DE102016112926A1

DE102016112926A1 - Verfahren und Systeme für ein Fahrzeugklimaanlagensystem

Info

Publication number: DE102016112926A1
Application number: DE102016112926.7A
Authority: DE
Inventors: Joseph Norman Ulrey; Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-01-19
Also published as: CN106347069B; US20170015176A1; CN106347069A; US10041552B2; RU2693399C1

Abstract

Verfahren und Systeme werden für das Einstellen des Betriebs eines Fahrzeugklimaanlagensystems bereitgestellt, das einen Drucksensor umfasst, der innerhalb einer Kompressionskammer positioniert ist. In einem Beispiel kann ein Verfahren das Einstellen des Betriebs des Klimaanlagensystems auf Basis eines oder mehrerer Parameter eines Kompressorbetriebs umfassen, die einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl umfassen, die auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt werden, der innerhalb der Kompressionskammer positioniert ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zum Steuern eines Fahrzeugklimaanlagensystems, das einen Kompressor umfasst.
Hintergrund/Zusammenfassung
Fahrzeugklimaanlagensysteme stellen dem Fahrer Komfort während des Fahrens durch ein Kühlen der Luft im Fahrzeuginnenraum auf Basis einer Soll-Fahrzeuginnenraumtemperatur bereit. Luft des Fahrzeuginnenraums wird durch das Leiten der Luft über einen Evaporator und das Führen der gekühlten Luft in den Fahrzeuginnenraum gekühlt. Luft um den Evaporator herum wird gekühlt, wenn ein flüssiges Kühlmittel im Evaporator eine gasförmige Form annimmt, wodurch Wärme aus der Umgebungsluft absorbiert wird. Die Kühlmitteldämpfe aus dem Evaporator dringen anschließend in einen Kompressor ein, wo sie zu einem Hochdruckkühlmitteldampf komprimiert werden. Die unter Druck gesetzten Kühlmitteldämpfe aus dem Kompressor dringen dann in einen Kondensator ein, wo sie in eine Flüssigkeit umgewandelt werden. Das Hochdruck-Flüssig-Kühlmittel aus dem Kondensator wird dann durch ein Expansionsventil geleitet, wo es ihm ermöglicht wird, sich auszudehnen, um ein Niedrigdruck-Flüssig-Kühlmittel zu bilden, das in der Folge in den Evaporator eintritt.
Um den normalen Betrieb des Klimaanlagensystems aufrechtzuerhalten, werden ein oder mehrere Parameter (wie beispielsweise Druck, Temperatur etc.) des Kühlmittels, das durch die verschiedenen Komponenten des Klimaanlagensystems zirkuliert wird, auf Basis von Ausgaben aus einem oder mehreren Sensoren überwacht. Beispielsweise wird ein Niedrigseitendruck (hierin auch als Kompressoreinlassdruck bezeichnet) des Kühlmitteldampfs, der aus dem Evaporator austritt und in den Kompressor eintritt, durch einen Niedrigseitendrucksensor, der in der Niedrigdruckleitung angeordnet ist, die Kühlmitteldämpfe dem Kompressor zuführt, überwacht. Nimmt der Niedrigseitendruck unter einem Schwellenwert ab, wird angezeigt, dass sich der Evaporator an Gefrierzustände annähert. Daher wird der Kompressor ausgeschaltet, um zu verhindern, dass der Evaporator Wasser gefrieren lässt. Darüber hinaus kommt ein Hochseitendrucksensor zur Anwendung, der in der Hochdruckleitung, die unter Druck gesetzte Kühlmitteldämpfe aus dem Kompressor dem Kondensator zuführt, angeordnet ist, um einen Druck des Hochdruckkühlmitteldampfs (der hierin auch als ein Kompressorauslassdruck bezeichnet wird) zu überwachen, der aus dem Evaporator austritt. Zeigt der Hochseitendrucksensor übermäßige Druckzustände über einem Schwellenwertauslassdruck an, kann der Kompressor ausgeschaltet werden. Ferner wird in einigen Beispielen ein Kompressordrehzahlsensor eingesetzt, um eine Kompressordrehzahl zu bestimmen, die bei der Kompressorbetriebsdiagnoseerstellung angewandt werden kann. Als solcher kann der Kompressor durch eine Energieumwandlungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Motor oder einen Elektromotor, über einen Kupplungsmechanismus angetrieben werden. Daher kann die Kompressordrehzahl, als eine Alternative zur Anwendung eines Kompressordrehzahlsensors, aus einer Geschwindigkeit der Energieumwandlungsvorrichtung geschlussfolgert werden.
Die Erfinder haben hierin jedoch mögliche Probleme bei solchen Systemen erkannt. Beispielsweise werden durch das Anwenden von zwei Drucksensoren, von einem in der Niedrigdruckleitung zum Kompressor und einem anderen in der Hochdruckleitung vom Kompressor, die Kosten des Systems erhöht. Ferner kommt das Einsetzen eines Kompressordrehzahlsensors für Kompressordrehzahlmessungen zu den Systemkosten hinzu, und das Schlussfolgern (beispielsweise aus der Motorgeschwindigkeit) stellt keine genauen Ergebnisse bereit, wenn die Kupplung beim angeordneten Einrücken versagt, und zu einer reduzierten Diagnose-Effizienz führt. Darüber hinaus sind, aufgrund der Tatsache, dass mehr Sensoren eingesetzt werden, mehrere Anschlussstellen und Steuerungsstrategien erforderlich, was die Systemkomplexität, von der die Einhausungskomplexitäten umfasst sind, erhöht. Insgesamt werden durch das Einsetzen von drei Sensoren zur Überwachung des Zustands des Kühlmittels, das durch einen einzelnen Kompressor hindurchzirkuliert, Produktionskosten und Einhausungsraum erhöht, was zu riesigen und teuren Klimaanlagensystemen führt.
In einem Beispiel kann eine Lösung für die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für ein Fahrzeugklimaanlagensystem gefunden werden, das Folgendes umfasst: Ausrücken einer Kompressorkupplung als Antwort auf einen Kompressoreinlassdruck unter einem ersten Schwellenwertdruck; und Erhöhen einer Kondensatorgebläsedrehzahl als Antwort auf einen Kompressorauslassdruck oberhalb eines zweiten Schwellenwertdrucks, wobei sowohl der Kompressoreinlassdruck als auch der Kompressorauslassdruck auf einem Drucksensor basieren, der innerhalb einer Kompressionskammer des Kompressors angeordnet ist.
Auf diese Art und Weise kommt, im Vergleich zur Anwendung von zwei Drucksensoren, von denen jeder innerhalb einer Hochseitenleitung und einer Niedrigseitenleitung angeordnet ist, ein Einzel-Drucksensor, der innerhalb einer Kompressionskammer eines Kompressors angeordnet ist, zur Anwendung, um einen Kompressorniedrigseitendruck und einen Kompressorhochseitendruck zu bestimmen.
Das Anordnen eines Einzel-Drucksensors innerhalb einer der Kompressionskammern des Klimaanlagekompressors kann einen Einzel-Sensor zum Ergebnis haben, der mehr Informationen als herkömmlich angeordnete Sensoren aufweist. Beispielsweise sieht die Kompressionskammer sowohl den Niedrigseitendruck als auch den Hochseitendruck an irgendeinem Punkt im Kompressionszyklusses. Daher zeigt der Minimalkompressionskammerdruck während des Kompressionszyklusses den Niedrigseitendruck an, und der Maximalkompressionskammerdruck zeigt während des Kompressionszyklusses den Hochseitendruck an. Ferner ist die Drehzahl, bei welcher der Kompressionskammerdruck zwischen Maximal- und Minimaldruck variiert, zur tatsächlichen Kompressordrehzahl direkt proportional. Daher weist die Druckvariation auf die tatsächliche Kompressordrehzahl hin, ob die Wechselstromkompressorkupplung erfolgreich dem Befehl folgt oder nicht.
Beispielsweise kann während des Fahrzeugbetriebs, wenn das Klimaanlagesystem eingeschaltet ist, eine Ausgabe von einem Drucksensor, der innerhalb der Kompressionskammer eines Klimaanlagenkompressorzylinders angeordnet ist, zur Anwendung kommen, um einen Kompressoreinlassdruck und einen Kompressorauslassdruck des Kompressors zu bestimmen. Ferner kann die Ausgabe von dem Drucksensor auch angewandt werden, um eine Betriebsgeschwindigkeit des Kompressors zu bestimmen. Ist ein Kompressorkolben beispielsweise in einem Ansaugtakt und ist ein Ansaugventil des Zylinders, der den Kolben umfasst, offen, strömen Kühlmitteldämpfe in die Kompressionskammer von einer Ansaugleitung (d.h. einer Niedrigdruckleitung) und ein Druck des Kühlmittels im Zylinder ist beim Druck des Kühlmittels in der Ansaugleitung. Daher können, in einem Beispiel, während eines ersten Fensters des Ansaugtakts, wenn das Ansaugventil geöffnet ist, Druckanzeigen aus dem Drucksensor zur Anwendung kommen, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Ferner strömen Kühlmitteldämpfe aus dem Zylinder, und ein Druck des Kühlmittels im Zylinder ist bei einem Druck des Kühlmittels in der Auslassleitung (d.h. Hochdruckleitung), wenn der Kompressorkolben in einem in einem Ausstoßtakt ist, und ein Auslassventil des Zylinders offen ist. Daher können während eines zweiten Fensters des Ausstoßtaktes, wenn das Auslassventil geöffnet ist, Druckanzeigen aus dem Drucksensor zur Anwendung kommen, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Darüber hinaus kann eine Dauer zur Vollendung eines Zylinderzyklusses (die Dauer wird hierin auch als eine Rotationsperiode bezeichnet) aus der Drucksensorausgabe bestimmt werden; und eine Kompressordrehzahl kann aus der Rotationsperiode bestimmt werden. Daher können der Kompressoreinlassdruck, der Kompressorauslassdruck und die Kompressordrehzahl auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt werden, der innerhalb der Kompressionskammer des Klimaanlagenkompressors angeordnet ist.
In einem weiteren Beispiel kann der Kompressoreinlassdruck auf Basis des Minimaldrucks bestimmt werden, der durch den Drucksensor innerhalb der Kompressionskammer während des Kompressorzylinderzyklusses angezeigt wird, und der Auslassdruck kann auf Basis des Maximaldrucks, der durch den Drucksensor während des Kompressorzylinderzyklusses angezeigt wird, bestimmt werden.
Ferner können der Kompressoreinlassdruck, der Kompressorauslassdruck und die Kompressordrehzahl angewandt werden, um den Betrieb zu überwachen und/oder eine Diagnose von abnormen Zuständen von einer oder mehreren Komponenten des Klimaanlagensystems zu erstellen. Der Kompressoreinlassdruck kann beispielsweise angewandt werden, um eine Diagnose eines Evaporatorgefrierzustands zu erstellen; der Kompressorauslassdruck kann angewandt werden, um übermäßige Auslassdruckzustände festzustellen, wie jene, die sich aus Motordrehzahlübergängen ergeben können; und die Kompressordrehzahl kann angewandt werden, um einen Kupplungszustand zu überwachen und/oder zu beschreiben, beispielsweise, ob die Kupplung eingerückt ist, ausgerückt ist oder rutscht.
Auf diese Art und Weise können durch Anwendung eines einzelnen Drucksensors, der innerhalb einer Kompressionskammer eines Klimaanlagenkompressors zur Bestimmung eines Kompressoreinlassdrucks, eines Kompressorauslassdrucks und einer Kompressordrehzahl angeordnet ist, die Herstellungskosten reduziert werden, und mehrfaches kompaktes Einhausen kann gemeinsam mit einem verbesserten Überwachen und Diagnostizieren erreicht werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt wird, um, in vereinfachter Form, eine Auswahl von Begriffen einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes, dessen Schutzumfang durch die Ansprüche, die auf die ausführliche Beschreibung folgen, unverwechselbar definiert ist, sollen nicht gekennzeichnet werden. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen eingeschränkt, die eine Problemlösung für oben oder an irgendeiner Stelle dieser Offenbarung angeführte Nachteile finden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugklimaanlagensystems.
2 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Kompressors, der im Klimaanlagensystem von 1 integriert sein kann.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen des Betriebs eines Fahrzeugklimaanlagensystems veranschaulicht, das einen Kompressor gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Kompressoreinlassdrucks gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Kompressorauslassdrucks gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen einer Kompressordrehzahl gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
7 zeigt ein beispielhaftes Kompressorzylinderzeitsteuerungsdiagramm, das ein erstes Fenster für das Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks und ein zweites Fenster für das Bestimmen des Kompressorauslassdrucks gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
8 zeigt einen beispielhaften Druck-Volumen-Graphen, der den Betrieb eines Kompressorzylinders veranschaulicht.
