle heating is shown schematically. Here, a primary circuit 23 includes an internal combustion engine 40 , which is cooled by the coolant of the primary circuit 23 , a coolant telpump 20 , a radiator 21 and a heating valve 22nd If necessary, a further pump 20 'can be provided in the primary circuit 23 . The radiator 21 is provided for heating the air flow supplied to the passenger compartment and forms the heating device 8 shown in FIG. 1. A secondary circuit 24 is connected to the primary circuit 23 , in which a pump 25 , an additional electrical heater 18 *, a heat exchanger 17 * arranged in the sorption material of the reactor 12 and a valve 26 are arranged. By means of the coolant pump 20, the coolant in the primary circuit 23 is circulated, possibly assisted by the pump 20 '. Depending on the need for a heating power for the air to be introduced into the passenger compartment, the heating valve 22 is controlled. In the desorption mode for the reactor 12 , the pump 25 is activated so that a coolant flow is passed through the heat exchanger 17 *. The valve 26 is of course open in the desorption mode. To complement the heat energy provided by the heat exchanger 17 *, a voltage is applied to the electric auxiliary heater 18 * so that the liquid supplied to the heat exchanger 17 * is brought to a higher temperature level.
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung zum Heizen und Trocknen der dem Fahrgastraum 1 zugeführten Luft. Dabei ist in der Heiz einrichtung 8 ein Wärmetauscher 32 vorgesehen, der bei spielsweise vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine durch strömt wird. Sekundärseitig wird dieser Wärmetauscher 32 von einem zugeführten Luftstrom beaufschlagt, der durch ei nen Luftführungskanal 27 dem Fahrgastraum 1 zuführbar ist. Parallel zu dem Luftführungskanal 27 ist ein weiterer Luft führungskanal 28 vorgesehen, in dem der Reaktor 12 angeord net ist. Die Steuerung der jeweiligen Luftstromanteile durch die Luftführungskanäle 27 und 28 erfolgt mittels ei nes Luftstromsteuerelementes 30. Abströmseitig des Reaktors 12 ist ein weiteres Luftstromsteuerelement 31 vorgesehen, durch das im Adsorptionsbetrieb der Fortluftkanal 14 ge schlossen ist, so daß die im Reaktor 12 getrocknete Luft in den Fahrzeuginnenraum 1 geleitet wird. Im Desorptionsbe trieb befindet sich das Luftstromsteuerelement 31 in der in Fig. 5 gezeigten Stellung, so daß die den Reaktor 12 ver lassende Luft in die Umgebungsluft geblasen werden kann. Im Reaktor 12 befindet sich die elektrische Zusatzheizung 18**, die vorzugsweise mehrere PTC-Heizelemente umfaßt. Um die von der elektrischen Zusatzheizung 18** benötigte Wär meenergie exakt bestimmen zu können, wird die Temperatur des Wärmetauschers 32 mittels eines Temperaturfühlers 29 erfaßt. Fig. 5 shows a device for heating and drying is of the passenger compartment 1 the air supplied. In this case, a heat exchanger 32 is provided in the heating device 8 , which flows through the coolant of the internal combustion engine, for example. On the secondary side, this heat exchanger 32 is acted upon by a supplied air flow which can be fed to the passenger compartment 1 through an air duct 27 . Parallel to the air duct 27 , another air duct 28 is provided, in which the reactor 12 is net angeord. The control of the respective air flow components through the air guide channels 27 and 28 is carried out by means of an air flow control element 30 . Downstream of the reactor 12 , a further air flow control element 31 is provided, through which the exhaust air duct 14 is closed in the adsorption mode, so that the air dried in the reactor 12 is passed into the vehicle interior 1 . In the desorption operation, the air flow control element 31 is in the position shown in FIG. 5, so that the air leaving the reactor 12 can be blown into the ambient air. The electrical auxiliary heater 18 ** is located in the reactor 12 and preferably comprises a plurality of PTC heating elements. In order to be able to determine the heat energy required by the additional electric heater 18 ** exactly, the temperature of the heat exchanger 32 is detected by means of a temperature sensor 29 .
