DE60316318T2

DE60316318T2 - Mit einer Vorrichtung zum Erfassen und Schützen von Atmosphärenflüssigkeit ausgestattete Klimaanlage

Info

Publication number: DE60316318T2
Application number: DE60316318T
Authority: DE
Inventors: Mohamed Ben Yahia
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: DE60316318D1; ES2294363T3; JP4276173B2; ATE372889T1; FR2845034A1; EP1542879A1; WO2004028841A1; AU2003276373A1; FR2845034B1; JP2006500274A; EP1542879B1

Description

Die Erfindung betrifft Klimakreisläufe, insbesondere für Motorfahrzeuge.
Eine klassische Klimaschleife umfasst einen Verdichter, ein Kühlelement, ein Druckminderungsorgan und einen Verdampfer, die in dieser Reihenfolge von einem Kühlmittel durchlaufen werden. Der Verdampfer empfangt einen Luftfluss von einem Gebläse, das von einem Außenluftfluss versorgt wird, um einen klimatisierten Luftfluss zu produzieren, der in den zu kühlenden Raum geschickt wird. Die Verdampfung des Kühlmittels im Verdampfer wird erreicht durch Entnehmen von Wärme aus dem empfangenen Luftfluid, was somit dem klimatisierten Luftfluss produziert.
In Klimaschleifen für Motorfahrzeuge wird die von dem Verdichter aufgenommene Leistung verwendet, um den klimatisierten Luftfluss zu produzieren (sensible (Kühl-)Leistung), aber auch, um das Wasser, das in von dem Verdampfer empfangenen Außenluftfluss enthalten ist, zu kondensieren (kalorische bzw. latente (Entfeuchtungs-)Leistungen). Die Feuchtigkeit des von dem Verdampfer empfangenen Luftflusses kann somit die durch die Klimatisierung verbrauchte Leistung erhöhen. Es ist somit wünschenswert, diese Feuchtigkeit abzuschätzen, um den Verbrauch des Klimakreises einzustellen.
Darüber hinaus muss die Steuerung der (Luft-)Feuchtigkeit den Komfort des Fahrgastraumes beachten. Die Feuchtigkeit des Fahrgastraums, wie auch die Temperatur des Fahrgastraums, können für das Empfinden von Komfort oder von mangelndem Komfort der Fahrgäste verantwortlich sein. In der Tat wird eine erhöhte Temperatur von einer hohen absoluten Luftfeuchtigkeit begleitet, die oberhalb einer bestimmten Schwelle unbehaglich wird. Gleichermaßen ist eine zu geringe Feuchtigkeit nicht günstig für den Komfort der Fahrgäste. Folglich muss die Feuchtigkeit des Luftflusses im Fahrgastraum kontrolliert werden, damit sie in einem vorbestimmten Intervall gehalten wird.
Die Kenntnis der Feuchtigkeit des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses kann es erlauben, den Betrieb des Klimakreises einzustellen bzw. anzupassen, um die von der Klimatisierung verbrauchte Leistung zu reduzieren und akzeptable Komfortbedingungen beizubehalten.
In existierenden Realisierungen werden Feuchtesensoren verwendet, die im Klimagerät platziert sind, um die Feuchtigkeit des von dem Verdampfer empfangenen Luftflusses und/oder die Feuchtigkeit der Luft im Fahrgastraum zu evaluieren. Diese Sensoren messen die relative Luftfeuchtigkeit, die dem in Prozent ausgedrückten Verhältnis zwischen der luftenthaltenen Wassermasse und der Wassermasse entspricht, die das selbe Luftvolumen unter den selben Bedingungen enthalten würde, wenn es mit Wasser gesättigt wäre. Aber derartige Sensoren haben den Nachteil, dass sie eine geringe Lebensdauer haben und die Kosten der Anlage erhöhen.
In anderen Realisierungen wird die relative Feuchtigkeit des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses ausgehend von einer Messung der Temperatur dieses Luftflusses, der Temperatur des Kühlmittels in einem Bereich des Verdampfers und der Temperatur des am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luftflusses geschätzt. Jedoch variiert die Temperatur des Kühlmittels in Abhängigkeit von dem in den Bereich des Verdampfers gewählten Messpunktes und folglich ist die Schätzung der relativen Feuchtigkeit wenig präzise.
In noch anderen Realisierungen wird die Schätzung der relativen Feuchtigkeit des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses ausgehend von einer Messung der Temperatur dieses Luftflusses und einer Messung der Temperatur an einem Punkt der Kanalisation bzw. des Leitungsnetzes des Klimakreises, der in Nachbarschaft und stromaufwärts vom Verdampfer liegt, realisiert. Diese zweite Messung wird durch die Verwendung eines Wärmeleiters erhalten, der an die Kanalisation in der Nachbarschaft und stromaufwärts vom Verdampfer angeschlossen ist, und einer Temperatursonde, die an diesem Wärmeleiter festgelegt ist. Derartige Realisierungen erfordern eine bestimmte Anordnung, um den Wärmeleiter anzuschließen. Darüber hinaus verwenden sie drei Temperatursensoren zusätzlich zu den in dem klassi schen Klimakreisen installierten Sensoren und liefern eine Schätzung der relativen Feuchtigkeit des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses nach einer Anlaufzeit.
US 2002/0095942 A1 beschreibt eine Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Ziel der Erfindung ist, eine Klimaanlage bereit zu stellen, die fähig ist, einen feuchten Luftstrom aufwärts vom Verdichter zu detektieren und die relative Feuchtigkeit dieses Luftflusses durch einfache und ökonomische Mittel zu schätzen.
Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine solche Anlage bereit zu stellen, die keine anderen Temperatursensoren verwendet als die, die sich bei klassischen Klimaanlagen finden.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine Anlage bereitzustellen, die fähig ist, die Evolution der absoluten Feuchtigkeit des Fahrgastraums ausgehend von der Schätzung der relativen Feuchtigkeit des Luftflusses stromaufwärts vom Verdampfer in einem gegebenen Augenblick voraus zu sagen.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck eine Klimaanlage für ein Motorfahrzeug vor, die mit einem Kühlmittelkreislauf ausgerüstet ist, der einen Verdichter, ein Kühlorgan, ein Druckminderungsorgan und einen Verdampfer umfasst, wobei Letzterer am Eingang einen Luftfluss aufnimmt, der aus einem Gebläse stammt, um am Ausgang einen klimatisierten Luftfluss zu erzeugen. Die Anlage umfasst weiterhin eine elektronische Vorrichtung, die für die Wechselwirkung mit dem Kühlmittelkreislauf bestimmt ist. Vorteilhafter Weise umfasst die Anlage:

– eine Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels im Kreis,
– erste Bewertungsmittel, die einen Wert in Bezug auf die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers liefern können,
– zweite Bewertungsmittel, die einen Wert in Bezug auf die Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers liefern können,
– wobei die elektronische Vorrichtung feuchte Luft am Eingang des Verdampfers feststellen kann, über einen Wert, den die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels liefert, und über Werte, die von dem ersten und dem zweiten Bewertungsmittel geliefert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät auf die Feststellung von feuchter Luft am Eingang des Verdampfers reagieren, indem es die relative Feuchte der Luft am Eingang des Verdampfers bewertet über den Wert, der von der Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels geliefert wird und der Werte, die von dem ersten und dem zweiten Bewertungsmittel geliefert werden.
Die Anlage ist angeordnet bzw. ausgelegt, um eine Bewertung der Kühlleistung zu liefern und eine Bewertung der sensiblen Leistung der Luft in dem Verdampfer, wohingegen das elektronische Steuergerät in der Lage ist, feuchte Luft am Eingang des Verdampfers festzustellen durch Vergleichen der besagten Bewertung der Kühlleistung mit der besagten Bewertung der sensiblen Leistung der Luft.
Insbesondere ist das elektronische Steuergerät in der Lage, die Kühlleistung zu bewerten über den Wert des Unterschiedes der Enthalpie des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers und dem Wert, den die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels liefert.
Die Anlage umfasst des Weiteren Bewertungsmittel, die folgendes liefern können:

– einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Ausgang des Verdichters und
– einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Eingang des Verdichters, wobei die elektronische Vorrichtung in der Lage ist, den Unterschied der Enthalpie des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters zu berechnen über Werte, die von diesen besagten Bewertungsmitteln geliefert werden.