9 zeigt ein beispielhaftes Kompressorzylinderzeitsteuerungsdiagramm, das eine Veränderung in einem Kompressorzylinderdruck anzeigt, wenn sich der Kompressorauslassdruck während des Kompressorbetriebs aufbaut.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das Steuern eines Klimaanlagensystems eines Fahrzeugs. Insbesondere beinhaltet die Beschreibung das Steuern einer Fahrzeugklimaanlage auf Basis eines oder mehrerer Kompressorbetriebsparameter, die einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl umfassen, die auf Basis einer Ausgabe aus einem Einzel-Drucksensor bestimmt sind, der innerhalb der Kompressionskammer eines Kompressors des Klimaanlagensystems angeordnet ist. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann das Klimaanlagensystem wie in 1 abgebildet konfiguriert sein. Ferner kann das Klimaanlagensystem von 1 in einem nicht-einschränkenden Beispiel einen Kompressor, beispielsweise den in 2 gezeigten Kompressor, umfassen. Während Fahrzeug-EIN-Zuständen kann eine Steuerungseinheit, beispielsweise eine Klimasteuerungseinheit 26 bei 1, konfiguriert sein, Steuerungsroutineprogramme gemäß den Verfahren von 4, 5 und 6 auszuführen, um einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl jeweils auf Basis einer Ausgabe aus einem Drucksensor auszuführen, der innerhalb eines Kompressorkolbens angeordnet ist, um den Betrieb des Klimaanlagesystems gemäß dem Verfahren von 3 einzustellen. 7 zeigt ein beispielhaftes Kompressorzylinderzeitsteuerungsdiagramm, das ein erstes Niedrigdruckfenster und ein zweites Hochdruckfenster zum Bestimmen von einem oder mehreren Kompressorbetriebsparametern umfasst. 8 zeigt eine beispielhafte Druck-Volumen-Kurve, die Veränderungen im Druck und Volumen während eines Kompressorzylinderzyklusses veranschaulicht und Hochdruck- und Niedrigdruck-Fenster zum Bestimmen eines oder mehrerer Kompressorbetriebsparameter umfasst. 9 zeigt eine beispielhafte Veränderung im Kompressorzylinderdruck, der Minimal- und Maximal-Drücke während des Kompressorzylinderzyklusses umfasst, der zum Bestimmen von einem oder mehreren Betriebsparametern eingesetzt wird.
Bezug wird nunmehr auf 1 genommen, in der Klimaanlagesystem 100 einen Evaporator 8 zum Kühlen der Fahrzeuginnenraumluft umfasst. Luft wird über Evaporator 8 über Gebläse 50 geleitet und um Fahrzeuginnenraum 2 herum geführt. Klimasteuerungseinheit 26 betätigt Gebläse 50 gemäß Bedienungsperson-Einstellungen als auch Klimasensoren. Temperatursensor 4 stellt Klimasteuerungseinheit 26 eine Anzeige der Temperatur von Evaporator 8 bereit. Fahrzeuginnenraumtemperatursensor 30 stellt Klimasteuerungseinheit 26 eine Anzeige der Fahrzeuginnenraumtemperatur bereit. Auf ähnliche Art und Weise stellt Feuchtigkeitssensor 32 Klimasteuerungseinheit 26 eine Anzeige von Fahrzeuginnenraumfeuchtigkeit bereit. Sonnenbelastungssensor 34 stellt Klimasteuerungseinheit 26 eine Anzeige von Fahrzeuginnenraumerwärmung durch Sonnenlicht bereit. Klimasteuerungseinheit 26 empfängt auch Bedienungsperson-Eingaben von Bedienungsperson-Schnittstelle 28 und stellt Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 die Soll-Evaporatortemperatur und die tatsächliche Evaporatortemperatur bereit. Somit empfängt Steuerungseinheit 26 Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und setzt die verschiedenen Betätigungseinheiten ein, um den Klimaanlagensystembetrieb auf Basis der empfangenen Signale und Befehle, die auf einem Speicher der Steuerungseinheit gespeichert sind, einzustellen.
Bedienungsperson-Schnittstelle 28 ermöglicht es einer Bedienungsperson, eine Soll-Fahrzeugrauminnentemperatur, Gebläsedrehzahl und einen Verteilungspfad für die klimatisierte Luft im Fahrzeuginnenraum auszuwählen. Bedienungsperson-Schnittstelle 28 kann Wähl- und Drück-Tasten zum Auswählen von Klimaanlageneinstellungen umfassen. In einigen Beispielen kann Bedienungsperson-Schnittstelle 28 Eingaben über eine berührungsempfindliche Anzeige akzeptieren.
Kühlmittel wird dem Evaporator 8 über Evaporatorventil 20 bereitgestellt, nachdem es in den Kondensator 16 gepumpt worden ist. Der Kompressor 18 nimmt Kühlmittelgas von dem Evaporator 8 auf und setzt das Kühlmittel unter Druck. Wärme wird dem unter Druck gesetzten Kühlmittel entzogen, sodass das Kühlmittel bei Kondensator 16 verflüssigt wird. Das verflüssigte Kühlmittel dehnt sich aus, nachdem es durch Evaporatorventil 20 hindurchgeströmt ist, was eine Senkung der Temperatur von Evaporator 8 bewirkt.
Der Kompressor 18 umfasst eine Kupplung 24, ein variables Verdrängungssteuerventil 22, Kolben 80 und Taumelscheibe 82. Kolben 80 setzt Kühlmittel im Klimaanlagensystem unter Druck, das vom Klimaanlagenkompressor 18 zum Kondensator 16 fließt. Taumelscheibe 82 stellt den Hub von Kolben 80 ein, um den Druck, bei dem das Kühlmittel vom Klimaanlagenkompressor 18 auf Basis von Ölfluss durch das variable Verdrängungssteuerventil 22 hindurch ausgegeben wird, einzustellen. Kupplung 24 kann wahlweise eingerückt und ausgerückt sein, um Klimaanlagenkompressor 18 mit Rotationsenergie von der Energieumwandlungsvorrichtung 10 zu versorgen. Kupplung 24 kann beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung sein; und Kupplung 24 kann durch das Zuführen einer Spannung an die Kupplung für ein Einrücken aktiviert werden. Um Kupplung 24 auszurücken, kann der Kupplung eine Null-Spannung bereitgestellt werden. In einem Beispiel ist Energieumwandlungsvorrichtung 10 ein Motor, der Kompressor 18 und Rädern 60 über Getriebe 70 Rotationsenergie zuführt. In anderen Beispielen ist Energieumwandlungsvorrichtung 10 ein Elektromotor, der Klimaanlagenkompressor 18 und Rädern 60 über Getriebe 70 Rotationsenergie zuführt. Rotationsenergie kann Klimaanlagenkompressor 18 von Energieumwandlungsvorrichtung 10 über Riemen 42 zugeführt werden. In einem Beispiel koppelt Riemen 42 Welle 40 mechanisch mit Klimaanlagekompressor 18 über Kupplung 24. Welle 40 kann eine Motorkurbelwelle, eine Ankerwelle oder eine andere Welle sein.
Ein Drucksensor 81 ist innerhalb Kompressionskammer von Kompressor 18 positioniert. Drucksensor 81 kann insbesondere so angeordnet sein, dass das Abfühlelement Drücken innerhalb der Kompressorkammer ausgesetzt ist. In einem Beispiel kann, wie gezeigt wird, Drucksensor 81 innerhalb von Kolben 80 des Kompressors angeordnet sein. In einem anderen Beispiel kann Drucksensor 81 innerhalb eines Zylinderkopfes des Zylinders angeordnet sein. In einem noch weiteren Beispiel kann Drucksensor 81 innerhalb der Zylinderwand angeordnet sein. Eine Ausgabe aus dem Drucksensor 81 während eines oder mehrerer Kompressozylinderzyklen wird angewandt, um einen oder mehrere Kompressorbetriebsparameter, umfassend einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl, zu bestimmen. Der Kompressoreinlassdruck kann insbesondere auf Basis von Druckanzeigen von Drucksensor 81 während eines Ansaugtaktes von Kolben 80 bestimmt werden; der Kompressorauslassdruck kann auf Basis einer Druckanzeige von Drucksensor 81 während eines Ausstoßtaktes von Kolben 80 bestimmt werden; und die Kompressordrehzahl kann auf Basis einer Dauer für die Vollendung auf einem Zylinderzyklus bestimmt werden, worin die Dauer zur Vollendung eines Zylinderzyklusses aufgrund der Ausgabe des Drucksensors bestimmt werden kann. Auf diese Art und Weise können durch das Anwenden eines Einzel-Drucksensors, der innerhalb einer der mehrfachen Kompressionskammern eines Klimaanlagenkompressors zur Bestimmung eines Kompressoreinlassdrucks, eines Kompressorauslassdrucks und einer Kompressordrehzahl angeordnet ist, Herstellungskosten reduziert werden und eine kompaktere Einhausung kann erreicht werden. Einzelheiten hinsichtlich des Bestimmens des Kompressoreinlassdrucks, des Kompressorauslassdrucks und der Kompressordrehzahl, und Einzelheiten hinsichtlich des Einstellens des Klimaanlagenbetriebs auf Basis des bestimmten Drucks und der oben erwähnten Betriebsparameter werden mit Bezug auf 3–9 weiter ausgeführt werden.
Steuerungseinheit 12 und/oder Klimasteuerungseinheit 26 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und setzt die verschiedenen Betätigungseinheiten von 1 ein, um den Systembetrieb auf Basis der empfangenen Signale und Befehle, die auf einem Speicher der Steuerungseinheit gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel können die Steuerungseinheit 12 und/oder die Klimasteuerungseinheit 26 Signale von einem Drucksensor 81 empfangen und können verschiedene Betätigungseinheiten einsetzen, um die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des Klimaanlagensystems, umfassend Kupplung 24, und eines (nicht gezeigten) Kondensatorgebläses auf Basis der empfangenen Signale einzustellen. Klimaanlagensystem 100 kann beispielsweise einen Drucksensor 81, der innerhalb der Kompressorkompressionskammer gekoppelt ist, umfassen. Wie abgebildet, kann der Drucksensor 81 Klimasteuerungseinheit 26 eine Druckanzeige bereitstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Drucksensor 81 in einigen Beispielen der Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 die Druckanzeigen bereitstellen kann. In noch weiteren Beispielen kann der Drucksensor 81 der Klimasteuerungseinheit 26 die Ausgabe bereitstellen, die wiederum die Druckanzeige der Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 übermitteln kann. Die Klimasteuerungseinheit 26 und/oder die Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 kann die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des Klimaanlagensystems auf Basis der Druckanzeigen aus Drucksensor 81 einstellen.
In einem Beispiel stellt das System von 1 ein Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs bereit, umfassend: eine Energieumwandlungsvorrichtung; einen Klimaanlagenkompressor, der einen Zylinder umfasst, wobei der Zylinder einen Kolben, ein Ansaugventil und ein Ausstoßventil umfasst; einen Drucksensor, der innerhalb einer der mehrfachen Kompressionskammern des Kompressors angeordnet ist; und eine Steuerungseinheit, die mit Befehlen, die im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert ist, sodass diese bei Ausführung die Steuerungseinheit veranlassen: einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor, wenn das Fahrzeug EIN ist, zu bestimmen. Das System umfasst, dass der Kompressoreinlassdruck auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor, die während eines Ansaugtaktes des Kolbens und innerhalb eines Niedrigdruckfensters angezeigt wird, das zwischen einer Öffnungszeitsteuerung des Ansaugventils und einer Schließzeitsteuerung des Ansaugventils während des Ansaugtakts auftritt, bestimmt wird; und dass der Kompressorauslassdruck auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt wird, die während eines Ausstoßtaktes des Kolbens und innerhalb eines Hochdruckfensters, das zwischen einer Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils und einer Schließzeitsteuerung des Auslassventils während des Austoßtaktes auftritt, angezeigt wird. Das System umfasst ferner, dass die Steuerungseinheit ferner mit Befehlen, die im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert ist, dass diese bei Ausführung die Steuerungseinheit veranlassen: als Antwort auf die Kompressordrehzahl über einer Schwellenwertdrehzahl, eine Kupplung auszurücken, die den Kompressor mit der Energieumwandlungsvorrichtung koppelt, wenn ein Kompressoreinlassdruck unter einen Schwellenwert sinkt; die Kupplung auszurücken, wenn ein Kompressorauslassdruck oberhalb des zweiten Schwellenwerts ansteigt; und einen Schlupfzustand der Kupplung anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und der Kompressordrehzahl über eine Schwellenwertdifferenz ansteigt, wobei die erwartete Kompressordrehzahl auf einer Drehzahl der Energieumwandlungsvorrichtung basiert.
In einer Ausführungsform stellt das System von 1 ein Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs bereit, umfassend: eine Energieumwandlungsvorrichtung; einen Klimaanlagenkompressor, der einen Kolben, ein variables Verdrängungssteuerventil für das Einstellen eines Kolbenhubs, und eine Kupplung, die wahlweise den Kompressor mit der Energieumwandlungsvorrichtung koppelt, umfasst; einen Drucksensor, der direkt mit dem Kolben gekoppelt ist; und eine Steuerungseinheit Befehle für Folgendes umfasst: Bestimmen, dass die Kupplung auf Basis einer Kompressordrehzahl, die höher als ein Schwellenwert ist, eingerückt ist, wobei die Kompressordrehzahl auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor, der direkt mit dem Kolben gekoppelt ist, bestimmt wird; und, als Antwort auf das Bestimmen der Kupplungseinrückung, Anweisen des Steuerventils, eine Länge eines Kolbenhubs zu reduzieren, wenn ein Kompressoreinlassdruck unter einen ersten Schwellenwert sinkt, wobei der Kompressoreinlassdruck auf der Ausgabe aus dem Drucksensor basiert, der direkt mit dem Kolben gekoppelt ist; und Anweisen des Steuerventils, eine Länge eines Kolbenhubs zu reduzieren, wenn ein Kompressorauslassdruck über einen zweiten Schwellenwert ansteigt, wobei der Kompressorauslassdruck auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt wird, der direkt mit dem Kolben gekoppelt ist. Das System umfasst, dass der erste Schwellenwert geringer als der zweite Schwellenwert ist. Das System umfasst ferner, dass die Steuerungseinheit ferner Befehle für ein Reduzieren von Strom umfasst, welcher der Kupplung zugeführt wird, um die Kupplung auszurücken, wenn der Kompressoreinlassdruck unter einen dritten Schwellenwertdruck sinkt oder wenn der Kompressorauslassdruck über einen vierten Schwellenwert ansteigt, wobei der dritte Schwellenwertdruck geringer als der erste Schwellenwert ist; und der vierte Schwellenwertdruck größer als der zweite Schwellenwert ist. Das System umfasst ferner, dass die Energieumwandlungsvorrichtung ein Motor ist. In einigen Beispielen kann die Energieumwandlungsvorrichtung ein Elektromotor sein.
