CN103429445A - 用于识别机动车的冷却循环回路中的故障的方法和诊断测试器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别机动车的冷却循环回路（2）中的故障的方法，其中所述冷却循环回路（2）沿冷却介质（12）的流动方向包括压缩机（6）、冷凝器（8）、膨胀装置（18）和蒸发器（4），其中所述方法包括下述步骤：（a）在断开所述压缩机（6）时测量第一冷却介质压力；（b）接通所述压缩机（6）；其特征在于，（c）在一定的时间间隔之后测量第二冷却介质压力；（d）由在之前所测量的第二冷却介质压力和第一冷却介质压力形成差值；并且（e）将所述差值与至少一个参考值进行比较，以识别所述冷却循环回路（2）中的故障。

Description

用于识别机动车的冷却循环回路中的故障的方法和诊断测试器

技术领域

本发明涉及一种用于识别机动车的冷却回路中的故障的方法和诊断测试器。

背景技术

在维护机动车的空调设备时经常要检查空调设备的冷却回路是否有故障。为了能够确定这种在冷却回路中的故障，在已公开的方法中由机械师手动地采集多个测量值并且进行分析。这要求机械师精通系统知识并且具有大量经验，此外这既费时也费钱。

发明内容

本发明的任务是，提供一种成本低廉并且简单的方法以及一种相应的诊断测试器，以便可靠地识别机动车的冷却循环回路中的故障。

该任务通过具有独立方法权利要求的特征的方法和具有独立装置权利要求的特征的诊断测试器来完成。由从属的权利要求中得出有利的改进方案。

根据本发明的、用于识别机动车的冷却循环回路中的故障的方法包括根据独立权利要求1所述的方法。

与用于识别冷却循环回路中的故障的传统方法相比较，根据本发明的方法具有能够直接识别或者排除机动车的冷却循环回路中的故障的优点。在传统的方法中通常必须由机械师采集大量的测量参数并且进行分析。因此需要大量经验并且需要很好地了解冷却循环回路中的热动力过程。根据本发明的方法明显地简化了故障搜索过程，因为通过本方法可直接识别冷却循环回路中的故障。不需要手动地分析空调设备的多个测量值，这一方面节省了时间，并且另一方面也提高了故障搜索的可靠性，因为排除了机械师的手动的分析错误。

一种典型的在机动车中使用的冷却循环回路是由闭合的、在其中循环有冷却介质的回路构成的，并且通常沿冷却介质的流动方向具有压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。在冷却循环回路运行时冷却介质在压缩机中被压缩到高压，并且随后被引导到冷凝器中。气流穿过冷凝器，借助气流冷却并且完全被冷凝冷却介质。在紧接着冷凝器之后冷却介质在膨胀单元中降压，并且紧接着进入到蒸发器中。引导对冷却介质进行加热的气流穿过蒸发器。将冷却介质未压缩地并且以气态形式从蒸发器中排出，并且再引导到压缩机的进口处。

在前面所描述的冷却循环回路中的可能的故障例如在于，压缩机没有充分压缩冷却介质或者在冷却循环回路中存在泄漏。按照发明人的知识，这种故障是由于冷却介质的压力下降造成的。特别是这种故障能够通过在压缩机接通时的冷却介质压力和压缩机关闭时的冷却介质压力之间的比较加以证明，因为在冷却循环回路中在这两个压力值之间存在最高的压力差。

根据本发明在方法步骤（a）中测量在压缩机关闭时的第一冷却介质压力。在压缩机关闭时在整个冷却循环回路中的冷却介质压力是相同的，因为冷却介质没有被压缩，从而所测量的第一冷却介质压力是在冷却循环回路中出现的最小冷却介质压力。

随着在步骤（b）中接通压缩机，在冷却循环回路中、特别是在压缩机出口与膨胀装置的进口之间的高压区域中提高冷却介质的压力。

在步骤（c）中在一定的时间间隔之后测量第二冷却介质压力。该第二冷却介质压力是一种在接通压缩机之后在冷却循环回路中存在的压力。与所测量的第一冷却介质压力不同的是，正常的冷却循环回路的第二冷却介质压力明显更大。在此将测量第一冷却介质压力和测量第二冷却介质压力之间的时间间隔选择得足够大，以便通过压缩机在冷却循环回路中形成恒定的压力。