Als Ergänzung ist das elektronische Steuergerät in der Lage, die sensible Leistung der Luft in dem Verdampfer zu schätzen bzw. messen über Werte, die von dem ersten und dem zweiten Bewertungsmittel und dem Wert des Massendurchsatzes der Luft in dem Verdampfer geliefert werden.
Die Anlage umfasst vorteilhafter Weise einen Temperaturfühler, der die Temperatur der Außenluft des Fahrzeugs liefern kann, während das elektronische Steuergerät in der Lage ist, den Wert des Massendurchsatzes in dem Verdampfer zu bewerten über die Position des Gebläses, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Temperatur der Außenluft des Fahrzeugs.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anlage Speichermittel, die eine erste Tabelle mit zwei Eingängen und mit einem Ausgang umfassen, wobei diese Tabelle gefüllt ist in Zusammenhang mit vorherigen Daten zu der Beziehung zwischen der relativen Feuchte der Luft, der Temperatur der Luft und der Enthalpie der Luft.
Insbesondere ist die erste Tabelle in der Lage, eine Bewertung bzw. Schätzung der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers über den Wert zu liefern, der von den zweiten Bewertungsmitteln geliefert wird, und über einen Wert der relativen Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers höher oder gleich 80%.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das elektronische Steuergerät in der Lage, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, um eine Bewertung bzw. Schätzung der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers zu berechnen über den Wert, der von den zweiten Bewertungsmitteln geliefert wird und über einen Wert der relativen Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers höher oder gleich 80%.
Gemäß diesen Ausführungsformen ist das elektronische Steuergerät in der Lage, eine Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers zu liefern, über den Wert der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers und den Wert der Kühlleistung.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die erste Tabelle in der Lage, sofort eine Bewertung der relativen Feuchte der Luft am Eingang des Verdampfers zu liefern, über die Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers und dem Wert, der von den ersten Bewertungsmitteln geliefert wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist das elektronische Steuergerät in der Lage, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, um die relative Feuchte der Luft am Eingang des Ver dampfers zu bewerten über die Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers und den Wert, der von den ersten Bewertungsmitteln geliefert wird.
Zusätzlich können gemäß der ersten Ausführungsform die Speichermittel eine zweite Tabelle mit Eingängen und einem Ausgang umfassen, wobei diese Tabelle gefüllt ist im Zusammenhang mit den vorherigen bzw. vorab bestimmten Daten zu der Beziehung zwischen der absoluten Feuchte der Luft, der Temperatur der Luft und der Enthalpie der Luft, und die zweite Tabelle ist in der Lage, den Wert der absoluten Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers zu liefern über den Wert der Enthalpie der am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luft, der von der ersten Tabelle geliefert wird, und über den Wert der Temperatur am Eingang des Verdampfers.
In einer Variante ist das elektronische Steuergerät in der Lage, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, die die absolute Feuchte der Luft, die Temperatur der Luft und die Enthalpie der Luft verbindet, um eine Bewertung des Wertes der absoluten Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers zu berechnen über den Wert der Enthalpie der Luft, die am Ausgang des Verdampfers durchgeblasen wird und über den Wert der Temperatur am Eingang des Verdampfers.
Das elektronische Steuergerät ist in der Lage, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, die den Wert der absoluten Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum und den Wert der absoluten Feuchte der Luft verbindet, die am Ausgang des Verdampfers in einem gegebenen Moment durchgeblasen wird, um die Evolution der absoluten Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum als Funktion der absoluten Feuchte der Luft, die am Ausgang des Verdampfers durchgeblasen wird, vorauszusehen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist das Kühlorgan ein Verflüssiger und die Bewertungseinrichtung des Massedurchsatzes des Kühlmittels umfasst Bewertungsmittel, die folgendes liefern können:

– einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Ausgang des Verdichters und
– einen Wert in Bezug auf die Temperatur des externen Luftflusses am Eingang des Verflüssigers, während das elektronische Steuergerät in der Lage ist, den Wert des Massedurchsatzes des Kühlmittels zu bewerten bzw. zu schätzen über Werte, die durch die besagten Bewertungsmittel geliefert werden.

