CN114096424B - 用于运行车辆的制冷设备的制冷剂回路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行车辆的制冷设备的制冷剂回路(10)的方法,所述制冷剂回路具有多个系统部分(1.1、1.2),尤其是低压系统部分(1.1)和高压系统部分(1.2),在两个系统部分中分别可在制冷剂的压力和温度方面调整系统运行状态。在每个系统部分(1.1、1.2)中存在唯一的压力传感器(pHD、pHD'、pND、pND'、pND”)。在系统部分中的每个待平衡的部件处,例如热交换器(2、3、6)和制冷剂压缩机(5)处,在下游布置温度传感器(T)。压力和温度传感器的传感器信号被输送给用于控制或调节制冷设备的控制单元。此外,当温度传感器(T)和压力传感器(pHD、pHD'、pND、pND'、pND”)布置在系统部分(1.1、1.2)中的不同的位置上时,借助于利用压力损失计算函数确定的从布置在部件(2、3、5、6)的系统部分(1.1、1.2)中的压力传感器(pHD、pHD'、pND、pND'、pND”)的位置开始直至温度传感器(T)的位置的压力损失值(Δp、ΔpCH、ΔpIWT、ΔpIWT/R1、ΔpVERD、ΔpVERD/R1、ΔpKond/GK),计算在温度传感器的位置上的压力近似值(pHD_Kond/GK、pHD_KMV),并且最终至少根据计算出的压力近似值(pHD_Kond/GK、pHD_KMV)控制或调节制冷设备(10)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆的制冷设备的制冷剂回路的方法。
背景技术
在车辆空调设备中使用制冷剂回路是已知的,其中,一些方案设置2个蒸发器设备或多个蒸发器设备,即,前部蒸发器和尾部设备蒸发器。根据相应的热传递的布线和主动运行,对在制冷剂回路中所要求的主动制冷剂的需求会不断变化。
除了作为至少一个内部空间-蒸发器的前部蒸发器之外,电动车辆需要用于通常实现成高压电池的蓄能器的湿度调节和温度调节的独立的冷却装置。这种冷却装置能借助于制冷剂回路实现,并且称为主动的电池冷却装置。这种冷却装置实现成制冷剂-冷却介质-热交换器,其作为蒸发器(通过空气流的冷却)或作为冷水机(通过冷却介质流的冷却)工作。
此外已知的是,车辆制冷设备的制冷剂回路配备有与控制器通讯的电的膨胀机构和电的闭锁机构。因此,借助于控制器使电的膨胀机构移动到确定的打开横截面上,以设置和实现确定的目标参数。电的闭锁机构用于设定制冷剂在制冷剂回路中的流动方向,由此,实现制冷剂回路的确定的系统接线。
为了能够为制冷剂回路中的每个膨胀机构和每个闭锁机构(然而尤其是为了其控制或调节)提供所需的信息,需要确定数量的压力传感器和/或温度传感器,其数量与蒸发器的数量和利用制冷剂回路实现的功能数量(例如除了制冷设备运行之外的热泵功能)相关。因此,例如需要的是,在具有多个蒸发器的制冷剂回路中,对于在每个蒸发器之前连接电的膨胀机构的情况,为此必须在低压侧使用多个压力和温度传感器。这种组合的压力和温度传感器是昂贵的构件,并且至少与压力信号的获取相关地,必须连结到空调管路中或者所使用的且待平衡的制冷剂回路的热交换器中,并且与制冷剂接触。
根据专利文献DE 10 2018 122 675 A1,用于车辆的制冷设备的制冷剂回路具有制冷剂压缩机,可作为冷凝器/气体冷却器或者热泵蒸发器运行的外部的制冷剂-空气-热交换器,布置在空调设备中的作为蒸发器的另一制冷剂-空气-热交换器,作为冷水机的另一制冷剂-冷却介质-热交换器以及布置在空调设备中的作为加热线圈的另一制冷剂-空气-热交换器。为了调节制冷设备,设置不同的传感器。即,在制冷剂压缩机的高压输出部处,在外部的制冷剂-空气-热交换器的输出部处以及在冷水机的输出部处存在压力-温度传感器。温度传感器布置在蒸发器的输出部处以及加热线圈的输出部处。
专利文献DE 10 2017 204 122 A1也记载了一种用于车辆的制冷设备的制冷剂回路,其具有制冷剂压缩机,冷凝器/气体冷却器,内部的热交换器,具有相关联的膨胀机构的蒸发器以及低压-制冷剂收集器。为了控制制冷设备,在制冷剂回路中设置布置在制冷剂压缩机之后的压力-温度传感器,布置在冷凝器/气体冷却器之后的另一压力-温度传感器,以及布置在低压-制冷剂收集器和内部的热交换器之间的另一压力-温度传感器。
从专利文献DE 10 2015 104 464 A1中已知一种R744-制冷剂回路,其具有机械驱动的压缩机,气体冷却器,蓄压器,内部的热交换器,可电调节的膨胀机构和蒸发器,并且已知一种具有用于压力和温度的传感器的调节装置。作为传感器,设置用于测量在压缩机之后的制冷剂的压力和温度的温度和压力传感器,用于测量在气体冷却器之后的制冷剂的温度的温度传感器,以及用于测量在蒸发器中被冷却的空气的温度的温度传感器。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种用于运行具有至少两个系统部分的制冷设备的制冷剂回路的改进的方法,在所述系统部分中,分别可调整确定的运行压力并且仅仅需要数量最少的测量制冷剂的压力和温度的传感器。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的方法实现。