在步骤（d）中由所测量的第二冷却介质压力和所测量的第一冷却介质压力形成差值。该差值表示冷却介质中的压力升高，通过在步骤（b）中接通压缩机引起所述压力升高。

在步骤（e）中将之前计算的差值与参考值进行比较，以识别冷却循环回路中的故障。该表示冷却循环回路中的压力升高的差值是冷却循环回路中故障的指示器。如果断开的和接通的压缩机之间的压力升高太小，那么可以从中得出在冷却循环回路中存在故障的结论。参考值表示在正常的冷却循环回路中通过接通压缩机所引起的压力升高。通过所述差值与参考值的比较可直接识别出冷却循环回路中的故障。

所述差值由下式得出：Δp = p(t2) - p(t1)，其中，p(t1)表示在第一次测量冷却介质压力的时刻的冷却介质压力，p(t2)表示在第二次测量冷却介质压力的时刻的冷却介质压力，

当Δp<参考值时，在冷却循环回路中存在故障；

当Δp≥参考值时，在冷却循环回路中不存在故障。

这种参考值是由在不同的环境条件下在正常的冷却循环回路上进行试验求得的，并且例如能够以表格的形式与参考值进行比较。

根据本发明的第一种实施方式，步骤（d）和步骤（e）由诊断测试器执行。在这种诊断测试器中对差值进行计算，并且紧接着将该差值与参考值进行比较。紧接着能够给机械师显示出在冷却循环回路中存在故障。

根据本发明的另一种实施方式，机动车包括发动机，在步骤（a）之前接通所述发动机，其中在测量期间所述发动机处于空转状态中。通过机动车的发动机例如能够驱动压缩机和风扇。在步骤（a）之前、在测量第一冷却介质压力之前接通发动机有如下优点，即在以后接通压缩机时机动车的发动机已经以恒定的转速运行，并且发动机的起动阶段对压缩机的特性没有影响。

此外，将冷却循环回路的温度预选调节到“冷”。这种温度预选调节流入到车厢中的气流的温度，并且在“冷”时对气流进行最大可能的冷却。为此，需要在紧接着的测试时满负荷运行压缩机，其中冷却介质达到最大程度的压缩。因此，在步骤（e）中求得最大可能的差值，并且能够更加容易地识别出冷却循环回路中的故障。

此外，在测量期间环境温度优选大于5℃。这种在其中环境温度大于5℃的温度范围表示以下温度范围，即在这种温度范围中通常能够使用机动车的空调设备。

在另一种实施方式中，在步骤（a）之前使得发动机运行10秒到30秒、特别是大约20秒。通过这一措施保证了在机动车的发动机中出现恒定的条件。有利地在接通压缩机之前使得机动车的发动机达到恒定的运行条件，并且以恒定的转速驱动后来接通的压缩机。

根据本发明的另一种实施方式，从接通压缩机到测量第二冷却介质压力的时间间隔为10秒到50秒、特别是大约30秒。在该时间间隔期间冷却循环回路中的压力升高。压缩机需要一定时间，以便在冷却循环回路中形成恒定的压力。只有在压缩机的一定的起动时间之后才会在第一冷却介质压力和第二冷却介质压力之间出现可测量的差值。理想地能够通过一条具有恒定斜率的直线来描述冷却循环回路中的压力升高。然而在冷却循环回路中的实际的压力升高首先是比较平缓的，最后随着近似恒定的斜率实际压力升高到冷却循环回路的高压力值。利用10秒到50秒的时间间隔保证在正常的冷却循环回路中已形成可测量的压差，并且超过了压缩机的起动范围，在所述起动范围中压力仅略微升高。

根据本发明的另一种实施方式，参考值取决于断开压缩机时的第一冷却介质压力，取决于从接通压缩机直到测量第二冷却介质压力的时间间隔，并且取决于环境温度。第一冷却介质压力在断开压缩机时是可变的，并且此外还取决于冷却循环回路的填充状态和冷却介质的温度。为了能够运行冷却循环回路通常在压缩机断开时的冷却介质压力至少应为+2bar。冷却循环回路的压力并非必然地关于时间线性地升高，而是必须对于在测量之间的相应的时间间隔来说求得所述压力。此外，冷却循环回路中的压力升高并非线性地取决于环境温度和在压缩机断开时的出口冷却介质压力。因此在不同的条件下，在正常的冷却循环回路中求得相应的参考值。