Die ersten Bewertungsmittel umfassen einen Temperaturfühler, der in der Lage ist, den Wert der Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers zu liefern, platziert oberhalb bzw. stromaufwärts des Verdampfers.
In einer Variante können die ersten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler umfassen, der in der Lage ist, den Wert der Temperatur außerhalb des Fahrzeugs zu liefern und dadurch, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers zu bewerten, über diesen Wert und über einen vorher festgelegten Korrekturfaktor.
In einer Variante kann die Anlage oberhalb bzw. stromaufwärts des Verdampfers eine Lufteintrittsklappe mit variabler Position umfassen, um die Mischung der externen Luft des Fahrzeugs und der Luft, die in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs aufgenommen wurde, zu ermöglichen, und dadurch, dass die ersten Bewertungsmittel zwei Temperaturfühler umfassen, die eine Messung der Temperatur des externen Luftflusses im Fahrzeug liefern können und eine Messung der Temperatur des Fahrgastinnenraums, wobei das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers zu bewerten über diese Werte und die Position der Lufteintrittsklappe. Die zweiten Bewertungsmittel umfassen einen Temperaturfühler, der in der Lage ist, den Wert der Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers zu liefern, angeordnet am Ausgang des Verdampfers.
In einer Variante umfasst die Anlage eine Belüftungsöffnung, die durch ein Lüftungsrohr mit dem Verdampfer verbunden ist und den produzierten Fluss der klimatisierten Luft aufnehmen kann, und die zweiten Bewertungsmittel umfassen einen Temperaturfühler, der an dem besagten Lüftungsrohr angeordnet ist, wobei das elektronische Steuergerät die Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers bewerten kann über die Temperatur, die von dem besagten Temperaturfühler gemessen wurde, und einem vorher festgelegten Korrekturfaktor.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen erscheinen, in denen gilt:
die 1 ist eine Gesamtansicht einer Klimatisierungsvorrichtung, die an Bord eines Fahrzeugs installiert ist, und zwar für ein unterkritisches Kühlmittel
die 1b ist ein Schema eines Klimakreislaufs für ein überkritisches Kühlmittel,
die 2 ist ein Schema einer Anlage eines Motorkraftfahrzeugs, ausgerüstet mit einem Steuergerät gemäß der Erfindung,
die 3 ist ein Ablaufplan, der die unterschiedlichen, von der Anlage verwirklichten Etappen gemäß der Erfindung darstellt, um feuchte Luft am Eingang des Verdampfers zu detektieren und die relative Feuchte der Luft zu bewerten bzw. zu schätzen,
die 4 stellt ein Beispiel eines psychrometrischen Diagramms für feuchte Luft dar,
die 5 ist ein anders Beispiel eines psychrometrischen Diagramms für feuchte Luft, das die Unterschiede zwischen einer sehr feuchten Luft am Eingang des Verdampfers und einer wenig feuchten Luft am Eingang des Verdampfers zeigt,
die 6a ist ein Mollier-Diagramm, das in Relation mit der 5 die Unterschiede des Verbrauchs zwischen einem Klimatisierungszyklus eines unterkritischen Kühlmittels, der eine sehr feuchte Luft am Eingang des Verdampfers verwendet, und eines Klimatisierungszyklus, der eine wenig feuchte Luft am Eingang des Verdampfers verwendet, zeigt, und
die 6b ein Mollier-Diagramm ist, das in Relation mit der 5 die Unterschiede des Verbrauchs zwischen einem Klimatisierungszyklus eines überkritischen Kühlmittels, der eine sehr feuchte Luft am Eingang des Verdampfers verwendet, und einem Klimatisierungszyklus, der eine wenig feuchte Luft am Eingang des Verdampfers verwendet, zeigt.
Der Anhang A umfasst die hauptsächlichen mathematischen Gleichungen, die in der Anlage verwendet werden.
Es wird zunächst auf die 1a Bezug genommen, die eine Gesamtansicht eines in einem Fahrzeug integrierten Klimaapparats zeigt. Der Klimaapparat umfasst einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf. Der Klimaapparat umfasst auch einen Verdichter 14, ein Kühlorgan 11, ein Druckminderungsorgan 12 und einen Verdampfer 13, die in dieser Reihenfolge von dem Kühlmittel durchflossen werden. Der Kreislauf kann auch einen Akkumulator bzw. Sammler 17 umfassen, der zwischen dem Ausgang des Verdampfers und dem Eingang des Verdichters platziert ist, um Flüssigkeitsstöße zu vermeiden.
Das Kühlorgan 11 empfängt einen Fluss von Außenluft 16, um die den Fahrgastinnenraum entnommene Wärme zu evakuieren, der unter bestimmten Betriebsbedingungen von einer Motor-Ventilatorgruppe 15 in Bewegung gesetzt wird.
Der Verdampfer 13 empfängt einen Luftstrom eines Gebläses 20, das von einem Fluss an Außenluft 18 gespeist wird und einen Fluss klimatisierter Luft 21 produziert, der zum Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs geschickt wird.
Die Anlage umfasst des Weiteren stromaufwärts vom Verdampfer einen Lufteingangskasten, hier nicht dargestellt, in dem eine Quantität vom Äußeren des Fahrzeugs stammende, neue Luft und eine Quantität von aus dem Fahrgastinnenraum stammende, rezirkulierte Luft ankommt. Das Verhältnis zwischen der Quantität neuer Luft und der Quantität rezirkulierter Luft wird durch eine Lufteintrittsklappe festgelegt, deren Position in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Klimakreislaufes gewählt wird.
Das in der Luft enthaltene Wasser kondensiert unter dem Effekt der Abkühlung und gelangt dazu, sich an den Rippen des Verdampfers abzulagern. Der Verdampfer kann mit einem Gefäß zum Aufnehmen dieses Wassers, das sich an den Rippen des Verdampfers bildet, versehen sein.
In dem Beispiel der 1a wird der Klimakreislauf von einem unterkritischen Kühlmittel durchlaufen, z.B. das Kühlmittel R134a. Ein solches Kühlmittel hat einen kritischen Druck, der höher ist als der Druck der Wärmequelle. In dem solche Kühlmittel verwendenden Klimatisierungskreisläufen, wie jener in 1 dargestellte, ist das Kühlorgan 11 ein Kondensator. Das Druckminderungsorgan kann z.B. eine kalibrierte Öffnung oder ein thermostatischer Druckminderer sein.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf Klimakreisläufe beschränkt, die mit unterkritischen Kühlmitteln funktionieren und mit einem Kühlorgan von Kondensatortyp ausgerüstet sind.
Insbesondere kann der Klimakreislauf von einem überkritischen Kühlmittel durchlaufen werden, z.B. das Kühlmittel CO2. Für überkritische Kühlmittel ist der Hochdruck bei hoher Temperatur höher als der kritische Druck des Kühlmittels. Die 1b stellt einen Klimakreislauf da, der mit dem überkritischen Kühlmittel CO2 arbeitet. In einem solchen Kreislauf ist das Kühlorgan 11 ein externer Kühler („gascooler"). Das Druckminderungsorgan kann z.B. ein elektrisches Ventil oder ein mechanisches Ventil sein. Der Kreislauf umfasst einen Verdampfer 13, einen Sammler 17 und einen Verdichter 14, die wie zuvor beschrieben funktionieren. Der Kreislauf umfasst weiterhin einen internen thermischen Austauscher 9.
In den Klimatisierungskreisläufen, die ein überkritisches Kühlmittel verwenden, führt das Abkühlen des Kühlmittels nach der Verdichtung nicht zu einem Phasenwechsel. Das Kühlmittel geht erst im Verlauf der Entspannung in den flüssigen Zustand über. Der interne thermische Austauscher 9 erlaubt es, das aus dem externen Abkühler 11 austretende Kühlmittel sehr stark abzukühlen und sogar zu verflüssigen.
In der Folge wird die Beschreibung beispielhaft und nicht einschränkend in Bezug auf den Klimatisierungskreislauf der 1 gemacht, der mit einem unterkritischen Kühlmittel wie R134a funktioniert.
Die 2 ist ein Schema, das eine Anlage gemäß der Erfindung darstellt, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Das Fahrzeug ist mit einem Klimatisierungsapparat 10 ausgerüstet der mit Bezug auf die 1a beschrieben wurde. Weiterhin ist die Anlage mit einem Klimarechner 40 ausgestattet, der einen Fahrgastinnenraumregler 41 und einen Klimaschleifenregler 402 umfasst. Der Fahrgastinnenraumregler 41 ist dazu bestimmt, den Temperatursollwert der Außenluft 18 festzulegen, die zum Eingang des Verdampfers 13 geblasen wird.
Der Verdampfer 11 sowie das Gebläse 20 sind in der Fahrgastinnenraumabteilung 202 befindlich und die anderen Elemente des Klimaapparats 10 sind in der Motorabteilung 201 befindlich.
Die Anmelderin hat eine Vorrichtung entwickelt, die in der Lage ist, feuchte Luft am Eingang des Verdampfers zu detektieren und gegebenenfalls eine Bewertung bzw. Schätzung der relativen Feuchte φ_ae der Luft am Eingang des Verdampfers zu liefern, ausgehend von bzw. über den Wert des Massendurchsatzes des Kühlmittels m, den Wert der Temperatur T_ae des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses und der Temperatur Tag des am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luftflusses.
Zusätzlich schlägt die Anmelderin eine Vorrichtung vor, die in der Lage ist, die absolute Feuchte W_hab des Fahrgastinnenraums zu schätzen, um insbesondere den Verbrauch der Klimatisierung zu justieren.
Dafür sind der Fahrgastinnenraumregler 41 und der Klimatisierungsapparat 10 an ein elektronisches Steuergerät angeschlossen, z.B. eine Elektronikkarte 401, zum Austausch von Informationen.
Die elektronische Karte 401 ist programmiert, um Gleichungen aufzulösen, die es erlauben, die feuchten Punkte zu detektieren und die relative Feuchte dieser Punkte zu schätzen.
Die elektronische Karte 401 kann ausgelegt sein, um die Informationen, die aus diesen Schätzungen resultieren, zum Einspritzrechner des Fahrzeugs zu übermitteln, wenn das Fahrzeug mit einem solchen Versehen ist.
Die elektronische Karte 401 kann als ein integraler Bestandteil des Klimatisierungsrechners 40 des Fahrzeugs angesehen werden.
Sie ist in Verbindung mit dem Klimatisierungsschleifenregler 402, wobei letzterer insbesondere die Rolle hat, die dem Fahrgastinnenraum entnommene Wärmemenge, die sogenannte Kühlleistung, zu adaptieren, um den Sollwert der am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luft oder den Sollwert des Fühlers des Fahrgastinnenraums zu erreichen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die elektronische Karte mit Speichermitteln verbunden sein, die eine erste Tabelle mit zwei Eingängen und einem Ausgang umfassen. Die erste Tabelle umfasst vorberechnete Werte der relativen Feuchte der Luft φ. Diese Werte werden erhalten über eine Gleichung, die die relative Feuchte der Luft φ mit der Temperatur und der Enthalpie der Luft verbindet, und entsprechen jeder einem gegebenen Wert der Temperatur und der Enthalpie der Luft.