Während das Klimaanlagensystem von 1 einen variablen Verdrängungskompressor umfasst, kann das Klimaanlagensystem in einigen Beispielen einen fixen Verdrängungskompressor, beispielsweise den in 2 gezeigten Kompressor 200, der nachstehend beschrieben wird, umfassen.
Kompressor 200 umfasst eine Kupplung 210 und einen oder mehrere Kompressorzylinder 206. Jeder Zylinder 206 umfasst einen Kolben 202, der innerhalb einer Kompressionskammer 205 angeordnet ist. Eine Hin- und Herbewegung von Kolben 202 wird durch eine axiale Platte 208 (die axiale Platte kann hierin auch als Taumelscheibe oder Schrägscheibe bezeichnet werden) bereitgestellt. Axiale Platte 208 kann direkt oder indirekt durch eine Motorkurbelwelle mittels Riemenscheiben und Riemen angetrieben werden. Kupplung 210 kann wahlweise eingerückt und ausgerückt werden, um Klimaanlagenkompressor 200 mit Rotationsenergie von einer Energieumwandlungsvorrichtung zu versorgen. Beispielsweise kann Kupplung 210 eine elektromagnetische Kupplung sein; und Kupplung 210 kann aktiviert werden, indem der Kupplung für das Einrücken eine Spannung zugeführt wird. Für ein Ausrücken von Kupplung 210 kann der Kupplung eine Null-Spannung zugeführt werden. In einem Beispiel ist die Energieumwandlungsvorrichtung ein Motor, der dem Kompressor 200 über ein Getriebe Rotationsenergie zuführt. In anderen Beispielen ist die Energieumwandlungsvorrichtung ein Elektromotor, der dem Klimaanlagenkompressor 200 über ein Getriebe Rotationsenergie zuführt. Dem Klimaanlagenkompressor 200 kann Rotationsenergie von der Energieumwandlungsvorrichtung über einen Riemen zugeführt werden. In einem Beispiel koppelt der Riemen eine Welle, beispielsweise eine Motorkurbelwelle, eine Ankerwelle oder eine andere Welle, mit Klimaanlagenkompressor 200 über Kupplung 210 mechanisch. In einem Beispiel kann Kupplung 210 eine elektromagnetische Kupplung sein.
Mindestens ein Zylinder 206 von Kompressor 200 umfasst einen Drucksensor 204. In einem Beispiel kann der Drucksensor innerhalb Kolben 202 positioniert sein. In einem anderen Beispiel kann Drucksensor 204 innerhalb des Zylinderkopfes positioniert sein. In einigen anderen Beispielen kann der Drucksensor an alternativen Stellen innerhalb des Zylinders, beispielsweise innerhalb eines Ansaugventils oder eines Ausstoßventils, angeordnet sein. Drucksensor 204 ist jedenfalls so positioniert, dass das Abfühlelement Drücken innerhalb der Kompressionskammer 205 ausgesetzt ist. Somit stellt Drucksensor 204 eine Druckanzeige von Kühlmitteldampf innerhalb von Zylinder 206 bereit. Mit anderen Worten, der Drucksensor kann direkt mit dem Kolben oder dem Zylinderkopf so gekoppelt sein, dass eine Ausgabe des Drucksensors einen Druck des Kühlmittels innerhalb des Zylinders anzeigen kann. Die durch den Drucksensor bereitgestellten Druckanzeigen können verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl, wie nachstehend erörtert und mit Bezug auf 3–9 weiter erörtert, zu bestimmen.
In einem Beispiel sendet Drucksensor 204 Druckanzeigen an eine Steuerungseinheit (beispielsweise Steuerungseinheit 12 und/oder Klimasteuerungseinheit 26 in 1). Die Steuerungseinheit kann verschiedene Aktuatoren einsetzen, um die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten eines Klimaanlagensystems (beispielsweise des Klimaanlagensystems 100 in 1) einzustellen, das Kupplung 24 und ein (nicht gezeigtes) Kondensatorgebläse auf Basis der empfangenen Signale umfasst. Wie abgebildet, kann Drucksensor 204 Klimasteuerungseinheit 26 eine Druckanzeige bereitstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Drucksensor 204 in einigen Beispielen die Druckanzeigen einer Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit (beispielsweise Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 in 1) bereitstellen kann. In noch weiteren Beispielen kann der Drucksensor 104 die Ausgabe der Klimasteuerungseinheit bereitstellen, die wiederum die Druckanzeige der Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit übermitteln kann. Die Klimasteuerungseinheit und/oder die Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit (beispielsweise Klimasteuerungseinheit 26 und/oder Energieumwandlungsvorrichtungssteuerungseinheit 12 in 1) können die Steuerung einer oder mehrerer Komponenten des Klimaanlagensystems auf Basis der Druckanzeigen von Drucksensor 204 einstellen.
Jeder Zylinder 202 von Multi-Zylinderkompressor 200 umfasst ferner ein Ansaugventil 220 und ein Ausstoßventil 222. Während des Zylinderbetriebs, wenn Kolben 202 in einem Ansaugtakt ist (d.h. wenn Kolben 202 sich vom oberen Totpunkt (TDC) zum unteren Totpunkt (BDC) des Zylinders bewegt), strömt Niedrigdruckkühlmitteldampf in Zylinder 206 über ein Ansaugventil, das zwangsgeöffnet wird, wenn ein Kühlmitteldampfdruck in Ansaugleitung 212 über einen Zylinderinnendruck (d.h. einen Druck eines Kühlmittels im Zylinder) ansteigt. Beim Öffnen von Ansaugventil 220 strömt Niedrigdruckdampf von Ansaugleitung 212 bei einem ersten niedrigen konstanten Druck (welcher der Druck von Dampf in Ansaugleitung 212 ist) in Zylinder 206, bis der Ansaugtakt abgeschlossen ist. Somit können in einem Beispiel Druckanzeigen von Drucksensor 204 während eines ersten Fensters während des Ansaugtakts von Kolben 202, der Drucksensor 204 umfasst, eingesetzt werden, um einen Druck von Dampf in der Ansaugleitung zu bestimmen, der hierin auch als Kompressoreinlassdruck bezeichnet wird. Ferner kann während des Ansaugtaktes das Ausstoßventil durch Druck von Kühlmitteldampf in einer Auslassleitung 214 geschlossen gehalten werden. In einem weiteren Beispiel kann eine Minimaldruckanzeige vom Drucksensor während eines Kompressorzylinderzyklusses angewandt werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen.
Während eines Ausstoßtaktes (d.h. wenn Kolben 202 sich vom BDC zum TDC des Zylinders bewegt) komprimiert Kolben 202 den Kühlmitteldampf innerhalb des Zylinders 206. Auslassventil 222 kann während des Ausstoßtaktes zwangsgeöffnet werden, wenn der Druck des Kühlmittels in Zylinder 206 über einen Druck des Kühlmittels in Auslassleitung 214 ansteigt. Beim Öffnen von Auslassventil 222 kann Hochdruckkompressionskühlmitteldampf in Auslassleitung 214 bei einem zweiten höheren konstanten Druck (welcher der Druck von Dampf in Auslassleitung 214 ist) solange strömen, bis der Ausstoßtakt abgeschlossen ist. Somit können Druckanzeigen von einem Drucksensor 204 während eines zweiten Fensters während eines Ausstoßtaktes von Kolben 202, welcher den Drucksensor 204 umfasst, angewandt werden, um einen Druck von Dampf in der Auslassleitung zu bestimmen, der hierin auch als Kompressorauslassdruck bezeichnet wird. Ferner kann während des Ausstoßtaktes das Ansaugventil durch Druck von Kühlmitteldampf in Zylinder 206 geschlossen gehalten werden. In einem weiteren Beispiel kann eine Maximaldruckanzeige vom Drucksensor während eines Kompressorzylinderzyklusses angewandt werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass, wenn die Kupplung ausgerückt ist oder die Verdrängung plötzlich verringert wird, der Maximalwert des Drucksensors den Kompressorauslassdruck nicht wiedergeben wird.
Überdies kann eine Kompressorzykluszeitdauer auf Basis von Druckänderungen während des Kompressorzyklusses bestimmt werden. Die Zeitdauer kann eine Kompressordrehzahlanzeige bereitstellen. Ferner kann auf Basis des bestimmten Kompressoreinlassdrucks, des Kompressorauslassdrucks und der Kompressordrehzahl der Betrieb des Klimaanlagensystems durch eine Klimasteuerungseinheit, beispielsweise Steuerungseinheit 26 in 1, eingestellt werden. Details der Steuerung eines Klimaanlagensystembetriebs werden mit Bezug auf 3 beschrieben. Details des Bestimmens des Kompressoreinlassdrucks, des Kompressorauslassdrucks und der Kompressordrehzahl werden mit Bezug auf 4–9 näher ausgeführt.
Auf diese Art und Weise kann ein Einzel-Drucksensor, beispielsweise Drucksensor 204, der innerhalb eines Kompressorkolbens angeordnet ist, angewandt werden, um einen oder mehrere Kompressorbetriebsparameter zu bestimmen, die einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl umfassen.
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betreiben eines Klimaanlagen(Wechselstrom)-Systems (beispielsweise Klimaanlagensystem 100 in 1), das in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung integriert ist. Verfahren 300 bezieht sich insbesondere auf das Betreiben eines Klimaanlagenkompressors (beispielsweise Kompressor 18 in 1) auf Basis der Ausgabe aus einem Drucksensor (beispielsweise Drucksensor 81 in 1 oder Drucksensor 204 in 2), der innerhalb einer Kompressionskammer (beispielsweise Kompressionskammer 205 in 2) des Kompressors angeordnet ist. Verfahren 300 wird hierin mit Bezug auf die in 1–2 abgebildeten Komponenten und Systeme beschrieben, nichtsdestotrotz wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren auf andere Systeme angewandt werden kann, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Befehle für das Durchführen von Verfahren 300 und den übrigen hierin umfassten Verfahren können durch eine Steuerungseinheit, beispielsweise Steuerungseinheit 26 in 1, auf Basis von Befehlen, die auf einem Speicher der Steuerungseinheit gespeichert sind, und im Zusammenhang mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems, beispielsweise von den oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden, ausgeführt werden. Die Steuerungseinheit kann Motorbetätigungseinheiten des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Verfahren 300 startet bei 302. Bei 302 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen von Betriebszuständen. Betriebszustände können Klimaanlagensystembetriebszustände, Energieumwandlungsvorrichtungsbetriebszustände und Fahrzeugbetriebszustände umfassen. Betriebszustände umfassen, sind aber nicht darauf eingeschränkt, den Klimaanlagensystemzustand, die Klimaanlagenkupplungsspannung, Kondensatorgebläsedrehzahl, Fahrzeuginnenraumtemperatur, Motordrehzahl, Motorlast, Elektromotorstrom und Elektromotordrehzahl. Verfahren 300 setzt nach dem Bestimmen von Betriebszuständen mit 304 fort.
Bei 304 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen eines Kompressoreinlassdrucks, eines Kompressorauslassdrucks und einer Kompressordrehzahl auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor, der innerhalb des Kompressorkolbens angeordnet ist. Der Kompressoreinlassdruck kann beispielsweise auf Basis einer Niedrigdruckkomponente der Drucksensorausgabe bestimmt werden; der Kompressorauslassdruck kann auf Basis einer Hochdruckkomponente der Drucksensorausgabe bestimmt werden; und die Kompressordrehzahl kann auf Basis einer Rotationsperiode des Kompressorzyklusses bestimmt werden, der von der Drucksensorausgabe bestimmt wird. Somit kann die Drucksensorausgabe aus dem Einzel-Drucksensor, der innerhalb einer Kompressionskammer angeordnet ist, angewandt werden, um den Kompressoreinlassdruck, den Kompressorauslassdruck und die Kompressordrehzahl zu bestimmen. Einzelheiten für das Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks, des Kompressorauslassdrucks und der Kompressordrehzahl werden mit Bezug auf 4, 5 beziehungsweise 6 näher ausgeführt.
Als nächstes setzt das Verfahren 300 mit 306 fort. Bei 306 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen, ob die Klimaanlage aktiviert ist. Das Bestimmen, ob die Klimaanlage aktiviert ist, kann das Bestimmen eines Klimaanlagensystemstatus umfassen. Der Klimaanlagensystemstatus kann einen binären Wert von EIN (d.h. aktiviert) und AUS (d.h. nicht aktiviert) umfassen. Der Klimaanlagensystemstatus kann ferner zusätzliche Informationen, beispielsweise die erforderliche Fahrzeuginnenraumtemperatur, umfassen. Als ein nicht-einschränkendes Beispiel kann der Klimaanlagensystemstatus durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs über eine Bedienungsperson-Schnittstelle gesteuert sein. Gibt die Bedienungsperson dem Klimaanlagensystem den Befehl, beispielsweise über die Bedienungsperson-Schnittstelle, eingeschaltet zu sein, dann ist der Klimaanlagensystemstatus aktiviert oder eingeschaltet. Ähnlicherweise ist dann, wenn die Bedienungsperson dem Klimaanlagensystem den Befehl gibt, ausgeschaltet zu sein, der Klimaanlagensystemstatus nicht aktiviert oder ausgeschaltet. Von daher sollte dann, wenn das Klimaanlagensystem aktiviert ist, eine Klimaanlagenkupplung (beispielsweise Kupplung 24 in 1 oder Kupplung 210 in 2) eingerückt sein. Ist das Klimaanlagensystem nicht aktiviert, dann sollte die Klimaanlagenkupplung nicht eingerückt sein.