在本发明的另一种实施方式中，当所述差值小于参考值时识别出冷却循环回路中的故障。所述差值描述了冷却循环回路中的实际的压力升高，反之参考值描述了正常的冷却循环回路中的理想的压力升高。如果所述差值小于参考值，那么冷却循环回路的压力升高小于正常的冷却循环回路的压力升高。由此可以得出这样的结论，即在循环回路中存在故障，比如像压缩机损坏或者有泄漏。

在本发明的另一种实施方式中，在冷却循环回路中在紧接着压缩机之后的位置上测量冷却介质压力。在那里可直接测量通过接通压缩机引起的冷却介质的压力升高，因为在测量装置与压缩机之间没有设置其它的构件。

此外有利的是，在冷却循环回路中在冷凝器与膨胀装置之间的一位置上测量冷却介质压力，因为在该区域中冷却介质的温度小于在从压缩机中排出之后的温度。这样就不必将测量装置构造成耐高温的。

根据本发明的方法能够借助与机动车的控制单元、特别是发动机控制单元或者空调设备控制单元相连接的诊断测试器执行。

此外，本发明还涉及一种按照独立权利要求9所述的、用于求得在上述冷却循环回路中的故障的诊断测试器。这种诊断测试器实现了用于求得冷却循环回路中的故障的方法的上述优点。所有涉及本方法所描述的实施方式以及与它们相关的优点在设备配置方面也适用于用于求得冷却循环回路中的故障的诊断测试器。

在另一种实施方式中将诊断测试器构造成与控制单元、特别是机动车发动机控制单元或者机动车空调设备控制单元相连接。

附图说明

下面借助实施例并且参考附图对本发明进行更加详细的说明。附图示出：

图1是在具有控制单元和诊断测试器的机动车中的冷却循环回路的示意图；并且

图2是根据图1的冷却循环回路中的一个位置上的冷却介质的压力曲线的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有控制单元11并且具有机动车的诊断测试器13的冷却循环回路2，冷却介质12在所述冷却循环回路中循环。冷却循环回路2沿冷却介质12的流动方向具有蒸发器4、压缩机6、测量装置10、冷凝器8和膨胀装置18。

在压缩机6中对冷却介质12进行压缩，其中将气态冷却介质12的压力提高到一种高压。在压缩机6和冷凝器8之间布置有测量装置10，在所述测量装置中测量冷却介质12的压力。紧接着在冷凝器8中借助冷凝器气流17对气态冷却介质12进行冷却并且完全冷凝。所述冷凝器气流17是一种来自风扇14的气流，所述风扇吹送或者抽吸环境空气通过冷凝器8。在图1中的冷凝器8包括热交换器，冷凝器气流17流过所述热交换器，并且对冷却介质12进行冷却，从而该冷却介质完全冷凝。在此，冷凝器气流17吸收热量，冷却介质12释放出所述热量，以便完全冷凝。被加热的冷凝器气流17被排放到环境中。然后，在膨胀装置18中冷却介质12降压到一种低压并且在此冷却，并且进入到蒸发器4中。通过从环境中吸入的蒸发气流16将热量输送给冷却介质。在与冷却介质12进行热交换时，蒸发气流16得到冷却，并且紧接着输送给机动车的内腔。紧接在蒸发器4之后又将气态的冷却介质12引导到压缩机6的进口。

此外，图1还示出了与测量装置10相连接的控制单元11以及与该控制单元相连接的诊断测试器13。所述控制单元11是一种机动车发动机控制单元或者是一种机动车空调设备控制单元。通过所控制单元典型地可对压缩机6和风扇14进行控制。通常诊断测试器13是在工厂环境中与机动车的控制单元11连接，并且可以从测量装置10获得用于分析的测量值。此外，通过诊断测试器13可以确定接通发动机与测量第一冷却介质压力之间的时间间隔以及从接通压缩机直到测量第二冷却介质压力之间的时间间隔，并且传送到控制单元11，所述控制单元紧接着对发动机和冷却循环回路进行相应的控制。