一种用于在制冷设备运行中运行车辆的制冷设备的制冷剂回路的方法,制冷剂回路具有:
-至少两个系统部分,即,低压系统部分和高压系统部分,在两个系统部分中分别能借助于控制单元在制冷剂的压力和温度方面调整系统运行状态,
-分别布置在每个系统部分中的压力传感器,其中,压力传感器的传感器信号被传输给控制单元以用于控制或者调节制冷设备,以及
-布置在所述系统部分中的作为制冷剂回路的部件的热交换器,其中,借助于作为制冷剂回路的另一部件的制冷剂压缩机将制冷剂从低压系统部分输送到高压系统部分中,在该方法中规定
-为了借助于控制单元控制或调节至少一个部件,将用于获取在部件的输出部处的制冷剂温度的温度传感器连接在该部件之后/下游,
–将温度传感器的传感器信号传输给控制单元,
-当温度传感器和压力传感器布置在系统部分中的不同的位置处时,借助于利用压力损失计算函数确定的、从布置在部件所属的系统部分中的压力传感器的位置开始直至温度传感器的位置的压力损失值,计算在温度传感器的位置处的压力近似值,
-至少根据计算出的压力近似值调节制冷设备。
根据本发明,在制冷剂回路的其中分别调整或调节独立的运行压力水平的每个系统部分之内布置最多仅仅唯一的压力传感器就足够。如果制冷剂回路包括至少一个低压系统部分和高压系统部分,在此处分别仅仅需要一个压力传感器,压力传感器可布置在相应的系统部分的任意位置。如果这种制冷剂回路也包括热泵功能,设置另一系统部分,即中压-系统部分,同样为该系统部分分配压力传感器,并且该中压-系统部分可定位在任意位置上。
在每个待借助于控制单元控制的部件处,即也就是说在每个待平衡的部件处,在该部件的下游布置温度传感器。
压力传感器和温度传感器的传感器信号作为实际值被输送给控制单元,控制单元根据理论值产生用于控制或调节部件的相应的控制信号。所述一个/多个控制信号例如被输送给制冷剂压缩机和/或控制在热交换器中的制冷剂状态的膨胀机构。
由于压力损失一方面与主要的线路部分的几何的边界条件,例如线路长度,线路走向和线路横截面相关,另一方面与由制冷剂压缩机输送的制冷剂的量相关,必须首先确定被输送的制冷剂的值。此外,应为每个这样的线路部分或每个这样的部件提供根据经验、例如借助于试验台或通过模拟产生的相应的特性曲线族,即,该线路部分或部件用于计算在制冷剂回路中的压力传感器的位置和温度传感器的相应的位置之间的压力损失,应为该线路部分或部件计算压力近似值。
本发明的一种有利的改进方案规定,
-在高压系统部分中布置有外部的直接的或间接的制冷剂-空气-热交换器,
-为高压系统部分设置的压力传感器布置在制冷剂压缩机的高压输出部处或者制冷剂-空气-热交换器之后/下游,以及
-分别在制冷剂压缩机和外部的直接的或间接的制冷剂-空气-热交换器之后/下游布置有温度传感器。
在根据本发明的这种改进方案中,从在高压系统部分中的压力传感器开始,借助于压力损失计算函数获得在外部的直接的或间接的制冷剂-空气-热交换器上的压力损失,并且从中与借助于压力传感器获得的压力测量值一起,分别根据压力传感器的位置,即在高压系统部分之内相应待平衡/补偿的位置上,作为压力近似值计算或估算实际压力。该高压近似值与其它参数一起用于控制或调节制冷设备的制冷设备运行。
在直接的制冷剂-空气-热交换器中,存在热交换器与空气,例如车辆的内部空气或环境空气的直接接触。在间接的制冷剂-空气-热交换器中,间接地借助于另一热交换器建立与空气的接触,热交换器例如通过冷却介质循环与间接的制冷剂-空气-热交换器热联接。如果存在与车辆的环境空气的热联接,则涉及外部的热交换器,而与车辆的内部空气的热联接为内部的热交换器。
本发明的另一优选的改进方案规定,
-在低压系统部分中布置有冷水机和蒸发器作为部件,
-在低压系统部分中布置有低压-蓄压器,
-为低压系统部分设置的压力传感器或者布置在低压-蓄压器之后或者布置在冷水机之后/下游,以及
-分别在冷水机和低压-蓄压器之后/下游布置温度传感器。
在根据本发明的这种设计方案中,从布置在低压系统部分中的压力传感器开始,借助于压力损失计算函数获得直至在蒸发器和冷水机下游的温度传感器的压力损失,并且从中与借助于压力传感器获得的压力测量值一起,作为压力近似值计算实际压力。该压力近似值与其它参数一起用于控制或调节制冷设备的制冷设备运行。
本发明的另一优选的改进方案规定,
-在低压系统部分中布置内部空间-蒸发器和冷水机作为部件,
-在高压系统部分中布置高压-蓄压器,
-为低压系统部分设置的压力传感器要么布置在制冷剂压缩机的低压输入部处,在冷水机的输出部处,要么布置在内部空间-蒸发器的输出部处,以及
-温度传感器分别布置在冷水机的输出部处,在内部空间-蒸发器的输出部处以及在制冷剂压缩机的低压输入部处。
