CN108731188A - 用于确定冷风式空调设备的过程空气回路的密封性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定冷风式空调设备的过程空气循环的密封性的方法，其中，所述空调设备具有包括压缩机和膨胀涡轮的冷却汽轮机，所述冷却汽轮机被布置在所述过程空气循环内，其中，设置用于所述压缩机运行的发动机，并且其中，压缩机、膨胀涡轮和发动机通过同一个轴相连接，其中，执行校准，在所述发动机内算出所述冷风式空调设备的元件在不同框架条件下的多个特性曲线，其中，所被算出的特性曲线被保存下来，其中，所被保存的特性曲线在测试运行中被提取用于确定所述过程空气循环的密封性。此外，本发明涉及一种包括冷风式空调设备的系统以及一种与此处于连接的控制单元，用于执行这样一种方法，以及涉及一种具有这样一种系统的汽车。

Description

用于确定冷风式空调设备的过程空气回路的密封性的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定冷风式空调设备的过程空气回路的密封性的方法、一种包括冷风式空调设备和与此相连接的控制单元的系统以及一种具有这样一种系统的交通工具。

背景技术

交通工具、例如火车上的冷风式空调设备的过程空气回路中的泄漏性会导致制冷效果的下降。已知的设备可经常借助更高的功率消耗来补偿泄漏情况下的效率损耗。这一事实给泄漏性的诊断带来了困难，因为只有当达到所提供的的电气功率的限度时才会出现所述设备的可被察觉到的功率损失。在制冷功率要求较高时，就是这种情况。目前，在交通工具上所安装的冷风式空调设备的过程空气回路的密封性仅可借助目测检查来检验。这在单纯通过维护盖来检视的情况下就不可行，对于提前识别来说，这就将使得必需要在车间停留。

发明内容

本发明的目的是，要提供一种用于提前识别过程空气回路内的泄漏性的方法，在所述冷风式空调设备被安装在交通工具内并处于能够运行的状态的时候，所述方法可被执行。在检验时，不需要任何的维护工作，也不需要任何额外的测量工具。

有鉴于这种背景，本发明涉及一种用于确定冷风式空调设备的过程空气回路的密封性的方法，其中，所述冷风式空调设备具有包括压气机和膨胀涡轮的制冷涡轮，所述制冷涡轮被布置在所述过程空气回路内，其中，设置用于所述压气机运行的发动机，并且其中，压气机、膨胀涡轮和发动机通过同一个轴相连接。所述根据本发明的方法的特征在于，执行一种校准，在所述校准中，算出所述冷风式空调设备的元件在各种不同框架条件下的多个特性曲线，所被算出的特性曲线被保存下来，并且所被保存的特性曲线在测试运行中被提取用于确定所述过程空气回路的密封性。为了执行所述方法的目的，所述冷风式空调设备与控制单元处于连接，所被算出的特性曲线被保存在所述控制单元上。所述控制单元与传感器处于连接，以便在校准的同时能够识别所述特性曲线以及以便在空调运行时能够执行在借助所保存的特性曲线的条件下容许确定密封性的测量。所述测试运行可在空调运行的过程期间进行。但也可在有源的空调运行之前或之后进行。

借助所述根据本发明的方法，泄漏性可直接在出现之后以及尚在投入全负荷运行之前被侦测到。因而能够避免，在全负荷运行中导致功率损失，以及进而导致由此带来的客舱内的舒适度下降。操作人员可基于泄漏性的立即识别而分别按照需要(外部温度、乘客数量)来规划维修和待机时间，从而节省成本。

在一种实施方式中规定了，在测试运行中在给定的框架条件下所测得的运行参数与所述一个或与多个符合所述框架条件的特性曲线相对比。例如能够，如果在与所述特性曲线进行对比时确定了差异，就推断得出过程空气回路内的泄漏性。差异的大小就容许推断得出与泄漏性的程度相关的结论。此外，所述特性曲线可例如将运行参数与已知的泄漏性的分级联系起来，可分别根据所测得的运行参数与哪一种特性曲线处于一致而推断得出与过程空气回路内的泄漏性相关的结论。

