DE102013220369A1

DE102013220369A1 - Verfahren zur Begrenzung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE102013220369A1
Application number: DE201310220369
Authority: DE
Inventors: Robert HERBOLZHEIMER; Stefan Morgenstern
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration in einem Fahrzeuginnenraum aufgrund einer Leckage im Kältekreislauf einer Fahrzeug-Heiz-Klimaanlage. Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit des Kältemittel-Füllstands im Kältekreislauf eine Leckage im Kältekreislauf vermutet wird und daraufhin die Luftwechselrate im Fahrzeuginnenraum erhöht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kältekreisläufe für Fahrzeugklimaanlage enthalten grundsätzlich mindestens eine Verdichtereinheit, einen Kondensator bzw. Gaskühler, ein Expansionsorgan, einen Verdampfer und Kältemittelleitungen zum Verbinden der oben genannten Komponenten. Um eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraums bei warmen Außentemperaturen erreichen zu können, ist der Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittel befüllt. Tritt am Verdampfer eine Leckage auf, so kann aufgrund der Anordnung des Verdampfers (in der Regel im Fahrzeuginnenraum) das Kältemittel in den Fahrzeuginnenraum gelangen. Im ungünstigsten Fall besteht das Risiko einer Ansammlung des Kältemittels im Fahrzeuginnenraum, welche insbesondere stark Ansteigen kann, wenn die Fahrzeugklimaanlage im Umluftbetrieb bzw. mit hohem Umluftanteil betrieben wird.
Insbesondere bei Fahrzeugklimaanlagen, welche Kohlendioxid als Kältemittel verwenden, kann eine Einheit – in der Regel ein CO2-Sensor – vorgesehen sein, welche eine Konzentration von Kohlendioxid im Fahrzeuginnenraum erfasst. Diese Konzentration kann in einem weiteren Verarbeitungsschritt beurteilt werden. So ist aus der DE 10 2008 019 880 A1 ist ein Fahrzeugklimatisierungssystem bekannt, welches Kohlendioxid als Kältemittel verwendet. Um eine zu hohe CO2-Konzentration im Fahrzeuginnenraum zu verhindern, ist ein CO2-Sensor vorgesehen, welcher die CO2-Konzentration erfasst. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird in eine Außenluftbetriebsart gewechselt.
Anstelle der Verwendung eines Gassensors zur Detektion der CO2-Konentration im Fahrzeuginnenraum wird in der DE 10 2007 016 696 A1 vorgeschlagen, den Wert der CO2-Konzentration im Fahrzeuginnenraum in Abhängigkeit von statischen und dynamischen Einflussgrößen zu ermitteln. Bei den Einflussgrößen werden unter anderem die Anzahl der Insassen im Fahrzeug, aktuelle Fahrzeugeinstellungen, die Gebläselaufleistung, Fensterstellungen und Ähnliches berücksichtigt. Diese Ermittlungsmethode berücksichtigt jedoch keinen möglichen Anstieg der CO2-Konzentration aufgrund einer Leckage im Kältekreislauf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum aufgrund einer Leckage im Kältemittelkreislauf anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in zumindest einer dafür vorgesehenen Steuervorrichtung, insbesondere in einer Klimasteuervorrichtung umgesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in den meisten Fahrzeugklimaanlagen zum Schutz des Verdichters vor einer Überhitzung aufgrund eines zu niedrigen Kältemittel-Füllstands die Kältemittel-Füllmenge überwacht wird. Wird ein zu geringer Kältemittel-Füllstand detektiert, werden entsprechende Maßnahmen zur Schadensminimierung an der Klimaanlage eingeleitet.
Da der Kältemittel-Füllstand insbesondere bei einer Leckage des Kältekreislaufs stark abnimmt, kann diese Information zum Detektieren einer Leckage des Kältekreislaufs und einem damit einhergehenden möglichen Anstieg der Kältemittel-Konzentration verwendet werden. Unter Berücksichtigung dieses Zusammenhangs zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration in einem Fahrzeuginnenraum aufgrund einer Leckage im Kältekreislauf einer Fahrzeug-Heiz-Klimaanlage, welche vorteilhafterweise CO2 als Kältemittel verwendet, dadurch aus, dass in Abhängigkeit des Kältemittel-Füllstands im Kältekreislauf eine Leckage im Kältekreislauf vermutet wird und daraufhin die Luftwechselrate im Fahrzeuginnenraum erhöht wird.
Vorteilhafterweise kann eine Leckage im Kältekreislauf vermutet werden, wenn eine Kältemittel-Unterfüllung, also eine Kältemittel-Füllmenge unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes erkannt wird. Somit kann in einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung bei einer Unterschreitung des Kältemittel-Füllstands unter einen vorgegebenen Normal-Füllstand auf eine Leckage im Kältemittelkreislauf geschlossen werden und entsprechende Maßnahmen zur Erhöhung der Luftwechselrate eingeleitet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Änderungsgeschwindigkeit des Kältemittel-Füllstands ausgewertet werden, wobei bei einer hohen Änderungsgeschwindigkeit auf eine Leckage im Kältekreislauf geschossen und eine erhöhte Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum vermutet werden kann.