在该备选的根据本发明的设计方案中(在其中,代替低压-蓄压器,设置高压-蓄压器或接收器或调制器作为制冷剂存储器),从布置在低压系统部分中的压力传感器开始,借助于压力损失计算函数获得直至蒸发器和冷水机的下游的温度传感器的压力损失,并且从中与借助于压力传感器获得的压力测量值一起作为压力近似值计算实际压力。压力近似值与其它参数一起用于控制或调节制冷设备的制冷设备运行。
本发明的最后的优选的实施方式规定,使用按统一标准校准的温度传感器和按统一标准校准的压力传感器。由此,温度和压力传感器作为通过按标准校准的标准传感器(Einheitssensoren)使用,并且由此在制冷剂回路中的所有位置上选择相同的特性曲线调整。
当然,根据本发明的方法也可使用在具有热泵功能的制冷设备中。
附图说明
从以下对优选实施方式的描述中并且根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。其中:
图1示出了用于在使用布置在低压侧的制冷剂收集器的情况下实施根据本发明的方法的实施例的制冷剂回路的接线布置方案,以及
图2示出了用于在使用布置在高压侧的制冷剂收集器的情况下实施根据本发明的方法的实施例的作为根据图1的接线布置方案的备选的接线布置方案。
具体实施方式
为简单起见,图1和2示出了分别示出了为纯粹的AC运行(制冷设备运行)设置的车辆的制冷设备10的制冷剂回路1。省去了在热泵和/或同样中压运行方面的系统的功能扩展,因为已经结合简单的接线方案全面地示出了根据本发明的方法,并且可将根据本发明的措施直接转移到具有热泵功能及其非主动的区域的制冷剂回路上。
根据图1和图2的制冷剂回路构造成具有两个系统部分(即,高压系统部分1.1和低压系统部分1.2)的相同的基本结构,而分别在制冷剂收集器作为低压还是高压-制冷剂收集器8或8.1的布置方案中有所不同。在此应提及的是,布置在低压侧的制冷剂收集器8不仅可用于亚临界地而且可用于超临界地工作的制冷设备10,而高压收集器8.1主要使用在纯粹亚临界地工作的系统中。高压收集器8.1自身也可集成到冷凝器6中,尤其作为所谓的调制器。
根据图1和图2的制冷剂回路1包括以下部件/组件:
-制冷剂压缩机5,
-作为高压系统部分1.1的直接的制冷剂-空气-热交换器的外部的冷凝器/气体冷却器6,冷凝器/气体冷却器与制冷剂压缩机5的高压输出部流连接,
-作为低压系统部分1.2的直接的制冷剂-空气-热交换器的内部空间-蒸发器2,以及连接在内部空间-蒸发器之前的并且构造成膨胀阀的膨胀机构AE1,
-作为低压系统部分1.2的直接的制冷剂-冷却介质-热交换器的用于冷却车辆的电部件(例如高压电池,电驱动部件等)的冷水机3,冷水机具有构造成电的膨胀阀的膨胀机构AE2,其中,冷水机3与用于冷却电的部件的冷却介质循环3.10热联接,并且由冷水机3和相关联的膨胀机构AE2组成的串联线路与由内部空间-蒸发器支路和相关联的膨胀机构AE1组成的串联线路并联,
-制冷剂收集器,根据图1,制冷剂收集器作为低压-制冷剂收集器8在下游连接在内部空间-蒸发器2和冷水机3之后,并且根据图2,制冷剂收集器作为高压-制冷剂收集器8.1在下游连接在外部的冷凝器/气体冷却器6之后,以及
-内部的热交换器7,其高压侧将冷凝器/气体冷却器6与内部空间-蒸发器2的膨胀机构AE1和冷水机3的膨胀机构AE2流连接,而内部的热交换器的低压侧的区段根据图1在低压-制冷剂收集器8和制冷剂压缩机5之间连结到制冷剂回路1中并且根据图2连结在冷水机3或内部空间-蒸发器支路2和制冷剂压缩机5之间。
在根据图1和图2的制冷剂回路1中,在内部空间-蒸发器2和冷水机3的下游,制冷剂在连接点K1中汇聚。
最终,为根据图1和图2的制冷剂回路1设置空调控制器作为控制单元(在图中未示出),将待处理的输入信号,例如压力和温度传感器的实际值输送给控制器以用于从中产生控制信号或理论值作为用于控制制冷剂回路1的单个部件的输出信号。具体来讲这意味着,借助于控制单元,通过制冷剂压缩机和相应的膨胀机构AE1或AE2,以通过制冷剂的压力和温度限定的方式调整系统运行状态。
根据图1和图2,在内部空间-蒸发器2之后布置有止回阀R1,在内部空间-蒸发器2未激活时,止回阀防止制冷剂通过连接点K1流回内部空间-蒸发器2中。在该位置上,备选地可布置断流阀或者可闭锁的膨胀机构。因此,内部空间-蒸发器2通过与其相关联的膨胀机构AE1并且通过止回阀R1限制。如果在通常的系统运行时,然而尤其是在纯粹的冷水机运行时没有制冷剂回流到内部空间-蒸发器2中,则可省去止回阀R1。
根据图1的制冷剂回路1的低压-制冷剂收集器8的任务是,将进入的制冷剂的气态的和液态的相彼此分离,并且以体积缓冲的方式储存液态的制冷剂,或者根据系统方面需要的制冷剂量进行循环。
根据图1的制冷剂回路1的高压系统部分1.1和低压系统部分1.2分别最多包括一个压力传感器,即,高压系统部分1.1具有高压侧的压力传感器,低压系统部分1.2具有低压侧的压力传感器。
高压侧的压力传感器可布置在高压部分1.1的不同位置上。优选地,高压侧的压力传感器作为压力传感器pHD直接布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1上。备选地,根据图1的制冷剂回路1,高压传感器在制冷剂回路1中可作为压力传感器pHD'布置在冷凝器/气体冷却器6下游。