在一种实施方式中规定，在所述校准时，算出所述冷风式空调设备的多个元件在各种不同框架条件下的多个特性曲线，并且在测试运行中，为了算出所述元件的目前的运行参数，提取两个元件的特性曲线，所述特性曲线被进行对比以便确定所述过程空气回路的密封性。差异就使得能够推断得出所述过程空气回路的泄漏性。差异的大小就容许推断得出泄漏性的程度。因此，同样可侦测到在过程空气回路中可能的泄漏性的存在和程度。

在一种实施方式中规定，所述冷风式空调设备在开放的负压运行下运行。在开放式负压运行中，过程空气回路内的压力要小于环境压力，所述回路是开放式的，也就是说，过程空气直线式地经过所述回路，并不循环。所述开放式过程空气回路向着所述过程空气的流动方向延伸，优选自所述膨胀涡轮一直延伸到所述压气机的吸气侧，并且经过负荷热交换器。此外，优选设置通向所述膨胀涡轮的过程空气进气管路和始自所述压气机的压力侧的过程空气出气管路。由于在过程空气回路内与周围环境相比更小的空气压力，环境气体就可能在出现泄漏性的情况下如所不期望的那样渗入所述回路内，这就导致在发动机功率相同的情况下达到更少的制冷效果，因此效率就变得更差。制冷效率是通过所述压气机带来的，更准确地说是通过操纵所述压气机运行的发动机。所述压气机吸入来自所述过程空气回路的空气，由此引起负压。在测试运行中，也在校准的过程期间，由于周围环境与所述过程空气循环之间的压力差，环境空气就通过所述过程空气进气管路被吸入所述过程空气回路内，并且此外还流过所述膨胀涡轮。然后，在绝热的膨胀的同时所被制冷的空气流过负荷热交换器。那么，在所述压气机上，自所述过程空气回路中吸入的空气就被压缩至环境压力，并且重新被释放给周围环境。

在一种实施方式中规定，所述冷风式空调设备在开放式的超压运行下运行。在开放式超压运行中，在所述过程空气回路内的压力要大于环境压力。但所述过程空气回路就像在开放式负压运行中一样同样是开放式的，也就是说，过程空气直线式地流过所述回路，并不循环。所述开放式过程空气循环向着过程空气的流动方向延伸，优选自所述压气机的压力侧一直延伸到所述膨胀涡轮，流过外部空气热交换器，在所述外部空气热交换器上，过程空气的热量中被提取出来。此外，优选设置通向所述压气机的过程空气进气管路和始自所述膨胀涡轮的过程空气出气管路。然后，过程空气被直接导入客舱，因此所述客舱的制冷与开放式负压过程相反直接通过过程空气、而不是间接地通过负荷热交换器来实现。由于在过程空气回路内与周围环境相比更高的空气压力，过程空气就可能在出现泄漏性的情况下如所不期望的那样自所述回路中出来，这就导致在发动机功率相同的情况下达到更少的制冷效果，因此效率就变得更差。制冷效率是通过所述压气机带来的，更准确地说是通过操纵所述压气机运行的发动机。所述压气机将气体压入所述过程空气循环，由此引起负压。在测试运行中，也在校准的过程期间，由于周围环境与所述过程空气循环之间的压力差，环境空气就由压气机通过所述过程空气进气管路吸入，并且压入所述过程空气循环。然后，在绝热的压缩的同时变得更热的空气流过外部热交换器，并且由此被制冷。然后，在所述膨胀涡轮上，空气被绝热地重新膨胀至环境压力，或者如果有所不同，就被膨胀至客舱压力，由此被制冷到环境空气的温度以下。然后，它被直接释放给所述客舱。

在一种实施方式中规定，在所述校准时，优选在提交不同的环境温度和环境压力作为框架条件的条件下，根据所述压气机的转数，算出所述发动机的功率消耗的多个特性曲线，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，将所述发动机在给定的压气机转数和给定的框架条件时的目前的功率消耗与符合所述框架条件的特性曲线进行对比。所述压气机的功率消耗在转数恒定的情况下主要取决于环境温度和环境压力，而制冷效果和环境湿度的影响则可忽略不计。因此，在一种实施方式中，仅仅可提交不同的环境温度和环境压力作为框架条件。在这种实施方式中涉及的是过程的一种示例，在其中，在测试运行中在给定的框架条件下所测得的运行参数、在此即所述发动机的功率消耗要与符合所述框架条件的特性曲线进行对比。如果在上述对比中确定了差异，就推断得出过程空气回路内的泄漏性。差异的大小就容许推断得出与泄漏性的程度相关的结论。