图2示出了图1所示的冷却循环回路2中的测量装置10上的冷却介质压力的示例性的压力曲线图20。在该曲线图中示出了冷却介质压力，其中纵坐标表示压力（单位为bar），横坐标表示时间（单位为秒）。图2示出了70秒时间段中的压力曲线，其中首先压力保持恒定，然后持续不断地上升，并且接近大约20bar的数值。这时压力曲线开始更强烈地上升，并且紧接着变得平缓，以便最后形成接近恒定的压力。在图2中示出的压力曲线是在接通压缩机6之后冷却介质压力的根据经验的曲线，其中在该曲线图中绘出了第一测量时刻和第二测量时刻24、26。

在图2中示出的压力曲线描述的是根据图1的正常的冷却循环回路2的冷却介质12的压力曲线，其中在第一测量点24接通压缩机。示出了用于识别在冷却循环回路2中的故障的检测方法的时间段上的压力曲线，其中检测的起始点22 为T = 0秒，并且冷却介质压力为5bar。

为了执行本检测方法必须满足几个必要的前提条件。为此，在起始点22断开图1所示的冷却循环回路2的压缩机6，并且在起始点22为了冷凝器8和蒸发器4与通过风扇14产生的气流16、17进行热交换优选接通风扇14。此外，在检测的起始点22也要接通机动车的发动机，并且所述发动机优选在测量的整个时间段中处于空转状态。在检测期间环境温度高于5℃。此外，在起始点22将机动车内部的空调设备操作单元的温度预选地调节到“冷”。

在图2的曲线图中，在起始点22时存在的5bar的冷却介质压力示例性地用于压缩机6关闭时的冷却介质压力。冷却介质压力可以根据环境条件和冷却循环回路22的填充状态而发生变化。为了能够执行下面说明的用于识别在冷却循环回路2中的故障的检测，在起始点22时冷却介质压力至少应为+2bar。此外，冷却循环回路2不应是新近填充的，因为有可能没有识别出已存在的较小的泄漏处。

在冷却循环回路2中，机动车的发动机例如可以驱动压缩机6和风扇14。温度预选“冷”引起气流14、17的最大可能的冷却，并且因此保证在紧接着的检测期间在冷却循环回路2中的压缩机6的满负荷运行。

在测量点24接通压缩机6例如可以通过用户手动地进行，或者通过与压缩机6连接的控制单元11的指令进行。

在检测的起始点22之后，在直到第一测量点24的10秒钟的时间段中压力保持恒定，其中该10秒钟中的时间段是示例性的数值。为了执行这种检测该数值应在10至30秒的范围中、特别是大约20秒。该时间段用于调节冷却循环回路2中的恒定的运行状态。

在第一测量点24，测量在压缩机6断开时冷却介质12的第一冷却介质压力。然后紧接着将冷却介质12的、在第一测量点24测量的压力从测量装置10传送到诊断测试器13，并且存储在那里。此外，在第一测量点24接通冷却循环回路2的压缩机6。

随着在第一测量点24接通压缩机6，在图2的曲线图中冷却介质12的压力开始上升，因为压缩机6压缩在冷却循环回路2中的冷却介质12。在图2中示出的冷却介质压力的压力升高首先是比较平缓的，然后相对恒定地一直升高到第二测量点26，在所述第二测量点由测量单元10测量第二测量值。

在图2所示出的曲线图中，第二测量点26位于第一测量点24之后的30秒的位置。在第二测量点26由测量装置10测量第二冷却介质压力，并且将其存储在诊断测试器13中。在此所示的实施例中，从在第一测量点24接通压缩机直到在第二时刻26测量第二冷却介质压力的时间间隔为30秒。在此，该时间间隔只是为了可靠地执行用于识别冷却循环回路2中的故障所需的时间间隔的一种示例性的数值。第一测量点24和第二测量点26之间的时间间隔优选应在10秒到50秒之间、特别是应为30秒，从而在一时刻测量第二冷却介质压力，其中与在第一测量点24的冷却介质压力相比较能够确定正常的冷却循环回路2的冷却介质12中的明显压力升高。

在图2的压力曲线图20中，在第二测量点26冷却介质12的压力从5bar上升到15bar，其中该数值为在第二测量点26在正常的冷却循环回路2中存在的冷却介质压力的示例性的数值。在图2中紧接着第二测量点26示出了分析时间段28，在所述分析时间段中对冷却介质压力的、在第一测量点24和第二测量点26上所采集到的测量数值进行分析。为了进行分析，由在第二测量点26的第二冷却介质压力和在第一测量点24的第一冷却介质压力形成差值。将该差值与用于识别冷却循环回路2中的故障的参考值进行比较。这种参考值描述了冷却介质12在正常的冷却循环回路2中对于第一测量点24和第二测量点26之间的时间间隔来说典型的最小压力升高。该参考值是在正常的冷却循环回路2中进行试验求得的。此外，该参考值还取决于压缩机断开时的第一冷却介质压力、取决于从接通压缩机到测量第二冷却介质压力的时间间隔，以及取决于环境温度和所使用的冷却介质。