根据图1,低压侧的压力传感器可布置在低压系统部分1.2的不同位置上。优选地,低压侧的压力传感器作为压力传感器pND布置在低压-蓄压器8和内部的热交换器7的低压部分之间。备选地,低压侧的压力传感器作为压力传感器pND'定位在冷水机3和连接点K1之间。
根据图2,具有高压-制冷剂收集器8.1的制冷剂回路1也在高压系统部分1.1和低压系统部分1.2中分别包括唯一的压力传感器,即,在高压系统部分1.1中的作为压力传感器pHD的高压侧的压力传感器,以及低压侧的压力传感器,低压侧的压力传感器或者作为压力传感器pND布置在内部的热交换器7的低压侧的部分和制冷剂压缩机5的低压输入部5.2之间,作为压力传感器pND'布置在冷水机3和连接点K1之间,或者作为压力传感器pND”布置在内部空间-蒸发器2和止回阀R1之间,然而,只有止回阀R1不是关闭的并且由此为整个系统提供合理的压力信号时,这才有意义。
如果根据图2的制冷剂回路1的高压-制冷剂收集器8.1集成到冷凝器/气体冷却器6中,则也可在冷凝器/气体冷却器6的下游设置压力传感器。然而,由于这种设备通常为仅仅设置用于亚临界的设备运行的系统,在该位置上可省去压力传感器,并且代替地优选地在制冷剂压缩机5的流出侧设置压力传感器。
总地来说,在压力传感器的定位方面适用的是,在形成压力的系统部分中设置最多一个压力传感器,该压力传感器自身理论上可定位在相应的压力层/工作压力(Drucklage)第一次和第二次出现之间的任意部位上,也就是说,在所述一个/多个膨胀机构AE1、AE2的出口和制冷剂压缩机5的入口之间的低压侧上,以及在制冷剂压缩机5的出口和所述一个/多个膨胀机构AE1、AE2的入口之间的高压侧上。
为了使根据图1和图2的制冷剂回路1最优地运行,必须在所有运行点中在制冷剂回路1中的不同位置上都存在压力和温度的测量值,这些测量值被输送给控制单元(在图1和2中未示出),例如空调控制器进行评估,以用于从中产生尤其用于电的膨胀机构AE1和AE2和制冷剂压缩机5的控制信号。利用控制信号,将电的膨胀机构调整到确定的打开横截面,以实现对于最优的高压、低温或过热的所需参数。
在根据图1的具有低压-制冷剂收集器8的制冷剂回路1中,温度传感器T作为温度传感器TCH布置在冷水机3的输出部处,作为温度传感器TKMV布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处,并且作为温度传感器TKond/GK布置在冷凝器/气体冷却器6的输出部处。
此外,可在制冷剂压缩机5的输入侧设置至少另一温度传感器T(在图1中未示出),然而这尤其是对于热泵应用很重要。尤其是,在有需要时,可在内部空间-蒸发器2之后连接温度传感器T(在图1中未示出)。
温度传感器T可实施成标准传感器或者特殊地匹配到确定的温度范围上的传感器。在此,校准到具有最准确的值获取或最高的测量精度的确定的测量范围上,而在限定的测量范围之外,理论值与实际值的偏差通常较大。如果可忽略这种情况,则可使用标准校准,并且在制冷剂回路中的所有位置上都选择相同的特性曲线调整。
低压和高压传感器的区别通常在于其测量范围或者最高测量精度的范围。在测量精度足够时,可与相应的压力水平无关地将标准传感器用于测量压力。
在根据图2的具有高压-制冷剂收集器8.1的制冷剂回路1中,同样布置温度传感器T,即,作为温度传感器TCH布置在冷水机3的输出部处,作为温度传感器TVERD布置在内部空间-蒸发器2的输出部处,作为温度传感器TKMV1布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处,以及作为温度传感器TKMV2布置在制冷剂压缩机5的低压输出部5.2处。
然而,由于在根据图1和图2的制冷剂回路1中不仅在高压系统部分1.1中而且在低压系统部分1.2中分别存在仅仅一个压力传感器,必须为与该压力传感器的位置不同的并且温度传感器所在的相应位置计算压力值(以下称为压力近似值)。对于一个位置确定的压力近似值与从属的温度值一起形成用于与该位置相关联的部件的平衡的基础。
部件的平衡(Bilanzierung)理解成这样的过程,即,根据该过程,为制冷剂回路1的最优运行,尤其是在热交换器(例如冷凝器/气体冷却器6)、内部空间-蒸发器2和冷水机3的出口处调整确定的高压层,制冷剂的低温和/或过热,并且在此以根据测量参数的计算为基础进行理论值与实际值的比较,并且通过膨胀机构AE1、AE2的移动(通过控制器触发)进行在系统之内的相应的微调。此时,使传感器的测量值直接与制冷剂的物质数据相关,并且由此确定实际参数。以此为基础,预设用于新的理论参数的目标。因此,通过由压力传感器pHD获取出现的系统高压并且由温度传感器TKMV监控出口温度;将两个参数与允许的最大参数比较并且必要时以降低的方式操控压缩机5,例如在作为制冷剂回路1的部件的制冷剂压缩机5处进行平衡。