Die Speichermittel werden von dem Klimatisierungsrechner 40 geliefert und bilden eine Art Kartographie, die dem psychrometrischen Diagramm der feuchten Luft entspricht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die elektronische Karte programmiert sein, um die Auflösung einer Gleichung umzusetzen, die die relative Feuchte der Luft φ mit der Temperatur und der Enthalpie der Luft verbindet.
Zusätzlich können gemäß der ersten Ausführungsform die Speichermittel eine zweite Tabelle mit zwei Eingängen und einem Ausgang umfassen, in der vorberechnete Werte der absoluten Feuchte der Luft W in Abhängigkeit des Wertes der Temperatur der Luft und der Enthalpie der Luft gespeichert sind. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf diese Ausführungsform.
In einer Variante gemäß der zweiten Ausführungsform kann die elektronische Karte programmiert sein, um die Auflösung einer Gleichung umzusetzen, die die absolute Feuchte der Luft W mit der Temperatur und der Enthalpie der Luft verbindet.
Die elektronische Karte kann somit mit den Speichermitteln interagieren oder die Gleichungsauflösung einsetzen, um die relative Feuchte φ_ae der Luft am Eingang des Verdampfers und die absolute Feuchte W des Fahrgastinnenraums zu schätzen. Die nachstehende Beschreibung wird mit Bezug auf die erste Ausführungsform bezüglich der Speichermittel gemacht werden.
Die elektronische Karte 401 interagiert mit dem Klimatisierungsapparat 10 durch die Verbindungen 30 und 31, um Informationen zu empfangen, die von Fühlern kommen, und insbesondere die Werte des Massendurchsatzes des Kühlmittels m, der Temperatur T_ae des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses und der Temperatur T_as des am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luftflusses. Diese Werte werden mittels der Verbindung 30 an die elektronische Karte übermittelt.
In Ergänzung umfasst die Klimaanlage gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels. Eine solche Vorrichtung wurde z.B. in der französischen Patentanmeldung Nr. 01 16568 beschrieben. In einer solchen Vorrichtung ist das Kühl organ ein Kondensator, was die Verwendung eines unterkritischen Kühlmittels erlaubt, wie des Kühlmittels R134a. Die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels des französischen Patents Nr. 01 16568 umfasst Messorgane, die es erlauben, Werte aufzustellen, die auf die Temperatur des Außenluftflusses am Eingang des Kondensators T_aek und auf den Druck HP des Kühlmittels am Ausgang des Kompressors, der sogenannte Hochdruck, beziehen. Die elektronische Karte gehört ebenfalls zu dieser Vorrichtung und setzt die Gleichung des Anhangs A1 um, um eine Schätzung bzw. Bewertung des Massendurchflusses des Kühlmittels in dem Klimakreislauf ausgehend von Werten der Temperatur des zum Eingang des Kondensators geblasenen Außenluftflusses T_aek und des Drucks des Kühlmittels am Ausgang des Kompressors HP zu berechnen. Diese Werte werden von unterschiedlichen Fühlern geliefert.
Die Beziehungen des Anhangs A1 zeigt an, dass die Kenntnis der Kondensationstemperatur T_k, der Temperatur der Außenluft am Eingang des Kondensators T_aek und der Konstante A es erlauben, den Massendurchfluss m des Kühlmittels zu schätzen.
In einer bestimmten Ausführungsform der französischen Patentanmeldung Nr. 01 16568 umfasst die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels zwei Fühler, um die Kondensationstemperatur T_k und die Temperatur der Außenluft am Eingang des Kondensators T_aek zu messen. Die Kondensationstemperatur T_k ist mit dem Hochdruck durch das Gesetz der Sättigung von Fluiden verbunden.
Die Kondensationstemperatur T_k kann von einem Temperaturfühler gemessen werden, der am Eingang des Kondensators direkt innerhalb des Kühlmittels platziert ist. Diese Stelle ist ausgewählt, sodass das Kühlmittel in einem Flüssigkeit-/Dampf-Mischzustand ist, z.B. am Ende des ersten Durchlaufs des Kondensators, wenn dieser vier Durchlaufe enthält.
In einer Variante kann die Kondensationstemperatur T_k indirekt gemessen werden. Dazu wird der Fühler 22 der 2 verwendet, der den Wert des Hochdrucks HP am Ausgang des Kompressors misst. Die elektronische Karte 401 berechnet dann den Wert der Kondensationstemperatur T_k unter Verwendung des Gesetzes der Sättigung von Fluiden. Der Fühler 22, der den momentanen Wert des Hochdrucks HP misst, kann an jeglichem geeigneten Ort zwischen dem Ausgang des Verdichters und dem Eingang des Kondensators oder vorzugsweise zwischen dem Ausgang des Kondensators und dem Eingang des Druckminderers platziert sein. Mit Bezug auf die 2 wird die Temperatur T_aek der Außenluft am Eingang des Kondensators 11 von einem Temperaturfühler 24 gemessen, der zwischen der Motor-Ventilatorgruppe 15 und dem Kondensator 11 platziert ist.
In einer Variante wird der Momentanwert der Temperatur T_aek der Außenluft am Eingang des Kondensators 11 von der elektronischen Karte berechnet, ausgehend von Momentanwerten der Fortbewegungsgeschwindigkeit Va des Fahrzeugs und der Temperatur der Luft im äußeren des Fahrzeugs Text.
Andere Bewertungsvorrichtungen des Kühlmittels, die für jeden Typ Kühlmittel und für jeden Typ Kühlorgan funktionieren, können verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung des Patents JP 2001-73941 mit einem Klimatisierungskreislauf funktionieren, indem das Kühlorgan ein externer Kühler („gascooler") ist und das Kühlmittel das superkritische CO2 (R744) ist.
Die 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die von der Klimaanlage gemäß der Erfindung umgesetzten Etappen darstellt, um feuchte Luft am Eingang des Verdampfers zu detektieren und die relative Feuchte der Luft zu schätzen.
Bei Schritt 100 schätzt die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels den Massendurchsatz des Kühlmittels m in dem Kreislauf und liefert diese Schätzung an die elektronische Karte 401.
Bei Schritt 102 schätzt die Klimaanlage die Temperatur T_ae der zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luft. Gemäß eines Merkmals der Erfindung umfasst die Anlage dafür erste Bewertungsmittel.
Diese ersten Bewertungsmittel können ein Temperaturfühler 25 sein, der am Eingang des Verdampfers platziert ist. Dieser Fühler misst den Momentanwert der Temperatur T_ae des zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luftflusses und liefert diesen Wert an die elektronische Karte 401.
In einer Variante können die ersten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler umfassen, der geeignet ist, den Wert der Temperatur der Außenluft bezüglich des Fahrzeugs T_ext zu liefern. Die elektronische Karte schätzt dann die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers T_ae ausgehend von diesem Wert und einem vordefinierten Korrekturfaktor.
Gemäß einer anderen Variante können die ersten Bewertungsmittel zwei Fühler umfassen, die jeweils die Temperatur der Außenluft T_ext und die Temperatur des Fahrgastinnenraums T_hab des Fahrzeugs messen. Diese Werte sowie die Position der Lufteintrittsklappe des Lufteintrittskastens werden an die elektronische Karte 401 übermittelt. Diese berechnet dann eine Schätzung der Temperatur T_ae der zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luft, ausgehend von den Werten entsprechend der Gleichung des Anhangs A2, wo α den Anteil der Außenluft in den Lufteintrittskasten bezeichnet. Dieser Wert α wird aus der Position der Luftklappe des Lufteintrittskastens erhalten.
Beim Schritt 104 schätzt die Klimaanlage die Temperatur T_as der am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luft. Gemäß eines anderen Merkmals der Erfindung umfasst die Anlage dafür zweite Bewertungsmittel. Insbesondere umfassen diese zweiten Bewertungsmittel einen Fühler 26 für Temperatur, der am Ausgang des Verdampfers platziert ist. Dieser Fühler liefert eine direkte Messung des Momentanwerts der Temperatur T_as der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft.
Bei schritt 106 berechnet die elektronische Karte die Differenz der Enthalpie ΔH_ev des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers. Dafür kann der Klimakreislauf Bewertungsmittel umfassen, zum Beispiel Druckfühler, die geeignet sind einen auf den Hochdruck HP und einen auf den Druck des Kühlmittels am Eingang des Kompressors, der sogenannte Niederdruck, zu liefern und an die elektronische Karte diese Werte zum berechnen der Unterschiede der Enthalpie ΔH_ev des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers zu liefern.
In der Ausführungsvariante, in der die Bewertungsvorrichtung des Kühlmittels diejenige ist, die in der französischen Patentanmeldung 01 16568 beschrieben ist, insbesondere zum Schätzen der von dem Verdichter verbrauchten Leistung, werden solche Bewertungsmittel bereits eingesetzt. Die 2 stellt Druckfühler 22 und 23 dar, die jeweils eine Messung des Hoch drucks beziehungsweise des Niederdrucks liefern. Andere Messmittel können verwendet werden.
Bei Schritt 108 berechnet die elektronische Karte 401 eine Schätzung der Kühlleistung P_f, die von der Klimatisierung geliefert wird, ausgehend von dem Wert des Massendurchsatzes des Kühlmittels m, der bei Schritt 100 geschätzt wurde, und dem Wert der Enthalpiedifferenz, die im Schritt 102 geschätzt wurde, entsprechend der Gleichung des Anfangs A3.
Parallel berechnet die elektronische Karte 401 bei Schritt 109 die sensible Leistung der Luft P_sens, ausgehend von dem Wert der Temperatur T_ae, der zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luft, erhalten bei Schritt 102, und der Temperatur T_as, der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft, erhalten bei Schritt 104. Die elektronische Karte 401 empfangt auch Informationen wie die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs V_a, die Versorgungsspannung des Gebläses 20 des Verdampfers, die Temperatur der Außenluft Text und die Position der Lufteintrittsklappe P_volet, wenn diese Information verfügbar ist. Diese Informationen erlauben es, den Luftmassendurchsatz Q_air im Verdampfer zu bestimmen. Die Gleichungen des Anhangs A4 werden eingesetzt, um eine solche Berechnung der sensiblen Leistung P_sens auszuführen.
Bei Schritt 101 vergleicht die elektronische Karte 401 die Kühlleistung P_f, die bei Schritt 108 erhalten wurde, und die sensible Leistung P_sens, die bei Schritt 109 erhalten wurde.
Der Anhang A5 ist eine Tabelle, die in Relation mit dem psychrometrischen Diagramm der feuchten Luft von 4 die Abstände zwischen der Kühlleistung P_f und der sensiblen Leistung gemäß der relativen Feuchte der Luft darstellt. Die 4 repräsentiert 3 verschiedene Punkte, von denen die charakteristischen Werte in der Tabelle des Anhangs A5 angegeben sind:

– der Punkt 1 entspricht einer sehr feuchten Luft (φ = 90%), die einer starken Kondensierung im Verdampfer unterliegt. Ihre latente Leistung ist sehr hoch (2570 W). Der Abstand zwischen der Kühlleistung und der sensiblen Leistung ist somit sehr groß;
– der Punkt 2 entspricht einer feuchten Luft (φ = 60%), die einer weniger starken Kondensierung im Verdampfer unterliegt. Ihre latente Leistung ist ebenfalls erhöht (1372 W). Der Abstand zwischen der Kühlleistung und der sensiblen Leistung ist groß;
– der Punkt 3 entspricht einer trockenen Luft (φ = 25%), die einer sehr schwachen Kondensierung im Verdampfer unterliegt. Ihre latente Leistung ist somit gering (5 W). Der Abstand zwischen der Kühlleistung und der sensiblen Leistung ist gering.

Somit führt eine sehr mit Feuchtigkeit beladene Luft zu einer großen latenten Leistung und in diesem Fall ist die Kühlleistung P_f sehr groß neben der sensiblen Leistung P_sens. Umgekehrt hat eine wenig feuchte oder trockene Luft eine Kühlleistung P_f, die geringfügig höher ist als die sensible Leistung P_sens.
In der Folge detektiert die elektronische Karte feuchte Luft stromaufwärts vom Verdampfer, wenn die Kühlleistung P_f sehr groß neben der sensiblen Leistung P_sens ist. In diesem Fall werden die Schritte 112 bis 118 realisiert, um die relative Feuchte φ_ae der zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luft zu schätzen. Der Verbrauch der Klimatisierung kann somit reduziert werden durch Schließen der Lufteintrittsklappe. In der Tat wird das Gebläse durch das Schließen der Klappe gezwungen, sämtliche oder einen Teil der Luft aus dem Inneren des Fahrgastinnenraums zu entnehmen. Da diese Luft den Verdampfer bereits durchquert hat, ist sie bereits getrocknet und enthält praktisch kein Wasser zum Kondensieren mehr. Folglich wird die latente Leistung reduziert, was die für den Verdichter erforderliche Leistung vermindert, um das Wärmekomfortniveau im Fahrzeug zu halten.
Im entgegen gesetzten Fall detektiert die elektronische Karte 401 eine wenig feuchte Luft und folglich wird die Verwaltung der Lufteintrittsklappe des Lufteintrittskastens einfach durch Vergleichen der Temperatur des Fahrgastinnenraums des Fahrzeugs T_hab wieder normal mit der Temperatur der Außenluft des Fahrzeugs T_ext durchgeführt.
Die 4 zeigt, dass um die Punkte hoher relativer Feuchtigkeit (ungefähr φ > 60%) sich die Linien der gleichen relativen Feuchte annähern und folglich bei gleicher Lufttemperatur eine geringe Differenz der relativen Feuchte zwischen zwei sehr feuchten Punkten eine geringe Luftenthalpiedifferenz zwischen diesen Punkten mit sich bringt. Dagegen sind um die Punkte geringer relativer Feuchte die Linien der gleichen relativen Feuchte weiter von einander entfernt und folglich bringt eine geringe Differenz der relativen Feuchte zwischen zwei wenig feuchten Punkten eine größere Luftenthalpiedifferenz mit sich.
Die Erfindung verwendet die schwache Variation der Enthalpie der Luft zwischen zwei sehr feuchten Punkten, um eine Schätzung der Enthalpie der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft H zu liefern. In der Tat ist es so, dass je feuchter die Luft stromaufwärts vom Verdampfer ist, desto mehr Wasserkondensierung findet statt, was bedeutet, dass die Luft am Ausgang des Verdampfers fast mit Wasser gesättigt ist. Somit zeigt die Detektion von feuchter Luft am Eingang des Verdampfers bei Schritt 114 an, dass die Luft am Ausgang des Verdampfers fast mit Wasser gesättigt ist und somit erlaubt, die Enthalpie der am Ausgang des Verdampfers geblasenen Luft H_as auf einer relativen Feuchtigkeitskurve als höher oder gleich zu 80% zu schätzen. Je mehr man sich an die Sättigungskurve (φ = 100%) annähert, desto feiner ist die Präzision der Schätzung.
Somit übermittelt bei Schritt 118 die elektronische Karte 401 den Wert der Temperatur T_as der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft, der bei Schritt 104 erhalten wurde, zum Eingang der ersten Tabelle der Speichermittel, sowie einen Wert der relativen Feuchte der Luft φ_as, der höher oder gleich 80% ist, um eine Schätzung der Enthalpie der Luft H am Ausgang des Verdampfers zu berechnen.
Bei Schritt 114 berechnet die elektronische Karte dann die Enthalpiedifferenz der Luft ΔH_air zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers ausgehend von dem Wert der Kühlleistung P_f, der bei Schritt 108 geschätzt wurde, und den Massendurchfluss an Luft durch den Verdampfer. Die elektronische Karte 401 bestimmt den Massendurchsatz der Luft Q_air im Verdampfer ausgehend von dem Wert der Fortbewegungsgeschwindigkeit V_a des Fahrzeugs, der Versorgungsspannung V_p des Gebläses 20 des Verdampfers, der Temperatur der Außenluft Text und der Position der Lufteintrittsklappe P_volet, wenn diese Information verfügbar ist. Diese Informationen können vom Einspritzrechner des Fahrzeugs geliefert werden, wenn dieses mit einem solchen ausgerüstet ist. Die Gleichung, die den Massendurchsatz von Luft Q_air mit diesen Größen verbindet, ist Gegenstand eines Monogramms beziehungsweise Kennfelds, das während der aerolischen Studie des Klimatisierungsapparats bekannt wird. Die entsprechenden Gleichungen, um die Enthalpiedifferenz auszurechnen, sind in dem Anhang A6 angegeben.
Bei Schritt 116 benutzt die elektronische Karte 401 den Wert der Enthalpie der Luft H am Ausgang des Verdampfers, geschätzt bei Schritt 112 und dem Wert der Enthalpiedifferenz der Luft ΔH_air zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers, berechnet bei Schritt 114, um die Enthalpie der Luft H_ae am Eingang des Verdampfers gemäß der Gleichung des Anhangs A7 zu berechnen.
Bei Schritt 118 übermittelt die elektronische Karte 401 die Werte der Temperatur T_ae und der Enthalpie H_ae der zum Eingang des Verdampfers geblasenen Luft, jeweils erhalten bei den Schritten 102 beziehungsweise 116, an die Eingänge der ersten Tabelle der Speichermittel. Die erste Tabelle der Speichermittel liefert dann sofort die relative Feuchte φ_ae der Luft stromaufwärts vom Verdampfer.
Die 5 und 6a zeigen den Einfluss einer hohen Feuchte der Luft stromaufwärts vom Verdampfer auf den Verbrauch der Klimatisierung für das unterkritische Kühlmittel R134a.
Mit Bezug auf die 5 repräsentiert der Punkt A feuchte Luft (φ = 60%) am Eingang des Verdampfers, während der Punkt B trockene Luft (φ = 30%) am Eingang des Verdampfers repräsentiert.
Die 6a repräsentiert Klimatisierungszyklen, die jeweils den Bedingungen des Punkt A (gepunktete Kurve) und des Punkts B (durchgehende Kurve) in dem Diagramm von Mollier repräsentieren für das unterkritische Kühlmittel R134a. Es wird beobachtet, dass feuchte Luft (Punkt A) am Eingang des Verdampfers einen größeren Hochdruck als trockene Luft mit sich bringt und folglich eine höhere von der Klimatisierung verbrauchte Leistung.