In einigen Beispielen umfasst das Bestimmen, ob das Klimaanlagensystem aktiviert ist, ferner das Bestimmen, ob ein Kühlen erwünscht ist, während der Klimaanlagensystemstatus eingeschaltet ist. Das Klimaanlagensystem kann beispielsweise eingeschaltet und angewiesen sein, eine spezifizierte Fahrzeuginnenraumtemperatur zu erzeugen. Wenn die Fahrzeuginnenraumtemperatur die spezifizierte Fahrzeuginnenraumtemperatur erreicht, dann kann die Klimaanlage eingeschaltet, aber nicht aktiviert sein. Somit ist das Klimaanlagensystem vielleicht nur dann aktiviert, wenn der Klimaanlagensystemstatus eingeschaltet ist, die Klimaanlage kann jedoch auch deaktiviert sein, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet ist. Unterscheidet sich die Fahrzeuginnenraumtemperatur von der gemessenen Fahrzeuginnenraumtemperatur, dann ist die Klimaanlage aktiviert, um die Differenz zwischen angeordneter und gemessener Fahrzeuginnenraumtemperatur auf Null zu bringen.
Nach Bestätigung, dass die Klimaanlage aktiviert ist, setzt Verfahren 300 mit 318 fort. Bei 318 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen, ob eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und einer tatsächlichen Kompressordrehzahl größer als eine Schwellenwertdifferenz ist. Die tatsächliche Kompressordrehzahl kann eine Anzeige bereitstellen, ob die Klimaanlagenkupplung eingerückt oder ausgerückt ist, oder rutscht. Die tatsächliche Kompressordrehzahl kann bei 304 auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt werden. Einzelheiten für das Bestimmen der tatsächlichen Kompressordrehzahl werden mit Bezug auf 6, 7 und 8 näher ausgeführt. Die erwartete Kompressordrehzahl kann auf einer Drehzahl der Energieumwandlungsvorrichtung (beispielsweise einem Motor oder einem Elektromotor) basieren.
In einem Beispiel kann, nachdem die Aktivierung der Klimaanlage bestätigt worden ist, bestimmt werden, ob eine tatsächliche Kompressordrehzahl über einer Schwellenwertdrehzahl ist. Die Schwellenwertdrehzahl kann ein vorbestimmter Schwellenwert sein. Ist die tatsächliche Kompressordrehzahl geringer als die Schwellenwertdrehzahl, dann kann bestimmt werden, dass die Kupplung nicht eingerückt ist. Hierin kann die Klimaanlagenkupplung auch einfach als die Kupplung bezeichnet werden. Ferner kann ein abnormer Klimaanlagensystembetrieb angezeigt werden. Die Anzeige eines abnormen Klimaanlagensystembetriebs kann das Aufleuchten eines Fehlfunktionsanzeigelichts umfassen. Somit ist die Klimaanlagenkupplung möglicherweise nicht eingerückt, wenn das Klimaanlagensystem aktiviert ist und der Kompressor unter der Schwellenwertdrehzahl in Betrieb ist. In einigen Beispielen kann die Bestimmung, ob die tatsächliche Kompressordrehzahl über den Schwellenwert angestiegen ist, ausgeführt werden, nachdem eine Schwellenwertdauer nach Aktivierung des Wechselstroms vergangen ist. Demgemäß kann, wenn die Klimaanlage die Schwellenwertdauer lang aktiv gewesen ist, und wenn der Kompressor unter der Schwellenwertdrehzahl in Betrieb ist, nachdem die Schwellenwertdauer vergangen ist, bestimmt werden, dass die Klimaanlagenkupplung nicht eingerückt ist.
In einigen Beispielen können nach der Bestätigung, dass die Kupplung nicht eingerückt ist, wenn das Klimaanlagensystem aktiv ist, Steuerungsvorgänge zum Einrücken der Kupplung durch die Steuerungseinheit ausgeführt werden. Die Steuerungsvorgänge können das Erhöhen der Spannung umfassen, die der elektromagnetischen Kupplung zugeführt wird.
Zurück zu 318, wenn die Antwort bei 318 JA ist, dann setzt das Verfahren mit 320 fort. Bei 320 umfasst Verfahren 300 das Anzeigen, dass die Kupplung rutscht. Ein Rutschen der Kupplung kann mit einem Diagnose-Code angezeigt werden, der bei einer Steuerungseinheit (beispielsweise Steuerungseinheit 12 oder Klimasteuerungseinheit 26) gespeichert ist, und kann weiter bei einer im Armaturenbrett eingebauten Konsole angezeigt werden. Verfahren 300 kann in der Folge enden. Ist die Antwort bei 318 NEIN, dann setzt Verfahren 300 mit 322 fort. Bei 322 kann die Steuerungseinheit anzeigen, dass die Kupplung eingerückt ist, und dass der Kompressor normal in Betrieb ist. Das Einrücken der Kupplung kann durch das Einstellen eines Kupplungsstatuszeichens angezeigt sein, um einen aktiven Zustand (beispielsweise durch Zuteilen eines ersten binären Werts) anzuzeigen. In einem Beispiel kann das Verfahren, nachdem ein Einrücken der Klimaanlagenkupplung bei Aktivierung des Klimaanlagensystems bestätigt worden ist, das Reduzieren einer Spannung umfassen, die der Kupplung solange zugeführt wird, bis ein Rutschen der Kupplung auftritt, um eine Schwellenwertspannung, unter der ein Rutschen der Kupplung auftreten kann, zu bestimmen. Die Steuerungseinheit kann dann die Spannung an die Kupplung in einer Schwellenwerthöhe anpassen. Beispielsweise kann eine erste Spannung an die Kupplung angelegt werden, um die Kupplung einzurücken, und nachdem die Kupplung eingerückt ist, kann eine zweite Spannung an die Kupplung angelegt werden, wobei die zweite Spannung geringer als die erste Spannung ist.
Wird angezeigt, dass die Klimaanlagenkupplung bei 322 eingerückt ist, setzt Verfahren 300 mit 324 fort. Bei 324 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen, ob der Kompressoreinlassdruck geringer als der Schwellenwert ist. Der Kompressoreinlassdruck kann auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt werden, der innerhalb des Kompressorkolbens angeordnet ist. Die Drucksensorausgabe während eines Ansaugtaktes innerhalb eines konstanten Niedrigdruckfensters des Kompressorkolbens kann beispielsweise angewandt werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Einzelheiten zum Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks werden weiter mit Bezug auf 4, 7, 8 und 9 näher ausgeführt. Als solcher kann der Kompressoreinlassdruck unter einen Schwellenwert sinken, wenn ein Evaporator, der dem Kompressor Niedrigdruckfluid zuführt, unter Gefrierzuständen in Betrieb ist. Demgemäß setzt Verfahren 300, wenn die Antwort bei 324 JA ist, mit 326 fort.
Bei 326 umfasst Verfahren 300 das Deaktivieren des Klimaanlagensystems. Das Deaktivieren des Klimaanlagensystems kann das Ausrücken der Klimaanlagenkupplung umfassen. In einem Beispiel kann das Ausrücken der Klimaanlagenkupplung das Zuführen von Null-Spannung an die Klimaanlagenkupplung umfassen.
In einigen Beispielen kann die Steuerungseinheit als Antwort auf das Bestätigen, dass der Kompressoreinlassdruck unter einem Schwellenwert ist, einen Kompressorhub einstellen, um den Kompressoreinlassdruck oberhalb des Schwellenwerts zu halten, wenn das Klimaanlagensystem einen variablen Verdrängungskompressor umfasst.
Nach Ausrücken der Kupplung 326 setzt Verfahren 300 mit 328 fort, um zu bestätigen, ob die Kupplung ausgerückt worden ist. Die Kupplung kann als ausgerückt bestätigt werden, wenn die Drehzahl des Kompressors unter eine Schwellenwertdrehzahl sinkt. Daher umfasst Verfahren 300 bei 328 das Bestätigen, ob die Kompressordrehzahl unter den Schwellenwert gesunken ist. Ist die Antwort bei 328 JA, setzt Verfahren 300 mit 336 fort. Bei 336 umfasst Verfahren 300 das Anzeigen, dass die Kupplung ausgerückt ist. Das Anzeigen, dass die Kupplung ausgerückt ist, umfasst das Einstellen des Kupplungsstatuszeichens, um einen deaktivierten Zustand anzuzeigen.
Ist die Antwort bei 328 NEIN, setzt Verfahren 300 bei 330 fort. Ist die Kompressordrehzahl nicht unter den Schwellenwert gesunken, kann bestimmt werden, dass die Kupplung nicht vollständig ausgerückt ist. Demgemäß umfasst Verfahren 300 bei 330 das Anzeigen, dass die Kupplung eingerückt ist, während das Klimaanlagensystem deaktiviert ist. Bei 330 kann Verfahren 300 ferner das Anzeigen eines abnormalen Betriebs des Klimaanlagensystems umfassen. Das Anzeigen eines abnormalen Betriebs des Klimaanlagensystems kann das Einstellen eines relevanten diagnostischen Fehler-Codes in der Steuerungseinheit umfassen, und kann ferner das Aufleuchten eines Fehlfunktionsanzeigelichts umfassen. Zurück zu 324, ist die Antwort bei 324 NEIN, setzt das Verfahren mit 332 fort. Bei 332 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen, ob ein Kompressorauslassdruck größer als ein zweiter Schwellenwertdruck ist. Der Kompressorauslassdruck kann auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt werden, der innerhalb des Kompressorkolbens angeordnet ist. Wenn der Kompressor den Druck beim Auslass beispielsweise erhöht, ist der Spitzenkompressionskammerdruck der Kompressorauslassdruck. In einigen Beispielen kann die Drucksensorausgabe während eines Ausstoßtakts innerhalb eines konstanten Hochdruckfensters des Kompressorkolbens eingesetzt werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Einzelheiten für das Bestimmen des Kompressorauslassdrucks werden mit Bezug auf 5, 7, 8 und 9 näher ausgeführt. Als solcher kann der Kompressorauslassdruck bei Zuständen, in denen der Kompressor durch den Motor angetrieben wird, über den zweiten Schwellenwert ansteigen, wenn der Motor unter Übergangsbedingungen (beispielsweise während einer plötzlichen Beschleunigung im Leerlauf) arbeitet. Ist die Antwort bei 322 JA, setzt Verfahren 300 mit 326 fort, um die Kupplung auszurücken, und in der Folge mit 328, um das Ausrücken, wie oben erörtert, zu bestätigen.
In einem Beispiel stellen die Druckanzeigen aus dem Drucksensor den Kompressoreinlass- und/oder den Auslassdruck für einen fixierten Verdrängungskompressor, wenn die Kupplung ausgerückt ist, nicht dar. Daher kann, wenn die Kompressorkupplung nicht eingerückt ist, Kompressorauslassdruck auf Basis eines oder mehrerer Fahrzeigbetriebsparameter oder Klimaanlagensystemparameter, die eine gemessene Kompressorauslasstemperatur und/oder frühere Druckanzeigen aus dem Drucksensor, als die Kupplung eingerückt gewesen war, umfassen, modelliert oder geschätzt werden. Sinkt der modellierte Auslassdruck unter den Schwellenwertauslassdruck, kann der Kompressor wieder eingeschaltet werden. Für einen variablen Verdrängungskompressor sind Druckanzeigen jedoch ununterbrochen verfügbar. Daher kann, wenn der durch den Drucksensor angezeigte Kompressorauslassdruck oberhalb des Schwellenwerts ist, ein Kolbenhub des variable Verdrängungskompressors reduziert werden, um den Kompressorauslassdruck am oder unterhalb des Schwellenwerts aufrechtzuhalten.
Zurück zu 332, ist die Antwort bei 332 NEIN, setzt das Verfahren mit 334 fort. Bei 334 umfasst Verfahren 300 das Aufrechterhalten des Klimaanlagensystembetriebs auf Basis von aktuellen Betriebsparametern. Verfahren 300 kann dann enden.
Zurück zu 306, ist das Klimaanlagensystem nicht aktiviert, setzt das Verfahren mit 308 fort. Bei 308 umfasst Verfahren 300 das Bestimmen, ob die Kompressordrehzahl geringer als der Schwellenwert ist. Ist die Antwort bei 308 JA, dann ist die Kupplung ausgerückt. Daher umfasst Verfahren 300 nach dem Bestätigen, dass die Kompressordrehzahl geringer als der Schwellenwert ist, das Anzeigen, dass die Kupplung ausgerückt ist. Das Anzeigen einer ausgerückten Kupplung kann das Einstellen des Kupplungsstatuszeichens umfassen, um anzuzueigen, dass die Kupplung ausgerückt ist (beispielsweise durch Zuweisung eines zweiten binären Werts).
Ist die Kompressordrehzahl jedoch größer als der Schwellenwert, wenn die Klimaanlage nicht aktiviert ist, setzt Verfahren 300 mit 310 fort. Bei 310 umfasst Verfahren 300 das Anzeigen, dass die Kupplung eingerückt ist. Verfahren 300 umfasst ferner das Anzeigen, dass das Klimaanlagensystem nicht normal arbeitet. Das Anzeigen eines abnormalen Betriebs des Klimaanlagensystems kann das Einstellen eines relevanten diagnostischen Fehler-Codes in der Steuerungseinheit umfassen, und kann ferner das Aufleuchten eines Fehlfunktionsanzeigelichts umfassen. in einigen Beispielen kann Verfahren 300 ferner das Ausführen von Steuerungsvorgängen zum Ausrücken der Kupplung umfassen. Steuerungsvorgänge zum Ausrücken der Kupplung können das Anlegen einer Null-Spannung an die Klimaanlagenkupplung umfassen.
Auf diese Art und Weise kann der Betrieb eines Fahrzeugklimaanlagensystems auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor eingestellt werden, der innerhalb einer Kompressionskammer eines Kompressors angeordnet ist.