通过在制冷剂侧获取出现的压力和温度值并且通过基于物质数据的计算例如确定在相应的热交换器的出口处的制冷剂的实际过热,在作为制冷剂回路1的部件的内部空间-蒸发器2处或者在作为制冷剂回路1的部件的冷水机3处进行平衡。将该值与理论值对比,并且相应地根据需要通过作用到连接在相应的热交换器之前的膨胀机构上进行修正。
最终,通过根据测得的值从压力和温度中在亚临界的设备运行时基于物质数据确定了确定的低温或者确定了出现的高压,与理论值对比,并且通过控制单元作用到相应的执行器上来微调,在作为制冷剂回路的部件的冷凝器/气体冷却器6处进行平衡。
如果在根据图1的制冷剂回路1中,唯一的高压侧的压力传感器作为压力传感器pHD布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处,在被称为TKond/GK的温度传感器T的位置上计算压力近似值pHD_Kond/GK。
为了计算该压力近似值pHD_Kond/GK,提供压力损失计算函数并且作为算法在制冷设备10的控制单元中实现。从压力传感器pHD的位置开始,借助于压力损失计算函数根据由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,计算直至温度传感器TKond/GK的位置的压力损失ΔpKond/GK。当高压侧的压力传感器作为压力传感器pHD'位于温度传感器TKond/GK的位置上时,也得到该压力损失ΔpKond/GK。由此,压力损失ΔpKond/GK表示在热交换器6上的压力损失,而与高压传感器pHD或pHD'的位置无关。根据压力传感器的位置,从压力损失ΔpKond/GK和压力传感器pHD或pHD'的高压测量值pist_HD中,计算在冷凝器/气体冷却器6的输出部处的压力近似值pHD_Kond/GK,或者在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处压力近似值pHD_KMV。
补充地应提及的是,通过压力传感器在高压侧布置在到相应的膨胀机构AE1、AE2的内部的热交换器7下游的部分中,通过可在内部的热交换器7和冷凝器/气体冷却器6上的确定的压力损失份额同样可获得并且反算出在制冷剂压缩机5之后的压力层/压力水平/工作压力(Drucklage)。
接下来详细解释该方法。
首先,从其运行数据中计算出当前由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,在其中,通过压缩机转速、压力比以及可能的容积效率的关系,可近似地给出转换的体积和由此得到的质量流。可近似地从相应的特性曲线族中得到该值。
在下一个步骤中,分别借助于质量流-压力损失-特性曲线或者任意相似类型的特性曲线确定相应的压力损失ΔpKond/GK,该质量流-压力损失-特性曲线根据输送的质量流以及在压力传感器pHD的位置和温度传感器TKond/GK的位置之间的主要的线路部分的几何数据(例如线路长度,线路横截面,曲率等)以及热交换器6的几何数据给出在高压传感器pHD或pHD'的位置和温度传感器TKond/GK或TKMV(以及此外用于任意其它定位在高压侧的系统部分中的温度传感器)的位置之间的压力损失。质量流-压力损失-特性曲线作为特性曲线族储存在制冷设备10的控制单元中,并且在试验台上或者通过模拟产生。相应地,当压力传感器作为压力传感器PHD'布置在温度传感器TKond/GK的位置上或者在高压部分1.1(通过制冷剂压缩机5的高压输出部5.1和至少一个膨胀机构AE1或AE2的入口限制)的任意其它位置上时,也存在质量流-压力损失-特性曲线。
从压力损失ΔpKond/GK和压力传感器pHD或pHD'的高压测量值pist_HD中,计算压力近似值pHD_Kond/GK或者pHD_KMV。如果根据图1,高压传感器作为压力传感器pHD布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处,得到:
pHD_Kond/GK=pist_HD-ΔpKond/GK
在此,理想地,压力损失ΔpKond/GK不仅包括功率影响而且包括热交换影响,也就是说,所有安装在两个待平衡的位置之间的部件被包含到该平衡中。
如果压力传感器作为压力传感器pHD'布置在温度传感器TKond/GK的位置上,得到:
pHD_KMV=pist_HD+ΔpKond/GK
对于高压侧的压力传感器的其它备选的位置,进行相似的过程。
如果在根据图1的制冷剂回路1中唯一的低压侧的压力传感器作为压力传感器pND布置在低压-制冷剂收集器8和内部的热交换器7的低压侧的部分之间,计算在温度传感器TCH的位置上的压力近似值pND_CH。如果相反地,低压侧的压力传感器作为压力传感器pND'布置在冷水机3和连接点K1之间,计算在温度传感器TIWT的位置上的压力近似值pND_IWT。
为了计算压力近似值pND_CH和pND_IWT,提供压力损失计算函数并且作为算法在空调设备10的控制单元中实现。从布置在低压侧的压力传感器pND或pND'的位置开始,借助于压力损失计算函数,尤其根据将低压侧的压力传感器与相应的温度传感器的位置相连接的线路部分的几何比例(例如线路长度,线路横截面,曲率等),根据由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,计算直至相应的温度传感器TCH或TIWT(以及此外用于任意其它定位在低压侧的系统部分中的温度传感器)的位置出现的压力损失Δp。从压力损失Δp和压力传感器pND或pND'的低压测量值pist_ND中计算压力近似值pND_CH或pND_IWT。