Gleichermaßen repräsentiert die 6b Klimatisierungszyklen, die jeweils den Bedingungen des Punktes A (gepunktete Kurve) und des Punktes B (durchgehende Kurve) in dem Diagramm von Mollier entsprechen für ein überkritisches Kühlmittel R744 (CO2). Es wird beobachtet, dass die der feuchten Luft entsprechende Kurve (gepunktet) oberhalb der der trockenen Luft entsprechenden Kurve (durchgehend gezeichnet) ist und somit eine höhere Luftfeuchte im Fall eines überkritischen Kühlmittels ebenfalls einen größeren Hochdruck mit sich bringt und folglich eine höhere von der Klimatisierung verbrauchte Leistung. Dies erklärt sich durch die Tatsache, dass wenn die Feuchte ansteigt, der Massendurchsatz des Kühlmittels CO2 ansteigt. Folglich steigt auch die Temperatur am Ausgang des externen Kühlers 11 („gas cooler"), was somit zu einem höheren Druck führt.
Diese Unterschiede des Verbrauchs zwischen feuchter Luft stromaufwärts vom Verdampfer und trockener Luft stromaufwärts vom Verdampfer sind noch größer, wenn die Temperatur der Fahrzeugaußenluft erhöht ist. Eine Reduzierung des Verbrauchs der Klimatisierung kann daher erhalten werden durch Steuern des Eintritts von Außenluft stromaufwärts vom Verdampfer und somit durch justieren der Position der Lufteintrittsklappe des Lufteintrittskastens. Insbesondere ist es günstig, die Luft des Fahrgastinnenraums maximal zu rezirkulieren, da die Luft des Fahrgastinnenraums trockener ist als die Außenluft. Dies hat als Effekt, dass die thermische Last am Verdampfer und insbesondere die latente Last reduziert wird.
Ausgehend von dem Wert der Enthalpie H_as der Luft am Ausgang des Verdampfers, erhalten bei Schritt 118, und dem Wert der Temperatur T_as der Luft am Ausgang des Verdampfers, erhalten bei Schritt 104, kann die elektronische Karte zusätzlich die absolute Feuchte W_as der Luft am Ausgang des Verdampfers berechnen, die die Wassermenge repräsentiert, die in der ins Äußere des Verdampfers geblasenen Luft enthalten ist. Dafür übermittelt die elektronische Karte 401 den Wert der Enthalpie der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft H_as, erhalten bei Schritt 118, und den Wert der Temperatur am Eingang des Verdampfers T_as zum Eingang der zweiten Tabelle der Speichermittel, welche sofort am Ausgang den Wert der absoluten Feuchte W_as der Luft am Ausgang des Verdampfers liefert.
Diese Schätzung der absoluten Feuchte W_as der Luft am Ausgang des Verdampfers erlaubt es, die Evolution der absoluten Feuchte des Fahrgastinnenraums über der Zeit vorauszusagen. Die Gleichung des Anhangs A8-1 repräsentiert die Wasserbilanz des Fahrzeuginnenraums. Die Luftmasse im Fahrgastinnenraum entspricht M_ah, der Durchsatz der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft, entspricht Q_air, und der Durchsatz des von den Fahrgästen verdampften Wassers entspricht M_eau. Diese Gleichung verbindet die absolute Feuchte des Fahrgastinnenraums W_hab mit der Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers W_as.
Die von den Fahrgästen verdampfte Wassermenge ist im Mittel 80g/h und somit gering gegenüber der Austauschrate mit neuer Luft im Fahrgastinnenraum, die ungefähr 300kg/h ist. Da die von den Fahrgästen verdampfte Wassermenge vernachlässigbar ist, kann die Gleichung des Anhangs A8-1 in der von Anhang A8-2 angegebenen Form aufgelöst werden. Gemäß der Gleichung des Anhangs A8-2 ist es möglich, die Evolution der absoluten Feuchte der Luft im Fahrgastraum W_hab vorauszusagen zu einem gegebenen Moment in Abhängigkeit von der absoluten Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers W_as, ausgehend von dem Wert der absoluten Feuchte der Luft im Fahrgastinnenraum W_hab (0) zu einem Initialmoment T = 0 und des Durchsatzes von Luft im Fahrgastinnenraum Q_air.
Durch Anwenden der Gleichung des Anhangs A8-2 mit einem Lufterneuerungsdurchsatz Q_air von 400kg/h und einer Luftmasse im Fahrgastinnenraum M_ah von ungefähr 7 kg erhält man zum Beispiel eine Zeitkonstante τ von ungefähr 60 Sekunden. Man kann somit ableiten, dass die absolute Feuchte der Luft im Fahrgastinnenraum W_hab die absolute Feuchte der am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft W_as nach ungefähr 3 Minuten erreicht.
Egal wie der initiale Wert der absoluten Feuchte der Luft im Fahrgastinnenraum W_hab (0) ist, bestimmt die am Ausgang des Verdampfers ausgeblasenen Luft nach ungefähr 3 Minuten die Feuchte im Fahrgastinnenraum.
Folglich zeigt die Gleichung des Anhangs A8-2, dass wenn die Außenluft feucht ist, die Verwaltung der Feuchte im Fahrgastinnenraum durch Durchsetzen eines Temperaturniveaus am Ausgang des Verdampfers erfolgt.
Diese Detektion der Feuchte der Luft im Fahrgastinnenraum erlaubt es, gewisse Steuerungsparameter zu justieren entsprechend dem Risiko des Beschlagens bei niedriger Temperatur. Zum Beispiel ist es in der Luftrezirkulationsbetriebsart möglich, den Anteil der rezirkulierten Luft bezüglich des Anteils an Außenluft zu justieren, um das Beschlagen zu verhindern und den Verbrauch der Klimatisierung zu minimieren.
Die Gleichung des Anhangs A8-3 ist ein Beispiel, das eine Anwendung der Vorrichtung der Erfindung darstellt durch optimierten Betrieb der Klimatisierung. Die Gleichung des Anhangs A8-3 entspricht einem Betrieb der Klimatisierung mit rezirkulierter Luft. Gemäß den anfänglichen Hypothesen dieses Beispiels ist die Temperatur der Außenluft Text gering (ungefähr 10°), die Klimatisierung ist nicht in Betrieb, das Fahrzeug transportiert 4 Passagiere und die Rezirkulationsklappe ist geschlossen (zum Beispiel auf Grund von Luftverschmutzung). Der von den Fahrgästen verdampfte Wasserdurchsatz M_eau ist somit hoch und die Feuchte des Fahrgastinnenraums variiert wenig (∂W_hab/∂t ist vernachlässigbar). Die Gleichung des An hangs A8-3 wird somit ausgehend von der Gleichung A8-1 gemäß diesen Bedingungen erhalten.
Die Scheiben des Fahrzeugs beschlagen sehr schnell und es wird notwendig, die Klimatisierung in Gang zu setzen. Im Stand der Technik bläst die Klimatisierung verspätet und bei einer Temperatur nahe 0°C, was die Luft stark trocknet. Die Vorrichtung der Erfindung erlaubt es, diese Situation zu detektieren, um die Klimatisierung früher in Gang zu setzen, bei einer Temperatur von ungefähr 5°C. Somit verbraucht die Vorrichtung der Erfindung eine weniger hohe Leistung um diese Temperatur von 5°C zu liefern, als jene des Standes der Technik zum Liefern einer Temperatur von 0°C.
Anhang A
A1 Schätzung des Massendurchsatzes des Kühlmittels