在一种实施方式中规定了，在所述校准时，优选在提交不同的温度作为框架条件的条件下，根据所述压力差，算出所述质量流通过所述压气机的多个特性曲线和所述质量流通过所述膨胀涡轮的多个特性曲线，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，计算在给定的压力差和给定的框架条件下通过所述压气机和所述膨胀涡轮的质量流，并且相互进行对比。在一种实施方式中，可仅仅提交不同的温度作为框架条件，其中，为此考虑环境温度和在所述负荷热交换器之前和之后在所述过程空气回路内的温度。因此，借助所被保存的通流特性曲线算出在给定的框架条件下通过所述膨胀涡轮和所述压气机的质量流。然后，这些测量值被进行对比。在此涉及的是一种示例，其中，在所述校准时，算出所述冷风式空调设备的多个元件、即通过所述压气机和所述膨胀涡轮的质量流在各种不同框架条件下的特性曲线，并且，在测试运行中，为了算出所述元件的目前的运行参数，提取两个元件的特性曲线，所述特性曲线被进行对比以便确定所述过程空气回路的密封性。差异就使得能够推断得出所述过程空气回路的泄漏性。差异的大小就容许推断得出泄漏性的程度。因此，同样可侦测到在过程空气回路中可能的泄漏性的存在和程度。

所述两种上述的用于密封性确定的方法尤其是适用于开放式负压过程和开放式超压过程。所必需的对于环境温度和环境压力的值可借助被安装在所述冷风式空调设备上的传感器计算出来。但也可使用在交通工具的另一个地点上所测得的或者甚至由处于车外的发送点所要访问的值。

在一种实施方式中规定了，所述冷风式空调设备在闭合的超压运行下运行并且具有包括预压气机的轴颈管路。在闭合的超压运行中，过程空气回路内的压力要高于环境压力，所述回路是闭合的，也就是说，过程空气是循环的。所述过程空气回路具有两个部段，即一个高压部段和一个低压部段，其中，所述低压部段内的压力要高于环境压力。所述低压部段自所述膨胀涡轮一直延伸到所述压气机的吸气侧，并且流过负荷热交换器。所述高压部段自所述压气机的压力侧一直延伸到所述膨胀涡轮，并且流过外部热交换器。由于在过程空气回路内与周围环境相比更高的空气压力，过程空气就可能在出现泄漏性的情况下如所不期望的那样从所述回路漏出，这就导致在所述预压气机的做功相同的情况下在所述负荷热交换器上吸收更少的热量，因此效率就变得更差。制冷效果是通过所述压气机和所述预压气机带来的。在测试运行中以及也在所述校准的过程期间，所述预压气机吸入环境空气，将这种气体压缩，并且填充所述低压部段。所述压气机从所述低压部段吸入被压缩的空气，将这种空气另外再压缩并且填充所述高压部段。在所述高压部段内，在所述绝热的压缩期间所变热的空气流过负荷热交换器，然后由于所述高压部段与所述低压部段之间的压力差而在流过所述膨胀涡轮的同时重新被吸入所述低压部段。在所述外部热交换器内被预先制冷的并且在绝热膨胀的期间在所述膨胀涡轮上被进一步制冷的空气然后流过负荷热交换器。然后，空气在所述低压部段内被重新循环到所述压气机的吸气侧，从而构成闭合的回路。所述预压气机在需要时通过所述轴颈管路吸入更多的气体。

在一种实施方式中规定了，在所述校准时，根据已知的泄漏性，计算出对于所述预压气机的相对接通时长的多个特性曲线或者对于所述预压气机在填充过程空气循环时的运行时间的多个特性曲线，优选用不同的环境压力作为框架条件，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，将在给定的框架条件时所述预压气机的相对接通时长或者所述预压气机在填充所述过程空气循环时的运行时间与符合所述框架条件的所保存的值进行对比。如果在与所述特性曲线进行对比时确定了差异，就可推断得出过程空气回路内的泄漏性。差异的大小就容许推断得出与泄漏性的程度相关的结论。在一种实施方式中，仅仅提交不同的环境压力作为框架条件。在此要假设，所述预压气机仅仅可以唯一一个功率级运行。如果设置的是可变的压气机，所述压气机的功率就必须同样被考虑作为框架条件。在此涉及的是过程的一种示例，在其中，在测试运行中在给定的框架条件下所测得的运行参数、在此即所述预压气机的相对接通时间或者所述预压气机在填充所述过程空气回路时的运行时间要与多个符合所述框架条件的特性曲线进行对比。分别根据所测得的运行参数与哪种特性曲线处于一致，可推断得出过程空气回路中的泄漏性。