接下来详细解释该方法。
首先,从其运行数据中计算当前由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,如以上已经解释的那样。
在下一个步骤中,分别借助于质量流-压力损失-特性曲线或者任意相似类型的特性曲线确定相应的压力损失ΔpCH,该质量流-压力损失-特性曲线根据输送的质量流给出在压力传感器pND或pND'的位置和温度传感器TCH或TIWT的位置之间的压力损失。质量流-压力损失-特性曲线作为特性曲线族储存在制冷设备10的控制单元中,并且根据在低压侧的压力传感器和相应的温度传感器的位置之间的线路部分的几何比例在试验台上或者通过模拟产生。
由压力损失和压力传感器pND或pND'的低压测量值pist_ND的和计算压力近似值:
pND_CH=pist_ND+ΔpCH
为了计算在冷水机3上的压力近似值pND_CH,当然应考虑由于横截面、曲率、收缩等引起的在相应的线路部分中出现的压力损失。由此,得到用于传感器pND的压力损失计算链,该压力损失计算链由部件低压-蓄压器8和线路部分组成。
如果作为低压侧的压力传感器仅仅设置定位在冷水机3和连接点K1之间的压力传感器pND',这种用于确定在温度传感器TIWT的位置上的压力近似值pND_IWT的压力损失计算链同样仅仅由部件低压-蓄压器8和相应的线路部分组成。
对于在压力传感器pND或pND'的位置和应为其计算压力近似值的部位之间的压力损失计算链中必须包含的每个部件,以试验台的方式或者以模拟的方式根据当前输送的制冷剂质量流以及相应的线路部分的几何比例获得压力损失,以由此为这种压力损失计算链产生相应的质量流-压力损失-特性曲线。
从相应的压力损失和低压测量值pist_ND的和,计算相应的压力近似值:
在压力传感器pND中,pND_CH=pist_ND+ΔpCH
在压力传感器pND'中,pND_IWT=pist_ND-ΔpCH
在此,根据低压侧的压力传感器相对于相应的温度传感器的位置的定位,压力损失的值设有正的或负的符号“+”或“-”。
对于低压侧的压力传感器的其它备选的位置,进行相似的过程。
接下来,描述对于根据图2的制冷剂回路的压力近似值的确定。
在制冷剂回路1的高压系统部分1.1中,作为唯一的高压侧的压力传感器,压力传感器pHD布置在制冷剂压缩机5的高压输出部5.1处,即,在制冷剂压缩机和热交换器6之间。对于压力传感器pHD的该位置,计算在热交换器6的输出部6.1处的压力近似值pHD_Kond/GK。
为了计算该高压近似值pHD_Kond/GK,提供压力损失计算函数并且作为算法在制冷设备10的控制单元中实现。从压力传感器pHD的位置开始,借助于压力损失计算函数根据由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,计算直至热交换器6的输出部6.1的位置的压力损失ΔpKond/GK。从压力损失ΔpKond/GK和压力传感器pHD的高压测量值pist_HD中,计算高压近视值pHD_Kond/GK。
接下来详细解释该方法。
首先,从其运行数据中计算出当前由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,如以上已经解释的那样。
在下一个步骤中,分别借助于质量流-压力损失-特性曲线确定相应的压力损失ΔpKond/GK,该质量流-压力损失-特性曲线根据输送的质量流以及在压力传感器pHD的位置和热交换器6的输出部6.1之间的制冷剂回路1的相应的线路部分的几何数据(线路长度、线路横截面、曲率等)和此外被主动穿流的部件的几何数据给出在压力传感器pHD的位置和热交换器6的输出部6.1之间的压力损失。质量流-压力损失-特性曲线作为特性曲线族储存在制冷设备10的控制单元中,并且在试验台上或者通过模拟产生。
从压力损失TKond/GK和高压测量值pist_HD中,根据以下公式计算压力近似值pHD_Kond/GK:
pHD_Kond/GK=pist_HD-ΔpKond/GK
对于高压侧的压力传感器的其它备选的位置,进行性相似的过程,并且除了待平衡的位置之外,进行推算。
在根据图2的制冷剂回路1的低压系统部分1.2中,唯一的低压侧的压力传感器或者作为压力传感器pND布置在内部的热交换器7的低压侧的部分和制冷剂压缩机5的低压输入部5.2之间,作为压力传感器pND'布置在冷水机3和连接点K1之间,或者作为压力传感器pND”布置在内部空间-蒸发器2和止回阀R1之间。
如果压力传感器组作为压力传感器pND位于所述第一位置上,为在冷水机3和内部空间-蒸发器2的下游的温度传感器T,即温度传感器TCH和TVERD的位置分别确定压力近似值pND_CH和pND_VERD。