Zurück zu 4, in der ein Verfahren 400 für das Bestimmen eines Kompressoreinlassdrucks auf Basis einer Ausgabe aus einem Drucksensor (beispielsweise Drucksensor 81 in 1 oder Drucksensor 204 in 2) gezeigt wird, der innerhalb der Kompressionskammer (beispielsweise Kompressionskammer 205 in 2) angeordnet ist. Verfahren 400 kann als ausführbare Befehle in einem nicht-flüchtigen Speicher einer Steuerungseinheit, beispielsweise die in 1 gezeigte Steuerungseinheit 26, gespeichert sein. Verfahren 400 wird hierin mit Bezug auf die in 1 und 2 abgebildeten Komponenten und Systeme beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren auf andere Systeme angewandt werden kann, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Verfahren 400 kann im Zusammenhang mit Verfahren 300 von 3 betrieben werden.
Bei 402 umfasst das Verfahren 400 das Überwachen einer Ausgabe aus dem Drucksensor, der innerhalb des Kompressorkolbens angeordnet ist. Die Drucksensorausgabe kann durch eine Steuerungseinheit, wie zum Beispiel die Steuerungseinheit 26 oder die Steuerungseinheit 12 in 1, überwacht werden, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet ist. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit die Drucksensorausgabe kontinuierlich in vorbestimmten Intervallen (z.B. jede Millisekunde) abtasten. Die Drucksensorausgabe kann eine elektrische Ausgabe wie zum Beispiel eine Spannung oder ein Strom sein. Die elektrische Ausgabe kann dann durch die Steuerungseinheit in eine Druckmessung umgewandelt werden.
Als Nächstes fährt das Verfahren 400 mit 404 fort. Bei 404 umfasst das Verfahren 400 das Bestimmen eines Arbeitszyklus eines Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Zylinder 206 in 2), der den Drucksensor umfasst, basierend auf der Drucksensorausgabe.
In einem Beispiel kann der Arbeitszyklus des Kompressors ferner auf einem Kurbelwellenwinkel einer Kompressorkurbelwelle, einer Ansaugventilposition eines Ansaugventils des Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Ansaugventil 220 in 2), und einer Auslassventilposition eines Auslassventils des Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Auslassventil 222 in 2) basieren. Beispielsweise kann das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressors das Bestimmen einer Kolbenposition umfassen, einschließlich des Bestimmens, ob der Kompressorkolben bei TDC oder bei BDC ist oder ob der Kolben einen Ansaugtakt oder einen Ausstoßtakt durchläuft, und zwar basierend auf einem Kurbelwellenwinkel der Kompressorkurbelwelle und/oder basierend auf Positionen des Ansaugventils und des Auslassventils des Kompressorzylinders. In manchen Beispielen kann der Kompressorbetrieb in Bezug auf eine Motorkurbelwelle bestimmt werden.
Das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressors kann ferner das Bestimmen des Zylinderinnendrucks des Kompressorzylinders basierend auf der Drucksensorausgabe während jedes Zylinderzyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen umfassen. In einem Beispiel kann die Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen ein vorbestimmter Schwellenwert sein. In einem weiteren Beispiel kann die Schwellenanzahl von Zylinderzyklen auf Betriebszuständen basieren, einschließlich der Fahrzeugbetriebszustände und Klimaanlagensystem-Betriebszustände.
Als Nächstes fährt das Verfahren 400 mit 406 fort. Bei 406 umfasst das Verfahren 400 das Isolieren der Ausgabe des Drucksensors, wenn der Kompressor innerhalb eines ersten Fensters oder einer ersten Dauer arbeitet, wobei das erste Fenster während eines Ansaugtakts des Kolbens auftritt. Das erste Fenster ist ein Intervall zwischen einem ersten Kurbelwinkelgrad und einem zweiten Kurbelwinkelgrad der Kompressorkurbelwelle während des Ansaugtakts des Kolbens. In manchen Beispielen kann das erste Fenster ein Intervall zwischen einem ersten Kurbelwinkelgrad und einem zweiten Kurbelwinkelgrad einer Motorkurbelwelle während des Ansaugtakts des Kompressorkolbens sein. In einem Beispiel kann das erste Fenster während des Ansaugtakts auftreten, wenn das Ansaugventil offen ist und das Auslassventil geschlossen ist. Im Speziellen kann das erste Fenster während des Ansaugtaktes auftreten, nachdem das Ansaugventil geöffnet wurde und bevor das Ansaugventil geschlossen wird. Als solches kann das Auslassventil während des Ansaugtakts geschlossen werden. In einem weiteren Beispiel kann das erste Fenster einem Intervall während des Ansaugtaktes entsprechen, wenn der Zylinderdruck konstant ist. In noch einem weiteren Beispiel kann das erste Fenster einem Intervall während des Ansaugtakts entsprechen, wenn ein Zylindervolumen größer als ein erster Schwellenwert und kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist. In noch einem weiteren Beispiel kann das erste Fenster nach einer ersten vorbestimmten Anzahl von Kurbelwellenwinkeln beginnen, nachdem das Ansaugventil geöffnet wurde, und kann vor einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Kurbelwellenwinkeln enden, bevor das Ansaugventil während des Ansaugtakts geschlossen wird (das heißt, bevor der Kolben BDC erreicht). Beim Isolieren der Drucksensorausgabe während des ersten Fensters während des Ansaugtakts fährt das Verfahren 400 mit 408 fort. Bei 408 umfasst das Verfahren 400 das Bestimmen eines Kompressoreinlassdrucks basierend auf der isolierten Drucksensorausgabe. Das Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks kann das Bestimmen von Druckmessungen basierend auf der während des ersten Fensters über eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen isolierten Drucksensorausgabe umfassen. In einem Beispiel können die während des ersten Fensters jedes Zylinderzyklus über eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen bestimmten Druckmessungen gemittelt werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. In einigen weiteren Beispielen kann die niedrigste Druckmessung, die während des ersten Fensters während jedes Zyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen bestimmt wurde, gemittelt werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Beim Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks beginnt das Verfahren 400 von vorne.
Obwohl das obige Beispiel das Isolieren einer Niedrigdruckkomponente der Drucksensorausgabe während eines ersten Fensters während eines Ansaugtakts des Kolbens veranschaulicht, kann in manchen Beispielen der Minimaldruck der Kompressionskammer während eines Kompressorzyklus verwendet werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Zum Beispiel ist der Minimaldruck über einen Zyklus gleich dem Kompressoreinlassdruck. Daher wird die Minimaldruckanzeige verwendet, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen.
Auf diese Weise kann die Ausgabe aus einem innerhalb einer Kompressionskammer eines Klimaanlagenkompressors angeordneten Drucksensor verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck zu bestimmen.
Nunmehr auf 5 Bezug nehmend ist ein Verfahren 500 zum Bestimmen eines Kompressorauslassdrucks basierend auf einer Ausgabe aus einem Drucksensor (wie zum Beispiel Drucksensor 81 in 1 oder Drucksensor 204 in 2), der innerhalb der Kompressionskammer (wie zum Beispiel Kompressionskammer 205 in 2) des Kompressors angeordnet ist, dargestellt. Das Verfahren 500 kann als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuerungseinheit, wie zum Beispiel der in 1 dargestellten Steuerungseinheit 26 oder Steuerungseinheit 12, gespeichert sein. Das Verfahren 500 ist hierin unter Bezugnahme auf die in den 1 und 2 beschriebenen Komponenten und Systeme beschrieben, obwohl es sich versteht, dass das Verfahren auf andere Systeme angewendet werden kann, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das Verfahren 500 kann gemeinsam mit Verfahren 300 von 3 ausgeführt werden.
Bei 502 umfasst das Verfahren 500 das Überwachen einer Ausgabe aus dem innerhalb des Kompressorkolbens angeordneten Drucksensor. Die Drucksensorausgabe kann durch eine Steuerungseinheit, wie zum Beispiel Steuerungseinheit 26 in 1, überwacht werden, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet ist. Zum Beispiel kann die Steuerungseinheit die Drucksensorausgabe kontinuierlich in vorbestimmten Intervallen (z.B. jede Millisekunde) abtasten. Die Drucksensorausgabe kann eine elektrische Ausgabe wie zum Beispiel Spannung oder Strom sein. Die elektrische Ausgabe kann dann durch die Steuerungseinheit in eine Druckmessung umgewandelt werden.
Als Nächstes fährt das Verfahren 500 mit 504 fort. Bei 504 umfasst das Verfahren 500 das Bestimmen eines Arbeitszyklus eines Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Zylinder 206 in 2) umfassend den Drucksensor basierend auf der Drucksensorausgabe. Wie oben unter Bezugnahme auf 4 diskutiert, kann der Arbeitszyklus des Kompressorzylinders in einem Beispiel ferner auf einem Kurbelwellenwinkel einer Kompressorkurbelwelle, einer Ansaugventilposition eines Ansaugventils des Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Ansaugventil 220 in 2) und einer Auslassventilposition eines Auslassventils des Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Auslassventil 222 in 2) basieren. Zum Beispiel kann das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressors das Bestimmen einer Kolbenposition umfassen, einschließlich des Bestimmens, ob der Kompressorkolben bei TDC oder bei BDC ist oder der Kolben einen Ansaugtakt oder einen Ausstoßtakt durchläuft, und zwar basierend auf einem Kurbelwellenwinkel der Kompressorkurbelwelle und/oder basierend auf Positionen des Ansaugventils und des Auslassventils des Kompressorzylinders. In manchen Beispielen kann der Kompressorbetrieb in Bezug auf eine Motorkurbelwelle bestimmt werden. Das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressors kann ferner das Bestimmen des Zylinderinnendrucks des Kompressorzylinders basierend auf der Drucksensorausgabe während jedes Zylinderzyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen umfassen. In einem Beispiel kann die Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen ein vorbestimmter Schwellenwert sein. In einem weiteren Beispiel kann die Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen auf Betriebszuständen basieren, einschließlich Fahrzeugbetriebszustand und Klimaanlagensystem-Betriebszustände. Als Nächstes fährt das Verfahren 500 mit 506 fort. Bei 506 umfasst das Verfahren 500 das Isolieren einer Ausgabe des Drucksensors, wenn der Kompressor innerhalb eines zweiten Fensters oder einer zweiten Dauer arbeitet, wobei das zweite Fenster während eines Ausstoßtakts des Kolbens auftritt. Das zweite Fenster ist ein Intervall zwischen einem dritten Kurbelwinkelgrad und einem vierten Kurbelwinkelgrad der Kompressorkurbelwelle während des Ausstoßtakts des Kolbens. In einem Beispiel kann das zweite Fenster während des Ausstoßtakts auftreten, wenn das Ansaugventil geschlossen ist und das Auslassventil offen ist. Im Speziellen kann das zweite Fenster während des Ausstoßtakts auftreten, nachdem das Auslassventil geöffnet wurde und bevor das Auslassventil geschlossen wird. Als solches kann das Ansaugventil während des Ausstoßtakts geschlossen werden. In einem weiteren Beispiel kann das zweite Fenster einem Intervall während des Ausstoßtakts entsprechen, wenn der Zylinderdruck konstant ist. In noch einem weiteren Beispiel kann das zweite Fenster einem Intervall während des Ansaugtakts entsprechen, wenn ein Zylindervolumen größer als ein dritter Schwellenwert und kleiner als ein vierter Schwellenwert ist, wobei der vierte Schwellenwert größer als der dritte Schwellenwert, aber kleiner als der erste Schwellenwert ist. In noch einem weiteren Beispiel kann das zweite Fenster nach einer ersten vorbestimmten Anzahl von Kurbelwellenwinkeln beginnen, nachdem das Auslassventil geöffnet wurde, und kann vor einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Kurbelwellenwinkeln enden, bevor das Auslassventil während des Ausstoßtakts geschlossen wird (das heißt, bevor der Kolben TDC erreicht).
Beim Isolieren der Drucksensorausgabe während des zweiten Fensters während des Ausstoßtakts fährt das Verfahren 500 mit 508 fort. Bei 508 umfasst das Verfahren 500 das Bestimmen eines Kompressorauslassdrucks basierend auf der isolierten Drucksensorausgabe. Das Bestimmen des Kompressorauslassdrucks kann das Bestimmen von Druckmessungen basierend auf der Drucksensorausgabe umfassen, die während des zweiten Fensters während jedes Zyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen isoliert wurde. In einem Beispiel können die während des zweiten Fensters jedes Zylinderzyklus über eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen bestimmten Druckmessungen gemittelt werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. In einigen weiteren Beispielen kann die höchste während des zweiten Fensters während jedes Zyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen bestimmte Druckmessung gemittelt werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Beim Bestimmen des Kompressorauslassdrucks beginnt das Verfahren 500 von vorne.
Obwohl das obige Beispiel das Isolieren einer Hochdruckkomponente der Drucksensorausgabe während eines zweiten Fensters während eines Ausstoßtakts des Kolbens veranschaulicht, können in manchen Beispielen die Maximaldruckanzeigen von der Drucksensorausgabe aus den Minimaldruckanzeigen isoliert werden; und die Maximaldruckanzeige der Kompressionskammer während eines Kompressionszyklus kann verwendet werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Zum Beispiel ist der Maximaldruck über einen Zyklus gleich dem Kompressorauslassdruck. Daher wird die Maximaldruckanzeige verwendet, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen.