这种用于密封性确定的方法尤其适用于所述闭合的超压过程。

有鉴于开头所述的背景，本发明另外涉及一种包括冷风式空调设备以及与此处于连接的控制单元的系统，所述控制单元被设计为要实施一种根据本发明的用于识别泄漏性的方法。所述冷风式空调设备包括压气机和膨胀涡轮，所述膨胀涡轮被布置在所述过程空气循环内，其中，设置用于所述压气机运行的发动机，其中，压气机、膨胀涡轮和发动机通过同一个轴相连接，并且其中，所述冷风式空调设备是针对开放式负压运行、开放式超压运行或者封闭式超压运行而设置的。

所述控制单元可被设计为，要执行校准并且计算和保存数据。所述控制单元可被设计为，要自动地或者根据用户指令来启动校准。此外，所述控制单元可被设计为，要在测试运行中自动地在规定的时间点上或者在经过特定的周期后执行密封性。替选方案或者补充方案是，所述控制单元可被设计为，在测试运行中要根据用户指令来检验密封性。此外，本发明涉及一种具有根据本发明的系统的交通工具。所述交通工具可例如涉及一种陆上交通工具、优选火车，一种空中交通工具、优选飞机，或者是一种水上交通工具、优选船。

在这里要注意，所述根据本发明的用于密封性确定的方法不仅仅可在所述冷风式空调设备的制冷运行期间来使用，而是也可在这样一种冷风式空调设备的加热运行的期间来使用。因为在加热运行中在过程空气回路中要么存在超压，要么存在负压，可以相同的方式来确定所述特性曲线。能够以制冷模式和加热模式运行的冷风式空调设备在所述设备侧具有另外的阀门和用于在所述过程空气回路内在制冷和加热运行之间切换的管路。

附图说明

本发明的其他细节和优点由下面借助附图所说明的实施例得出。其中：

图1为多个针对所述开放式负压运行和执行根据本发明的方法所设置的冷风式空调设备的示意图；

图2为多个针对所述开放式超压运行和执行根据本发明的方法所设置的冷风式空调设备的示意图；以及

图3为针对所述闭合式超压运行和执行根据本发明的方法所设置的冷风式空调设备的示意图。

具体实施方式

图1a至1d示出了用于在一种针对开放式负压运行所设置的冷风式空调设备上执行根据本发明的方法的示例性的系统布置。

所述冷风式空调设备在如图1a至1d的布置中的核心零件构成了制冷涡轮，包括膨胀涡轮1、与这一膨胀涡轮1被布置在同一个轴上的压气机3和在所述轴上被布置在膨胀涡轮1与压气机3之间的发动机2。所述发动机2与驱动单元4处于连接。所述冷风式空调设备的过程空气回路6在过程空气的流动方向上延伸，自所述膨胀涡轮1流向压气机3，并且流过所述负荷热交换器5的制冷侧，以便吸收来自客舱的热量。所述空调空气管路9和10通过所述热交换器5的加热侧来引导所述客舱的空气。

如图1a至1d的冷风式空调设备是针对负压运行设置的，并且在过程空气回路6内在运行状态下存在着小于环境压力的压力。所述过程空气回路6从所述膨胀涡轮1上开始并且止于所述压气机3。在所述膨胀涡轮1上将空气导入以及导入所述过程空气回路6在运行中是通过过程空气进气管路7实现的。由于在所述过程空气回路6内存在负压，环境空气就通过所述过程空气进气管路7被吸入。在所述膨胀涡轮1上，这种被吸入的气流被限流。在这种限流的期间被吸收的能量至少有部分被转换成扭矩，所述扭矩然后通过所述轴被传递到所述压气机3上，由此给所述发动机2在所述压气机3的运行中提供辅助。所述压气机3被有源地通过所述发动机2且另外通过所述膨胀涡轮1的扭矩来操纵运行。它作用于所述膨胀涡轮1上的空气的膨胀或者说作用于在所述过程空气回路6内制造负压。位于过程空气回路6内的所被膨胀的空气由所述压气机3吸入，在所述压气机3上被压缩，并且然后通过所述过程空气出气管路8倍重新释放到环境中去。通过空气在所述膨胀涡轮1上的膨胀，温度下降，从而空气在所述过程空气回路6中具有比环境空气更低的温度并且客舱的空气可在所述负荷热交换器5上提取热量。