Vorteilhafterwiese kann die Luftwechselrate in Abhängigkeit von einem mit dem Kältemittel-Füllstand korrelierenden Wert erhöht werden, d. h. je geringer der Kältemittel-Füllstand ist oder je schneller der Kältemittel-Füllstand abnimmt, desto größer soll die Luftwechselrate eingestellt werden.
Alternativ kann auch die Geschwindigkeit der Abnahme des Kältemittel-Füllstands ausgewertet werden. Wird bspw. eine schnelle Abnahme des Kältemittel-Füllstands ermittelt (Gradient des Kältemittel-Füllstands überschreitet einen vorgegeben Wert), kann eine Leckage vermutet werden, da nur bei einer Leckage eine schnelle Abnahme des Kältemittel-Füllstands erfolgt.
Zur Erhöhung der Luftwechselrate im Fahrzeuginnenraum können verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden. So kann gemäß einer ersten Alternative durch eine entsprechende Luftklappensteuerung der Außenluftanteil in der geförderten Luftmenge erhöht werden, was zu einer Erhöhung der Luftwechselrate führt. Idealerweise kann auch auf einen reinen Außenluftluftbetrieb bzw. Frischluftbetrieb gewechselt werden, so dass die Luft innerhalb des Fahrzeugs äußerst schnell durch Frischluft ersetzt wird. Zusätzlich oder Alternativ kann die Gesamt-Frischluftmenge auch durch eine Anhebung der Gebläseleistung erhöht werden. Welche Maßnahmen im einzelnen vorgenommen werden kann auch in Abhängigkeit vom Ergebnis des ermittelten Kältemittel-Füllstands und/oder dem Gradienten des Kältemittel-Füllstands und/oder von anderen Parametern, wie z. B. der Außentemperatur, der Innentemperatur, der angeforderte Heizleistung und Ähnlichem abhängig gemacht werden, so dass einerseits eine ausreichende Begrenzung oder Reduzierung einer vermuteten erhöhten Kältemittel-Konzentration erreicht wird und gleichzeitig der Betrieb der Klimaanlage energetisch vertretbar ist.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu zeigt die einzige 1 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Reduzierung einer vermuteten Leckage im Kältekreislauf und einer damit einhergehenden erhöhten Konzentration eines CO2-Kältemittels einer Klimaanlage.
Das dargestellt Verfahren beginnt in Schritt 10. Dort wird kontinuierlich der Kältemittel-Füllstand KMFS überwacht. Unterschreitet der Kältemittel-Füllstand einen vorgegebenen minimalen Kältemittel-Füllstand-Grenzwert GW wird eine Leckage im Kältekreislauf vermutet und von Schritt 10 nach Schritt 20 übergegangen und Maßnahmen zur Erhöhung der Luftwechselrate eingeleitet. Konkret wird in den reinen Frischluftbetrieb FLB gewechselt und eventuell gleichzeitig die Gebläseleistung GL erhöht, so dass die Luft im Fahrzeuginnenraum schnell mit Frischluft versetzt wird, um somit eine vermutete erhöhte Konzentration von CO2-Kältemittel im Fahrzeuginnenraum schnell abbauen zu können. Gleichzeitig kann noch eine Anzeige aktiviert werden, die dem Fahrer darauf aufmerksam macht, dass der Kältemittel-Füllstand niedrig ist und er zur Ursachen-Überprüfung und zur Instandsetzung der Anlage in eine Werkstatt fahren soll.
Durch dieses hier dargestellte Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise eine mögliche Ansammlung von Kältemittel im Fahrzeuginnenraum durch eine bedarfsoptimierte Anpassung der Luftwechselrate verhindert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008019880 A1 [0003]
DE 102007016696 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration in einem Fahrzeuginnenraum aufgrund einer Leckage im Kältekreislauf einer Fahrzeug-Heiz-Klimaanlage, wobei bei erkannter oder vermuteter Leckage im Kältekreislauf mittels einer Steuereinheit die Luftwechselrate im Fahrzeuginnenraum erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Kältemittel-Füllstands (KMFS) im Kältekreislauf eine Leckage im Kältekreislauf vermutet wird und daraufhin die Luftwechselrate (FLB, GL) im Fahrzeuginnenraum erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannter Kältemittel-Unterfüllung des Kältekreislaufs eine Leckage im Kältekreislauf vermutet wird und daraufhin die Luftwechselrate (FLB, GL) im Fahrzeuginnenraum erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Kältemittel-Füllstands (KMFS) eine Leckage im Kältekreislauf vermutet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Luftwechselrate in Abhängigkeit von einem mit dem Kältemittel-Füllstand (KMFS) korrelierenden Wert erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftwechselrate durch eine Erhöhung des Außenluftanteils in der geförderten Luftmenge erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftwechselrate durch eine Anhebung der Gebläseleistung (GL) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftwechselrate durch einen Wechsel in den Außenluftbetrieb (FLB) der Heiz-Klimaanlage erhöht wird.