In Fig. 6 ist schematisch eine Steuerungseinrichtung 33 dargestellt, die einen Microprozessor umfaßt, in dem unter Berücksichtigung mehrerer Eingangsparameter der Zuschalt zeitpunkt t (1, 2, 3) berechnet wird. Als weitere Ausgangs größe wird die benötigte Energie Eel der elektrischen Zu satzheizung berechnet. Für die Berechnung der Werte für Eel und t( 1, 2, 3) werden gemäß Darstellung in Fig. 6 folgende Parameter berücksichtigt:A control device 33 is shown schematically in FIG. 6, which comprises a microprocessor in which the connection time t ( 1 , 2 , 3 ) is calculated taking into account several input parameters. The required energy E el of the electrical auxiliary heater is calculated as a further output variable. The following parameters are taken into account for the calculation of the values for E el and t ( 1 , 2 , 3 ) as shown in FIG. 6:
Massenstrom der Desorptionsluft L,
Temperatur des Wärmeübertragers Twü,
Desorptionstemperatur TDes,
Desorptionszeit tDes
sowie die benötigte Desorptionsenergie EDes.Mass flow of desorption air L ,
Temperature of the heat exchanger T wü ,
Desorption temperature T Des ,
Desorption time t Des
as well as the required desorption energy E Des .
Für die benötigte Desorptionsenergie EDes kommen verschie dene Bedingungen in Betracht, nämlich der Beladungszustand des Trockners, die Feuchte der Luft im Fahrzeuginnenraum, die Temperaturen von Innenluft und Außenluft, spezifische Stoffwerte des Sorptionsmaterials usw.Various conditions come into consideration for the required desorption energy E Des , namely the loading state of the dryer, the humidity of the air in the vehicle interior, the temperatures of inside and outside air, specific material values of the sorption material etc.
Die Fig. 7 zeigt einen Reaktor 12 mit einer darin enthalte nen elektrischen Zusatzheizung 18**, entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Anordnung. Die Desorptionsluft DL wird in einem Abgaswärmetauscher 35 erwärmt, und zwar mittels der durch ein Abgasrohr 34 gemäß Pfeil A geführten Abgase. Auf diese Weise wird dem Abgas der Brennkraftmaschine die Wär meenergie entzogen und für den Desorptionsprozeß genutzt. FIG. 7 shows a reactor 12 with an electrical auxiliary heater 18 ** contained therein, corresponding to the arrangement shown in FIG. 5. The desorption air DL is heated in an exhaust gas heat exchanger 35 , specifically by means of the exhaust gases passed through an exhaust pipe 34 according to arrow A. In this way, the heat is extracted from the exhaust gas of the internal combustion engine and used for the desorption process.
Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung, bei der das Abgasrohr 34 an seiner Mantelfläche mit einer Rohrschlange versehen ist, die als Wärmetauscher 36 dient. Der Wärmetauscher 36 ist mit einem innerhalb des Reaktors 12 angeordneten Wärme tauscher 37 über Rohrleitungen 38 verbunden, wobei zur Zir kulation der Flüssigkeit eine Pumpe 39 vorgesehen ist. Zu sätzlich zu dem Wärmetauscher 37 befindet sich in dem Reak tor 12 die elektrische Zusatzheizung 18**. Fig. 8 shows an arrangement in which the exhaust pipe 34 is provided on its outer surface with a coil which serves as a heat exchanger 36 . The heat exchanger 36 is connected to a heat exchanger 37 arranged within the reactor 12 via pipes 38 , a pump 39 being provided for the circulation of the liquid. In addition to the heat exchanger 37 , the electric auxiliary heater 18 ** is located in the reactor 12 .
Es ist selbstverständlich auch möglich, sowohl die Wärme energie eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine als auch die Wärmeenergie des Abgases zu nutzen. Kombinationen der zuvor beschriebenen Systeme sind daher durchaus möglich. Je größer der Anteil zurückgewonnener Abwärme ist und als Grundversorgung für die Desorptionsenergie zur Verfügung steht, um so geringer ist die benötigte Restmenge an Wärme energie, die durch die elektrische Zusatzheizung aufge bracht werden muß.It is of course also possible to heat both energy of a coolant of the internal combustion engine as well to use the thermal energy of the exhaust gas. Combinations of Systems previously described are therefore quite possible. The greater the proportion of waste heat recovered and as Basic supply for the desorption energy available stands, the lower the required amount of heat energy consumed by the additional electric heating must be brought.
Claims (15)
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| DE19643492A DE19643492A1 (en) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | Air drying system for vehicle air conditioner |
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