图1a至1d的冷风式空调设备分别配备有多套温度和压力传感器，以便实现本发明的密封性测量不同变型。

在如图1a的实施方式中，在所述过程空气进气管路7上设置温度传感器11和压力传感器12，以便测量所导入的空气的温度和压力、即环境空气温度和环境空气压力。

为了确定过程空气回路6中可能的泄漏性，在这种实施方式中规定，在校准程序中，根据在不同的环境温度和压力下的转数(n)测量所述发动机2的功率消耗(P)的特性曲线。其中，环境温度和压力由传感器11和12来加以识别。所述发动机2的功率消耗是在驱动装置4上标准化识别的。所述功率消耗(P)在转数恒定的情况下主要取决于环境温度和环境压力，而制冷功率和环境湿度的影响则可忽略不计。由此算出的对于不同环境温度和压力的功率特性曲线P(n)被保存在所述控制单元内。在测试运行中，所述发动机2的所被测得的功率消耗可在目前的转数下以及在给定的对于环境温度和压力的值下雨适合的功率特性曲线进行对比。如果确定了差异，就可推断得出过程空气回路6内的泄漏性。差异的大小就容许推断得出与泄漏性的程度相关的结论。

在如图1b的实施方式中，除了所述传感器11和12以外，还存在更多的传感器，更确切地说是在所述热交换器5上游的过程空气回路6内的一对温度和压力传感器13和14、所述热交换器5下游的过程空气回路6内的一对温度和压力传感器15和16以及所述过程空气出气管路8内的单个温度传感器17。

为了识别所述过程空气回路6内的泄漏性，在这种实施方式中规定，在校准程序内，根据在不同温度下的压力升高或者下降(△p)，确定通过所述膨胀涡轮1和所述压气机3的质量流(qm)的特性曲线。为了确定这种质量流，必须在已知的转数下计算出每个零件之前和之后、即膨胀涡轮1和压气机3之前和之后的温度和压力。这是借助传感器11至17来进行的，其中，因为该处的压力等于已经由传感器12所算出的环境压力，因此所述过程空气出气管路8内的压力传感器是非必需的。由此算出的通流特性曲线qm(△p)被保存在所述控制单元内。在测试运行中，现可确定膨胀涡轮1和压气机3上的压力升高或下降以及温度。借助所被保存的通流特性曲线qm(△p)，为这些框架条件，计算出通过所述膨胀涡轮1和所述压气机3的质量流。差异使得能够推断得出泄漏性。因此，同样可侦测到在过程空气回路6中可能的泄漏性的存在和程度。

图1c和1d示出了如图1b的实施方式的简化变型，在其中，同样可通过所述质量流的对比执行密封性测量。

如图1c的实施方式不同于如图1b的实施方式的仅仅是在于，在所述绝对压力传感器16的位置上，在所述热交换器5上游的过程空气回路6内设置差压传感器18，所述传感器测量所述热交换器5上的压降。这样一种差压传感器18在这类冷风式空调设备中经常无论如何是存在的，以便能够识别所述热交换器的结冰。借助所述差压传感器18，在所述热交换器5的上游的绝对压力已知(传感器14)的情况下，也可确定所述热交换器5下游的绝对压力。

如图1d的实施方式与如图1b的实施方式的不同仅仅在于，缺少所述热交换器5上游的压力传感器14。因为所述热交换器5上的压降通常明显小于膨胀涡轮1和压气机3上的压降，那么，如果压力在过程空气回路6内仅被一次性测量且既用于所述膨胀涡轮1上的质量流的建模，也用于所述压气机3上的质量流的建模，那么也可获得可靠的结果。

图2a至2c示出了用于在一种针对开放式超压运行所设置的冷风式空调设备上执行根据本发明的方法的示例性的系统布置。

所述冷风式空调设备在如图2a至2c的所有布置中的核心零件又构成了制冷涡轮，包括膨胀涡轮1、与这一膨胀涡轮1被布置在同一个轴上的压气机3和在所述轴上被布置在膨胀涡轮1与压气机3之间的发动机2。所述发动机2又与驱动单元4处于连接。