如果压力传感器组作为压力传感器pND'位于所述第二位置上,为在内部空间-蒸发器2下游的和在制冷剂压缩机5的输入侧的温度传感器T,即温度传感器TVERD和TKMV2的位置分别确定压力近似值pND_VERD和pND_KMV。
如果压力传感器组作为压力传感器pND”位于所述第三位置上,为在冷水机3下游的和在制冷剂压缩机5的输入侧的温度传感器T,即温度传感器TCH和TKMV2的位置确定压力近似值pND_CH和pND_KMV。然而,在该系统部分中,布置压力传感器pND”仅仅对于取消止回阀R1的情况是合理的。在膨胀机构AE1到止回阀R1的分段的系统部分中,可能出现以不一致的方式出现的压力层/工作压力(Drucklage),这些压力层不能传递到主动的系统部分上。
为了计算该压力近似值pND_CH、pND_VERD和pND_KMV,提供压力损失计算函数并且作为算法实现在空调设备10的控制单元中。从作为压力传感器pND、pND'或pND”的低压侧的压力传感器的位置开始,借助于压力损失计算函数根据由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,计算直至相应的温度传感器TCH、TVERD和TKMV2的位置的压力损失Δp。从压力损失Δp和压力传感器pND、pND'或pND”的低压测量值pist_ND中,计算按压力近似值pND_CH、pND_VERD和pND_KMV。
接下来详细解释该方法。
首先,从其运行数据中计算出当前由制冷剂压缩机5输送的制冷剂质量流mKM_berechnet,如以上已经解释的那样。
在下一个步骤中,分别借助于质量流-压力损失-特性曲线确定相应的压力损失ΔpCH、ΔpVERD、ΔpIWT、ΔpVERD/R1和ΔpIWT/R1,该质量流-压力损失-特性曲线根据输送的质量流以及在压力传感器pND、pND'或pND”和相应的温度传感器TCH、TVERD和TKMV2的位置之间的线路部分以及此外被主动穿流的部件的几何数据,给出在压力传感器pND、pND'或pND”的位置和相应的温度传感器TCH、TVERD和TKMV2的位置之间的压力损失。质量流-压力损失-特性曲线作为特性曲线族储存在制冷设备10的控制单元中,并且在试验台上或者通过模拟产生。
从相应的压力损失和相应的压力传感器pND、pND'或pND”的低压测量值pist_ND的和中,根据压力传感器的位置计算相应的压力近似值。
对于压力传感器pND,适用的是:
pND_CH=pist_ND+ΔpCH,
pND_VERD=pist_ND+ΔpVERD。
对于压力传感器pND',适用的是:
pND_VERD=pist_ND'+ΔpVERD/R1,
pND_KMV=pist_ND'-ΔpIWT。
对于压力传感器pND”,适用的是:
pND_CH=pist_ND”+ΔpCH,
pND_KMV=pist_ND”-ΔpIWT/R1。
为了计算在内部空间-蒸发器2处的低压近似值ΔpVERD,还一起考虑在止回阀R1上的压力损失,并且在相应地布置压力传感器pND”时,通常检查止回阀R1的使用。
由此,得到用于低压传感器pND的压力损失计算链,在温度传感器TVERD方面,压力损失计算链包括内部的热交换器7的低压部分的部件、在压力传感器pND的位置和温度传感器TVERD的位置和止回阀R1之间的制冷剂回路1的相应的线路部分,并且在温度传感器TCH方面包括内部的热交换器7的低压部分的部件和相应的线路部分。
对于压力传感器pND',在温度传感器TKMV2方面,压力损失计算链包括内部的热交换器7的低压部分,而在温度传感器TVERD方面,包括相应的线路部分和止回阀R1。
对于压力传感器pND”,在温度传感器TKMV2方面,压力损失计算链包括止回阀R1、内部的热交换器7的低压部分和相应的线路部分,并且在温度传感器TCH方面,包括止回阀R1和相应的线路部分。
对于在作为压力传感器pND、pND'或pND”的低压传感器的位置和应为其计算压力近似值的部位之间的压力损失计算链中必须包含的部件,以试验台的方式或者以模拟的方式根据当前输送的制冷剂质量流获得压力损失,以由此为这种压力损失计算链产生相应的质量流-压力损失-特性曲线。
所描述的功能自身与部件“热交换器”实施成直接的还是间接的功能构件无关,也就是说,与制冷剂的热或冷是否借助于中间介质传输到目标地点无关。
如果替代电的膨胀机构,例如AE1或AE2,代替地使用热的膨胀机构TXV,在热的膨胀机构TXV下游的热交换器之后不必强制连接温度传感器,因为TXV在其工作原理上不受控制单元的主动影响。
除了在此描述的分离地布置压力和温度传感器的实施方式之外,备选地,在直接相邻地具有压力和温度传感器的部位上,将这两个信号接收器结合成组合的传感器也是可行的。
除了所描述的用于推导在低压和高压部分中的压力信号值的方法之外,该方法也可用于中间或中压层,并且既可使用在制冷设备中也可使用在热泵应用中。
所描述的方法可用于所有已知的制冷剂,例如R744、R134a、R1234yf等,其中,特别地对于R744系统仅仅考虑低压-制冷剂收集器8。
附图标记清单
1 制冷剂回路
1.1 制冷剂回路1的高压部分