Auf diese Weise kann eine Ausgabe aus einem innerhalb einer Kompressionskammer eines Klimaanlagenkompressors angeordneten Drucksensor verwendet werden, um einen Kompressorauslassdruck zu bestimmen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist ein Verfahren 600 zum Bestimmen einer Kompressordrehzahl basierend auf einer Ausgabe aus einem Drucksensor (wie zum Beispiel Drucksensor 81 in 1 oder Drucksensor 204 in 2), der innerhalb einer Kompressionskammer (zum Beispiel Kompressionskammer 205 in 2) des Kompressors angeordnet ist, dargestellt. Das Verfahren 600 kann als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher einer Steuerungseinheit, wie zum Beispiel die in 1 dargestellte Steuerungseinheit 26 oder Steuerungseinheit 12, gespeichert sein. Das Verfahren 600 ist hierin unter Bezugnahme auf die in 1 dargestellten Systeme und Komponenten beschrieben, obwohl es sich versteht, dass das Verfahren auf andere Systeme angewendet werden kann, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das Verfahren 600 kann gemeinsam mit Verfahren 300 von 3 ausgeführt werden.
Bei 602 umfasst das Verfahren 600 das Überwachen einer Ausgabe aus dem innerhalb des Kompressorkolbens angeordneten Drucksensor. Die Drucksensorausgabe kann durch eine Steuerungseinheit, wie zum Beispiel Steuerungseinheit 26 in 1, überwacht werden, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet ist. Zum Beispiel kann die Steuerungseinheit eine Drucksensorausgabe kontinuierlich in vorbestimmten Intervallen (z.B. jede Millisekunde) abtasten. Die Drucksensorausgabe kann eine elektrische Ausgabe wie zum Beispiel Spannung oder Strom sein. Die elektrische Ausgabe kann dann durch die Steuerungseinheit in eine Druckmessung umgewandelt werden.
Als Nächstes fährt das Verfahren 600 mit 604 fort. Bei 604 umfasst das Verfahren 600 das Bestimmen eines Arbeitszyklus eines Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Zylinder 206 in 2) umfassend den Drucksensor basierend auf der Drucksensorausgabe, dem Kurbelwellenwinkel einer Kompressorkurbelwelle, einer Ansaugventilposition eines Ansaugventils des Kompressorzylinders (zum Beispiel Ansaugventil 220 in 2) und einer Auslassventilposition eines Auslassventils des Kompressorzylinders (wie zum Beispiel Auslassventil 222 in 2). Zum Beispiel kann das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressorzylinders das Bestimmen einer Kolbenposition umfassen, welches das Bestimmen umfasst, ob der Kompressorkolben bei TDC oder bei BDC ist oder ob der Kolben einen Ansaugtakt oder einen Ausstoßtakt durchläuft, und zwar basierend auf einem Kurbelwellenwinkel der Kompressorkurbelwelle und/oder basierend auf Positionen des Ansaugventils und des Auslassventils des Kompressorzylinders. Das Bestimmen des Arbeitszyklus des Kompressors kann ferner das Bestimmen eines Zylinderinnendrucks des Kompressorzylinders basierend auf einer Drucksensorausgabe während jedes Zylinderzyklus für eine Schwellenwertanzahl von Zylinderzyklen umfassen. In manchen Beispielen kann eine Ausgabe des Drucksensors allein verwendet werden, um einen Zylinderzyklus abzuleiten.
Als Nächstes fährt das Verfahren 600 mit 606 fort. Bei 606 umfasst das Verfahren 600 das Bestimmen einer Rotationszeitdauer des Kompressorzylinderzyklus. Die Rotationszeitdauer ist eine Dauer, in welcher der Zylinderkolben einen Zylinderzyklus abschließt, wobei er bei TDC beginnt, sich während des Ansaugtakts zu BDC bewegt und am Ende des Ansaugtakts BDC erreicht und wobei er sich während des Ausstoßtakts zu TDC bewegt und am Ende des Ausstoßtakts TDC erreicht. Als Beispiel kann der Zylinder während mancher Betriebszustände hundert Millisekunden brauchen, um einen Zyklus abzuschließen (ein Zyklus kann einer Rotation der Kompressorkurbelwelle entsprechen). Daher kann bestimmt werden, dass die Rotationszeitdauer 100 Millisekunden beträgt.
Beim Bestimmen der Rotationszeitdauer fährt das Verfahren 600 mit 608 fort. Bei 608 umfasst das Verfahren 600 das Bestimmen einer Kompressordrehzahl basierend auf der Rotationszeitdauer. Wenn zum Beispiel die Rotationszeitdauer 100 Millisekunden dauert, kann bestimmt werden, dass die Kompressordrehzahl 600 Rotationen pro Minute beträgt.
Auf diese Weise kann eine Kompressordrehzahl basierend auf einer Ausgabe aus einem innerhalb eines Kompressorkolbens angeordneten Drucksensor bestimmt werden. Daher kann ein innerhalb einer Kompressionskammer eines Kompressors angeordneter Einzel-Drucksensor verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck, einen Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl zu bestimmen, wodurch kein Bedarf mehr an zwei Drucksensoren (einen zum Messen eines Kompressoreinlassdrucks, der innerhalb einer Kompressoreinlassleitung platziert ist, und einen zum Messen eines Kompressorauslassdrucks, der innerhalb einer Kompressorauslassleitung platziert ist) besteht. Folglich können die Produktionskonsten reduziert und kompaktere Einhausungen erreicht werden.
In einem Beispiel können die in den 3–6 beschriebenen Verfahren ein Verfahren für ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitstellen, das Folgendes umfasst: das Schätzen eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucks eines Kompressors basierend auf einer Ausgabe eines innerhalb einer Kompressionskammer des Kompressors angeordneten Drucksensors; das Ausrücken einer Kompressorkupplung als Antwort auf den unter einem ersten Schwellenwertdruck liegenden Einlassdruck; und das Erhöhen einer Kondensatorgebläsedrehzahl als Antwort auf den über einem zweiten Schwellenwertdruck liegenden Auslassdruck. Das Verfahren umfasst ferner, dass das Schätzen des Einlassdrucks das Isolieren einer Niedrigdruckkomponente von der innerhalb einer Dauer erhaltenen Drucksensorausgabe, wobei die Dauer auf einer Anzahl von Kompressorzyklen basiert; und, dass das Schätzen des Hochseitendrucks das Isolieren einer Hochdruckkomponente von der innerhalb der Dauer erhaltenen Drucksensorausgabe umfasst. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Niedrigdruckkomponente auf der Druckausgabe basiert, die während eines Ansaugtakts des Kolbens angezeigt wird; und, dass die Hochdruckkomponente auf der Druckausgabe basiert, die während eines Ausstoßtakts des Kolbens angezeigt wird; und, dass die Niedrigdruckkomponente ferner auf der Druckausgabe basiert, die während eines ersten Fensters während des Ansaugtakts des Kolbens angezeigt wird, wobei das erste Fenster auftritt, wenn ein Ansaugventil eines Zylinders umfassend den Kolben geöffnet ist und ein Auslassventil des Zylinders geschlossen ist; und, dass die Niedrigdruckkomponente ferner auf der Druckausgabe basiert, die während eines zweiten Fensters während des Ausstoßtakts des Kolbens angezeigt wird, wobei das zweite Fenster auftritt, wenn das Ansaugventil geschlossen ist und das Auslassventil geöffnet ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass das Schätzen des Einlassdrucks ferner das Mitteln der über die Anzahl von Kompressorzyklen isolierten Niedrigdruckkomponente umfasst; und, dass das Schätzen des Auslassdrucks ferner das Mitteln der über die Anzahl von Kompressorzyklen isolierten Hochdruckkomponente umfasst.
Das Verfahren umfasst ferner das Ausrücken der Kompressorkupplung als Antwort auf den über einem dritten Schwellenwert liegenden Hochseitendruck, worin der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert und der zweite Schwellenwert kleiner als der dritte Schwellenwert ist.
Das Verfahren umfasst ferner das Schätzen einer Drehzahl des Kompressors basierend auf der Ausgabe des Drucksensors; und umfasst ferner das Bestimmen einer Kupplungseinrückung basierend auf der über einer Schwellenwertdrehzahl liegenden Drehzahl des Kompressors; und das Anzeigen eines Schlupfzustands der Kupplung als Antwort auf eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und der geschätzten Drehzahl des Kompressors, die über einem Schwellenwert liegt, wobei die erwartete Kompressordrehzahl auf einer Drehzahl einer den Kompressor ansteuernden Energieumwandlungsvorrichtung basiert.
In einem weiteren Beispiel können die in den 3–6 beschriebenen Verfahren ein Verfahren für ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem bereitstellen, das Folgendes umfasst: das Einstellen eines Klimaanlagen-Steuerungsparameters basierend auf einem Einlassdruck eines in einen Kompressor eintretenden Kühlmittels, der basierend auf einer oder mehreren Druckanzeigen eines Drucksensors geschätzt wird, die innerhalb eines ersten Fensters einer Rotationszeitdauer eines Kompressorzyklus angezeigt werden; und das Einstellen eines anderen Klimaanlagen-Steuerungsparameters basierend auf einem Auslassdruck des aus dem Kompressor austretenden Kühlmittels, der basierend auf einer oder mehreren Druckanzeigen des Drucksensors geschätzt wird, die innerhalb eines zweiten Fensters der Rotationszeitdauer gemessen werden, worin der Drucksensor innerhalb einer Kompressionskammer des Kompressors angeordnet ist. Das Verfahren umfasst, dass das Schätzen des Einlassdrucks das Mitteln einer oder mehrerer innerhalb eines Fensters angezeigter Druckanzeigen umfasst; und, dass das Schätzen des Auslassdrucks das Mitteln einer oder mehrerer Druckmesswertanzeigen innerhalb des zweiten Fensters umfasst. Das Verfahren umfasst ferner, dass das erste Fenster während eines Ansaugtakts des Kompressorkolbens zwischen einem ersten Kurbelwinkelgrad und einem zweiten Kurbelwinkelgrad auftritt; und, dass das zweite Fenster während eines Ausstoßtakts des Kompressorkolbens zwischen einem dritten Kurbelwinkelgrad und einem vierten Kurbelwinkelgrad auftritt; und, dass das Schätzen des Einlassdrucks das Bestimmen eines niedrigsten Drucks während des ersten Fensters während jedes Kompressorzyklus für eine Schwellenwertanzahl von Kompressorzyklen und das Berechnen eines ersten Mittelwerts der niedrigsten Drücke umfasst; und, dass das Schätzen des Auslassdrucks das Bestimmen eines höchsten Drucks während des zweiten Fensters während jedes Kompressorzyklus für die Schwellenwertanzahl von Kompressorzyklen und das Berechnen eines zweiten Mittelwerts der höchsten Drücke umfasst.
Das Verfahren umfasst ferner, dass das Einstellen des Klimaanlagen-Steuerungsparameters das Reduzieren eines Stroms umfasst, der einer elektromagnetischen Kompressorkupplung bereitgestellt wird, um die Kompressorkupplung als Antwort auf den unter einem ersten Schwellenwertdruck liegenden Einlassdruck auszurücken; und, dass das Einstellen eines anderen Klimaanlagen-Steuerungsparameters das Erhöhen einer Kondensatorgebläsedrehzahl als Antwort auf den über einem zweiten Schwellenwertdruck liegenden Auslassdruck umfasst, wobei der zweite Schwellenwertdruck größer als der erste ist.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 7 veranschaulicht Diagramm 700 ein Kompressorzylinder-Zeitsteuerungsdiagramm eines Zylinders in einem Hubkolbenkompressor. Der Kompressor kann ein variabler Verdrängungskompressor (wie zum Beispiel Kompressor 18 in 1) oder ein fixer Verdrängungskompressor (wie zum Beispiel Kompressor 200 in 2) sein. Im Speziellen umfasst Diagramm 700 ein erstes Fenster in einem Kompressorzylinderzyklus zum Bestimmen eines Kompressoreinlassdrucks und ein zweites Fenster in dem Kompressorzylinderzyklus zum Bestimmen eines Kompressorauslassdrucks. Diagramm 700 veranschaulicht eine Rotation einer Kompressorkurbelwelle entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgraden (CAD). Kurve 702 stellt Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) eines Kompressorzylinderkolbens in Bezug auf ihre Stelle vor dem Ausstoßtakt des oberen Totpunkts und nach dem Ausstoßtakt des oberen Totpunkts dar. Obwohl das vorliegende Beispiel Kompressorkolbenpositionen in Bezug auf Positionen einer Kompressorkurbelwelle anzeigt, kann die Kolbenposition des Kompressorzylinders in manchen Beispielen in Bezug auf eine Motorkurbelwellenposition bestimmt werden. Zum Beispiel in Systemen, bei denen die Hin- und Herbewegung des Kompressors durch eine Axialplatte (wie zum Beispiel die in 2 dargestellte Axialplatte 208 des Kompressors 200 oder die in 1 dargestellte Taumelscheibe 82 von Kompressor 18) bereitgestellt wird, die direkt oder indirekt durch eine Hauptwelle einer Motorkurbelwelle angetrieben wird, kann die Kolbenposition des Kompressorzylinders in Bezug auf die Position der Motorkurbelwelle in Kurbelwellengraden angezeigt werden. Als solche wird die Kompressorkurbelwelle in Beispielen, bei denen der Kompressorzylinderkolben durch eine Kompressorkurbelwelle angetrieben wird, direkt oder indirekt durch eine Motorkurbelwelle über Riemenscheiben und Riemen angetrieben.
Die Zeit verläuft von links nach rechts. Jeder Takt des Kompressorzylinders ist wie oben angegeben als Sinuskurve 702 dargestellt. Die Takte sind durch vertikale Linien voneinander getrennt. Die Sequenz beginnt bei einer Zeitgebund von 360 Kurbelwellengraden vor dem TDC-Ausstoßtakt. Ansaugventil-Schließstellen sind durch SVC angegeben. Ansaugventil-Öffnungsstellen sind durch SVO angegeben. Auslassventil-Schließstellen sind durch DVC angegeben. Auslassventil-Öffnungsstellen sind durch DVO angegeben. Wie durch die Sinuskurve 710 angegeben, bewegt sich ein Kolben allmählich von TDC nach unten und flacht bei BDC bis zum Ende des Ansaugtakts ab. Der Kolben kehrt dann bis zum Ende des Ausstoßtakts zum oberen Ende bei TDC zurück. Der Kolben bewegt sich dann während eines darauffolgenden Ansaugtakts zurück nach unten in Richtung BDC und kehrt zu seiner anfänglichen oberen Position bei TDC bis zum Ende eines darauffolgenden Ausstoßtakts zurück.