但与如图1a至1d的布置所不同的是，所述过程空气进气管路7在这种实施方式中与所述压气机3相连接，所述过程空气回路6在所述过程空气的流动方向上延伸，自所述压气机3通向膨胀涡轮1。在所述过程空气回路中，在此没有任何负荷热交换器，而是有外部空气热交换器19。所述外部气流仅象征性地示出，标有标记20。通过所述压气机3上的压缩，过程空气在所述过程空气回路6内具有处在环境温度以上的温度。因此，在所述外部空气热交换器19上可进行所述过程空气的制冷。在所述外部空气热交换器19之后，过程空气在过程空气回路6内一连串地首先流过复热器21的加热侧，然后流过冷凝器22，最后流过所述复热器21的制冷侧，在它通过所述膨胀涡轮1被膨胀进入所述过程空气出气管路8之前。所述过程空气出气管路8的过程空气的温度由于所述外部空气热交换器19上的热量导出而小于环境温度。所述过程空气出气管路8流过所述冷凝器22的制冷侧，然后直接被导入所述客舱。

在如图2a的实施方式中，就像在如图1a的实施方式中一样，在所述过程空气进气管路7上设置温度传感器11和压力传感器12，以便测量所导入的空气的温度和压力、即环境空气温度和环境空气压力。

与如图1a的实施方式相类似，在这里也为了确定在过程空气回路6内可能的泄漏性而规定，在校准程序中，根据不同的环境温度和压力下的转数(n)测量所述发动机2的功率消耗(P)的特性曲线，其中，所述环境温度和压力由所述传感器11和12来识别，所述发动机2的功率消耗是在驱动装置4上进行标准化的识别。因此，可以类似的方式又算出对于不同环境温度和压力的功率特性曲线P(n)，并且保存在所述控制单元内。在测试运行中，所述发动机2的所被测得的功率消耗可在目前的转数下以及在给定的对于环境温度和压力的值下雨适合的功率特性曲线进行对比。如果确定了差异，就可推断得出过程空气回路6内的泄漏性。差异的大小就容许推断得出与泄漏性的程度相关的结论。

在如图2b的实施方式中，除了所述传感器11和12以外，还存在更多的传感器，更确切地说是在所述外部空气热交换器19上游的过程空气回路6内的一对温度和压力传感器13和14、在所述复热器21的制冷侧下游的过程空气回路6内的一对温度和压力传感器15和16以及在所述冷凝器22的制冷侧上游的过程空气出气管路8内的一对温度和压力传感器17和23。

为了识别所述过程空气回路6内的泄漏性，在这种实施方式中与如图1b至1d的实施方式相类似地规定，在校准程序内，根据在不同温度下的压力升高或者下降(△p)，确定通过所述膨胀涡轮1和所述压气机3的质量流(qm)的特性曲线。这种质量流的测定是借助传感器11至17和23来实现的。所述传感器23在这里与如图1b至1d的实施方式相反是不可或缺的，因为客舱压力并不是必须等于外部压力，另外在所述冷凝器22上可能还会出现压降。就像向来如此的那样，所算出的流通特性曲线qm(△p)被保存在所述控制单元内，并且在测试运行中，可确定膨胀涡轮1和压气机3上的压力升高或者下降以及温度。借助所被保存的流通特性曲线qm(△p)，为这些框架条件，计算出通过所述膨胀涡轮1和所述压气机3的质量流。差异使得能够推断得出泄漏性。

图2c示出了如图2b的实施方式的简化变型，在其中，同样可通过所述质量流的对比执行密封性测量。

如图2c的实施方式与如图2b的实施方式的不同在于，缺少了所述复热器21的制冷侧下游的压力传感器16以及所述冷凝器22的制冷侧下游的压力传感器23。因为在所述外部空气热交换器19上的、所述复热器21的加热侧和制冷侧上和冷凝器22内的累计压降通常明显小于膨胀涡轮1和压气机3上的压降，那么，如果压力在过程空气回路6内仅被一次性测量且既用于所述膨胀涡轮1上的质量流的建模，也用于所述压气机3上的质量流的建模，那么也可获得可靠的结果。此外，如果所述客舱压力等于环境压力，那么就可基于与所述冷凝器22的制冷侧上的压降相类似的考虑而放弃另外的压力传感器23。