1.1 制冷剂回路1的低压部分
2 蒸发器
3 冷水机
3.10 冷水机3的冷却介质循环
5 制冷剂压缩机
5.1 制冷剂压缩机5的高压输出部
5.2 制冷剂压缩机5的低压输入部
6 热交换器
7 内部的热交换器
8 低压-蓄压器
8.1 高压-蓄压器
10 制冷设备
AE1 膨胀机构
AE2 膨胀机构
K1 连接点
mKM_berechnet 制冷剂质量流
pist_ND 低压测量值
pist_HD 高压测量值
pND 低压侧的压力传感器
pND' 低压侧的压力传感器
pND” 低压侧的压力传感器
pND_CH 压力近似值
pND_KMV 压力近似值
pND_IWT 压力近似值
pND_VERD 压力近似值
pHD 高压侧的压力传感器
pHD' 低压侧的压力传感器
pHD_Kond/GK 压力近似值
pHD_KMV 压力近似值
R1 止回阀
TCH 温度传感器
TIWT 温度传感器
TKond/GK 温度传感器
TKMV 温度传感器
TKMV1 温度传感器
TKMV2 温度传感器
TVERD 温度传感器
Δp 压力损失值
ΔpCH 压力损失值
ΔpIWT 压力损失值
ΔpIWT/R1 压力损失值
ΔpVERD 压力损失值
ΔpVERD/R1 压力损失值
ΔpKond/GK 压力损失值
Claims (5)
1.一种用于运行车辆的制冷设备(10)的制冷剂回路(1)的方法,所述制冷剂回路具有:
-至少两个系统部分(1.1、1.2),即,低压系统部分(1.1)和高压系统部分(1.2),在所述系统部分中分别能借助于控制单元在制冷剂的压力和温度方面调整系统运行状态,
-分别布置在每个系统部分(1.1、1.2)中的压力传感器,其中,压力传感器的传感器信号被传输给控制单元以用于控制或者调节制冷设备,
-布置在所述系统部分(1.1、1.2)中的作为制冷剂回路(1)的部件的热交换器,其中,借助于作为制冷剂回路(1)的另一部件的制冷剂压缩机(5)将制冷剂从低压系统部分(1.1)输送到高压系统部分(1.2)中,其中
-为了借助于控制单元控制或调节至少一个部件,将用于获取在所述部件的输出部处的制冷剂温度的温度传感器(T)连接在所述部件之后,
-将所述温度传感器(T)的传感器信号传输给控制单元,
-当温度传感器(T)和压力传感器被布置在系统部分(1.1、1.2)中的不同的位置上时,借助于利用压力损失计算函数确定的、从布置在部件的所述系统部分(1.1、1.2)中的压力传感器的位置开始直至温度传感器(T)的位置的压力损失值计算在温度传感器(T)的位置上的压力近似值,以及
-通过从制冷剂压缩机(5)的运行数据中计算当前输送的制冷剂质量流(mKM_berechnet)并且借助于质量流-压力损失-特性曲线确定相应的压力损失值来提供压力损失计算函数,该质量流-压力损失-特性曲线根据当前输送的制冷剂质量流(mKM_berechnet)以及在压力传感器的位置和温度传感器(T)及部件的位置之间的主要的线路部分的几何数据给出在压力传感器的位置和温度传感器(T)的位置之间的压力损失;-至少根据计算出的压力近似值控制或调节所述制冷设备(10)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,
-在高压系统部分(1.1)中布置有外部的直接的或间接的制冷剂-空气-热交换器(6),
-为高压系统部分(1.1)设置的压力传感器布置在制冷剂压缩机(5)的高压输出部(5.1)处或者布置在制冷剂-空气-热交换器(6)之后,以及
-分别在制冷剂压缩机(5)和外部的直接的或间接的制冷剂-空气-热交换器(6)之后布置有温度传感器。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,
-在低压系统部分(1.2)中布置有内部空间-蒸发器(2)和冷水机(3)作为部件,
-在低压系统部分(1.2)中布置有低压-蓄压器(8),
-为低压系统部分(1.2)设置的压力传感器要么布置在低压-蓄压器(8)之后,要么布置在冷水机(3)之后,以及
-分别在冷水机(3)和低压-蓄压器(8)之后布置温度传感器。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,
-在低压系统部分(1.2)中布置有内部空间-蒸发器(2)和冷水机(3)作为部件,
-在高压系统部分(1.1)中布置有高压-蓄压器(8.1),
-为低压系统部分(1.2)设置的压力传感器要么布置在制冷剂压缩机(5)的低压输入部(5.2)处,在冷水机(3)的输出部处,要么布置在内部空间-蒸发器(2)的输出部处,以及
-分别在冷水机(3)的输出部处,在内部空间-蒸发器(2)的输出部处以及在制冷剂压缩机(5)的低压输入部(5.2)处布置温度传感器。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,使用按统一标准校准的温度传感器(T)和按统一标准校准的压力传感器。
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