Das zweite Kurvenbild 704 von Abbildung 700 stellt ein beispielhaftes Zylinderdruckprofil eines Kompressorzylinders dar, das durch einen innerhalb einer Kompressionskammer des Kompressorzylinders positionierten Druckwandler angegeben wird. Als solcher kann der Zylinderdruck zu jedem gegebenen Zeitpunkt ein Druck eines Kühlmitteldampfs in dem Zylinder sein.
Ein Zylinderzyklus kann beim TDC-Ansaugtakt beginnen und beim TDC-Ausstoßtakt 360 Kurbelwellengrade später enden. Wenn der Kolben beim TDC-Ansaugtakt ist, sind sowohl das Ansaugventil als auch das Auslassventil geschlossen. Mit der Abwärtsbewegung des Kolbens während des Ansaugtakts breitet sich in einem Zwischenraum des Zylinders eingeschlossene Luft aus. Daher nimmt der Druck in dem Zylinder mit dem größer werdenden Volumen des Dampfs ab, wie durch Segment 710 angegeben. Wenn der Druck in dem Zylinder unter einen Druck des Dampfs in einer Ansaugleitung (wie zum Beispiel Leitung 212 in 2) fällt, wird das Ansaugventil durch den höheren Dampfdruck in der Ansaugleitung gezwungen, sich zu öffnen, und Dampf von der Ansaugleitung strömt in den Zylinder. Die Öffnung des Ansaugventils ist als SVO angegeben. Daher beginnt der Dampfstrom in den Zylinder, wenn das Ansaugventil SVO öffnet, und dauert an, bis der Kolben BDC erreicht. Zur gleichen Zeit wird das Auslassventil durch einen höheren Dampfdruck in der Auslassleitung geschlossen gehalten. Während der Zeit zwischen dem Öffnen des Ansaugventils und dem Erreichen des Kolbens von BDC mit dem Ansaugtakt bleibt der Druck in dem Zylinder nahezu konstant (durch Segment 712 angegeben) beim Kompressoreinlassdruck (708). Daher können Druckanzeigen von dem innerhalb des Zylinderkolbens angeordneten Drucksensor während der Zeit zwischen dem Öffnen des Einlassventils und dem Erreichen des Kolbens von BDC verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Dementsprechend werden Druckanzeigen während eines ersten Fensters d1 während des Ansaugtakts des Kompressorkolbens verwendet, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen, wobei das erste Fenster nach ersten Schwellenwertkurbelwinkelgraden nach SVO beginnt und vor zweiten Schwellenwertkurbelwinkelgraden endet, bevor der Kolben den BDC-Ansaugtakt erreicht. Wenn der Kolben den BDC-Ansaugtakt erreicht, schließt sich das Ansaugventil und der Ausstoßtakt beginnt. Das Schließen des Ansaugventils ist als SVC angegeben.
Während des Ausstoßtakts bewegt sich der Kolben von BDC nach oben und komprimiert den Dampf im Zylinder. Folglich steigt der Dampfdruck im Zylinder, wie durch Segment 714 angegeben. Wenn der Dampfdruck im Zylinder über den Dampfdruck in der Auslassleitung steigt, wird das Auslassventil durch den höheren Dampfdruck im Zylinder gezwungen, sich zu öffnen, was auch das Ansaugventil geschlossen hält. Das Öffnen des Auslassventils ist als DVO angegeben. Das Öffnen des Auslassventils führt dazu, dass der hochdruckkomprimierte Dampf vom Zylinder in die Auslassleitung durch das Auslassventil strömt. Der Strom von hochdruckkomprimiertem Dampf aus dem Zylinder beginnt, wenn sich das Auslassventil öffnet, und dauert an, bis der Kompressorkolben TDC beim Ausstoßtakt erreicht. Während der Zeit zwischen dem Öffnen des Auslassventils und dem Erreichen des Kolbens von TDC beim Ausstoßtakt bleibt der Druck im Zylinder nahezu konstant (wie durch Segment 716 angegeben) beim Kompressorauslassdruck (706). Daher können Druckanzeigen von dem innerhalb des Zylinderkolbens angeordneten Drucksensor während der Zeit zwischen dem Öffnen des Auslassventils und dem Erreichen des Kolbens von TDC beim Ausstoßtakt verwendet werden, um einen Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Dementsprechend werden Druckanzeigen während eines zweiten Fensters d2 während des Ausstoßtakts des Kompressorkolbens verwendet, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen, wobei das zweite Fenster nach dritten Schwellenwertkurbelwinkelgraden nach DVO beginnt und vor vierten Schwellenwertkurbelwinkelgraden endet, bevor der Kolben TDC beim Ausstoßtakt erreicht.
Wenn der Kolben TDC beim Ausstoßtakt erreicht, ist ein Kompressorzylinderzyklus abgeschlossen und die Kurbelwelle des Kompressors hat eine vollständige Umdrehung lang rotiert. Daher kann eine Zeitdauer des Kompressorzylinders, welche eine Dauer zum Abschließen eines Kompressorzylinderzyklus angibt, verwendet werden, um eine Kompressordrehzahl zu bestimmen. Wenn zum Beispiel eine Zeitdauer zum Abschließen eines Zylinderzyklus als P angegeben wird, dann kann die Kompressordrehzahl als 1/P (eins dividiert durch Zeitdauer P) bestimmt werden. Wenn beispielsweise ein Kompressorzylinder hundert Millisekunden benötigt, um einen Zyklus abzuschließen, kann bestimmt werden, dass die Rotationszeitdauer des Zylinders 100 Millisekunden beträgt und dass die Kompressordrehzahl 600 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Auf diese Weise können ein Kompressoreinlassdruck, ein Kompressorauslassdruck und eine Kompressordrehzahl basierend auf einer Ausgabe von einem innerhalb eines Kompressorkolbens angeordneten Einzel-Drucksensor bestimmt werden.
8 zeigt eine Abbildung 800, die das Volumen eines Kühlmitteldampfs in einem Kompressorzylinder unter dem Druck des Dampfs in dem Zylinder während eines Zylinderzyklus anzeigt. Im Spezifischen zeigt Abbildung 800 ein Kühlmitteldruckvolumen entlang der x-Achse und einen Kühlmitteldampfdruck entlang der y-Achse.
Bei 802 kann der Kolben bei TDC sein und das Saug- und das Auslassventil sind geschlossen. Um zu verhindern, dass der Kolben bei TDC auf eine Ventilplatte stößt, sind Kompressorzylinder mit einem als Vc angegebenen Zwischenraumvolumen ausgeführt. Während des Ansaugtakts breitet sich der Dampf in dem Zwischenraum mit der Abwärtsbewegung des Kolbens aus und nimmt an Volumen zu, wie durch Segment 710 angegeben. Bei 806, wenn der Druck im Zylinder gerade unter den Ansaugdruck (das heißt, den Dampfdruck in der Ansaugleitung) fällt, zwingt der höhere Druck in der Ansaugleitung das Ansaugventil, sich zu öffnen, und der Dampf strömt aus der Ansaugleitung in den Zylinder. Mit der fortdauernden Bewegung des Kolbens zu BDC hin steigt das Volumen des Dampfes, während der Druck nahezu konstant beim Ansaugdruck bleibt, wie durch Segment 712 angegeben. Als solcher ist der Ansaugdruck eine Anzeige des Kompressoreinlassdrucks. Daher können Druckanzeigen von einem innerhalb des Kolbens angeordneten Drucksensor verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck zu bestimmen, wenn der Kompressorzylinder in einem Fenster w2 arbeitet, während dessen der Zylinderdruck nahezu konstant ist und ein Dampfvolumen im Zylinder zwischen einem ersten Schwellenwert v1 und einem zweiten Schwellenwert v2 liegt. Dementsprechend werden in einem Beispiel während eines ersten konstanten Druckfensters eines Kompressorzylinderzyklus, wenn ein Druckvolumen im Zylinder zwischen einem ersten Schwellenwertvolumen und einem zweiten Schwellenwertvolumen liegt, Druckanzeigen von einem innerhalb einer Kompressionskammer des Zylinders angeordneten Kompressorkolbendrucksensor verwendet, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Ferner kann das erste konstante Druckfenster während eines Ansaugtakts des Kolbens auftreten.
Bei 808 erreicht der Kolben BDC und der Ausstoßtakt beginnt. Bei BDC sind das Saug- und das Ausstoßventil geschlossen. Während des Ausstoßtakts bewegt sich der Kolben von BDC nach oben, wobei der Dampf innerhalb des Zylinders komprimiert wird. Mit der Komprimierung des Dampfs steigt das Dampfvolumen und der Druck steigt, wie durch Segment 714 angegeben. Bei Punkt 804 steigt der Druck des Dampfs im Zylinder über den Auslassdruck (das heißt, den Dampfdruck in der Auslassleitung). Der höhere Dampfdruck im Zylinder zwingt das Auslassventil, sich zu öffnen. Mit der fortdauernden Bewegung des Kolbens zu TDC beim Ausstoßtakt strömt der hochdruckomprimierte Dampf von dem Zylinder über das Auslassventil in die Auslassleitung und zwar bei nahezu konstantem Druck, wie durch Segment 716 angegeben. Als solcher ist der Auslassdruck eine Anzeige des Kompressorauslassdrucks. Daher können Druckanzeigen von einem innerhalb des Kolbens angeordneten Drucksensor verwendet werden, um einen Kompressorauslassdruck zu bestimmen, wenn der Kompressorzylinder in einem Fenster w1 arbeitet, während dessen der Zylinderdruck nahezu konstant ist und ein Druckvolumen im Zylinder zwischen einem dritten Schwellenwert v3 und einem vierten Schwellenwert v4 liegt. Ferner kann der dritte Schwellenwert kleiner als der vierte Schwellenwert sein, der kleiner als der erste Schwellenwert sein kann, und der erste Schwellenwert kann kleiner als der zweite Schwellenwert sein. Dementsprechend werden in einem Beispiel während eines zweiten konstanten Druckfensters eines Kompressorzylinderzyklus, wenn ein Dampfvolumen im Zylinder zwischen einem dritten Schwellenwertvolumen und einem vierten Schwellenwertvolumen liegt, Druckanzeigen von einem innerhalb einer Kompressionskammer des Zylinders angeordneten Kompressorkolbendrucksensor verwendet, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Ferner kann das zweite konstante Druckfenster während eines Ausstoßtakts des Kolbens auftreten.
Daher kann während eines ersten Niedrigdruckfensters während eines Ansaugtakts eines Kompressorkolbens eine Ausgabe eines innerhalb des Kolbens angeordneten Zylinderinnendrucksensors verwendet werden, um einen Kompressoreinlassdruck zu bestimmen; und während eines zweiten Hochdruckfensters während eines Ausstoßtakts des Kolbens kann die Ausgabe verwendet werden, um einen Kompressorauslassdruck zu bestimmen.
9 zeigt einen beispielhaften Graphen 900, der den Druck entlang der y-Achse über der Zeit entlang der x-Achse darstellt. Der Graph 900 umfasst eine Bahn 904, die eine Änderung des Drucks innerhalb einer Kompressionskammer (zum Beispiel Kompressionskammer 205 in 2) eines Klimaanlagenkompressors angibt. Der Druck innerhalb der Kompressionskammer kann durch einen innerhalb der Kompressionskammer angeordneten Drucksensor (wie zum Beispiel Drucksensor 81 in 1 oder Drucksensor 204 in 2) angegeben werden. Der Graph 900 umfasst ferner eine Bahn 902, die einen tatsächlichen Kompressorauslassdruck angibt; eine Bahn 903, die einen tatsächlichen Kompressoreinlassdruck angibt; und eine Bahn 906, die einen modellierten (oder vorhergesagten) Kompressorauslassdruck angibt, wenn eine Klimaanlagenkupplung ausgerückt ist. Der Graph 900 umfasst ferner Punkte 908, die Maximalkompressionskammerdrücke angeben, die basierend auf einer Ausgabe aus dem Drucksensor während jedes Kompressorzylinderzyklus bestimmt werden; und Punkte 910, die Minimalkompressionskammerdrücke angeben, die basierend auf der Ausgabe aus dem Drucksensor während jedes Kompressorzylinderzyklus bestimmt werden.
Die Zeit verläuft von links nach rechts. Bei Zeit T0, T1, T2, T3 und T4 kann ein innerhalb der Kompressionskammer des Kompressors enthaltener Kompressorkolben bei TDC sein. Der Kompressor kann zwischen jedem Zeitpunkt T0, T1, T2, T3 und T4 einen Zylinderzyklus abschließen. Mit fortschreitender Zeit zwischen T0 und T4 arbeitet der Kompressor (Kupplung eingerückt) und der tatsächliche Kompressorauslassdruck steigt, wie durch 902 angegeben. Während der Kompressor arbeitet, entspricht ferner der Maximaldruck innerhalb der Kompressionskammer während jedes Zylinderzyklus dem Kompressorauslassdruck; und der Minimaldruck innerhalb der Kompressionskammer während jedes Zylinderzyklus entspricht dem Kompressoreinlassdruck. Daher stehen die (durch die Punkte 908 angegebenen) Maximalwerte für den Kompressorauslassdruck, während die (durch die Punkte 910 angegebenen) Minimalwerte für den Kompressoreinlassdruck stehen. Daher können durch Isolieren der Maximalwerte und Minimalwerte von der Drucksensorausgabe der Kompressorauslassdruck und der Kompressoreinlassdruck bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Maximaldruckanzeige zwischen zwei Minimaldruckanzeigen verwendet werden, um den Kompressorauslassdruck zu bestimmen. Ebenso kann eine Minimaldruckanzeige zwischen zwei Maximaldruckanzeigen verwendet werden, um den Kompressoreinlassdruck zu bestimmen. Ferner ist eine Zeitdauer zum Abschließen eines Zylinderzyklus direkt proportional zur Kompressordrehzahl. Daher können die Druckanzeigen auch verwendet werden, um eine Kompressordrehzahl zu bestimmen.