图3示出了用于在一种针对闭合式超压运行所设置的冷风式空调设备上执行根据本发明的方法的示例性的系统布置。

甚至这种冷风式空调设备的核心零件也构成了制冷涡轮，包括膨胀涡轮1、与这一膨胀涡轮1被布置在同一个轴上的压气机3和在所述轴上被布置在膨胀涡轮1与压气机3之间的发动机2。所述发动机2又与驱动单元4处于连接。

但与图1和2的布置所不同的是，所述过程空气回路在如图3的布置中包括两个部段，即低压部段6a和高压部段6b。所述低压部段6a与如图1的布置的开放式负压回路相类似在过程空气的流动方向上延伸，自所述膨胀涡轮1流向所述压气机3，并且流过所述负荷热交换器5的制冷侧，以便吸收来自客舱的热量。所述空调空气管路9和10也像如图1的布置中那样引导所述客舱的空气通过所述负荷热交换器5的加热侧来。但图3的过程空气回路不包括任何在所述膨胀涡轮1和所述压气机3上的过程空气进气管路和过程空气进气管路7和8。取而代之的是，设置将所述过程空气回路封闭的高压部段6b，所述高压部段在过程空气的流动方向上自动所述压气机3的压力侧向着所述膨胀涡轮1延伸并且将这两个零部件连接起来。外部热交换器19位于所述高压部段6b内，所述外部热交换器能够实现过程空气与环境空气20之间的热量交换。在所述低压部段6a上，另外布置轴颈管路24，预压气机25被布置在所述轴颈管路内。

图3的冷风式空调设备是针对闭合式超压运行所设置的，在运行状态中，在所述过程空气回路的两个部段6a和6b内存在高于环境压力的压力，其中，高压部段6b内的压力要比低压部段6a内更高。所述过程空气回路经过两个部段6a和6b延伸，并且自身是闭合的。

在运行状态中，过程空气首先通过所述预压气机25经过所述轴颈管路24被吸入，并且被压缩至等于低压部段6a内的压力水平的第一种压力水平。由此进入所述低压部段6a内的过程空气然后由压气机3吸入，并且压缩至等于高压部段6b内的压力水平的第二种压力水平。在这两种绝热的压缩的期间，所述过程空气变得很热。在所述压气机3上的第二种压缩后，所述过程空气到达所述外部热交换器19，在其内，它通过向环境空气20的热量释放而被冷却。环境空气20始终要比被压缩的过程空气更冷，因为它对于所述过程空气而言构成了未经压缩的容器。在通过轴与所述压气机3连接起来的膨胀涡轮1内，所述过程空气重新膨胀，压力重新下降至所述第一种压力水平。在这种绝热的膨胀期间，已经在所述外部热交换器19内被制冷的过程空气的温度重新下降，从而所述过程空气在膨胀后的温度要低于环境空气的温度并且客舱的空气可在所述负荷热交换器19上提取热量。在限流期间，所述过程空气的膨胀作用在膨胀涡轮1上的扭矩就通过所述轴被传递到所述压气机3上，由此给所述发动机2在其运行所述压气机3时提供辅助。因此，所述压气机3被有源地通过所述发动机2且另外通过所述膨胀涡轮1的扭矩来操纵运行。在所述负荷热交换器5内变热的过程空气然后在低压部段6a内重新被导向所述压气机3，从而构成闭合的回路。所述预压气机25在需要时通过所述轴颈管路24吸入更多的气体。

为了确定在所述过程空气回路6a和6b内可能存在的泄漏性可规定，在校准程序中，在不同的条件、例如尤其是环境压力下，为密封地系统以及为既定的泄漏性(L)测得所述预压气机25在所述冷风式空调设备的运行中的相对接通时长(tREL)，即在所述冷风式空调设备连续的运行时所述预压气机25的运行的频率和时长。在不同环境压力下所获得的所述预压气机25与所述泄漏程度相关的相对接通时长的特性曲线、即对于tREL(L)的特性曲线被保存在所述控制单元内。此外可规定，在所述校准程度的期间要测得对于所述预压气机25在充满所述过程空气回路6a和6b时的运行时间(tINIT)的相应数据，并且将在不同的环境压力下相对应的特性曲线、即对于tINIT(L)的特性曲线保存下来。在空调运行中，现可将所述预压气机25在给定条件下的相对接通时长与所保存的相应的特性曲线进行对比。在设备启动时，可将所述预压气机25在给定条件下刚开始的相对接通时长与所保存的相应的特性曲线进行对比。如果确定差异，就可推断得出在所述过程空气回路6a和6b内的泄漏性。借助差异的大小，就可推断得出对于泄漏程度的结论。因此，可在每次设备启动时以及也在空调运行中，侦测泄漏性。