m = A·(Tk – Taek)
T_k = Funktion(HP)

A2 Beispiel der Schätzung der Temperatur am Eingang des Verdampfers (T_ae)

Tae = (1 – α)·Thab + a·Text

A3 Berechnung der Kühlleistung P_f

Pf = m·ΔHev

A4 Berechnung der sensiblen Leistung P_sens

Psens = K·Qair·(Tae – Tas)
Qair = f(Vp; Text, Va; Pvolet)

A5 Charakteristische Punkte des Diagramms für feuchte Luft

	Temperatur trocken (°C)	relative Feuchte (%)	Kühlleistung (W)	sensible Leistung (W)	latente Leistung (W)
Punkt 1	30	90	3800	1222	2570
Punkt 2	30	60	2594	1222	1372
Punkt 3	30	25	1227	1222	5

A6 Berechnung der Enthalpiedifferenz der Luft stromaufwärts vom Verdampfer

ΔHair = Pf/Qair
Qair = f(Vp; Test, Va; Pvolet)

A7 Berechnung der Enthalpie der Luft stromaufwärts vom Verdampfer

Hae = Has – ΔHair

A8 Schätzung der absoluten Feuchte der Luft im Fahrgastinnenraum A8-1-Wasserbilanz im Fahrgastinnenraum
A8-2-aufgelöste Form der Wasserbilanz