Bei T4 liegt der Kompressorauslassdruck, der durch die Drucksensorausgabe angegeben ist, über einem durch die horizontale Linie 905 angegebenen Schwellenwertauslassdruck. Daher kann der Kompressor bei T4 ausgeschaltet werden. Für einen fixen Verdrängungskompressor, wie in diesem Beispiel dargestellt, stehen die Druckanzeigen von dem Drucksensor, wenn der Kompressor ausgeschaltet wird (z.B. durch Ausrücken einer Kompressorkupplung), nicht für den Kompressoreinlass- und/oder Auslassdruck. Daher kann in einem Beispiel, wenn der Kompressor ausgeschaltet ist, der Kompressorauslassdruck basierend auf einem oder mehreren Fahrzeugbetriebsparametern oder Klimaanlagensystem-Betriebsparametern, einschließlich einer gemessenen Kompressorauslasstemperatur, modelliert oder geschätzt werden. Wenn der modellierte Auslassdruck unter den Schwellenwertauslassdruck (T5) fällt, kann der Kompressor eingeschaltet werden. Für einen kontinuierlich eingerückten Kompressor, der seine Verdrängung variiert, anstatt eine Kupplung periodisch zu betätigen (das heißt, für einen variablen Verdrängungskompressor), sind Druckanzeigen jedoch kontinuierlich verfügbar. Daher kann für einen variablen Verdrängungskompressor, wenn der durch den Drucksensor angegebene Kompressorauslassdruck über einem Schwellenwert liegt, ein Kolbenhub reduziert werden, um den Kompressorauslassdruck bei oder unter dem Schwellenwert zu halten.
In einem Beispiel stellen die in den 1–9 beschriebenen Systeme und Verfahren ein Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs bereit, das Folgendes umfasst: eine Energieumwandlungsvorrichtung; einen Klimaanlagenkompressor umfassend einen Zylinder, wobei der Zylinder eine Kompressionskammer, einen Kolben, ein Ansaugventil und ein Auslassventil umfasst; einen innerhalb der Kompressionskammer des Zylinders angeordneten Drucksensor; und eine Steuerungseinheit, die mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Befehlen konfiguriert ist, die, wenn sie ausgeführt werden, dazu führen, dass die Steuereinheit: einen Kompressoreinlassdruck und einen Kompressorauslassdruck basierend auf einer Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt, wenn das Fahrzeug AN ist; worin das Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks und des Kompressorauslassdrucks das Detektieren einer Minimaldruckanzeige und einer Maximaldruckanzeige von der Ausgabe des Drucksensors während jedes Kompressorzylinderzyklus umfasst. Das System umfasst ferner, dass der Kompressoreinlassdruck auf der Minimaldruckanzeige basiert und der Kompressorauslassdruck auf der Maximaldruckanzeige basiert; und, dass die Steuerungseinheit ferner mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Befehlen konfiguriert ist, die, wenn sie ausgeführt werden, dazu führen, dass die Steuerungseinheit: eine Kompressordrehzahl basierend auf der Ausgabe aus dem Drucksensor bestimmt; und, dass als Antwort auf die über einer Schwellenwertdrehzahl liegende Kompressorgeschwindgikeit eine Kupplung, die den Kompressor mit der Energieumwandlungsvorrichtung koppelt, ausgerückt wird, wenn ein Kompressoreinlassdruck unter einen ersten Schwellenwert fällt; dass die Kupplung ausgerückt wird, wenn ein Kompressorauslassdruck über einen zweiten Schwellenwert steigt; und, dass ein Schlupfzustand der Kupplung angegeben wird, wenn eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und der Kompressordrehzahl über eine Schwellenwertdifferenz steigt, wobei die erwartete Kompressordrehzahl auf einer Drehzahl der Energieumwandlungsvorrichtung basiert. Das System umfasst ferner, dass die Kompressordrehzahl direkt proportional zu einem Kehrwert einer Dauer zum Abschließen eines Zylinderzyklus ist.
Es gilt zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsprogramme mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerungsverfahren und -programme können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuerungssystem umfassend die Steuerungseinheit in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungseinheiten und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Programme können eine oder mehrere von jeglicher Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Als solche können verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Sequenz parallel ausgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Verarbeitungsreihenfolge die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erreicht, sondern sie ist vielmehr zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen Code darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durchgeführt werden, indem die Befehle in einem System umfassend die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Programme naturgemäß beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen sind, da verschiedene Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Motoren mit vier gegenläufigen Kolben und andere Motortypen angewendet werden. Der Anmeldungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche zeigen im Speziellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden, auf. Diese Patentansprüche können „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon betreffen. Solche Patentansprüche sind als die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend zu verstehen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen werden. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Vorlegen neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Patentansprüche, seien sie in Bezug auf die ursprünglichen Patentansprüche weiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Schutzumfang, werden auch als innerhalb des Anmeldungsgegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims

Verfahren für ein Fahrzeugklimaanlagensystem, umfassend: Ausrücken einer Kompressorkupplung als Antwort auf einen Kompressoreinlassdruck unter einem ersten Schwellenwertdruck; und Erhöhen einer Kondensatorgebläsedrehzahl als Antwort auf einen Kompressorauslassdruck oberhalb eines zweiten Schwellenwertdrucks, wobei sowohl der Kompressoreinlassdruck als auch der Kompressorauslassdruck auf einem Drucksensor basieren, der innerhalb einer Kompressionskammer des Kompressors angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Einlass- und der Auslassdruck jeweils von dem Drucksensor geschätzt werden, worin das Schätzen des Einlassdrucks und des Auslassdrucks das Isolieren einer Niedrigdruckkomponente von einer Hochdruckkomponente der Drucksensorausgabe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Isolieren der Niedrigdruckkomponente von der Hochdruckkomponente auf der über einen Zeitraum gewonnenen Drucksensorausgabe ausgeführt wird, wobei der Zeitraum auf einer Anzahl von Kompressorzyklen basiert.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, worin die Niedrigdruckkomponente auf der Druckausgabe basiert, die während eines Ansaugtaktes des Kolbens angezeigt wird; und worin die Hochdruckkomponente auf der Druckausgabe basiert, die während eines Ausstoßtaktes des Kolbens angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die Niedrigdruckkomponente ferner auf der Druckausgabe basiert, die während eines ersten Fensters während des Ansaugtaktes des Kolbens angezeigt wird, wobei das erste Fenster auftritt, wenn ein Ansaugventil eines Zylinders, der den Kolben umfasst, offen ist, und ein Auslassventil des Zylinders geschlossen ist; und worin die Niedrigdruckkomponente ferner auf der Druckausgabe basiert, die während eines zweiten Fensters während des Ausstoßtaktes des Kolbens angezeigt wird, wobei das zweite Fenster auftritt, wenn das Ansaugventil geschlossen ist und das Auslassventil geöffnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin das Schätzen des Einlassdrucks ferner das Bilden des Mittelwerts der Niedrigdruckkomponente umfasst, die über die Anzahl von Kompressorzyklen isoliert wird; und worin das Schätzen des Auslassdrucks ferner das Bilden des Mittelwerts der Hochdruckkomponente umfasst, die über die Anzahl von Kompressorzyklen isoliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, worin das Schätzen des Einlassdrucks ferner das Detektieren eines Minimaldrucks von der isolierten Niedrigdruckkomponente während jedes Kompressorzyklusses umfasst, und das Schätzen des Auslassdrucks ferner das Detektieren einer Maximaldruckkomponente von der isolierten Hochdruckkomponente während jedes Kompressorzyklusses umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner umfassend das Ausrücken der Kompressorkupplung als Antwort auf den Auslassdruck oberhalb eines dritten Schwellenwerts; und worin der erste Schwellenwert geringer als der zweite Schwellenwert ist, und der zweite Schwellenwert geringer als der dritte Schwellenwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend das Schätzen einer Drehzahl des Kompressors auf Basis der Ausgabe des Drucksensors.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend das Bestimmen eines Kupplungs-Einrückens auf Basis der Drehzahl des Kompressors oberhalb einer Schwellenwertdrehzahl; und das Anzeigen eines Schlupfzustands der Kupplung als Antwort auf eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und der geschätzten Drehzahl des Kompressors, die größer als ein Schwellenwert ist, wobei die erwartete Kompressordrehzahl auf einer Drehzahl einer Energieumwandlungsvorrichtung basiert, die den Kompressor antreibt.
Verfahren für ein Fahrzeugklimaanlagensystem, umfassend: Einstellen eines Klimaanlagensteuerungsparameters auf Basis eines Einlassdrucks eines Kühlmittels, das in einen Kompressor eintritt, der auf Basis einer oder mehrerer Druckanzeigen eines Drucksensors geschätzt wird, die innerhalb eines ersten Fensters einer Rotationsperiode eines Kompressorzyklusses angezeigt werden; und Einstellen eines unterschiedlichen Klimaanlagensteuerungsparameters auf Basis eines Auslassdrucks des Kühlmittels, das aus dem Kompressor austritt, der auf Basis einer oder mehrerer Druckanzeigen des Drucksensors geschätzt wird, die innerhalb eines zweiten Fensters der Rotationsperiode gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, worin der Drucksensor innerhalb der Kompressionskammer des Kompressors angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das Schätzen des Einlassdrucks das Bilden eines Mittelwerts von einer oder mehreren Druckanzeigen innerhalb des ersten Fensters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, worin das Schätzen des Auslassdrucks das Bilden des Mittelwerts von einer oder mehreren Druckanzeigen innerhalb des zweiten Fensters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, worin das erste Fenster während eines Ansaugtakts des Kompressorkolbens zwischen einem ersten Kurbelwinkelgrad und einem zweiten Kurbelwinkelgrad auftritt; und worin das zweite Fenster während eines Ausstoßtakts des Kompressorkolbens zwischen einem dritten Kurbelwinkelgrad und einem vierten Kurbelwinkelgrad auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, worin das Schätzen des Einlassdrucks das Bestimmen eines niedrigsten Drucks während des ersten Fensters während jedes Kompressorzyklusses für eine Schwellenwertanzahl von Kompressorzyklen und das Berechnen eines ersten Mittelwerts der niedrigsten Drücke umfasst; und worin das Schätzen des Auslassdrucks das Bestimmen eines höchsten Drucks während des zweiten Fensters während jedes Kompressorzyklusses für die Schwellenwertanzahl der Kompressorzyklen und das Berechnen eines zweiten Mittelwerts der höchsten Drücke umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, worin das Einstellen des Klimaanlagensteuerungsparameters das Reduzieren eines Stroms umfasst, der einer elektromagnetischen Kompressorkupplung zugeführt wird, um die Kompressorkupplung als Antwort auf den Einlassdruck unter dem ersten Schwellenwertdruck auszurücken; und worin das Einstellen eines unterschiedlichen Klimaanlagensteuerungsparameters das Erhöhen einer Kondensatorgebläsedrehzahl als Antwort auf den Auslassdruck oberhalb eines zweiten Schwellenwertdrucks umfasst, wobei der zweite Schwellenwertdruck größer als der erste ist.
Klimaanlagensystem eines Fahrzeugs, umfassend: eine Energieumwandlungsvorrichtung; einen Klimaanlagekompressor, der einen Zylinder umfasst, wobei der Zylinder eine Kompressionskammer, einen Kolben, ein Ansaugventil und ein Ausstoßventil umfasst; einen Drucksensor, der innerhalb der Kompressionskammer des Zylinders angeordnet ist; und eine Steuerungseinheit, die mit in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Befehlen konfiguriert ist, sodass diese bei Ausführung die Steuerungseinheit veranlassen: einen Kompressoreinlassdruck und einen Kompressorauslassdruck auf Basis einer Ausgabe aus dem Drucksensor zu bestimmen, wenn das Fahrzeug AN ist; und worin das Bestimmen des Kompressoreinlassdrucks und des Kompressorauslassdrucks das Detektieren einer Minimaldruckanzeige und einer Maximaldruckanzeige von der Ausgabe des Drucksensors während jedes Kompressorzylinderzyklusses umfasst.
System nach Anspruch 18, worin der Kompressoreinlassdruck auf der Minimaldruckanzeige basiert und der Kompressorauslassdruck auf der Maximaldruckanzeige basiert.
System nach Anspruch 19, worin die Steuerungseinheit ferner mit in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherten Befehlen konfiguriert ist, die bei Ausführung die Steuerungseinheit veranlassen: eine Kompressordrehzahl auf Basis der Ausgabe aus dem Drucksensor zu bestimmen; und als Antwort auf die Kompressordrehzahl oberhalb einer Schwellenwertdrehzahl, eine Kupplung auszurücken, die den Kompressor mit der Energieumwandlungsvorrichtung koppelt, wenn ein Kompressoreinlassdruck unter einen ersten Schwellenwert sinkt; die Kupplung auszurücken, wenn ein Kompressorauslassdruck über den zweiten Schwellenwert ansteigt; und einen Schlupfzustand der Kupplung anzuzeigen, wenn eine Differenz zwischen einer erwarteten Kompressordrehzahl und der Kompressordrehzahl über eine Schwellenwertdifferenz ansteigt, wobei die erwartete Kompressordrehzahl auf einer Drehzahl der Energieumwandlungsvorrichtung basiert.