为了识别冷却循环回路2中的故障，将第二冷却介质压力和第一冷却介质压力的测量值的差值与参考值进行比较。当差值小于参考值时则识别出冷却循环回路2中有故障，

当p_t2 - p_t1 < 参考值时，冷却循环回路2中有故障；

当p_t2 - p_t1≥参考值时，冷却循环回路2中无故障，

其中，p(t1)为在第一测量点24上的冷却介质压力，p(t2)为在第二测量点26上的冷却介质压力。

由诊断测试器13进行分析，其中将差值与所属的参考值进行比较，所述的参考值与第一测量点24和第二测量点26之间的时间间隔、与环境条件和所使用的冷却介质12相对应。用于分析所测量的压力状况的分析时间段28在图2的曲线图中示例性地为5秒。该分析时间段28取决于诊断测试器13的计算功率。在检测的最终时刻30，在图2的曲线图中该时刻示例性地为45秒，例如可以由诊断测试器13给出将差值与参考值进行比较的结果，以便给机械师显示在冷却循环回路2中是否存在故障。

上面描述的方法提供了一种快速而成本低廉的方法，以便可靠地识别在冷却循环回路2中例如是泄漏或者压缩机损坏的故障。为了执行本方法人们仅必须动用在冷却循环回路2中已经设置的测量装置10，通过所述测量装置能够测量在不同时刻的冷却介质压力。有利的是，为了确定故障不必分别拆卸并且检测冷却循环回路2的部件。

Claims (10)

1.用于识别机动车的冷却循环回路（2）中的故障的方法，所述冷却循环回路沿冷却介质（12）的流动方向包括压缩机（6）、冷凝器（8）、膨胀装置（18）和蒸发器（4），其中所述方法包括下述步骤：

（a）在断开所述压缩机（6）时测量第一冷却介质压力；

（b）接通所述压缩机（6）；

其特征在于，

（c）在一定的时间间隔之后测量第二冷却介质压力；

（d）由在步骤（c）中所测量的第二冷却介质压力和在步骤（a）中所测量的第一冷却介质压力形成差值；并且

（e）将所述差值与至少一个参考值进行比较，以识别所述冷却循环回路（2）中的故障。

2.按照权利要求1所述的方法，其中步骤（d）步骤和（e）由诊断测试器（13）执行。

3.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机动车包括发动机，在步骤（a）之前接通所述发动机，其中在测量期间所述发动机处于空转状态。

4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤（a）之前使得所述发动机运行10秒至30秒、特别是大约20秒。

5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中从接通所述压缩机（6）直到测量所述第二冷却介质压力的时间间隔为10秒至50秒、特别是大约30秒。

6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考值取决于断开所述压缩机（6）时的第一冷却介质压力、取决于从接通所述压缩机（6）直到测量所述第二冷却介质压力的时间间隔并且取决于环境温度。

7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤（e）中当所述差值小于参考值时，识别出所述冷却循环回路（2）中的故障。

8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述冷却循环回路（2）中在紧接着所述压缩机（6）之后的位置上测量所述冷却介质压力。

9.用于求得机动车的冷却循环回路（2）中的故障的诊断测试器（13），所述冷却循环回路沿冷却介质（12）的流动方向包括压缩机（6）、冷凝器（8）、膨胀装置（18）和蒸发器（4），其特征在于，构造所述诊断测试器（13），以便由在所述压缩机（6）断开时求得的冷却循环回路（2）中的第一冷却介质压力和在接通所述压缩机（6）之后的一定时间间隔后求得的第二冷却介质压力形成差值，并且将所述差值与至少一个参考值进行比较，以识别所述冷却循环回路（2）中的故障。

10.按照权利要求9所述的诊断测试器（13），其特征在于，构造所述诊断测试器（13），以连接到控制单元（11）、特别是机动车发动机控制单元或者机动车空调设备控制单元。

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