借助既针对如图1和2的冷风式空调设备、也针对图3的冷风式空调设备所提出的方法，就可在空调运行中识别在过程空气回路6、6a和6b内的泄漏性。所述方法可自动地在规定的时间点或者在经过特定的周期后执行，有可能的话也可触发维护系统内的诊断报告。它们也可手动地、例如在轨道交通工具的情况下由火车司机或列车乘务员或者在飞行交通工具的情况下由飞机驾驶员或者乘务员来启动。那么，可在任意时间点上通过简单的方式确定，是否存在泄漏性，如果是，是否必需立即维修，或者很快维修是否足够，例如因为在当前条件下对于制冷效果的要求尽管存在泄漏性也可满足。

Claims (11)

1.一种用于确定冷风式空调设备的过程空气循环的密封性的方法，其中，所述冷风式空调设备具有包括压气机和膨胀涡轮的制冷涡轮，所述制冷涡轮被布置在所述过程空气循环内，其中，设置用于所述压气机运行的发动机，并且其中，压气机、膨胀涡轮和发动机通过同一个轴相连接，

其特征在于，

执行一种校准，在所述校准中，算出所述冷风式空调设备的元件在各种不同框架条件下的多个特性曲线，所被算出的特性曲线被保存下来，并且所被保存的特性曲线在测试运行中被提取用于确定所述过程空气循环的密封性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在测试运行中在给定的框架条件下所测得的运行参数与所述一个或与多个适合所述框架条件的特性曲线相对比。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述校准时，算出所述冷风式空调设备的多个元件在各种不同框架条件下的多个特性曲线，并且在测试运行中，为了算出所述元件的目前的运行参数，提取两个元件的特性曲线，所述特性曲线被进行对比以便确定所述过程空气循环的密封性。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷风式空调设备是在敞开的负压运行下运行的。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷风式空调设备是在敞开的超压运行下运行的。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述校准时，优选在提交不同的环境温度和环境压力作为框架条件的条件下，根据所述压气机的转数，算出所述发动机的功率消耗的多个特性曲线，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，将所述发动机在给定的压气机转数和给定的框架条件时的目前的功率消耗与符合所述框架条件的特性曲线进行对比。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述校准时，优选在提交不同的温度作为框架条件的条件下，根据所述压力差，算出所述质量流通过所述压气机的多个特性曲线和所述质量流通过所述膨胀涡轮的多个特性曲线，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，计算在给定的压力差和给定的框架条件下通过所述压气机和所述膨胀涡轮的质量流，并且相互进行对比。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷风式空调设备在封闭的负压运行下运行并且具有包括预压气机的轴颈管路。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述校准时，根据已知的泄漏性，计算出所述预压气机对于相对接通时长的多个特性曲线或者所述预压气机在填充过程空气循环时的运行时间，优选用不同的环境压力作为框架条件，并且在用于确定所述密封性的测试运行中，将在给定的框架条件时所述预压气机的相对接通时长或者所述预压气机在填充所述过程空气循环时的运行时间与符合所述框架条件的所保存的值进行对比。

10.一种包括冷风式空调设备的系统以及一种与此处于连接的控制单元，其中，所述冷风式空调设备具有包括压气机和膨胀涡轮的制冷涡轮，所述制冷涡轮被布置在所述过程空气循环内，其中，设置用于所述压气机运行的发动机，其中，压气机、膨胀涡轮和发动机通过同一个轴相连接，并且其中，所述冷风式空调设备是针对敞开式负压运行、敞开式超压运行或者封闭式超压运行而设置的，

其特征在于，

所述控制单元被设计为用于实施一种根据上述权利要求中任一项所述的方法。

11.一种具有根据权利要求10所述的系统的交通工具。