Whab(t) = Whab(t = 0) + (Was(t) – Whab(t = 0))·(1 – exp(–t/τ)) = Mah/Qair

A8-3-aufgelöste Form der Wasserbilanz

Whab(t) = Was(t) + Meau/Qair

Claims

Klimaanlage für ein Motorfahrzeug, ausgerüstet mit einem Kühlmittelkreislauf, der einen Verdichter (14), ein Kühlorgan (11), ein Druckminderungsorgan (12) und ein Verdampfer (13), wobei letzterer am Eingang einen Luftfluss (18) aufnimmt, der aus einem Gebläse (20) stammt, um am Ausgang einen klimatisierten Luftfluss (21) zu erzeugen, wobei die Anlage eine elektronische Vorrichtung (401) umfasst, die für die Wechselwirkung mit dem Kühlmittelkreislauf (10) bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst – erste Bewertungsmittel, die einen Wert in Bezug auf die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers (T_ae) liefern können, – zweite Bewertungsmittel, die einen Wert in Bezug auf die Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers (T_as) liefern können – eine Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes (m) des Kühlmittels in dem Kreislauf, wobei das elektronische Steuergerät feuchte Luft am Eingang des Verdampfers feststellen kann, über den Wert, den die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes (m) des Kühlmittels liefert und über Werte, die von den ersten und den zweiten Bewertungsmitteln (T_ae, T_as) geliefert werden.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät auf die Feststellung von feuchter Luft am Eingang des Verdampfers reagieren kann, indem es die relative Feuchte der Luft am Eingang des Verdampfers (φ_ae) bewerten kann, über den Wert, der von der Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes (m) des Kühlmittels geliefert wird und der Werte, die von den ersten und den zweiten Bewertungsmitteln (T_ae, T_as) geliefert werden.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie angeordnet ist, um eine Bewertung der Kühlleistung (P_f) zu liefern und eine Bewertung der sensiblen Leistung der Luft (P_sens) in dem Verdampfer und dadurch, dass das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, feuchte Luft am Eingang des Verdampfers festzustellen, durch Vergleichen der besagten Bewertung der Kühlleistung (P_f) mit der besagten Bewertung der sensiblen Leistung der Luft (P_sens).
Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, eine Kühlleistung (P_f) zu bewerten, über den Wert des Unterschiedes der Enthalpie des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdampfers (ΔH_ev) und dem Wert, den die Vorrichtung zur Bewertung des Massendurchsatzes des Kühlmittels (m) liefert.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Bewertungsmittel umfasst, die Folgendes liefern können: – einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Ausgang des Verdichters und – einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Eingang des Verdichters, wobei die elektronische Vorrichtung in der Lage ist, den Unterschied der Enthalpie des Kühlmittels zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verdichters (ΔH_ev) zu berechnen, über Werte, die von diesen besagten Bewertungsmitteln geliefert werden.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass (ins elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, die sensible Leistung der Luft (P_sens) in dem Verdampfer zu messen, über Werte, die von den ersten und den zweiten Bewertungsmitteln (T_ae, T_as) und dem Wert des Massendurchsatzes, der Luft in dem Verdampfer (Q_air) geliefert werden.
Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Temperaturfühler umfasst, der die Temperatur der Außenluft des Fahrzeugs (T_ext) liefern kann und dadurch, dass das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, den Wert des Massedurchsatzes in dem Verdampfer (Q_air) zu bewerten, über die Position des Gebläses, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (V_a) und der Temperatur der Außenluft des Fahrzeugs (T_ext).
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage außerdem Speichermittel umfasst, die eine erste Tabelle mit zwei Eingängen und mit einem Ausgang umfassen, wobei diese Tabelle gefüllt ist, in Zusammenhang mit den vorherigen Daten zu der Beziehung zwischen der relativen Feuchte der Luft (φ), der Temperatur der Luft und der Enthalpie der Luft.
Klimaanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tabelle in der Lage ist, eine Bewertung der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers (H_as) zu liefern, über den Wert, den die zweiten Bewertungsmittel (T_as) liefern und über einen Wert der relativen Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers höher oder gleich 80% (φ_as).
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, die die Enthalpie der Luft, die relative Feuchte der Luft und die Temperatur der Luft verbindet, um eine Bewertung der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers (H_as) zu berechnen, über einen Wert, der von den zweiten Bewertungsmitteln (T_as) geliefert wird und einen Wert der relativen Feuchte der Luft am Ausgang des Verdampfers höher oder gleich 80% (φ_as).
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, eine Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers (H_ae) zu liefern, über den Wert der Enthalpie der Luft am Ausgang des Verdampfers (H_as) und den Wert der Kühlleistung (Pf).
Klimaanlage nach Anspruch 11, in Verbindung mit Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tabelle in der Lage ist, sofort eine Bewertung der relativen Feuchte der Luft am Eingang des Verdampfers (φ_ae) zu liefern, über die Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers (H_ae) und dem Wert, der von den ersten Bewertungsmitteln (T_ae) geliefert wird.
Klimaanlage nach Anspruch 11, in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, zur Bewertung der relativen Feuchte der Luft am Eingang des Verdampfers (φ_as), über die Bewertung der Enthalpie der Luft am Eingang des Verdampfers (H_ae) und den Wert, der von den ersten Bewertungsmitteln (T_ae) geliefert wird.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, in Verbindung mit Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel eine zweite Tabelle mit zwei Eingängen und einem Ausgang umfassen, wobei diese Tabelle gefüllt ist, in Zusammenhang mit den vorherigen Daten zu der Beziehung zwischen der absoluten Feuchte der Luft (W), der Temperatur der Luft und der Enthalpie der Luft und dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tabelle in der Lage ist, den Wert der absoluten Feuchte der Luft (W_as) am Ausgang des Verdampfers (H_as), der von der ersten Tabelle geliefert wird und über den Wert der Temperatur am Eingang des Verdampfers (T_as).
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, die die absolute Feuchte der Luft, die Temperatur der Luft und die Enthalpie der Luft verbindet, um eine Bewertung des Wertes der absoluten Feuchte der Luft (W_as) am Ausgang des Verdampfers zu berechnen, über den Wert der Enthalpie der Luft, die am Ausgang des Verdampfers (H_as) durchgeblasen wird und über den Wert der Temperatur am Eingang des Verdampfers(T_as).
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät in der Lage ist, die Auflösung einer Gleichung anzuwenden, die den Wert der absoluten Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum (W_as) und den Wert der absoluten Feuchte der Luft verbindet, die am Ausgang des Verdampfers durchgeblasen wird, in einem vorgegebenen Moment, um die absolute Feuchte der Luft in dem Fahrgastraum (W_hab) zu berechnen, über den Wert der absoluten Feuchte der Luft, die am Ausgang des Verdampfers (W_as) durchgeblasen wird.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlorgan ein Verflüssiger ist und dadurch, dass die Bewertungseinrichtung des Massedurchsatzes (m) des Kühlmittels Bewertungsmittel umfasst, die Folgendes liefern können: – einen Wert in Bezug auf den Druck des Kühlmittels am Ausgang des Verdichters (HP) und – einen Wert in Bezug auf die Temperatur des externen Luftflusses am Eingang des Verflüssigers (T_aek), und dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, den Wert des Massedurchsatzes des Kühlmittels (m) zu bewerten, über Werte, die durch die besagten Bewertungsmittel geliefert werden.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler (25) umfassen, der in der Lage ist, den Wert der Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers (T_ae) zu liefern, der sich oberhalb des Verdampfers befindet.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler umfassen, der den Wert der Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeugs (T_ext) liefern kann und dadurch, dass das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers (T_ae) zu bewerten, über diesen Wert und über einen vorher festgelegten Korrekturfaktor.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Lufteintrittsklappe umfasst, oberhalb des Verdampfers mit variabler Position, um die Mischung der externen Luft des Fahrzeugs und der Luft, die in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs aufgenommen wurde zu ermöglichen und dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bewertungsmittel zwei Temperaturfühler umfassen, die eine Messung der Temperatur des externen Luftflusses im Fahrzeugs (T_ext) liefern können und eine Messung der Temperatur des Fahrgastinnenraumes (T_hab), wobei das elektronische Steuergerät (401) in der Lage ist, die Temperatur der Luft am Eingang des Verdampfers (T_ae) zu bewerten, über diese Werte und die Position der Lufteintrittsklappe.
Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler (26) umfassen, der am Ausgang des Verdampfers, angeordnet ist und einen Wert der Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers (T_as) liefern kann.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Belüftungsöffnung umfasst, die durch ein Lüftungsrohr mit dem Verdampfer verbunden ist und den Fluss der klimatisierten Luft aufnehmen kann, der am Ausgang des Verdampfers erzeugt wird und dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bewertungsmittel einen Temperaturfühler umfassen, der auf dem besagten Lüftungsrohr angeordnet ist, wobei das elektronische Steuergerät (401) die Temperatur der Luft am Ausgang des Verdampfers (T_as) bewerten kann, über die Temperatur, die von dem besagten Temperaturfühler gemessen wurde und einem vorher festgelegten Korrekturfaktor.